«Умный Дом» - информационно-цифровые системы управления и автоматизации

В данной статье я постараюсь не утомлять читателя статьей про умный дом и насколько смогу, настолько доступно постараюсь изложить, то, чем давно хотел поделиться. 

Пока давайте забудем про так называемый «Умный Дом». И поразмыслим над второй частью названия этого обзора. 

В качестве примера рассмотрим стандартную ситуацию, которая применима к 90% случаев, когда стоит вопрос обустройства и ремонта новой квартиры или дома, или же, когда речь идет о капитальном ремонте и переобустройстве уже имеющегося жилого помещения. 

Нас не интересуют интерьеры и прочие дизайнерские штучки. Для решения этих вопросов есть дизайнеры и архитекторы. Наша тема связана с инженерными коммуникациями, их функционированием и управлением. И в этом аспекте современное жилье, это совокупность сложных инженерных коммуникаций и технических решений, требующих грамотного и серьезного подхода. 

Перечислю лишь некоторые из них: вентиляция и климат контроль, система видеонаблюдения и визуального мониторинга, домашняя локальная сеть и слаботочные системы, домашний кинотеатр и мультирумная музыкальная система, отопление и система распределения воды, а также одной из важнейших составляющих конечно же является система электрического снабжения и энергообеспечения. 

Давайте рассмотрим из всего многообразия вышеперечисленных инженерных коммуникаций и выделим одну, казалось бы, самую простую и чуть ли не понятную даже ребенку, но в то же время очень важную систему, а именно систему электроосвещения. 

Возьмем очень простой пример и на его основе постараемся понять, каким образом достижения в области информационно – цифровых технологий могут быть применены на практике у нас дома в повседневной жизни и как они нам могут помочь сделать наше жилище более комфортным, дружелюбным и безопасным.  

Итак, постановка задачи, следующая: есть некая комната с одной лампочкой (назовем ее нагрузкой) которой нужно управлять. Иными словами, включать и выключать. 

Способ №1 (самый простой), от электрического щитка прокладываем двухпроводной электрический кабель, подсоединяем к положительному и отрицательному полюсам на лампочке, и подаем на один полюс ноль, а на другой фазу. При таком способе подключения включение и выключение нагрузки возможно осуществлять только путем механического включения или выключения автоматического выключателя, установленного в электрическом щитке.  С физической точки зрения это процесс замыкания и размыкания цепи. Фактически мы каждый раз, вручную прикладывая некую физическую силу, то отключаем контакт, то замыкаем. 

А если квартира большая, комнат много, а в каждой комнате несколько зон освещения, то каждый раз бегать к электрическому щитку и искать нужный выключатель, это очень неудобно.

Поэтому вполне логично иметь возможность управлять освещением непосредственно в самой комнате и каждый раз не бегать к электрическому щиту. Тем более если щит расположен достаточно далеко или в специальном техническом помещении.

Назовем это способ №2. 

В таком случае нужно будет немного изменить маршрут прокладки электрического провода. Сначала от щитка прокладываем кабель к месту установки настенного выключателя, который и будет выполнять функцию размыкателя электрической цепи, а оттуда уже к самой нагрузке. Понятно, что в этом случае у нас увеличивается расход кабеля, но зато получим колоссальное преимущество по сравнению с предшествующим вариантом. То есть у нас появится возможность сразу при входе или при выходе управлять освещением в данной комнате. 

Давайте добавим вторую комнату, тогда вполне логично ту же операцию выполнить для управления освещением второй комнаты. 

А теперь вопрос:

если мы из первой комнаты перешли во вторую, но при этом забыли в первой выключить освещение, можем ли мы из второй комнаты выключить освещение в первой? Да, конечно, можем. Только для этого на этапе проектирования системы освещения и на этапе проведения строительных работ мы должны предусмотреть такую возможность и дополнительно заложить электрический кабель, который свяжет выключатель первой комнаты с дополнительным выключателем во второй комнате для дублирования системы. Такой выключатель принято называть проходным.  В таком случае во второй комнате у нас будет два выключателя, один непосредственно для второй комнаты, а второй для первой комнаты. 

