Системы «умного» дома эконом класса.. Технологии управления.. Открытый IP-протокол.. Сбои интернет трафика.. Надежность системы на базе IP-протокола.. Локальная сеть.. Закрытый IP-протокол.. Топология сети.. Что такое IP-адрес?.. Кабель «витая пара».. Программное обеспечение.. Плата процессора Arduino.. Умный дом от Home Sapiens.. Электроснабжение «умного» дома.
Продолжаем рассмотрение технологий управления в рамках проектирования «умного» дома.
«Самая лучшая технология та, которая вам удобна..»
IP-протокол (Internet Protocol)
Это протокол, с помощью которого мы можем подключаться и решать различные задачи в сети Интернет. Сама идея использовать глобальную сеть для управления «умным» домом представляется очень заманчивой. Для этого вам нужен только интернет и любое средство связи (компьютер, планшет, смартфон и т. д.) И, собственно, все. Разумеется, исполнительные модули вашей системы должны быть связаны между собой средой передачи данных, например, интерфейсом RS-485.
Использование IP-протокола позволяет реализовать в бюджетной системе функции, которые в других технологиях передачи данных могут быть реализованы с применением очень дорогого оборудования. В IP центральный контроллер представляет собой удаленный Web-сервер, на котором размещены функции управления «умным» домом. Вы просто заходите на сайт и с него управляете своей системой. Это, так называемый, открытый IP-протокол. Его достоинства очевидны: не требуется сложное и дорогое оборудование для управления, а доступ к управлению обеспечивается из любого места при наличии интернета. Впрочем, также очевидны и его недостатки: системы «умного» дома, построенные на базе открытого IP-протокола, могут быть уязвимы от хакерских атак и сбоев интернет трафика.
Хакерские атаки нельзя исключать
Описаны реальные случаи, когда системы «умных» домов с управлением по открытому IP-протоколу были взломаны злоумышленниками. Подобное стало возможным из-за того, что устройства «умного» дома были видимы в интернете другим пользователям, оставалось лишь найти способ взять над ними управление. Чтобы заказчик мог дистанционно управлять приборами через веб-страницу или мобильное приложение, такая возможность была предусмотрена разработчиками оборудования. Компаниям было сложно гарантировать полную конфиденциальность, особенно тогда, когда заказчик хотел получать изображение с установленных дома видеокамер.
Правда, описанные случаи относились к эксплуатации первого поколения систем с открытым IP-протоколом. Сегодня компании, выпускающие оборудование для «умных» домов на базе IP-протокола (Clipsal C-Bus и др.) используют специальные локальные Web-серверы и защищенные протоколы HTTP/TCP/IP, позволяющие сделать такие системы более надежными.
Продвинутые в компьютерных технологиях пользователи могут создать свой, защищенный вебсайт и перевести на него управление своей системой «умного» дома.
Чем опасны сбои интернет трафика?
Сбои интернет трафика могут быть вызваны разными причинами: перегрузки серверов, нарушения сетевого доступа, проблемы с резервным электропитанием или человеческий фактор… Причин много, но главное, что мы никоим образом не можем на них влиять. Остается только учитывать этот фактор при проектировании.
Все задачи домашней автоматизации можно условно разделить на две группы:
1. Не требующие немедленной реакции;
2. Требующие немедленной реакции.
В этом смысле управление водоснабжением, отоплением, вентиляцией или освещением можно отнести к первой группе задач. 15 минут, полчаса или даже час простоя этих систем вряд ли повлияет на безопасность проживания в доме, учитывая возможность ручного управления. Но есть системы более важные, от которых требуется повышенная надежность. Это, прежде всего, системы пожарно-охранной сигнализации (с подключенными датчиками проникновения, протечки, дыма/огня и прочими аварийными устройствами).
Зависший компьютер в системе с открытым IP-протоколом может в итоге дорого обойтись владельцу дома.
Системы «умного» дома, требующие немедленной реакции, как минимум, должны иметь возможность передачи сообщений о событиях по другим, независимым от интернет трафика, каналам.
