Дом, который думает за вас

Понятие «умный дом» было впервые использовано в 1970 году в американском «Институте интеллектуального здания» (Вашингтон). Тогда его формулировка звучала так: «Умный дом – здание, обеспечивающее продуктивное и эффективное использование рабочего и жилого пространства». Сегодня благодаря развитию бытовой электроники «умным» считается жилое помещение, обеспечивающее комфорт своих обитателей автоматически.

«

умных домов

»

.

«Умный дом» в идеале

Основа «умного дома» заключается в возможности коммуникации домашних устройств между собой и их взаимодействия с внешним миром при минимальном участии человека. Идеальный «умный дом» подразумевает такой уровень автоматизации, чтобы при наступающем ухудшении погоды домашняя метеостанция не только давала пользователю прогноз, но и передавала команды сервисным системам, которые в свою очередь обогреют (провентилируют) дом до комфортных температур, накроют защитной крышей бассейн, включат в саду фонари или поливалки...

Построить идеальный (или близкий к идеалу) «умный дом» – удовольствие дорогое и большинству рядовых граждан недоступное, нечто среднее между научной фантастикой и бессмысленной роскошью. Позволить себе ультрасовременную интеллектуальную жилую среду могут лишь очень богатые люди. Неудивительно, что самый известный «умный дом» (см. врезку «Дом Билла Гейтса») принадлежит Биллу Гейтсу, который много лет подряд был самым богатым человеком в мире. Однако, для того чтобы заставить свой дом «поумнеть», не обязательно сначала заработать свой первый миллиард, ибо основные компоненты системы, по сути, довольно просты.

Дом Билла Гейтса Отец-основатель Microsoft с детства влюблен в компьютерные технологии, поэтому не пожалел на «новую игрушку» $55 млн – и это в ценах 1998 года! Из прикладных задач, которые решают жилище Билла Гейтса и другие «умные дома» из числа самых дорогих, первоочередная – разграничение доступа. На входе каждый посетитель «чипуется» – ему выдается электронный ключ (такое решение привычно в крупном офисе или в гостинице, но, согласитесь, все-таки не в доме). Двери пропустят в личные помещения только тех, кому это разрешено политикой безопасности. Но это далеко не все варианты использования «меток» для гостей. Например, комнаты дома могут опознавать посетителей по этим ключам и выполнять персонализацию помещений, куда заходит тот или иной человек. В зависимости от его личных предпочтений (если, конечно, таковые известны и выполнимы) будут подбираться музыка и комфортная температура, а развешанные по стенам вместо картин плазменные панели отобразят соответствующие вкусу гостя виды... Конечно, таким сложным домом нельзя управлять с помощью скромного дистанционного пульта. Все настройки и команды выводятся на разбросанные в стратегически важных местах интерактивные терминалы – по сути, планшетные компьютеры с интерфейсом доступа к системе. На эти же экраны дом может выводить справочную информацию из Интернета, фильмы, электронные книги.

Компоненты «умного дома»

Из множества придуманных для «умных домов» функций и систем на сегодняшний день реализовано далеко не все. Некоторые наиболее сложные и дорогостоящие компоненты не часто встречаются даже в жилищах миллиардеров, а вот энергосберегающие и «зеленые» системы уже поселились даже в обычных домах и квартирах. Так, интеллектуальные системы климат-контроля, освещения и управления жалюзи поддерживают в каждом помещении необходимую именно там температуру и освещенность. Этот подход позволяет сократить потребление электроэнергии и свести к минимуму выбросы CO2 в окружающую среду.

Кстати, именно с энергосберегающих функций технологии «умных домов» некогда начали свое вторжение в жизнь обычных людей. Сначала в офисах, гостиницах, торговых центрах появились элементарные приборы вроде датчиков движения, включающих свет только тогда, когда кто-то входит в комнату. Потом стали внедряться в обиход электронные системы безопасности, интерактивные информационно-справочные терминалы, а также аудиосистемы мультирум (см. ниже). Все многообразие систем «умного дома» можно разделить на несколько крупных комплексов. Каждый из них поддерживается собственным оборудованием, но при этом в той или иной мере взаимодействует с компонентами других аппаратных комплексов.

