Акции
"Техника дойдет до такого совершенства, что человек сможет обойтись без себя." 
Станислав Ежи Лец 
польский философ XX века



 

1. Понятие "Умного дома"


Основной задачей проекта является домашняя автоматизация или создании системы "умный дом". Умный дом (англ. smart home) — жилой дом современного типа, организованный для проживания людей при помощи автоматизации и высокотехнологичных устройств. Умный дом - это система, которая обеспечивает Вам комфортные условия проживания, энергоэффективность и безопасность. Это такие дома, в которых все бытовые приборы и инженерные системы, включая освещение, системы вентиляции и отопления, TV и AV аппаратура, автоматические шторы, ворота, рольставни и электрокарнизы, системы безопасности и камеры объединены в общую сеть, единый интерфейс для управления и могут быть выключены/включены или настроены из любой комнаты в умном доме или из любой точки земли. 



Установка и использование умных устройств (в частности z-wave устройств) и умных систем создают не только комфортные условия для жизни, но и значительно повышают безопасность и снижают расход воды, газа и электричества в Вашем доме. Современные технологии позволяют встраивать системы умного дома без необходимости делать дополнительный ремонт за счет беспроводных технологий. За счет данного фактора системы набирают популярность. 
 

2. Протокол Z-wave


В настоящий момент существует множество вариантов реализации системы управления умным домом: X10, Z-Wave, UPB, Zigbee, EnOcean. Каждый из протоколов имеет свои преимущества и недостатки. 

Перед создателями системы умного дома часто встает выбор: «Z-wave или Zigbee». Данный выбор возникает из-за того, что данные протоколы выступают в качестве основных набирающих обороты в последние годы. 


 

Разница между Zigbee и Z-wave

 



Мой выбор был остановлен на протоколе Z-wave. Z-wave - это технология, которая может с легкостью применяться для домашней автоматизации и построения систем умного дома. Это технологии, которые могут быть применены для комфорта Вашего дома. И самое главное, это технология, которая является надежной, проверенной и стандартизированной. 

Z-Wave является технологией беспроводной связи. Все Z-Wave устройства одного производителя взаимодействуют между собой также хорошо, как и с z-wave устройствами любого другого производителя. Общение между z-wave устройствами происходит надежно, без вмешательства, не потребляя много энергии. 

Основные моменты выбора протокола: 
Радиосвязь 
Никаких кабелей. Нет сложной установки. Нет суеты. Z-Wave использует низкие частоты для работы. Беспроводная технология позволяет Z-Wave устройствам работать на расстоянии до 100 метров. 
Низкое энергопотребление 
Z-Wave устройства разработаны, чтобы помочь Вам экономить электроэнергию. Не зависимо от того питаются ли устройства от сети 220В или от батареек, все они используют низкий энергетический потенциал. 
Безопасно 
Z-Wave использует уровни безопасности, с кодами шифрования сигнала, во избежание нарушения безопасности и помех. 
Без помех 
Z-Wave позволяет избежать радиопомех и слабых сигналов с помощью низкочастотных каналов для общения. 
Mesh технология 
Z-Wave устройства действуют как часть ячеистой сети: прием, усиление и повторение сигнала, предназначенного для других Z-Wave устройств. 
Расширяемость 
Z-Wave способен быть расширен и изменен в любое время, что позволяет планировать любой бюджет для построения систем умного дома. 
Простота в использовании 
Z-Wave устройства были разработаны, чтобы быть простыми в установке и еще проще в использовании. 
 

3. Контроллер Home Center 2


После определения протокола для работы, встает вопрос с выбором центрального контроллера, для построения развернутых систем автоматизации. 

В данном проекте рассмотрим контроллер от польской фирмы Fibaro - Home Center 2 



Аппаратные структуры: 
- Intel Atom 1,6 ГГц процессор. Благодаря своей эффективности, Home Center 2 гораздо, гораздо быстрее, чем другие Z-Wave шлюзы на рынке. Обеспечено немедленное реагирование на команды, посылаемые пользователем системы домашней автоматизации. 
- 4 Гб MLC Recovery Disc. Каждый Home Center 2 имеет свой собственный диск восстановления и проведения резервного копирования системы, уникальный для каждого шлюза. Это полностью предотвращает несанкционированный доступ к системе. Еще одним преимуществом этого решения является быстрая и простая система лечения после любой ошибки. 
- 1 Гб оперативной памяти, 2 Гб SLC жесткий диск. Большой объем памяти + быстрый процессор = быстрая связь между устройствами z-wave. Архитектура аппаратного обеспечения используемая в Home Center 2 делает систему домашней автоматизации намного быстрее, чем когда-либо. 

В совокупности с другими устройствами Z-wave контроллер HC2 и позволяет нам создавать систему умного дома 



Контроллер имеет отдельный интерфейс под ПК, планшет или смартфон: 



В интерфейсе весь дом разбивается на секции, а каждое устройство имеет свой блок, которому можно задать иконку и имя: 


Таким образов достигается интуитивно понятный интерфейс. 

В интерфейсе обеспечивается непосредственный доступ к прямому управлению устройствами (включить/выключить, открыть/закрыть, диммирование). Текущее состояние устройств наглядно показано иконкой. 

