Список доступных элементов для умного дома постоянно расширяется. Это могут быть как простые датчики для фиксации определенных событий, так и сложные системы с возможностью передавать сигнал через интернет. Однако пока не все пользователи в полной мере понимают, как именно обеспечивается взаимодействие всех отдельных компонентов.
Обусловлено это тем, что в большинстве случаев используются готовые системы, пользователям нет необходимости разбираться в протоколах и производить сложную настройку для связи разных устройств.
Основные компоненты умного дома
Стоит разделять понятие умного устройства и системы умный дом. Если установить обычную колонку с Алисой, то это не является умным домом. А вот если добавить умные лампочки с возможностью управлять через виртуального помощника, то это уже первый шаг к запуску сложной системы. Далее будут рассмотрены основные элементы умного дома.
Конечные устройства. Элементы, которые принимают входящий набор команд и выполняют определенные действия. Это могут быть умные розетки, лампы, различные приводы, замки, бытовые приборы с модулем внешнего управления и так далее. В отдельную категорию стоит выделить реле. Такой модуль встраивается в разрыв нужного участка цепи, что обеспечивает возможность управлять отдельным устройством (набором устройств), который изначально не предусматривает функцию удаленного управления. Самый простой пример – управление обычным обогревателем.
Датчики. Обычно представляют собой простые устройства. В их задачу входит регистрация определенного события и передача соответствующего сигнала на центральный узел. К примеру, датчик открытия двери может фиксировать разрыв цепи или отслеживать отдаление небольшого магнита. Более сложные сенсоры могут отправлять не только логический сигнал, но и более сложные данные, например, текущую температуру в помещении.
Устройство управления. Обеспечивает соединение всех компонентов в единую систему. Возможны разные реализации – мобильное устройство с нужным приложением, умная колонка, телевизор или другое устройство с голосовым помощником.
Хаб. Необязательное устройство, которое также может обеспечивать не только управление, но и хранить созданные сценарии работы.
Важно понимать, что устройства умного дома могут взаимодействовать при помощи разных протоколов. Поэтому иногда и возникают проблемы с синхронизацией модулей от разных производителей. Для связи могут использоваться существующие стандарты Wi-Fi, Bluetooth или специализированные протоколы, например, Zigbee. В последнем случае разработчики заранее интегрируют в стандарт необходимые функции, например, возможность повысить энергоэффективность. Многие элементы системы функционируют в автономном режиме, поэтому должны потреблять минимальное количество энергии.
Если в приоритете удобная организация удаленного доступа, то можно выбрать протокол Wi-Fi. Это упростит подключение и позволит сэкономить – можно в качестве связующего узла использовать домашний роутер.
В этом случае обобщенный алгоритм подключения может выглядеть следующим образом:
— на начальном этапе следует выбрать подходящую экосистему, учитывая основные потребности. В официальном каталоге выбирается и устанавливается официальная утилита;
— покупается нужное устройство, которое работает по Wi-Fi и полноценно поддерживает выбранную экосистему;
— после включения устройства необходимо активировать его в приложении умного дома. В большинстве случаев это происходит в автоматическом режиме, но может потребоваться дополнительное приложение от производителя устройства. Если возникли сложности, необходимо обратиться к инструкции;
— через интерфейс приложения настраивается необходимый сценарий работы. Принцип работы схож в разных экосистемах, например, можно программировать события по расписанию или использовать сигналы с других датчиков. Сложностей на данном этапе не возникает, настройка осуществляется через удобный графический интерфейс.
Стоит учитывать, что протокол Wi-Fi изначально не создавался для работы в системе умный дом, поэтому присутствуют определенные недостатки:
— повышенные энергозатраты. Протокол плохо оптимизирован для максимального продления времени автономной работы. Фактически, небольшие автономные датчики с аккумуляторами использовать не получится – батарея достаточно быстро разряжается, что доставляет неудобство;
— обязательно наличие интернета. Центральное приложение работает через интернет, если подключение пропадает, функция управления также отключается.
Специализированные протоколы
В качестве альтернативы можно рассмотреть протоколы, которые специально разработаны для умных домов. Их достаточно много, но самым распространенным остается Zigbee. Общий принцип работы аналогичен, но некоторые могут иметь собственные уникальные преимущества и особенности работы. Также может отличаться набор доступных устройств, к примеру, определенный производитель выпускает уникальный модуль, который ориентирован на работу с собственным протоколом. Эти особенности необходимо учитывать еще на этапе выбора будущей архитектуры новой системы.
К основному преимуществу относят оптимизацию для работы автономных устройств. Достаточно важный аспект, поскольку многие датчики подразумевают длительное функционирование от небольшого аккумулятора. Частая ситуация – необходимо обеспечить работу без участия пользователя, например, в загородном доме в зимний период.
Следующий важный параметр – зона покрытия. Обычный роутер не всегда способен обеспечить уверенный прием сигнала даже в большой квартире, не говоря уже о доме и прилегающем участке. При разработке Zigbee и других аналогичных стандартов эта проблема учитывалась. Каждое из подключенных устройств может выполнять роль повторителя, передавая сигнал до центрального узла. Это обеспечивает уверенную зону покрытия без дополнительных сетевых узлов.
Протоколы также сразу реализуют полноценный шлюз, такой компонент является обязательным и обеспечивает общий функционал системы. Это может быть хранение сценариев, формирование маршрутов для передачи команд, сохранение логов и многое другое. Отключение интернета никак не влияет на общую работоспособность, что является важным преимуществом.
Реализация сценариев
Наличие сценариев и подразумевает использование термина «умный дом». В этом случае система не ограничивается только возможностью удаленно включить лампочку или розетку. Можно реализовать более сложное поведение.
Условно такие скрипты можно разделить на несколько категорий.
Безопасность
Можно сделать простую охранную систему, установив датчик движения. При фиксации подозрительной активности будет включаться камера и приходить оповещение на указанный телефон.
Данную категорию также условно можно разделить на защиту от проникновения и фиксацию различных ЧП. Набор датчиков может комплексно отслеживать основные параметры в помещении – отсутствие протечек, дыма, угарного газа, контроль температуры и так далее. Можно сразу расширить возможности, чтобы система принимала определенные меры противодействия. При обнаружении угарного газа подается сигнал на электропривод для открытия окна, при протечке есть возможность перекрывать воду при помощи электромагнитного клапана, таких вариантов реализации достаточно много.
Обеспечение безопасности обычно сводится к активации камеры, отправке уведомления по различным каналам, включение сирены и так далее. Также охранные системы позволяют обеспечить полноценное разграничение доступа – умный замок автоматически разблокирует дверь при приближении определенного смартфона.
Экономия ресурсов
К примеру, температура в доме может понижаться, когда никого нет. Такая схема работы позволяет заметно снизить расходы на отопление. Примеров нерационального использования ресурсов достаточно много – уличное освещение, постоянно включенный теплый пол и так далее.
Комфорт
Возможностей много – включение света в нужной локации, контроль температуры, влажности и других важных параметров. Функционал позволяет интегрировать в систему роботов-пылесосов, чтобы они производили уборку по заданному графику. Ничто не мешает включать чайник одновременно с будильником, чтобы экономить время на приготовлении кофе.
Заключение
Умный дом может быть реализован в двух форматах – локальная и облачная система. В первом случае все сценарии остаются активными при отключении интернета, однако облачные системы проще развернуть, также обеспечивается удобный доступ в удаленном режиме.
Рекомендуется сразу определить минимальный набор устройств для подключения. Это может быть, к примеру, колонка с виртуальным помощником и умная лампочка, остальные элементы подключать уже по мере необходимости.