Мультирум. Назначение этого блока устройств – обеспечение единой мультимедийной среды на всем пространстве «умного дома». С системой мультирум музыка будет сопровождать вас по всем помещениям, где установлены элементы комплекса – из кабинета в столовую, потом на кухню, в ванную, даже на лужайку перед домом (если у вас коттедж) или на балкон (если речь идет о городской квартире).


Если система мультирум содержит средства вывода изображения, то вы сможете повсюду смотреть любимый сериал, фильм или просто программы цифрового телеканала. Компьютер будет отслеживать ваше перемещение и переключать телевизионный сигнал с экрана в одном помещении на экран в другом, не прерывая трансляции.

Еще одна приятная деталь: динамики аудиосистемы мультирум обычно устанавливаются специалистами по особой схеме – для обеспечения максимального качества звука.

Освещение. Первые опыты по «интеллектуализации» бытовых приборов были связаны именно с освещением: электроэнергия со временем становится все дороже, требуется ее все больше, и при этом люди расходуют киловатт- часы все более небрежно. Если вам лень постоянно включать-выключать свет, «умная» техника, оборудованная комбинированными датчиками движения и освещенности, сумеет сделать все за вас. Вы входите в комнату – в ней загорается свет. Вы покидаете помещение – через заданный промежуток времени свет в нем автоматически выключается.
Для многофункциональных помещений – скажем, для гостиной, совмещенной с рабочей зоной, – система позволяет создавать различные программы. Для работы она включит вам лампу над столом, во время просмотра домашнего кинотеатра обеспечит приятный полумрак, а для шумной вечеринки может предоставить даже светомузыку. Если, конечно, эти возможности были заложены в нее на стадии проектирования.

Климат-контроль. Главная задача этого элемента «умного дома» в западных странах - управление системами отопления. Зачем прогревать жилые помещения зимой, если хозяева на пару дней уехали покататься на горных лыжах? Система отопления будет переведена на минимальную мощность и снова заработает в полную силу за несколько часов до возвращения обитателей «умного дома». Весьма полезно также управление теплыми полами. Если вы настроите их на включение, скажем, за 5 минут до звонка будильника, то принимать утренний душ сможете комфортом – прыгать по холодному полу в ванной комнате не придется. А на ночь (и на дома) система отключится, сберегая электроэнергию и ваши денежки.
В России, где «неуправляемое» центральное отопление распространено повсеместно, интеллектуальный климат-контроль требуется в первую очередь летом – чтобы контролировать работу кондиционеров. Совсем необязательно весь день расходовать энергию и ресурсы кондиционера на проветривание комнаты, в которой никого нет! «Умный» климат-контроль подготовит комфортную атмосферу к тому моменту, когда вы вернетесь с работы.



Систему можно программировать по часам или включать дистанционно, например, отправив «умному дому» перед выходом из офиса электронное письмо или SMS. Но это лишь одна из функций удаленного управления.

Удаленное управление. Возможность дистанционного управления «умным домом» закладывается в архитектуру системы практически всегда. Оно может быть организовано по-разному: в виде телефонного голосового меню, интернет-страницы с доступом к тем или иным функциям; наконец, в виде SMS-портала, понимающего текстовые команды. К сожалению, все полнофункциональные системы этой категории довольно дороги.
Удаленное управление чаще всего реализуется для систем безопасности: если вы можете, находясь в отпуске, отвечать на звонки по домофону, вероятность того, что ваше отсутствие вычислят злоумышленники, резко снижается.

