Умный дом

Каталог статей

У людей не разбирающихся в технике, и впервые услышавших понятие “умный дом” (“smart home”), может возникнуть впечатление, что система интеллектуального дома по своим возможностям близка к технологиям, описываемым в научной фантастике, когда дом начинает думать за человека. Целью создания этой технологии вовсе не является замена человеческого разума. Возможности, которая она предоставляет, должны помочь человеку разобраться в многообразии технических средств, окружающих его в жизни, а также автоматизировать и упростить управление различной техникой и, за счет этого, повысить удобство ее использования.

Человек обзаводится предметами, которые облегчают ему жизнь: автоматической стиральной машиной, микроволновой печью, холодильником, домашним кинотеатром, музыкальным центром, пылесосом, персональным компьютером, наконец. А ведь еще есть системы отопления, вентиляции, электроснабжения, пожарной сигнализации, которые многие люди уже привыкли принимать как должное. И таких предметов и систем становится все больше. И возникает вполне естественное желание, чтобы они составляли единое целое, как и сам дом.

Тысяча и одно мнение

Так что же называть “интеллектуальным домом” и для каких целей зданиям необходим интеллект?

На самом деле, однозначной трактовки термина “интеллектуальные дома” нет как в Украине, так и в мире в целом. Тому виной отсутствие единых стандартов и даже мнений - каждая компания и разработчик вкладывает в термин собственный смысл и идеи. Само понятие “интеллектуальные дома” допускает большое количество вариаций в зависимости от того, какие задачи призван решать готовый продукт.

В общем случае под „интеллектуальным“ зданием подразумевается набор технических решений, позволяющих осуществлять контроль и взаимосвязанное управление домашним оборудованием и инженерными подсистемами здания: от лампочки или теплого пола до сигнализации, домашнего кинотеатра, системы отопления и кондиционирования. При этом одно из основных требований к системе — возможность изменения взаимодействия и режимов работы подсистем без серьезных переделок. Такие системы объединяются в единый комплекс с помощью сетей и контроллеров. Ну а далее внедряются так называемые АСУ — автоматизированные системы управления.

С другой стороны концепция интеллектуального дома предусматривает новый подход к вопросу проектирования и реализации среды обитания. Успешная реализация любого сложного комплекса, состоящего из тысяч взаимосвязанных элементов, зависит от технологии проектирования и строительства. Стандартный порядок разработки и внедрения объектов устарел и не подходит для домов будущего. В новой системе организации строительного производства необходимо наличие специалистов, ответственных за технологическое предвидение. Главным становится не установление связи между техническими элементами, и не разработка и расчет основных процессов создаваемого сооружения, а разнообразные комбинации уже сложившихся методов проектирования, технологических и изобретательских процессов.

Раздел между понятиями «Умный дом» и «Интеллектуальное здание» проходит по сфере назначения. В случае “умного дома” предполагается внедрение интеллекта в квартирах, небольших загородных домах, коттеджах. Собственно, цель системы «умный дом» – повышение качества жизни, уровня комфорта.

Обычно, варианты решения для частных домов отличает более низкая стоимость и меньше возможностей наращивания системы. Цель «интеллектуального здания» — обеспечить комфортную среду для работы и отдыха множества различных людей. При этом эксплуатация общественного здания намного более интенсивная, чем частного дома. Отсюда более высокие требования к надежности, понятности реализуемых функций.

Родословная домашнего интеллекта

Первые интеллектуальные дома появились в 80-х годах у состоятельных американцев. Именно жителям США, первым испытавшим на себе компьютерный бум, мы обязаны тем что микропроцессоры стали применяться не только в военной технике, но и в быту. Кондиционеры, вентиляторы, микроволновые печи, стиральные машины, встроенные в стенку телевизоры с дистанционным управлением подарила миру Америка. В Японии появились на свет первые многозональные аудио- и видеосистемы.

Но задолго до этих событий Ильф и Петров в "Одноэтажной Америке" описали электрический домик мистера Рипли, вся начинка которого "питалась" электричеством, а кое-что даже автоматически включалось и выключалось.

