Что нужно для умного дома

Умный дом с нуля своими руками или путешествие длиною в год

Данную статью пишу для думающих, стоит оно того или нет, и начинающих построение своего умного дома, надеюсь она поможет сделать вам свой выбор. Для тех кто думает, я не программист у меня ничего не получится, я тоже, хотя имею техническое (теплоэнергетик) образование, но никогда не работал в IT, не знаю ни одного языка программирования. Дорогу осилит идущий. Начнем с рассуждений что такое умный дом, поверьте на слово он не решит все ваших бытовых и семейных проблем, но точно сделает жизнь немного комфортней. Что такое умный дом в моем представлении год назад: 1. Красивый планшет со схемой дома висящий на стене в прихожей с которого можно управлять всем в доме; 2. Управление всем чем можно голосом. Откровение через год: планшет не нужен, так как бегать со второго этажа на первый, чтобы по управлять, неудобно. Что бы хорошо работало голосовое управление, требуется установка умной колонки в каждую комнату, когда их две — это одно. А когда значительно больше — вопрос. Сейчас для меня умный дом это то, что работает само без моего участия, и не требует управления. Все о чем пойдет речь далее сделано мною лично, может можно сделать по-другому, может проще и лучше. Но таков путь.

Краткий ликбез

Системы умного дома

1.1 Mi Home

+ красивые сенсоры и устройства; хорошее мобильное приложение; простое построение автоматизаций;

— закрытая экосистема; данные хранятся на облачных серверах; автоматизации работают через облачные сервера.

1.2 Google home

+ это google, интерфейс на высшем уровне;

— закрытая экосистема; автоматизации работают через облачные сервера; в приложении есть поддержка таких решений, о которых вообще не слышал.

1.3 Domoticz

+ открытая экосистема; большое русскоговорящие сообщество; облако через которое ты можешь зайти на свой сервер; язык для автоматизаций blockly — удобный и понятный;

— не которые вещи в нем реализовать очень сложно (или я не разобрался); не успевает обновляться документация; делаешь по написанному в Вики, а не работает, так как все поменялось; частые обновления.

1.4 HomeBridge — для поклонников apple, а так как я сторонник светлой стороны силы, прошел мимо

+ это Apple, интерфейс на высшем уровне и работать должно как часы;

— как мне сделать вот так? — А вам это не надо, мы в Apple решили, что вам нужно только так.

1.5 ioBroker — открыл интерфейс, закрыл и больше не открывал

+ были первооткрывателями много чего, хорошая поддержка многих устройств;

— такой интерфейс в 2020 году преступление.

1.6 MajorDomo — честно говоря как-то прошел мимо

+разработчики наши, мелочь, а приятно;

1.7 Home Assistant — вишенка на торте умного дома

+ открытая экосистема, нормальный интерфейс, который можно настроить самому как угодно, актуальная документация, поддержка всего чего угодно, может интегрироваться с Яндекс Алиса, Mi Home, Google home, HomeBridge, нет ничего невозможного для реализации, автоматизации ограничены только вашей фантазией;

— сложность освоения на первоначальном этапе.

Как вы уже догадались, мой выбор пал на Home assistant и далее речь пойдет о нем.

Железо

2.1 Роутер

Я живу в частном секторе, и у нас один провайдер местного масштаба, который тянет оптику и всем выдает изделие ZTE F660. Два месяца я с ним мучился, каждый день что-то отваливалось и не работало, пока не поменял его на Keenetic Ultra. Все проблемы с отвалами умных устройств как рукой сняло. Так что роутер ключевой элемент умного дома. Цена вопроса зависит от стоимости роутера.