Медиацентр Это «сердце» системы мультирум, наиболее полезная в быту деталь интеллектуального дома, давно заслужившая популярность среди любителей цифровых технологий. В медиацентре (еще их называют медиасерверами) хранятся все мультимедийные данные: фильмы, аудиофайлы, «координаты» каналов IPTV и обычного кабельного телевидения. Аппаратной основой медиацентра может быть как обычный мультимедийный ПК, так и дорогой фирменный моноблок, специально предназначенный для выполнения соответствующих функций. Многие из таких устройств поступают в продажу с жестким диском, полным музыкальных записей. Медиацентр позволяет избавиться от полок и стопок с кассетами и дисками, а также в максимально удобной форме хранить сведения о фонотеке и видеотеке, позволяет легко находить и сортировать медиаданные... Кроме того, некоторые медиасерверы способны взаимодействовать с Интернетом, самостоятельно скачивать и обмениваться видео- и аудиофайлами и даже вести IP-трансляцию. В общем, они делают все, что должен делать хороший мультимедийный компьютер, но при этом выглядят и «ведут себя», как бытовые приборы «заточенные» под развлечения.

Системы безопасности. Хорошие системы безопасности позволяют управлять разграничением доступа в помещения. Конечно, эта функция актуальна лишь в больших домах или в офисах – согласитесь, ставить электронные замки на двери в двухкомнатной квартире ни к чему.
Также распространено управление домофоном с любого мультирумконтроллера в квартире. Это значит, что посмотреть, кто к вам пришел, вы сможете из любой комнаты, где установлен соответствующий терминал. А с помощью универсального пульта – сразу же впустите желанного гостя. И не нужно будет лишний раз идти к дверям.



Вместе с системами безопасности нередко поставляются системы «имитации присутствия», контролируемые и управляемые удаленно. Они в заданном режиме или по команде зажигают и гасят свет в комнатах, поднимают и опускают шторы, включают музыку, поддерживая иллюзию того, что «у вас все дома», у соседей и любопытствующих прохожих.

Кабельная инфраструктура. Это само собой разумеющийся «невидимый» компонент, без которого все остальные попросту не смогли бы работать. Цифровым устройствам «умного дома» необходимо общаться между собой в электронном формате. Для этого все они подключаются к единой информационной инфраструктуре дома. В ее основе могут лежать различные сетевые технологии.

Протокол Х10

Самые дешевые варианты электронных домов использует для коммуникации устройств протокол X10, разработанный еще в 70-х годах прошлого века. Этот стандарт поддерживает всего шесть команд, но элементарным устройствам большего функционала и не требуется. Самый весомый плюс в использовании Х10 – отсутствие необходимости прокладывать отдельные провода: сигналы управляющих устройств в этом случае передаются через обычную электросеть. Нужные розетки и выключатели просто меняются на «интеллектуальные» или же модули X10 вставляются в них, как тройники или удлинители.

Устройства Х10 широко представлены на рынке и редко превышают по стоимости две тысячи рублей. Основные устройства для этой сети делятся на две группы.

Командные устройства. В эту категорию входят всевозможные сенсоры, посылающие в сеть различные команды в зависимости от температуры, освещенности, влажности и т.д., а также таймеры и преобразователи сигналов от инфракрасных пультов и других источников управления.

Устройства-исполнители. Они бывают двух типов: приборные (appliance module) и ламповые (lamp module), которые также называются диммерами. Первые умеют только включать и выключать напряжение, вторые же способны регулировать мощность плавно и используются, например, со светильниками и нагревательными приборами. Технику, потребляющую электроэнергию импульсами (компьютеры и большинство бытовой электроники), к ним подключать нельзя.

Шинные протоколы

Помимо примитивного протокола Х10, при организации «умных домов» используется ряд шинных протоколов – они называются так потому, что в отличие от Х10 используют для передачи данных отдельные кабельные линии и беспроводные каналы.



В основе «умного дома» может лежать сеть на основе технологии Ethernet. Передача данных в ней осуществляется с помощью специальных протоколов: EIB (European Installation Bus), Clipsal C-Bus, LonWorks, HART и др. По сравнению с Х10 такое решение обладает несравненно большей функциональностью: к примеру, с ее помощью можно организовать полноценное видеонаблюдение. Однако по причине дороговизны соответствующего оборудования в нашей стране такие сети сейчас используются в основном для управления офисными и промышленными помещениями.

Для бюджетного «умного дома» пригоден «гибридный» вариант организации коммуникаций: цифровые мультимедийные устройства соединяются между собой локальной (проводной или беспроводной) сетью, в то время как домофон, датчики и пульты управления подключаются по протоколу Х10.