В качестве исполнительных устройств z-wave есть полный багаж для возможности управлять любой нагрузкой: одноканальные и двухканальные реле, выключатели, диммеры, модули управления моторами. 

Помимо непосредственного управления устройствами с кнопки, управление может осуществляться в автоматическом режиме по временному заданию или по заданному стартовому событию. Для выполнения данной задачи, контроллер имеет мощный механизм построения сценариев 

блок-схемами:

 

 

через код LUA:

 



С блок-схемами все ясно и также интуитивно понятно: создается выполнение события по принципу "Если то- Тогда это" с применением команд И и ИЛИ. В случае написания кода LUA сложнее и требует опыта работы, но позволительно написать более развернутые вещи. 

В сценах можно использовать данные погоды, различные устройства, таймеры, переменные и другие сцены: 



Таким образом можно создать любой алгоритм, который может только прийти в голову. 

Любые события могут сопровождать push уведомлением или e-mail уведомлением в неограниченном количестве (при наличии интернет соединения). 

Помимо исполнительных устройств системы z-wave существуют разнообразные датчики, которые также завязываются в общую цепь и участвуют в сценах: 
- датчики дверей/окон; 
- датчики движения; 
- датчики вибрации; 
- датчики температуры, влажности, освещенности; 
- датчики дыма. 

Датчики движения и сенсоры окон/дверей имеют два состояния: в режиме охраны и обычном режиме. Постановка в режим охраны и снятие производится посредством ввода PIN-кода 



Помимо датчиков поддерживающих протокол z-wave, существует возможность интегрирования любых проводных дискретных датчиков, а также аналоговых датчиков с выходом 0-10В. 

 

4. Интеграция видеонаблюдения


Помимо датчиков, в систему также можно интегрировать камеры видеонаблюдения имеющие картинку в формате mjpg. 
 



Дополнительно настраивается возможность управления поворотными камерами. 

В любой момент помимо непосредственного просмотра картинки с камеры, можно настроить получение фото на почтовый ящик. К примеру фото будет приходить при открытии входной двери, когда она стоит на охране. 
 

5. GPS локализация


Еще один положительный момент: возможность построения сцен с использованием gps координат пользователей системы. Для каждого пользователя можно назначить частоту опроса. 
 


 

6. Возможность управления по TCP


В Home Center 2 есть интересное дополнение - виртуальные устройства. Это устройства, которые появляется на главном экране HC2, но вместо того, чтобы подсоединяться к системе посредством радиосети, оно связывается с ней через TCP. Возможно добавлять кнопки и ползунки виртуальному устройству, и программировать ответ, который может включать в себя уровень соответствующей кнопки или ползунка перед отсылкой данных по заданному адресу. 

В сущности, это означает, что имеется возможность контролировать любые другие устройства домашней автоматизации с веб-интерфейсами с главной страницы HC2. 
 



Так имея такой инструмент как управление по TCP и такое устройство как Global Cache WF2IR, можно организовать управление любой AV/TV техникой через контроллер. Можно объединить множество пультов в одном телефоне. 

Global Cache WF2IR это инструмент, предназначенный для интеграции с любым устройством, управляемым через инфракрасный канал. Устройство осуществляет связь с локальной сетью и ИК-устройством. В режиме ITach Learn можно сканировать необходимые команды для дальнейшего их использования. 
 



Вы сами формируете виртуальный пульт по своему усмотрению: 
 



Данные кнопки можно использовать как для прямого управления техникой, путем их нажатия, так и в автоматическом режими для создания сцен. 
 

Заключение


Система умного дома на бае контроллера HC2 и протокола Z-wave позволяет реализовать все мыслимые потребности комфортного и безопасного пребывания в доме. Широкий набор инструментов и гибкая система расширения обеспечивает реализацию от небольших квартирных проектов до полноценной автоматизации коттеджей. 

В ходе выполнения основных проектов достигается: 
- управление с компьютера, планшета, смартфона, специальных пультов и брелков дистанционного управления; 
- управлением светом по освещенности, по датчику движения, по датчику открытия двери, по сценарию; 
- управление шторами по сценарию; 
- управление рольставнями по сценарию; 
- управление кондиционером с телефона или компьютера; 
- управление TV/AV техникой; 
- создание системы управления водой с датчиком от протечки; 
- управление клапаном радиаторных батарей; 
- создание системы противопожарной охраны; 
- создание системы видеонаблюдения с IP-камерой; 
- оповещение о событиях на e-mail или в виде push-уведомлений. 

Основные реализованные сценарии: 
Выключить все. По окончанию рабочего дня (в заданное время) выключается весь свет, выключается кондиционер и музыка. Закрываются рольставни. Отправляется push-уведомление о выполнении сцены. 

Вечерняя обстановка. По вызову сцены закрываются шторы, приглушается центральное освещение, выключаются точечные светильники, включается светодиодная подсветка в расслабляющих тонах, включается музыка. 

Просмотр кино. По вызову сцены закрываются шторы, выключается весь свет, опускается полотно проектора, запускается проектор. 

Постановка на охрану. По вызову сцены сенсоры открытия окон/дверей и датчики движения встают в режим охраны. В данном режиме, при нарушении сенсоров или при обнаружении движения включается сирена, отправляется e-mail и push-уведомления, с IP-камеры отправляются снимки на e-mail. 

и многие другие по желанию...