Настоящих интеллектуальных домов в мире пока единицы. Это не просто дорогое, а очень дорогое удовольствие. Но техника умнеет каждый день, а потому интеллектуальный дом должен постоянно обновляться. Билл Гейтс каждый день модернизирует свой дом - привносит в него все новые и новые идеи. Самый известный интеллектуальный дом в мире действительно принадлежит самому богатому человеку мира. У него налажен чуть ли не телепатический диалог с домом, который между прочим стоит свыше $50 миллионов.

Что касается административных зданий, то офисы крупнейших компаний мира уже около 10 лет оснащаются зачатками интеллекта, хотя преимущественно речь идет о системах жизнеобеспечения. Одно из самых известных «умных» зданий современности — Рейхстаг, еще долгое время будет оставаться образцовым примером. Отопление, вентиляция и электроснабжение осуществляется только за счет возобновляемых энергоносителей — переработанного растительного масла и перепадов температур. Для этого под площадью перед зданием установлен гигантский тепловой аккумулятор, поглощающий тепло во время жары и отдающий его в прохладное время. Экологическим балансом здания управляет купол. Там установлена немыслимой сложности система из 360 зеркал, которая отражает естественный свет и позволяет практически не использовать электрическое освещение в пленарном зале и примыкающих к нему помещениях. Управляемый компьютерами гигантский козырек вращается внутри купола вслед за солнцем и защищает внутренности Рейхстага от слишком яркого света.

Структура домашнего мозга

Интеллект дома – это накапливаемый набор знаний, помогающий ему самостоятельно принимать различные решения в зависимости от внешних факторов или обстоятельств. Набор знаний содержит информацию о инженерном составе здания, устройствах в нем, о характере и привычках его обитателей и посетителей.

Обстоятельства – это время суток и года, температура в помещении и на улице, количество посетителей, и т. д. Чем большим объемом информации оперирует здание и чем шире диапазон знакомых ему обстоятельств, тем большим уровнем интеллекта оно обладает. Фактически “интеллектуальный дом” сам принимает решения по сценариям, которые ему были заданы пользователем. Здание находится под постоянным "самоконтролем", что приводит к многократному снижению риска возникновения непредвиденных ситуаций.

Простейшими элементами "умного дома" являются датчик и исполняющее устройство, связанные между собой через контроллер с прошивкой определенного алгоритма выдачи команд в зависимости от событий. Так, например, может быть реализована простейшая охранная сигнализация - в этом случае вмешательство человека для выполнения управляющих функций не требуется. Действия, которые должны выполнять исполняющие устройства в зависимости от команды пользователя, программируются с помощью ПО или прошивки, обычно входящих в комплект поставки, а для сенсорных панелей и пультов с помощью этого ПО можно создавать свой собственный интерфейс управления, который даже ребенку позволит командовать домом.

Носитель интеллекта

Современный дом становится целым комплексом, состоящим из множества инженерных и электронных систем. Усложнение этого комплекса происходит не столько на фоне увеличения количества функций, которые он несет, а из-за большей детализации каждой из них. Инженерные системы становятся все более сложными, содержат большое количество устройств распределения и управления, соединенных между собой огромным количеством проводов. Удовлетворить постоянно растущие запросы позволяют технологии интегрированного управления. В концепции «Интеллектуального здания» важное значение имеет каким образом устройства, управляющие различными инженерными системами здания передают информацию о состоянии этих систем и получают управляющие команды. Для этих целей предназначена полевая шина (fieldbus). Топология, протоколы передачи данных и сама физическая среда передачи информации отличаются в реализациях разных производителей. На сегодняшний день в качестве полевой шины рекомендованы два стандарта – LON (Lonworks) и EIB (European Installation Bus). Поскольку архитектуры этих шин не имеют принципиальных различий, соперничество между ними лежит в области удешевления интеграции устройств и масштабируемости. Отличия состоят в количестве приборов, которые можно объединить в одной зоне и совокупности таких зон в рамках "умного" дома. EIB допускает подключение в общей сложности до 11 500 устройств, а LonWorks - 32 385. Физически EIB и LonWorks представляют собой децентрализованную шинную систему с событийным управлением и с последовательной передачей данных для управления, контроля и сигнализации. Все подключаемые приборы могут обмениваться информацией через общий канал передачи — шину. По ней одновременно передается питающее напряжение для шинных приборов и собственно управляющие сигналы.