Видеокоммуникации Часто эта функция представляет собой «довесок» к одной из наболее важных систем – к мультируму, системе безопасности или внутренней локальной сети. В любом случае назначение системы понятно из ее названия: она позволяет связываться с разными точками дома или квартиры по информационным сетям и выводить аудио- и видеосигнал на обычные телевизоры или терминалы интеркома. Простейший пример бытовой видеокоммуникационной системы хорошо знаком современным молодым родителям. Это «видеоняня» – микрокамера, которая устанавливается над колыбелью младенца и передает видеосигнал на переносной пульт или обычный телевизор, позволяя матери следить за ребенком из другой комнаты, не отрываясь от своих дел.

«Умный дом» – своими руками: свет, тепло и безопасность

Немало компаний предлагает профессиональный монтаж «умного дома», но стоит такая услуга, с учетом цены оборудования, как минимум сотни тысяч рублей (верхнего предела практически нет – все зависит от сложности системы). Однако некоторые функции «умного дома» (и «умный свет», и видеонаблюдение, и мультимедийную систему, и базовые элементы климат-контроля) можно реализовать своими руками, изрядно при этом сэкономив. Основой «бюджетного умного дома» станут устройства Х10 – как самые дешевые и простые в установке.

«Умный свет»

Первое, что необходимо сделать – точно определить свои потребности в освещении. Выберите места для источников «умного света». В городской квартире светильники, срабатывающие от датчиков, обычно размещают в коридоре, санузле и на кухне, а в комнатах используют основной потолочный свет на дистанционном управлении. Но все проектируется «под вас» – делайте так, как вам удобнее!

Для организации «умного света» вам понадобятся следующие устройства.

Датчики движения для комнат, в которых планируется организовать «умный свет». Кроме того, полезными могут оказаться датчики, реагирующие на звук, – чтобы включать и гасить свет «по хлопку», – и, разумеется, датчики освещенности. Хорошим выбором будет комбинированный датчик типа MS13, который может реагировать как на движение, так и на освещенность (1300 руб.) Для передачи команд он использует радиоканал с частотой 433 МГц, что может быть удобно при установке в месте, достаточно удаленном от розеток, чтобы прокладка отдельного провода стала затруднительной. Этот радиосигнал транслируются в сеть Х10 с помощью специального устройства – трансивера (тип – TM13, цена – 1100 руб.).

Пульты управления. Используются как проводные, так и беспроводные пульты. Ассортимент устройств достаточно велик и включает универсальные модели, способные управлять и различной бытовой электроникой с помощью инфракрасного передатчика (например, пульт UR76 за 1100 руб). Для того чтобы пульт мог передавать команды в сеть Х10, опять-таки понадобится трансивер. Достаточно одной штуки для всех радиоустройств.

СОВЕТ При подключении устройств Х10, как и powerline-адаптеров для локальной сети, нужно учитывать следующие условия. Все устройства следует подключать к одной фазе электросети. Для наведения «моста» между фазами обратитесь к электрику, который произведет соответствующие манипуляции в электрощитке. Устройства, создающие высокочастотные помехи (например, бытовую технику с электромоторами), нужно «отсечь» от сети фильтрами типа FM10 (цена – порядка 1300 руб.). Фильтр FD10 устанавливается в электрощиток для того, чтобы в сеть квартиры не проникали помехи снаружи, а если несколько квартир одновременно используют устройства Х10, то разделяет соседние сети, предотвращая путаницу команд. Компоненты сети X10 и powerline-адаптеры не будут работать, если они подключены к розетке через сетевой фильтр.

Исполнительные модули. В случае со светом вам понадобятся выключатели с поддержкой Х10 (например, АМ12 – 1000 руб.) или диммеры (устройства для плавной регулировки света). Лампы либо подключают к розетке через переходник с выключателем/диммером, либо эти устройства «врезают» в цепь источника света (диммер LM12W – 960 руб.) с монтажом на стене или в нише стандартного выключателя света. Есть и выключатели, выполненные в форме лампового патрона (модель LM15 – 700 руб). Кроме того, для регуляции освещения можно использовать модули для управления жалюзи, например MDT107 за 1500 руб.

