Кожен маркетинговий слоган можна легко перефразувати простим і зрозумілим кожному людині мовою. Термін «розумний дім» (Digital Home), вперше став відомий широкій публіці в кінці двадцятого століття, тоді це була скоріше концепція, ніж продумана комерційна ідея. Суть прожекту запропонованого в 1970 року не змінилася і сьогодні. Розумний будинок - це, в першу чергу комплексна система автоматизації житлової будівлі.
Все в одних руках Завдання, які виконує розумна автоматика, можуть бути різні, розставити в них пріоритети повинен сам господар будівлі. Для оцінки всього функціонального потенціалу, корисно буде привести приблизний список систем житлового комплексу, які інтегруватися в єдиний ланка: • гаряче і холодне водопостачання; • газорозподіл; • підтримку комфортного клімату всередині приміщень; • контроль і управління доступом (включаючи оснащення електроприводами всіх дверних і віконних конструкцій); • протипожежна автоматика; • відеоспостереження, внутрішнє і зовнішнє; • протиаварійних моніторинг (відстежує витоку газу, води, деформацію несучих стін будівлі та інше); • забезпечення безперебійного енергопостачання (автоматичне включення резерву та аварійні джерела живлення); • інформаційний комплекс (стільниковий зв'язок, внутрішні та зовнішні комп'ютерні мережі); • централізоване управління всією побутовою технікою будинку; • телесигналізація або GSM-моніторинг; • віддалене управління або телемеханіка.
Це лише приблизний перелік. Розробляючи проект свого розумного будинку, кожен власник може включити туди будь-яку додаткову опцію за своїм вибором, автоматизувати те, що хоче він сам. Довіритися професіоналам або «кустарний» промисел?
Приватні будинки, при всій однотипності котеджної забудови, не схожі один на одного. Фінансові можливості і життєві орієнтири їх власників, також не ідентичні. Тому і шляхи реалізації однієї і те ж ідеї можуть бути різні.
Сучасні комерційні структури пропонують широкий спектр готових рішень з побудови повністю або вибірково автоматизованого житлового будинку. Однак ці проекти крім свого основного переваги - високої надійності, мають і ряд суттєвих недоліків: високу ціну, обмежені можливості модулів управління, закритість всієї структури від зміни користувачем і не високу гнучкість налаштування під конкретні умови.
Створюючи рукотворну систему автоматики, поціновувачі творчого процесу і любителів не тривіальних завдань отримають недорогий, багатофункціональний, абсолютно керований, гнучкий і відкритий проект, який завжди можна поліпшити або доопрацювати. Дорогу здолає той, хто йде, а ця стаття трохи полегшить Ваш шлях. Серверний модуль Навіть недосвідчений користувач без праці здогадається, що ядром кожного автоматизованого комплексу є персональний комп'ютер, що функціонує спільно з програмованими логічними контролерами. При використанні тільки набору ПЛК лептоп допоможе відобразити службові параметри системи і комфортно запрограмувати самі контролери. Для початку розглянемо вимоги до ПК, що входить до складу розумного будинку.
Технічно, для реалізації задуманого, буде достатньо комп'ютера скромною конфігурації. Наприклад, одноядерний Pentium частотою близько півтора гігагерц, чвертю гігабайти оперативної пам'яті і жорстким диском на 40 Гб забезпечить необхідний мінімум продуктивності. Однак для комфортної роботи створюваного сервера, краще вибрати більш багатозадачний ПК, з великим об'ємом жорсткого диска. Особливу увагу слід приділити, якості блоку живлення. Це найбільш вразливе місце лептопів. Рекомендується використовувати корпус з двома джерелами живлення, синхронізованими і об'єднаними по вихідних мереж. Іншим «слабким» ланкою домашнім ПК є обертові елементи системи охолодження, які по можливості потрібно виключити з конфігурації. У випадку встановлення штатної відеокарти і жорсткого диска зі стандартною швидкістю 7200 об / хв в корпусі залишається всього один компонент, що вимагає активного відведення тепла - центральний процесор. Але і цю проблему можна легко обійти, наприклад, встановивши материнську плату на базі Intel Atom Duo Core з пасивною системою охолодження. По можливості обраний комп'ютер повинен володіти великою кількістю інтерфейсних входів і виходів (USB, LAN і подібні їм) Таке різноманіття портів і роз'ємів значно полегшить надалі підключення до сервера зовнішніх пристроїв і створення на його базі багаторівневих схем інформаційного обміну.
Логічний контролер
Вибір програмованого логічного контролера (або декількох подібних пристроїв) не настільки однозначна. Номенклатура промислових ПЛК представлених на ринку вражає своєю різноманітністю. Остаточно сформувати вимоги до необхідних контролерам можливо тільки після складання чіткого технічного завдання. Спробуємо систематизувати процедуру вибору і виділити ключові параметри ПЛК.
Технічні критерії оцінки: • кількість аналогових каналів введення / виводу; • число дискретних входів / виходів; • швидкодію; • рівні напруг плати вводу / виводу.
Експлуатаційні критерії оцінки: • споживана потужність по ланцюгу харчування; • робочий температурний діапазон; • вимоги до якості живильної мережі.
Кількість необхідних модулів введення / виводу як дискретних, так і аналогових залежить від числа сигналів контролю і керуючих параметрів. У будь-якому випадку, корисно буде придбати ПЛК з резервуванням. Тобто, щоб контролер мав дещо більше каналів введення / виведення, ніж вимагає складене технічне завдання. Кількості операцій виконуваних ПЛК в тимчасову одиницю ніколи не буває багато. І все ж слід пам'ятати, що швидкодіючі промислові контролери коштують дуже дорого. Тому тут, більш ніж застосуємо закон «золотої середини».