Существует и третий, стоящий особняком, международный стандарт - Х10. Его главное достоинство – возможность инсталляции устройств в уже построенном доме. Система Х-10 - это своеобразные переходники. Х10 определяет метод и протокол передачи управляющих сигналов-команд (включить, выключить, ярче, горячее и т.д.) по силовой электропроводке на электронные модули, к которым подключены управляемые электробытовые и осветительные приборы. Всего в сеть X10 может быть объединено до 256 групп устройств с разными адресами.

С точки зрения организации сети X10, все устройства можно разбить на две большие группы: контроллеры и исполнительные модули. Контроллеры отвечают за генерацию команд и, помимо кнопочного управления, могут иметь встроенное специализированное устройство ввода внешнего воздействия (например, датчик освещенности). Исполнительный модуль, выполняя команды, управляет коммутацией электропитания бытового или осветительного прибора, играя роль «умного» выключателя.

Все может умный дом!

По-настоящему хорошие "мозги" в готовое жилье встроить невозможно, они закладываются при проектировании и строительстве коттеджа или элитной квартиры. Акустические и инфракрасные детекторы, различные датчики, связанные между собой скрытой проводкой, пульты управления – все они должны продумываться изначально и связываться с главным компьютером, который управляет всеми приборами и устройствами в доме.

Воздухообмен, кондиционирование, водоснабжение, канализация, очистка воды, полив лужаек, орошение клумб, набор воды в бассейн, ее подогрев, освещение, музыкальное оформление - все эти процессы можно автоматизировать. Интеллектуальные системы подстраиваются под человека. Например, отопление - это не просто последовательность команд "тепло - жарко". "Умная" система запоминает, что значит "больше тепла" и "меньше тепла" для конкретного человека. С помощью автоматизированных систем кондиционирования можно поддерживать в помещении определенную температуру и влажность в зависимости от времени суток и от того, находитесь вы в доме или нет. Если вы покидаете помещение, приборы выключаются автоматически.

Одним из ключевых аспектов интеллектуального дома является система безопасности. При срабатывании датчиков система выдает сообщение и при задымлениях, и при протечке воды, сообщая, где и что случилось, и, самое главное, предотвращая последствия. При этом система обозначает в сообщении причину аварии. Во время отсутствия в доме хозяев система кроме сообщения в службу охраны в аварийной ситуации может выдать телефонное сообщение хозяевам. Для обеспечения полной безопасности предусмотрены приборы, реагирующие на движение внутри дома и на близлежащей территории, камеры наблюдения, датчики, фиксирующие, например, разбивание стекла. А запрограммированный телефон может автоматически набрать номер хозяина квартиры, отделения охраны и голосом предупредить, что в дом вторглись злоумышленники. Если дом временно опустел, по желанию хозяина можно установить датчики, создающие видимость присутствия в доме. Компьютер будет включать и выключать свет, музыку, двигать жалюзи.

На Западе высокой популярностью пользуются системы интеллектуального освещения. Всем известно, что свет не всегда включен там, где он нужен в данный момент. Например, свет в кладовой комнате может гореть несколько дней и никто этого не заметит, а электроэнергия при этом расходуется впустую. Существует множество аналогичных ситуаций, когда ваш счет за электричество будет расти. Заменив в своем доме имеющиеся переключатели света на интеллектуальные, вы сможете, наконец, заставить световые приборы работать так, как нужно вам. В основу управления осветительными приборами положена идеология световых сцен. Суть ее в том, что нажатием клавиши интеллектуального выключателя или виртуальной кнопки на сенсорной панели вы одновременно управляете работой нескольких светильников в соответствии с заложенной дизайнером программой. К примеру, заходя в гостинную, вы нажимаете только одну клавишу "Вечер", и верхний свет установится на 20%, торшеры на - 70%, закрываются шторы и т. д., - вы одним движением создаете особое световое настроение. Двигаясь по дому, вы не думаете о том, чтобы включать и выключать свет в коридорах и санузлах: это происходит автоматически. Уходя из дома, нажмите одну клавишу "Никого нет", и система одновременно выключает свет и переводит кондиционеры и радиаторы в режим экономичной работы.