Как повысить надежность системы на базе IP-протокола?
Для этого можно создать локальную сеть и организовать управление по, так называемому, закрытому IP-протоколу. Для «умного дома» эконом класса вовсе не обязательно управление по глобальной сети.
Возможность включить чайник или теплый пол в ванной до того, как вы придете домой – согласимся, это удобно, но не более того. Насколько эти функции жизненно необходимы? Разве только для VIP систем? Но если мы говорим о системах эконом класса, то нам более важно своевременно получить информацию о состоянии систем «умного» дома. Чтобы в случае возникновения аварийной ситуации сообщение о событии было немедленно передано по одному или нескольким адресам: на ваше мобильное устройство всегда, на пульт охраны, если сработали датчики проникновения, на пульт пожарной части, если сработали датчики дыма/огня и т. д. Эту функцию нетрудно реализовать, например, на базе SMS-модуля.
Управлять же системами внутри дома можно по локальной сети с помощью специального программного обеспечения, позволяющего объединить все устройства «умного» дома в единую сеть посредством назначения им уникальных IP-адресов.
Что такое IP-адрес?
Поскольку к глобальной сети Интернет подключено огромное количество компьютеров, все они должны каким-то образом отличаться друг от друга, чтобы техника могла распознавать, к какому серверу в данный момент она пытается обратиться. Для этого и нужен IP-адрес, то есть номер, состоящий из четырех наборов цифр, разделенных точками. Это выглядит примерно так: 182.178.1.12.
Соответственно, подобные же адреса используются, когда устройства объединяются в локальную сеть.
Локальные IP-адреса вы можете выбирать сами – никаких правил относительно них нет. Важно только, чтобы они не повторялись в одной сети, иначе конфликтующие устройства не будут давать возможность подключать к сети остальные. Каждому устройству, которое вы включаете в систему «умного» дома, назначается свой собственный уникальный IP-адрес. При этом сообщение получают все абоненты, но реагируют на него только те, кому оно адресовано.
Закрытый IP-протокол с управлением по проводной локальной сети - наиболее быстрый, наиболее надежный и безопасный протокол общения с «умным» домом.
Организация локальной сети
Локальная сеть – это основа домашнего информационного пространства. Как только в вашем доме появляется более одного компьютера, вы неизбежно сталкиваетесь с проблемой общения, обмена информацией между компьютерами, разделения доступа в интернет, подключения новых сетевых устройств… Решение этой проблемы, так или иначе, приведет вас к необходимости организации дома простейшей локальной сети.
Поэтому, заранее спроектировав в «умном» доме локальную компьютерную и телевизионную сети, вы обеспечите необходимыми коммуникациями все мультимедийное и компьютерное оборудование в доме.
Дополнительная сеть управления должна охватывать все возможные точки подключения к локальной сети: настенным кнопочным панелям, выключателям, исполнительным реле, термостатам, к местам размещения аудио и видеооборудования, установкам контроля климата, моторизированным шторам, жалюзи, камерам видеонаблюдения, к местам расположения всех видов датчиков – движения, температуры, пожарной сигнализации, контактов дверей и окон и т.д.
Общий подход состоит в том, чтобы подвести кабели управления ко всем намеченным и предполагаемым будущим местам расположения всевозможного оборудования «умного» дома на стадии его строительства.
Такой подход оправдан невысокой стоимостью кабеля по отношению к стоимости работ по его прокладке после окончательной отделки помещений. Кроме того, вы сразу закладываете возможность будущего расширения системы.
Для прокладки локальной сети применяется кабель типа «витая пара», например, кабель для локальных компьютерных сетей 5 категории с волновым сопротивлением 100 Ом. Топология сети может быть любой – типа «шлейф», «звезда» или смешанное подключение в любой конфигурации, за исключением «кольца».
Физическая система управления «умным» домом может состоять из сервера и исполнительных модулей, связанных между собой локальной сетью RS 485. Также может понадобится адаптер (переходник) USB-RS 485. В дальнейшем систему можно развивать, добавляя для удобства управления сенсорные панели, выключатели и т. д.