Климат-контроль

Самый простой вариант организации климат-контроля в вашем доме – подключение кондиционеров, теплого пола или нагревателей к таймерам и установка правильного времени их срабатывания: например, для того чтобы теплый пол в ванной не нагревался круглосуточно, расходуя электроэнергию, а включался по утрам, незадолго до вашего пробуждения. А вот кондиционер и конвекционный обогреватель лучше заставить срабатывать при изменении температуры воздуха. Вот какие устройства для этого понадобятся.

Управляющие устройства. В первую очередь – таймеры (контроллер MT10, сочетающий функциональность универсального пульта управления устройств Х10 и таймера, стоит 1400 руб.) и датчики температуры стандарта X10 (например, MST10 – 360 руб.). Если, помимо обогревателя с кондиционером, у вас есть также увлажнитель воздуха, можно приобрести и гигроскопический – определяющий влажность воздуха датчик.

Устройства-исполнители. Всю бытовую климатическую технику можно включать при помощи уже знакомых нам выключателей X10 на релейной основе. Диммерные (с плавной регулировкой) управляющие устройства для кондиционеров и современных нагревателей не подходят, зато через них можно подключать примитивные ТЭНы – скажем, для обогрева подвальных и чердачных помещений. В любом случае, подключая к сети нагревательные приборы, помните о пожарной безопасности и не доверяйте одному выключателю сразу несколько мощных устройств.

Резервное питание. Не забудьте о резервном питании для ваших таймеров: в случае кратковременного отключения света время на них может «сброситься», отчего система «сойдет с ума». В большинстве современных моделей предусмотрена схема резервного питания от батарейки – вам нужно лишь следить, чтобы батарейка оставалась «свежей».

Кто там?

Главные компоненты, из которых состоит защитный комплекс «умного дома» – это система контроля доступа (например, домофон), камеры видеонаблюдения внутри дома и система «имитации присутствия», отпугивающая злоумышленников, когда вас нет. Видеодомофон – устройство полезное, но сложное в установке. Размещение и антивандальную защиту видеокамеры, а самое главное – подключение системы к замку лучше поручить мастеру.

А вот чтобы организовать видеонаблюдение внутри собственной квартиры, достаточно использовать веб-камеру с хорошим качеством изображения и программное обеспечение для мониторинга. С его помощью вы сможете не только вести видеозапись происходящих в квартире событий, но и удаленно наблюдать за домом через Интернет – в режиме реального времени. Подробнее об этой технологии читайте в ComputerBild No 14/2008.



«Умный свет» в доме может работать в режиме «имитации присутствия». Для этого нужно установить контроллер сети Х10 (см. рис. выше) и настроить его для работы по расписанию. Схожего эффекта можно добиться с помощью дешевого таймера, настроив его на включение и выключение света в определенное время.

Настройка компонентов сети X10 Каждому исполнительному модулю в сети Х10 нужно присвоить адрес. Большинство устройств для этой цели оснащено двумя колесиками на корпусе. Положение одного определяет код дома – он должен быть одинаковым для всех компонентов сети, а второе – собственный адрес модуля. Простые командные модули имеют такой же набор настроек. И если нужно, к примеру, чтобы выключатель света срабатывал по команде датчика движения, на датчике нужно выставить адрес, присвоенный выключателю. Более сложные командные модули (например, пульты управления) позволяют подавать сигнал на несколько различных адресов. Кроме того, ничто не мешает присвоить нескольким исполнительным устройствам одинаковый адрес – в таком случае они будут срабатывать одновременно. Для реализации «продвинутых» функций используются конфигураторы, подключаемые к ПК по шине USB. С помощью специальной утилиты можно задавать сложные последовательности команд – например, чтобы сначала можно было нажатием одной клавиши пульта ДУ зажечь люстры во всех комнатах, а через 5 минут погасли лампы в прихожей и стал слабее свет на кухне и в спальне. Неплохой вариант – CM11 USB: она позволяет загрузить до 30 макро-команд, а стоит 2600 руб.