2.2 Сервер

Для работы Home Assistant требуется сервер, на котором будут хранится все данные и управляться устройства умного дома. Тут есть несколько путей: можно установить Home Assistant на компьютер, старый ноутбук под Windows или на мини компьютеры под Linux или Ubuntu, которых сейчас бескрайнее множество, или на NAS. Тут все зависит от вашего желания и возможностей. Так как сервер должен работать в режиме 24/7, то я для себя выбрал вариант Raspberry pi 4b 4Gb. Потому что у него низкое энергопотребление, он бесшумный (эксплуатирую в безвентиляторном корпусе). У меня на нем работает Home Assistant и Plex (медиа сервер) в режиме 24/7 уже полгода, проблем с производительностью нет. Но если вы кроме этого хотите использовать какие-то еще ресурсы, то советую посмотреть в сторону NUC. Хотя начинал знакомиться с системой на Windows 10, но у меня вызывает вопросы ее стабильность с криворукими обновлениями, от которых больше вреда, чем пользы. При использовании Raspberry pi 4b, есть несколько нюансов, должен быть хороший блок питания, который выдает честные 3 А и нельзя устанавливать в безвентиляторном корпусе в закрытые ящики, так как ее рабочая температура около 50 градусов. Цена вопроса Raspberry pi 4b 4Gb около 4 тыс. руб. на Али.

2.3 Стандарты беспроводной связи умных устройств для умного дома

WiFi — он и в Африке WiFi. Для работы нужен WiFi роутер и чтобы устройство умного дома находилось в одной локальной сети с сервером. Большое количестве WiFi устройств особенно видеокамер, может влиять на скорость WiFi не умных устройств. Для стабильной работы умного дома нужен хороший WiFi роутер, причину описал ранее.

Zigbee- энергоэффективный (устройство может несколько лет работать от одной батарейки) стандарт беспроводной связи, позволяет строить ячеистые надежные сети. Для связи умных устройств Zigbee с сервером умного дома нужен координатор (шлюз). Без него умные устройства работать не будут, нужен именно Zigbee шлюз. В Zigbee несколько поколений стандартов, самые распространенные сейчас 2.0 и 3.0. Будьте внимательны шлюзы с поддержкой Zigbee 2.0 не будут работать с устройствами Zigbee 3.0. Новые Шлюзы Zigbee 3.0. имеют обратную совместимость и будут работать с устройствами старого стандарта.

Bluetooth — энергоэффективный (устройство может несколько лет работать от одной батарейки) стандарт беспроводной связи, последние его разновидности в частности Mesh, так же позволяет строить ячеистые надежные сети. Для связи умных устройств Bluetooth с сервером умного дома нужен координатор (шлюз). Без него умные устройства работать не будут, причем нужен именно Bluetooth шлюз.

2.4 Координатор или шлюз. Координатором в Home Assistant могут быть

Шлюзы различных производителей Xiaomi , Тuуа, Sonoff и д. р. Работают через облако (китайские сервера). В основном работают с умными устройствами своей экосистемы. Не поддерживают или не полностью поддерживают умные устройства других производителей. Цена вопроса около 2-3 тыс. руб. на Али.

Stick СС2531, СС2538, СС2652, вставляются в usb сервера, работают по протоколу zigbee2mqtt, поддерживают работу с устройствами большого количества различный производителей, поддержку конкретного устройства можно посмотреть у них на сайте. Работают в локальной сети, даже без интернета. Stick СС2531 не поддерживает больше 32 устройств, если планируете больше умных устройств в своей сети, обратите внимание на Stick СС2538, СС2652, они уже поддерживают более 100 устройств. Цена вопроса около 2 тыс. руб. продают их в Telegram.

SLS шлюз отдельно устройство, такое же как шлюзы Xiaomi , Тuуа, Sonoff, но так же работает по протоколу zigbee2mqtt. И работает со большим количеством различных производителей. Работают в локальной сети, даже без интернета. Цена вопроса около 3 тыс. руб. продают их в Telegram.