Рис.1
В качестве сервера можно использовать ноутбук, но лучше приобрести для этой цели недорогой микрокомпьютер – неттоп (рис.1). Главное же – это хорошее и понятное программное обеспечение, чтобы с настройкой системы могли справиться непрофессионалы. Здесь могут возникнуть некоторые проблемы с выбором. С одной стороны, предлагается много самого разнообразного софта. Но во многих случаях такие программы предоставляются в комплекте с набором оборудования. Кроме того, работа с такими программными продуктами требует знаний и практических навыков работы в области цифровой техники.
Примеры программных продуктов
Продвинутым пользователям стоит рассмотреть программный продукт Ardublock с оборудованием, основой которого является плата Arduino. Это процессор, плата которого содержит большое количество разъемов для подключения любых устройств «умного» дома. Единственное, что может потребоваться, это загрузить в компьютер драйвер для работы с Arduino, если ваша ОС его не содержит. После чего останется запрограммировать необходимые вам модули «умного» дома.
Любители поэкспериментировать могут рассмотреть бесплатную программу Freedomotic, которая позволяет использовать любое, в том числе самодельное, оборудование. Неплохой вариант для автоматизации домашней техники своими руками. Единственный недостаток – программа не русифицирована.
Желающих построить оригинальную систему управления голосом должен заинтересовать программный продукт от компании Home Sapiens.
Home Sapiens – это русскоязычное программное обеспечение бюджетного класса – стоимость программного обеспечения составляет порядка 2000 руб. Может работать с ОС Windows XP и выше, а также поддерживается ОС Аndroid, IOS. Это означает, что в качестве дополнительного управляющего оборудования можно подключать планшеты и смартфоны. Позволяет практически с нуля (от покупки программного обеспечения) постепенно строить систему умного дома в локальной сети, выбирая оборудование по своему усмотрению. Программа обеспечивает различные способы управления по выбору или в сочетании: голосовое управление, по ИК каналу или с сенсорных панелей.
Хочу обратить внимание пользователей на программное обеспечение LanDrive Configurator российской компании INSYTE, позволяющее программировать и управлять системами «умного» дома с компьютера по локальной сети или с мобильного устройства через интернет. Также программа позволяет управлять по ИК каналу или с сенсорных панелей. Скачать программу, узнать подробную информацию о выборе оборудования, о ценах, дилерах и др. можно на сайте компании «INSYTE Electronics».
Особенности проектирования электроснабжения «умного» дома
Нужно иметь в виду, что система управления «умным» домом неразрывно связана с системой электроснабжения. По сути эти две системы проектируются одновременно, с учетом особенностей монтажа применяемого оборудования «умного» дома. Поэтому вносятся определенные изменения в общепринятые схемы системы освещения и других систем. Эти изменения касаются, в частности, разводки отдельных групп светильников и выключателей. Чтобы иметь возможность полного управления светом, все группы светильников должны иметь независимую разводку. Каждая линия, питающая отдельную группу, должна быть проложена до распределительного щита (РЩ) и защищена отдельным автоматическим выключателем. В РЩ также могут быть установлены компоненты «умного» дома (контроллер, сенсоры, датчики и т. п.).
В зависимости от бюджета проекта, из схемы питания групп удаляются все выключатели, или оставляют какую-то их часть, например в схемах освещения подсобных помещений. Все эти изменения касаются только линий освещения и не касаются разводки розеточной сети.
При монтаже системы «умный» дом рядом с РЩ может быть установлен дополнительный шкаф с релейными модулями, в который могут быть перенаправлены линии отдельных групп освещения и другого управляемого оборудования, поэтому все линии приходящие в РЩ должны иметь запас по длине.
Комплект чертежей «умного» дома должен включать схемы всех систем управления: освещения, электрооборудования, климат контроля, охранно-пожарной сигнализации, видеонаблюдения и так далее.
Внимание!
