Система «Умный дом»: описание и разновидности

Технологии интеллектуального жилья перекочевали со страниц научно-фантастических книг в реальную жизнь относительно недавно. В конце ХХ века в Европе успешно реализовали несколько уникальных проектов по созданию жилых объектов, функционирование которых было максимально автоматизировано и контролировалось централизованно. Однако тогда внедрение систем «Умный дом» обходилось любителям футурологии, включая Билла Гейтса, в десятки миллионов долларов. С годами технологии, как известно, дешевеют и охватывают всё более разнородных потребителей. С устройствами системы «Умный дом» это произошло в Западной Европе и США в двухтысячных, постепенно начинают они покорять и российский рынок.

Интересно, что для европейцев более веской причиной внедрения систем Smart home является необходимость ресурсосбережения, для отечественного же потребителя – статусность и комфорт.

Итак, что же представляет собой «Умный дом»? В идеале – это система автоматизированного управления инженерными и мультимедийными составляющими жилого или производственного объекта. Степень взаимозависимости её элементов варьирует, что достигается заложенными алгоритмами обмена данными. В более простом варианте автоматизируется управление какими-то отдельными функциями – освещением, водоснабжением, контролем климата или безопасности объекта. Проще говоря, установка системы «Умный дом» избавляет человека от постоянного личного контроля элементарных бытовых процессов, позволяет их регулировать с единого пульта, сенсорной панели, компьютера или телефона, в том числе и посредством GSM-связи. В случае возникновения любых нештатных ситуаций или изменения параметров интегрированных в систему элементов владелец «разумного» жилья незамедлительно узнаёт об этом, например, получив SMS-сообщение.

Проводная и беспроводная системы «Умный дом»

Программно-аппаратный комплекс интеллектуализации жилья имеет модульное строение. Взаимодействие модулей друг с другом, включая и связь с локальным концентратором – «мозгом» системы, осуществляется посредством определённых протоколов передачи данных. Одни протоколы приспособлены для проводных устройств, другие – для беспроводных, т.е. для передачи информации посредством радиосигналов. Соответственно классифицируются на беспроводные и проводные и системы «Умный дом».

Некоторыми производителями разработаны и универсальные протоколы, позволяющие интегрировать в одну систему оба типа устройств. Это делает управление бытовыми функциями максимально пластичным. Например, беспроводными могут быть компоненты отдельных модулей (освещения, контроля климата и др.).

Следует отметить, что традиционно проводные (кабельные) системы считались наиболее надёжными. Однако «загрязнённость» силовых сетей рядового дома XXI века настолько высока, что требует применения «помехозащищённых» алгоритмов передачи информации по проводам. Владельцам интеллектуальной бытовой техники, взаимодействующей по «проводным» протоколам 30-летней давности, хорошо знакомы сбои в выполнении команд и вообще «ленивая» работа системы. «Зашумлённость» радиодиапазона тоже существенна, но современные протоколы радиопередачи данных обеспечивают отличную стабильность функционирования беспроводных систем «Умный дом». А главное – внедрение проводной системы возможно только на этапе строительства здания и требует внесения её элементов в соответствующие проекты сетей. При завершённом же ремонте идеально подойдут беспроводные устройства.

Классификация систем по степени централизации и «открытости»

У желающих купить систему «Умный дом» должно сложиться чёткое представление о разнице в способах взаимодействия её компонентов, предлагаемых разными производителями, поскольку позже может возникнуть потребность в расширении системы за счёт элементов других брендов или в программировании более сложных сценариев взаимодействия. Зачастую недостаточная информированность об основных категориях этого товара на этапе покупки лишает домовладельца таких возможностей.

Респектабельные американские гиганты Crestron и AMX производят централизованные (сосредоточенные) системы домашней автоматизации, в которых все процессы контролируются одним центральным процессором. С одной стороны, процессор испытывает значительные нагрузки, и выход из строя этого агрегата чреват глобальными последствиями (хотя надёжность оборудования этих производителей превосходная). С другой стороны, степень интеграции всех функций максимально высока, что позволяет реализовывать сложнейшие сценарии функционирования бытового оборудования. Централизованные системы класса «люкс» славятся респектабельными интерфейсами и непревзойдёнными возможностями построения сложных мультимедийных взаимодействий.