И наконец стоит отметить систему “мультирум”, проторившую дорожку и в дома украинцев. Преимущества этой системы в современном доме уже не вызывают споров о ее необходимости. Музыка, сопровождающая вас в доме, информация, для прослушивания которой не надо быть „привязанным“ к радиоприемнику или телевизору,— это неотъемлемые атрибуты жизни. Пришла электронная почта по Интернету? Не беспокойтесь, вовремя сообщит вам об этом. По вашему желанию: голосом или индикацией на клавиатуре. Нет времени открывать e-mail на компьютере и читать почту — поручите это “мультирум”. Система даст вам информацию о количестве сообщений и прочитает тексты, причем вслух и вполне членораздельным голосом. При желании можно просмотреть и присланные картинки на ближайшем телевизоре. Хотите вовремя проснуться под свою любимую музыку? Для этого вовсе не нужен будильник — ведь есть прекрасная система “мультирум”. Укажите нужное время, выберите любимый диск, радиостанцию. В нужное время вас разбудит приятная музыка — и день начнется отлично. Звонок по телефону? Разговаривайте с собеседником, не снимая трубки, — словно он рядом с вами, за одним столом. Все сообщения, оставленные вам на автоответчике, можно прослушать через встроенные динамики системы. Возможности системы интеллектуальный дом определяются только фантазией разработчика и пожеланиями владельца – поручите главное электронному мозгу и наслаждайтесь жизнью.

Практическая необходимость

Причин для строительства "умных" домов существует немало. Такое жилище предоставляет своему хозяину огромный набор впечатляющих возможностей, базирующихся на трех китах потребительского спроса – эффективности, удобстве и роскоши.

Управление домом — это тяжелая работа. Система “интеллектуальный дом” позаботиться обо всех рутинных действиях, сэкономит драгоценное время и вознесет эффективность вашей жизни на новый уровень.

Удобство использования нескольких пультов централизованного управления не вызывает сомнений. По-настоящему вся прелесть системы управления домом осознается только при личном составлении пользовательских сценариев работы конкретных устройств. В зависимости от того, как вы себе представляете работу системы или устройства, можно нажатием нескольких кнопок научить дом реагировать на последовательность команд. Вам больше не понадобится знать как работает каждое отдельное устройство и как им управлять – системы аппаратного и программного управления помогут общаться с электроникой на “ты”.

Роскошь – интеллектуальный дом предоставит массу развлекательных возможностей для вашей семьи. Фактически в доме поселится невидимый электронный дворецкий, который впрочем будет работать за десятерых настоящих.

Дом-эконом

С другой стороны налицо несколько существенных житейских выгод. Здание с интеллектом способно протянуть без капремонта значительно дольше, чем его обычный аналог. Использование "умной" инфраструктуры позволит обойтись без капремонта как минимум 50 лет, в то время как обычный дом требует обновления раз в 30 лет. Современное здание напичкано компьютерными сетями, спутниковым и кабельным телевидением, телефонными станциями и бытовой электроникой. Все это хозяйство исправно потребляет энергию, что недешево обходится владельцам и арендаторам. "Умный дом" позволит экономить энергию до 50% за счет грамотного распределения ресурсов.

Очень часто имеют место абсурдные ситуации, когда в одном помещении одновременно батареи греют воздух, а кондиционер его охлаждает. Услужливая электроника будет поддерживать температуру в заданном режиме и помогать своему хозяину рационально тратить деньги. «Интеллектуальные» здания способны расходовать вдвое меньше тепла, чем обычные.