Всех интересующихся практической электротехникой приглашаю на страницы своего нового сайта «Электрика для дома». Он посвящен основам электротехники и электричества с акцентом на домашние электрические установки и процессы, в них происходящие.
Продолжаем рассмотрение технологий управления в рамках проектирования «умного» дома. «Самая лучшая технология та, которая вам удобна..»
IP-протокол (Internet Protocol)
Это протокол, с помощью которого мы можем подключаться и решать различные задачи в сети Интернет. Сама идея использовать глобальную сеть для управления «умным» домом представляется очень заманчивой. Для этого вам нужен только интернет и любое средство связи (компьютер, планшет, смартфон и т. д.) И, собственно, все. Разумеется, исполнительные модули вашей системы должны быть связаны между собой средой передачи данных, например, интерфейсом RS-485.
Использование IP-протокола позволяет реализовать в бюджетной системе функции, которые в других технологиях передачи данных могут быть реализованы с применением очень дорогого оборудования. В IP центральный контроллер представляет собой удаленный Web-сервер, на котором размещены функции управления «умным» домом. Вы просто заходите на сайт и с него управляете своей системой. Это, так называемый, открытый IP-протокол. Его достоинства очевидны: не требуется сложное и дорогое оборудование для управления, а доступ к управлению обеспечивается из любого места при наличии интернета. Впрочем, также очевидны и его недостатки: системы «умного» дома, построенные на базе открытого IP-протокола, могут быть уязвимы от хакерских атак и сбоев интернет трафика.
Хакерские атаки нельзя исключать
Описаны реальные случаи, когда системы «умных» домов с управлением по открытому IP-протоколу были взломаны злоумышленниками. Подобное стало возможным из-за того, что устройства «умного» дома были видимы в интернете другим пользователям, оставалось лишь найти способ взять над ними управление. Чтобы заказчик мог дистанционно управлять приборами через веб-страницу или мобильное приложение, такая возможность была предусмотрена разработчиками оборудования. Компаниям было сложно гарантировать полную конфиденциальность, особенно тогда, когда заказчик хотел получать изображение с установленных дома видеокамер.
Правда, описанные случаи относились к эксплуатации первого поколения систем с открытым IP-протоколом. Сегодня компании, выпускающие оборудование для «умных» домов на базе IP-протокола (Clipsal C-Bus и др.) используют специальные локальные Web-серверы и защищенные протоколы HTTP/TCP/IP, позволяющие сделать такие системы более надежными.
Продвинутые в компьютерных технологиях пользователи могут создать свой, защищенный вебсайт и перевести на него управление своей системой «умного» дома.
Чем опасны сбои интернет трафика?
Сбои интернет трафика могут быть вызваны разными причинами: перегрузки серверов, нарушения сетевого доступа, проблемы с резервным электропитанием или человеческий фактор… Причин много, но главное, что мы никоим образом не можем на них влиять. Остается только учитывать этот фактор при проектировании.
Все задачи домашней автоматизации можно условно разделить на две группы:
1. Не требующие немедленной реакции;
2. Требующие немедленной реакции.
В этом смысле управление водоснабжением, отоплением, вентиляцией или освещением можно отнести к первой группе задач. 15 минут, полчаса или даже час простоя этих систем вряд ли повлияет на безопасность проживания в доме, учитывая возможность ручного управления. Но есть системы более важные, от которых требуется повышенная надежность. Это, прежде всего, системы пожарно-охранной сигнализации (с подключенными датчиками проникновения, протечки, дыма/огня и прочими аварийными устройствами).
Зависший компьютер в системе с открытым IP-протоколом может в итоге дорого обойтись владельцу дома.
Системы «умного» дома, требующие немедленной реакции, как минимум, должны иметь возможность передачи сообщений о событиях по другим, независимым от интернет трафика, каналам.
Как повысить надежность системы на базе IP-протокола?
Для этого можно создать локальную сеть и организовать управление по, так называемому, закрытому IP-протоколу. Для «умного дома» эконом класса вовсе не обязательно управление по глобальной сети.