Указанные американские производители оборудования «Умный дом» используют протоколы передачи данных с фирменной кодировкой, абсолютно помехоустойчивые, но не всегда позволяющие интегрировать в единую систему чужое оборудование, т.е. их протоколы/системы являются закрытыми. Стоит отметить, что под брендом AMX в последние годы выпускаются и системы с общедоступными, универсальными алгоритмами кодировки – открытыми протоколами. Для людей с достатком и не желающих ломать голову над нюансами установки системы «Умный дом» и её постоянной оптимизацией закрытые системы подойдут идеально. Открытые протоколы (KNX, C-Bus, LanDrive, LON, ZigBee, Wi-Fi и др.) хороши тем, что позволяют легко расширять системы за счёт разнородных элементов, вплоть до обычной бытовой техники, производители которой всё чаще предусматривают возможность её внедрения в систему «Умный дом». Однако проектировать и монтировать такие комплексы бывает нелегко из-за уникального набора компонентов, характер взаимодействия которых и помехозащищённость всей системы не всегда предсказуемы.

Использование производителем уникального (закрытого) протокола отнюдь не всегда означает, что в систему априори нельзя внедрить оборудование другой фирмы, просто нужно исключить вероятность конфликта при передаче данных. Некоторые производители предусматривают возможность совмещения их оборудования с другими брендами посредством специфических шлюзов.

Децентрализованные (распределённые) системы «Умный дом» управляются посредством нескольких отдельно программируемых периферийных контроллеров, а не центрального процессора (хотя таковой иногда в систему включается). Распределение контроллеров может отличаться у разных линеек оборудования «Умный дом»: у одних оно зональное (все сети и оборудование одной комнаты или рабочей области контролируются одним локальным процессором), у других – функциональное (на каждый периферийный контроллер «завязана» отдельная инженерная сеть или функциональная группа приборов без соблюдения территориального принципа). В распределённых системах чуть ли не каждый элемент оснащён собственным микропроцессором, что позволяет им общаться друг с другом непосредственно, а не через центральный «мозг». Иерархичность систем варьирует, локальные контроллеры часто объединяются в сети более высокого уровня со своим концентратором. Но в любом случае, выход из строя части системы не приводит к коллапсу всех процессов в здании.

Выделяют три крупных международных платформы автоматизации, обеспечивающих функционирование распределённых систем по открытым протоколам: LonWorks, BacNet и KNX. Наиболее популярна последняя платформа – продукт Ассоциации производителей комплексных систем автоматизации KONNEX, объединившей в 1999 году три ассоциации европейских производителей электротехники: EHSA(European Home Systems Association), BCI (BatiBUS Club International) и знаменитую EIBA (European Installation Bus Association). Вклад последней в разработку международного стандарта управления «умными» объектами был наиболее существенным, поэтому часто новый протокол обозначают как KNX/EIB, хотя KNX интегрировал и некоторые элементы шин двух других ассоциаций. Протокол реализуется в 4-х средах передачи данных (витая пара, силовая линия, определённые частоты радиоканала и IP/Ethernet), позволяя «говорить на одном языке» устройствам разных брендов. Следует отметить, что данный стандарт максимально адаптирован для автоматизации инженерных систем, в меньшей степени – для мультимедиа. Наиболее известная торговая марка устройств системы «Умный дом» ассоциации KNX – Instabus.

Успешно продвигается на рынке и шина C-Bus австралийской фирмы Clipsal (с 2004 года – в составе Schneider Electric), тоже управляющая работой распределённых, «открытых» систем.

Особенно интересными и функциональными считаются решения, сочетающие оба типа систем - централизованную и распределённую - в единой инсталляции, поскольку каждая из них имеет свою специализацию и достоинства. Для установки рассмотренных систем «Умный дом» и тем более их совмещения требуется привлечение сертифицированных специалистов. Однако даже при малом бюджете не стоит расставаться с мечтой о «доме будущего». На российском рынке уже появились надёжные компоненты автоматизации бытовых процессов, произведённые отечественными инженерными фирмами, и даже российские универсальные программы управления. На базе этих компонентов можно попробовать организовать «Умный дом» своими руками, ведь, по сути, это относительно недорогой конструктор, хоть и сложный для технически неподкованного человека.

Ольга Волкова,
специально для ИВФ «Микротех»

© ИВФ «Микротех», полное или частичное копирование материала без указания прямой ссылки на первоисточник запрещено.