Мой путь

В конце 2019 года начитавшись статей на различных сайтах про умный дом приобрел стартовый набор Xiaomi для умного дома и один выключатель решил протестировать умный дом у себя в квартире. Все подключил установил Mi Home и счастливый начал эксплуатировать, так как набор был приобретен в Китае на Али, то работать в регионе Россия он отказался и пришлось его настраивать в регионе Китай. И автоматизация работала через китайские сервера, работала громко сказано. Складывалось впечатление, что майор в Китайском КГБ согласовывал включение света в моей квартире. Задержки в автоматизациях доходили до 5 секунд и работали через раз, 5 раз сработает на шестой нет (видно майор не разрешил). Помучившись неделю, поставил крест на умном доме, снял все датчики и положил в ящик. Тут бы могла история и закончится.

Но в марте 2020 году удалось приобрести частный дом в черновой отделке и решил умному дому быть начал изучать вопрос, перелопатив весь интернет приобрел stick СС2538 и установил Home Assistant на компьютер с Windows 10, сделал копипаст со статей в интернете. И о чудо все заработало задержек нет все включается моментально и работает.

Далее распланировал размещение основного электрооборудования в доме (розетки и выключатели), угадал расположение на 90 процентов, остальное решил купив накладные розетки. Приобрел Raspberry pi 4b 4Gb на Али, купил умные розетки и выключатели Xiaomi (дизайн понравился). Смонтировал все это хозяйство. Установил Home Assistant на Raspberry по урокам Alex Kvazis на youtube, кстати огромное ему спасибо на начальном этапе его уроки были не заменимы делал с них полную копию. Так как другой информации взять было неоткуда, есть хорошее русскоязычное сообщество по Home Assistant в Telegram, но на первом этапе и спросить то не понимаешь чего, и на 90% вопросов получал ответ читай документацию. Я ее честно читал но ничего понять не мог, злился. Сейчас понимаю парней, так же сижу в чате и ежедневно одни и те же вопросы повторяются. Так и хочется сказать читайте документацию. На первом этапе очень помог блог https://ivan.bessarabov.ru/, за что спасибо Ивану.

Начал эксплуатировать на stick СС2538, все работало четко и стабильно. Но тут решил купить светильники на али Xiaomi bluetooth mesh красивый дизайн, регулируется яркость и цветовая температура, так как stick не поддерживает данные устройства был куплен шлюз третий версии от Xiaomi. О нем расскажу отдельно благодаря усилиям @AlexxIT и его интеграции Xiaomi Gateway 3 для Home Assistant, данный шлюз превращается в уникальный продукт, позволяет одновременно параллельно работать умным устройствам и в Home Assistant и MiHome, только умные устройства должны быть Xiaomi. Так же Home Assistant с данным шлюзом можно интегрировать с Яндекс Алисой, Google home и HomeBridge. Так же отдельное спасибо хотел сказать @AlexITон сделал для развития популярности Home Assistant в русскоязычном сообществе очень много, является автором интеграций Sonoff LAN, Yandex.Station. Но есть ложка дегтя в бочке меда шлюза третий версии от Xiaomi, к сожалению производитель в новых прошивках шлюза даты производства с 10.2020 г. закрыл Telnet и теперь без паяльника шлюз в Home Assistant не интегрировать (говорят 10 минут работы и все сделано), но будьте в курсе.

Как вы уже догадались начиная с сентября я переехал на Xiaomi Gateway 3, уже более полугода все работает стабильно, сейчас у меня в эксплуатации 77 устройств Xiaomi, розетки, выключатели, различные датчики.

4. Сейчас уже реализовано

Управления всеми розетками и выключателями кухня

управления всеми розетками и выключателями, из любой точки мира

автоматизировано освещение туалета, ванной, коридора, прихожей, лестницы;

настроено адаптивное освещение, когда автоматически в течении дня меняется яркости и цветовая температура;

Мониторинг погоды

мониторинг погоды и микроклимата в доме

автоматизировано управление батареями в зависимости от температуры;

Мониторинг сервера

мониторинг наличия интернета и сервера;

автоматизировано управление подачи воды в зависимости от времени суток;

Датчики безопасности

сделаны датчики безопасности и уведомления в телеграмм протечка воды, задымления, загазованность, движение в доме, выключить все розетки, выключить весь свет в доме;

уведомления о нежелательных событиях в доме остановился котел, с работка датчиков безопасности;

Учет электроэнергии по группам

учет электроэнергии по группам потребителей;

Робот пылесос, увлажнитель

интегрированы различные устройства, с возможностью их управления;

время прибытия транспорта на остановку;

управление умным домом голосовыми командами Алиса и Эй google.