Возможность включить чайник или теплый пол в ванной до того, как вы придете домой – согласимся, это удобно, но не более того. Насколько эти функции жизненно необходимы? Разве только для VIP систем? Но если мы говорим о системах эконом класса, то нам более важно своевременно получить информацию о состоянии систем «умного» дома. Чтобы в случае возникновения аварийной ситуации сообщение о событии было немедленно передано по одному или нескольким адресам: на ваше мобильное устройство всегда, на пульт охраны, если сработали датчики проникновения, на пульт пожарной части, если сработали датчики дыма/огня и т. д. Эту функцию нетрудно реализовать, например, на базе SMS-модуля.
Управлять же системами внутри дома можно по локальной сети с помощью специального программного обеспечения, позволяющего объединить все устройства «умного» дома в единую сеть посредством назначения им уникальных IP-адресов.
Что такое IP-адрес?
Поскольку к глобальной сети Интернет подключено огромное количество компьютеров, все они должны каким-то образом отличаться друг от друга, чтобы техника могла распознавать, к какому серверу в данный момент она пытается обратиться. Для этого и нужен IP-адрес, то есть номер, состоящий из четырех наборов цифр, разделенных точками. Это выглядит примерно так: 182.178.1.12.
Соответственно, подобные же адреса используются, когда устройства объединяются в локальную сеть.
Локальные IP-адреса вы можете выбирать сами – никаких правил относительно них нет. Важно только, чтобы они не повторялись в одной сети, иначе конфликтующие устройства не будут давать возможность подключать к сети остальные. Каждому устройству, которое вы включаете в систему «умного» дома, назначается свой собственный уникальный IP-адрес. При этом сообщение получают все абоненты, но реагируют на него только те, кому оно адресовано.
Закрытый IP-протокол с управлением по проводной локальной сети - наиболее быстрый, наиболее надежный и безопасный протокол общения с «умным» домом.
Организация локальной сети
Локальная сеть – это основа домашнего информационного пространства. Как только в вашем доме появляется более одного компьютера, вы неизбежно сталкиваетесь с проблемой общения, обмена информацией между компьютерами, разделения доступа в интернет, подключения новых сетевых устройств… Решение этой проблемы, так или иначе, приведет вас к необходимости организации дома простейшей локальной сети.
Поэтому, заранее спроектировав в «умном» доме локальную компьютерную и телевизионную сети, вы обеспечите необходимыми коммуникациями все мультимедийное и компьютерное оборудование в доме.
Дополнительная сеть управления должна охватывать все возможные точки подключения к локальной сети: настенным кнопочным панелям, выключателям, исполнительным реле, термостатам, к местам размещения аудио и видеооборудования, установкам контроля климата, моторизированным шторам, жалюзи, камерам видеонаблюдения, к местам расположения всех видов датчиков – движения, температуры, пожарной сигнализации, контактов дверей и окон и т.д.
Общий подход состоит в том, чтобы подвести кабели управления ко всем намеченным и предполагаемым будущим местам расположения всевозможного оборудования «умного» дома на стадии его строительства.
Такой подход оправдан невысокой стоимостью кабеля по отношению к стоимости работ по его прокладке после окончательной отделки помещений. Кроме того, вы сразу закладываете возможность будущего расширения системы.
Для прокладки локальной сети применяется кабель типа «витая пара», например, кабель для локальных компьютерных сетей 5 категории с волновым сопротивлением 100 Ом. Топология сети может быть любой – типа «шлейф», «звезда» или смешанное подключение в любой конфигурации, за исключением «кольца».
Физическая система управления «умным» домом может состоять из сервера и исполнительных модулей, связанных между собой локальной сетью RS 485. Также может понадобится адаптер (переходник) USB-RS 485. В дальнейшем систему можно развивать, добавляя для удобства управления сенсорные панели, выключатели и т. д.