Но надо также учитывать, что каждый дополнительный выключатель, это дополнительная дырка в стене для установки выключателя, дополнительные сильноточные провода, дополнительные контакты, распайки, соединения, скрутки, также это дополнительные работы по прокладке кабеля и штроблению стен. 

Представьте теперь, что это большая квартира или дом. Фактически под штукатуркой получается целая паутина, состоящая из силовых проводов, по которым протекает опасное напряжение. При таком подходе, резко увеличивается количество выключателей, расход электрического кабеля, и все это на фоне понижения общей безопасности всей системы и увеличения трудозатрат. 

И все равно как показывает практика всегда получается, что часть установленных проходных выключателей оказываются ненужными и бесполезными, часть управляет не тем сегментом освещения, которое уже на практике оказалось более востребованным и лишь некоторые из них оказались действительно нужными и полезными. Но, в этом случае уже ничего не сделаешь, что сделано, то сделано.

Как же нам быть? ведь так хочется, чтобы у нас дома было бы все оптимально, удобно и функционально. 

А что для этого нужно, а для этого нужно иметь возможность с любого места управлять любой зоной освещения. 

Для нас уже давно стало обыденным управлять нашим банковским счетом с помощью приложения, установленного на наш смартфон. Мы не задумываемся над тем, как проходим через турникеты в метро приложив свой телефон к считывающему устройству. С помощью различных приложений мы можем проследить, когда нужный нам автобус подъедет на ближайшую к нашему дома остановку и соответственно рассчитать время выхода из дома, чтобы точно подойти к остановке прямо ко времени прибытия автобуса. Сегодня – это уже не фантастика, а повседневность. 

Поэтому возвращаясь к теме нашего обзора вернемся к способу №1. Логика подсказывает, что и освещением можно управлять посредством приложения с нашего смартфона или планшета. 

Да, конечно, только в этом случае нам вместо обычного механического автоматического выключателя нужно установить автоматический выключатель наделенный некими умными функциями, иными словами это должно быть исполнительное устройство аналогичного принципа действия, но с установленным цифровым процессором, и с неким соответствующим программным обеспечением способным принимать и обрабатывать команды поступающие с цифровых устройств управления, коими являются современные смартфоны, планшеты и прочие гаджеты.

Такие устройства давно имеются практически у всех известных производителей электроустановочного оборудования и широко применяются как в быту, так и в коммерческих применениях (производственные цеха, фабрики, заводы, торговые центры, гостиницы и прочее). 

Очевидно, что и выключатели можно поставить не простые, а умные, которые работают также от контактного воздействия, но принцип немного другой, которые в отличие от обычных, физически не замыкают и не размыкают контакт, а преобразуют наши прикосновения в цифровую информацию и в виде той или иной команды передают на исполнительные устройство, установленное в электрическом шкафу. 

То есть в нашем случае, воздействие на клавишу выключателя преобразуется в цифровую команду и по цифровому шлюзу, передается на автоматический выключатель (назовем его модулем управления) в виде той или иной команды, а уже модуль управления выполняет то или иное действие согласно поступившей команде. 

Примечание: для передачи команды от настенного выключателя к модулю управления, находящемуся в электрическом щите не нужны сильноточные кабели. Информация может передаваться беспроводным путем или через слаботочный информационный кабель. Поэтому сильноточные кабели от щитка сразу протягиваются непосредственно к нагрузкам, по способу №1. То есть теперь нет никаких промежуточных стыковок и распаек.

Например, мы можем запрограммировать работу модуля управления следующим образом: одно короткое нажатие на клавишу – включить или выключить освещение прикрепленной к данной клавише зоны освещения (зоной называется группа осветительных приборов, работающая совместно), двойное короткое нажатие на клавишу выключателя – приглушение яркости в данной зоне на 50%, тройное нажатие на клавишу выключателя - приглушение яркости на 30%, вобщем все зависит от вашей фантазии и потребности в той или иной операции. 

Естественно, в таком случае также отпадает надобность в проходных выключателях, так как наши умные выключатели, впрочем — это уже не совсем выключатели, а многофункциональные клавиатуры управления, которые к тому же забирают на себя весь функционал проходных выключателей. 