Мультирум

Задачей системы мультирум является «распределение» звука и изображения по нескольким помещениям дома и возможность управления воспроизведением, находясь в любой из этих комнат. Есть два основных способа добиться этой цели.

Если в доме есть несколько различных устройств, способных выводить аудио- и видеосигнал, то можно их интегрировать. Например, организовать передачу звука с помощью приемников и передатчиков сети Blue tooth.

Второй способ сулит куда больше возможностей и предполагает концентрацию мультимедийного контента в одном хранилище – медиацентре. При выборе этого компонента системы мультирум у вас есть большое «пространство для маневра». Каждое решение обладает своими достоинствами и недостатками.

Мультимедийный компьютер с операционной системой Windows Vista (версия ОС должна быть не ниже, чем Home Premium, – чтобы в системе присутствовала программа Windows Media Center – она предоставляет возможности удобной навигации по коллекции медиафайлов и дистанционного управления воспроизведением) или специализированным программным обеспечением под Linux. Эти программы позволяют использовать в качестве центра «цифровой вселенной» вашего дома обычный ПК. Просто установите новую «операциионку» и приобретите контроллеры для дистанционного управления. Достоинство решения: нет необходимости приобретать новое оборудование и носители данных. Минусы те же, что и у любого компьютера: он более сложен в настройке, чем бытовая электроника, шумит вентиляторами, может «глючить», «зависать» и «тормозить». Подробнее об организации домашнего медиацентра на базе ПК см. ComputerBild No 14/2008.

Специализированный медиацентр. Это устройство, разработанное специально для хранения и трансляции цифрового аудио- и видеосигнала. Современные медиацентры могут хранить многие гигабайты фильмов и музыки, по умолчанию поддерживают видео высокой четкости и обладают солидным набором необходимых портов и разъемов, позволяющих подключить сразу несколько устройств вывода изображения и звука, сетевые порты и USB для подключения внешних накопителей. Единственный недостаток подобных устройств – высокая цена. К примеру, топовый медиацентр Dvico TViX HD с жестким диском объемом 1 Тб стоит в среднем 26 000 рублей.

ТВ-приставка

. Это своего рода «промежуточный вариант» между мультимедийным ПК и специализированным медиацентром. В качестве хранилища данных в этом случае выступает все тот же домашний компьютер, а приставка лишь декодирует мультимедийные файлы и воспроизводит их. Ее соединяют с компьютером по локальной сети

Ethernet

или

Wi-Fi

. Основное достоинство такого решения: приставка по минимуму расходует вычислительные ресурсы компьютера (кроме жесткого диска, но эту проблему можно решить, сохраняя мультимедийные данные, к которым обращается приставка на отдельном винчестере), поэтому во время воспроизведения фильма или аудиозаписи на нем можно работать и играть. Однако приставке негде самостоятельно хранить информацию, а это значит, что во время работы такого «гибридного медиацентра» ваш компьютер непременно должен быть включен.

Дистанционное управление

После того как медиацентр будет установлен, вам останется подключить к нему все источники вывода изображения и звука и расположить их в помещениях дома. Благо, и мультимедийные компьютеры, и отдельные медиацентры всегда оснащаются несколькими видео- и аудиоразъемами. Пригодятся и ТВ-приставки, так как к одному ПК можно подключить сразу несколько таких устройств.

Единственная проблема – управление медиацентром. Специализированные центры изначально обладают инфракрасным приемником и пультом управления, но и компьютер легко снабдить такими аксессуарами. Однако вне «прямой видимости» датчика инфракрасный пульт отказывается работать, а значит – понадобятся ретрансляторы для ИК-сигнала. Они состоят из приемника, который устанавливается в помещении, и излучателя, который направляется в инфракрасный «глаз» медиацентра. Сколько комнат в доме оснащено устройствами, подключенными к медиацентру, – столько и понадобится ретрансляторов; а в помещении, где стоит сам проигрыватель, им можно управлять напрямую.