“Интеллектуальный” дом превосходно справляется с внештатными ситуациями. Представьте, что в вашей квартире прорвало какую-нибудь трубу. В обычном доме скорее всего предстоит подсчитывать многотысячные убытки, а в умном вовремя сработает система управления, которая сама перекрыла воду, сообщит о случившемся диспетчеру, в аварийную службу и вам на мобильный. Кроме того диспетчерский контроль в системах жизнеобеспечения позволяет продлить срок работы приборов в полтора-два раза. И наконец, немаловажная статья экономии для крупных зданий - сокращение численности обслуживающего персонала. Для управления "умным" домом не требуется заводить большой штат постоянных специалистов. Достаточно слаженной команды из 4-5 человек для управления жилым или административным объектом площадью 10 000 кв. м.

Секреты управления

Управлять умным домом можно по-разному, но в любом случае делать это очень легко и удобно. Простейший вариант – использование настенных панелей и универсальных пультов управления, которые идут в комплекте любой полноценной системы. Например две-три центральных настенных панелей позволяют полностью контролировать систему освещения и домашнего кинотеатр, а также включать зоны безопасности. Для тех кому ближе управление через графический интерфейс предусмотрены богатые возможности визуализации всех установок “интеллектуального” дома с помощью современных цифровых помощников, таких как персональный компьютер, ноутбук, мобильный телефон с поддержкой WAP, карманные компьютеры (PDA) или любые устройства с Интернет-браузером, поддерживающим Java. Таким образом, возможно осуществление постоянного контроля и управления функциями интеллектуального дома из любой точки мира.

Для продвинутых домашних пользователей и управления административными зданиями ведутся разработки программного обеспечения, которое упростит как процесс программирования системы управления (создание сценариев) так и само управление. Подобных программ на сегодняшний день менее десятка, но они уже могут управлять потоками цифровой медиаинформации, обрабатывать информацию о помехах, показаниях датчиков и состоянии исполнительных устройств, а затем отсылать ее в виде сообщений SMS или по электронной почте. В целом можно выделить следующий набор доступных на данный момент функций: возможность получать информацию о состоянии всех систем “интеллектуального” дома, обслуживание через кнопочные или автоматические выключатели, оповещение в случае определенных событий, создание пользовательских макросов и сценариев. Лидерами в разработке подобных систем являются американские компании AMX и Crestron.

Цена вопроса

В первую очередь элементы "умного" дома станут использоваться в элитных постройках, однако затем они неизбежно будут востребованы и в других проектах. Затраты на интеллектуализацию отдельно стоящего коттеджа площадью 500 кв. м. могут составлять от $25 000, но в границах небольшого охраняемого поселка эта сумма снижается до $10 000 - 15 000.

В то же время стоимость оборудования для "умного" здания на нулевом этапе строительства можно снизить до $35 - 50 за квадратный метр. Причем в эту цену входит не только оборудование и его установка, но и компьютерные и автоматизированные комплексы управления всеми системами здания. А вот если здание уже построено, то цена навязывания ему "интеллекта" взлетает до $70 - 100 за квадратный метр и даже больше – тому виной стоимость оборудования, которое обычно закупается у разных поставщиков. В целом выгодно не только строить с нуля, но и заниматься масштабными проектами, так как с ростом площади строения снижается себестоимость “квадратного метра интеллекта”.

Недалекое будущее

Направление интеллектуального дома способно в кратчайшие сроки придать дополнительный импульс индустрии бытовой и промышленной электроники, в которых уже наметились первые признаки грядущего технологического и практического застоя, связанные с однотипностью изделий. По прогнозам в ближайшие пять лет число умных бытовых устройств будет ежегодно вырастать на треть. С большой долей вероятности можно предположить, что недалек тот день, когда все бытовые устройства научаться общаться между собой. Любой дом будет оснащаться „электронной головой“, которая будет понимать с полуслова желания хозяина и домочадцев, держать нити управления в своих руках и отдавать указания каждому из устройств. В то же время, вряд ли удастся добиться 100%-ой совместимости изделий и систем разных производителей, и, тем более, с выпущенными в будущем. И хотя совершенство в жизни недостижимо, к нему можно максимально приблизиться если жить и работать в “смышленом жилище”.

Источник: http://um-domu.at.ua/