Данные клавиатуры могут свободно конфигурироваться. А это значит, что можно менять количество клавиш на самом выключателе, тем самым уменьшая или увеличивая функционал выключателя, количество клавиш управления может варьироваться от одного до семи штук на одной панели. Сами панели также могут объединяться в группы до четырех штук и устанавливаться под одной общей рамкой. Такая система, конечно же вносит изменения в систему прокладки электрических кабелей, тем самым значительно уменьшая количество расходуемого кабеля. Электрический кабель от исполнительного модуля идет сразу непосредственно к нагрузкам, целый и невредимый, без промежуточных разрывов, без дополнительных соединений и прочих скруток. Конечно, все это дополнительно повышает общую безопасность и надежность системы, так как меньше возможности для окисления проводов в местах соединений и меньше вероятность короткого замыкания и возникновения аварийных ситуаций.  

Таким образом у нас наряду с привычным способом управления при помощи настенных панелей управления с многократно возросшим функционалом по управлению любым сектором освещения с любой клавиши в любой комнате, с возможностью добавления и внесения изменений, появляется также возможность управления со смартфонов, планшетов, и даже с обычных телевизоров, через соответствующее приложение. 

Если у нас есть возможность управлять всей этой системой с нашего смартфона, разве обязательно для этого находится дома?

Конечно же нет. Мы все это можем делать находясь, где угодно, причем вся информация о выполненных действиях будет визуально отображаться на экранах наших телефонов.

Мы фактически имеем систему, управляемую посредством ввода информации путем нажатия определенных кнопок на выключателях или же посредством нажатия соответствующих иконок на наших смартфонах и планшетах. 

А можем ли мы управлять системой посредством подачи информации в виде голосовых команд? 

Ответ, конечно, да! 

Подводя промежуточные итоги, основываясь пока только лишь на примере управления освещением в сравнении с обычной классической системой с использованием проходных выключателей, можно сделать следующие выводы, информационно-цифровая система имеет следующие преимущества: гораздо более широкие возможности управления, более безопасна, и самое важное она гибкая.

Гибкость системы заключается в том, что ее можно изменять, расширять, совершенствовать. В процессе эксплуатации все более тонко настраивать под свои нужды и потребности, и для всего этого не нужно заново устраивать тяжелые и трудоемкие строительные работы. Достаточно лишь внести нужные изменения в программное обеспечение. 

А теперь представьте, что все это реализовано не только на примере освещения, а в совокупности с остальными инженерными коммуникациями такими как; климат контроль и кондиционирование, система видеонаблюдения и домофония совместно с дверным замком, система домашнего кинотеатра и музыкальная мультирумная система, управление шторами, жалюзи и гаражными воротами.

Все это можно интегрировать в единую систему контроля, управления и автоматизации, где все системы будут работать слажено и взаимосвязано. Ваш дом, ваша квартира будет подстраиваться под ваш быт, ваш образ жизни и ваши потребности. 

Например в рабочие дни в 7 или 8 утра, как того требует ваш распорядок, автоматически будут открываться шторы в вашей спальне и будет включаться тихая приятная музыка, а вечером после захода солнца шторы будут автоматически закрываться. Система климат контроля будет поддерживать в вашем доме или в квартире нужный вам климатический режим в зависимости от времени года и суточных погодных изменений. Или же в режиме реального времени на ваш смартфон будет приходить информация о состоянии системы безопасности вашего жилья осуществляя круглосуточный мониторинг и контроль доступа, даже если вы находитесь далеко от дома. 

Если вы, уехав из дома в спешке забыли закрыть гаражные закрыть, а ваша супруга забыла выключить утюг, не беда, вы можете не возвращаться, подайте соответствующую голосовую команду, а результаты выполнения ваших команд отобразятся на экране вашего смартфона. И совсем не обязательно каждый элемент проверять по отдельности, можно просто сказать или нажать в телефоне на кнопку «мы ушли» и система сама все сделает. Закроет ворота, выключит все ненужные электрические приборы, а камеры перейдут в режим мониторинга и охраны периметра.

Все, о чем я рассказал в этом обзоре уже несколько лет реализовано в нашем шоу-руме. И с каждым годом, по мере появления новых технологий все совершенствуется и расширяется, отвечая на все более возрастающие запросы и требования.  

Поэтому все, кого интересует данная тема могут все это посмотреть и увидеть как это работает в реальных условиях.