Рівні напруг використовуються для передачі аналогових і дискретних величин, як правило, стандартизовані. Однак деякі датчики мають відмінні від типових параметри вихідних ланцюгів. Якщо в проектованої автоматизованої системі використовуються такі пристрої, то необхідно вибрати ПЛК з модулями регульованого рівня напруги.
У більшості випадків контролери встановлюються в опалювальних приміщеннях і оснащені незалежним джерелом живлення. Проте є ситуації, при яких технічно виправдано робота ПЛК в негативному діапазоні температур і при поганій якості вхідного напруги. Тому за інших рівних характеристиках перевагу слід віддати контролеру, справно функціонуючому в жорстких умовах. Потужність, споживана ПЛК з живильної мережі зазвичай не велика. Хорошим показником вважається величина в півтора вата. Саме на це значення і слід орієнтуватися при виборі контролера.
Для будь-якого споживача на перше місце виходить надійність встановлюваного обладнання. Звичайно, в рекламному проспекті тільки дуже впевнений у своїх виробах виробник чесно вкаже показники MTBF (Mean Time Between Failure, середній час напрацювання на відмову) і MTTR (Mean Time To Repair, середній час ремонту). Тому перед покупкою ПЛК настійно рекомендується почитати відгуки про якість його роботи в інтернеті або проконсультуватися з фахівцем.
Не всякий користувач володіє відповідною кваліфікацією, щоб без зусиль працювати, наприклад, з шістнадцятковим кодом. При цьому наявність зручного інтерфейсу програмування, вбудованого або встановлюваного на комп'ютер, необхідного для повноцінної налагодження контролера, стає обов'язковою вимогою. Виробники забезпечують гарантійне і післягарантійне обслуговування ПЛК в різному обсязі і на істотно відрізняються умовах. Більш тривалий сервісний термін завжди краще, головне, щоб такий широкий жест виробника не сильно позначився на ціні пристрою. Адже саме фінансовий чинник в більшості випадку виявляється вирішальним.
Зв'язки бувають різними Ядро всесвіту вибрано, а приблизний список «сонячних систем», які повинні стати її невід'ємною частиною наведено ще в другому розділі. Залишилося вирішити, як буде з'єднана кожна функціональна частина з центральним сервером всього комплексу. У побутових умовах найбільш популярними платформами зв'язку є: • LANDrive (і її сучасний аналог LANDrive2) - це найбільш доступна платформа формує загальні шини даних для розподілених систем управління. На фізичному рівні LANDrive представлена стандартом RS-485, на програмному протоколом Modbus / RTU. Велика частина сучасних побутових приладів підтримують роботу з цією платформою. Її використання стане найкращим технічним рішенням для побудови мережі розумного будинку, єдиним недоліком якого є висока вартість необхідного обладнання. • Х10 - спеціальний протокол передачі даних для електричних пристроїв. Зв'язок формується за коштами самої електропроводки, рідше в радіочастотному діапазоні. Позитивний момент використання подібного протоколу тільки один - не вимагається прокладати додаткові лінії зв'язку до кожного елементу електричної мережі. Негативних моментів набагато більше: періодичні помилкові спрацьовування, слабка перешкодозахищеність, погана сумісність компонентів від різних виробників. • Z-Wave - створений спеціально для систем домашньої автоматизації протокол передачі даних. Зв'язок між побутовими електронними пристроями здійснюється за допомогою вбудованих в них радіочастотних модулів. Основним плюсом цієї системи є низька вартість її модулів і оптимізація самого протоколу для передачі великої кількості простих команд. З мінусів особливо виділяються: невелику відстань бездротової передачі і слабка захищеність мережі від доступу ззовні. • 1-Wire - інформаційна шина двох напрямків, що характеризується малою швидкістю передачі даних. Застосовується для з'єднання в єдину мережу простих вимірювальних пристроїв (датчиків). Основною перевагою є простота монтажу (для підключення будь-якого пристрою необхідно тільки два дроти: інформаційний і заземлюючий) і велика довжина ліній, що відходять (до 300 метрів).
Вибір мережевої платформи, обумовлюється в першу чергу набором фізичних пристроїв (контролерів, датчиків, приладів, адресованих ключів), які необхідно інтегрувати в систему розумного будинку і располагаемой сумою фінансових коштів.
Це тільки початок ... Після формування технічного завдання, визначення та придбання основних компонентів системи, можна закуповувати супутні матеріали (кабелі, дроти, роз'єми, кріплення і інші «розхідники») і переходити безпосередньо до монтажу. Хороший акумуляторний шуруповерт і якісний перфоратор вірою і правдою послужать в цій нелегкій справі. Проводити монтажні роботи, бажано до початку внутрішньої чистової обробки приміщень. Як показує накопичений досвід коректно прокласти мережі і встановити весь набір пристроїв з першої спроби неможливо, тому свердлити і пересвердлювати потрібно буде не один раз.
Коли всі компоненти фізично з'єднані між собою і запитані від електричної мережі, настає довгоочікуваний етап програмної наладки. На придбаний сервер, встановлюється обрана операційна система (істотної різниці Windows або Unix платформа немає) і весь необхідний «софт». Далі аналізується якість зв'язку з кожним елементом, налаштовуються всі ПЛК, датчики й адресовані ключі, калібруються аналогові канали, перевіряються дискретні сигнали. На завершальній фазі формується загальний алгоритм управління кожною системою розумного будинку, і проводяться комплексні випробування.
Всі ці дії тільки початок великого шляху. Створений своїми руками розумний будинок буде постійно доопрацьовуватися і вдосконалюватися. Дбайливий господар знайде додаткові способи для повної автоматизації свого житла, підвищують енергоефективність будівлі і поліпшують мікроклімат в ньому.