Рис.1
В качестве сервера можно использовать ноутбук, но лучше приобрести для этой цели недорогой микрокомпьютер – неттоп (рис.1). Главное же – это хорошее и понятное программное обеспечение, чтобы с настройкой системы могли справиться непрофессионалы. Здесь могут возникнуть некоторые проблемы с выбором. С одной стороны, предлагается много самого разнообразного софта. Но во многих случаях такие программы предоставляются в комплекте с набором оборудования. Кроме того, работа с такими программными продуктами требует знаний и практических навыков работы в области цифровой техники. Примеры программных продуктов
Продвинутым пользователям стоит рассмотреть программный продукт Ardublock с оборудованием, основой которого является плата Arduino. Это процессор, плата которого содержит большое количество разъемов для подключения любых устройств «умного» дома. Единственное, что может потребоваться, это загрузить в компьютер драйвер для работы с Arduino, если ваша ОС его не содержит. После чего останется запрограммировать необходимые вам модули «умного» дома.
Любители поэкспериментировать могут рассмотреть бесплатную программу Freedomotic, которая позволяет использовать любое, в том числе самодельное, оборудование. Неплохой вариант для автоматизации домашней техники своими руками. Единственный недостаток – программа не русифицирована.
Желающих построить оригинальную систему управления голосом должен заинтересовать программный продукт от компании Home Sapiens.
Home Sapiens – это русскоязычное программное обеспечение бюджетного класса – стоимость программного обеспечения составляет порядка 2000 руб. Может работать с ОС Windows XP и выше, а также поддерживается ОС Аndroid, IOS. Это означает, что в качестве дополнительного управляющего оборудования можно подключать планшеты и смартфоны. Позволяет практически с нуля (от покупки программного обеспечения) постепенно строить систему умного дома в локальной сети, выбирая оборудование по своему усмотрению. Программа обеспечивает различные способы управления по выбору или в сочетании: голосовое управление, по ИК каналу или с сенсорных панелей.
Хочу обратить внимание пользователей на программное обеспечение LanDrive Configurator российской компании INSYTE, позволяющее программировать и управлять системами «умного» дома с компьютера по локальной сети или с мобильного устройства через интернет. Также программа позволяет управлять по ИК каналу или с сенсорных панелей. Скачать программу, узнать подробную информацию о выборе оборудования, о ценах, дилерах и др. можно на сайте компании «INSYTE Electronics».
Особенности проектирования электроснабжения «умного» дома
Нужно иметь в виду, что система управления «умным» домом неразрывно связана с системой электроснабжения. По сути эти две системы проектируются одновременно, с учетом особенностей монтажа применяемого оборудования «умного» дома. Поэтому вносятся определенные изменения в общепринятые схемы системы освещения и других систем. Эти изменения касаются, в частности, разводки отдельных групп светильников и выключателей. Чтобы иметь возможность полного управления светом, все группы светильников должны иметь независимую разводку. Каждая линия, питающая отдельную группу, должна быть проложена до распределительного щита (РЩ) и защищена отдельным автоматическим выключателем. В РЩ также могут быть установлены компоненты «умного» дома (контроллер, сенсоры, датчики и т. п.).
В зависимости от бюджета проекта, из схемы питания групп удаляются все выключатели, или оставляют какую-то их часть, например в схемах освещения подсобных помещений. Все эти изменения касаются только линий освещения и не касаются разводки розеточной сети.
При монтаже системы «умный» дом рядом с РЩ может быть установлен дополнительный шкаф с релейными модулями, в который могут быть перенаправлены линии отдельных групп освещения и другого управляемого оборудования, поэтому все линии приходящие в РЩ должны иметь запас по длине.
Комплект чертежей «умного» дома должен включать схемы всех систем управления: освещения, электрооборудования, климат контроля, охранно-пожарной сигнализации, видеонаблюдения и так далее.
Внимание!
Всех интересующихся практической электротехникой приглашаю на страницы своего нового сайта «Электрика для дома». Он посвящен основам электротехники и электричества с акцентом на домашние электрические установки и процессы, в них происходящие.
Комментариев нет:
Отправить комментарий