В планах

автоматизировать уличное освещение;

интегрировать ворота Алю тех в Home assistant;

автоматизировать полив растений

5. Где я ошибся

Приобретение умных выключателей, а затем умных лампочек. Адаптивный свет это классно, поэтому умные лампочки нужны, а с ними можно было установить глупые возвратные выключатели. Можно было сэкономить.

Покупка видеодомофона с камерами с Али, сейчас бы купил ip камеры и интегрировал в Home assistant.

Приобретение WiFi видеокамеры Xiaomi внутри дома, которая не интегрируется в Home assistant, сейчас бы купил Reolink.

Заключение

Умный дом повышает комфорт жизни, но требует массу времени и главная проблема превращается в Хобби, получаешь умный дом головного мозга. Сейчас все стабильно работает, а ты сидишь и думаешь а может еще какой датчик куда поставить и чего-то автоматизировать. Плюс главный риск когда все работает хорошо все классно, но в процессе отладки или сбоев у вашей семьи должно быть терпение и готовность к определенным трудностям, сколько раз за эти пол года я слышал от супруги, что как я достал с этой автоматизацией, когда в туалете или в ванной отключался свет, пока все отладил. Ну и самое главное должно быть физическое дублирование выключателями.

Это первая моя статья на habr, если тема умного дома интересна пишите в комментариях о чем хотите узнать все расскажу, просто Home assistant целая планета и в одной статье все не рассказать. Какие темы интересны, что хотите узнать подробней, если будет интерес напишу более подробный материал.

Умный дом, с чего начать?

Как сделать умный дом правильно

Привет, последние 10 лет я делаю дома умными! Подбираю и настраиваю необходимое оборудование, составляю проекты и сметы.

В этой статье я поделюсь своим опытом и расскажу о том, какие системы умных домов существуют, на что обращать внимание при выборе оборудования и как домашняя автоматизация поможет сделать ваш дом более комфортным, безопасным и экономичным. Сохраняем в закладки!

Михаил К. — автор блога про умный дом

Зачем нужна система «Умный дом»
В первую очередь для повышения уровня комфорта, это достигается благодаря автоматизации, т. е. автоматического управления ежедневными рутинными процессами, которые раньше приходилось делать вручную, такими как включение и выключение освещения, открытие штор, жалюзи и рольставней, регулировка климата (радиаторы отопления, теплые полы, кондиционеры, приточная вентиляция), работа пожарно-охранной системы, камеры видеонаблюдения. Все это должно работать с минимальным участием человека в настоящем умном доме. Важно не путать возможность ручного управления всем со смартфона, как с большого пульта, с автоматизаций сценариев слаженной работы всех систем, отсутствием которых грешат производители бюджетных устройств, работающих через китайское облако.

Возможности умного дома

Чем-то это похоже на эволюцию автомобилей, когда раньше приходилось крутить ручку стеклоподъемника, двигать заслонку печки и не забывать выключать фары после отключения зажигания. А сейчас автомобиль и климат отрегулирует, и окна сам закроет при постановке на охрану, и даже притормозит перед невнимательным пешеходом. Так же с современными квартирами и загородными домами.

Климат-контроль в автомобиле работает автоматически, а дома до сих пор вручную?

Более подробно о сценариях автоматизации для повышения комфорта будут отдельные статьи, а пока кратко о второй важной задаче умного дома — безопасности. Автоматическая постановка и снятие с охраны, уведомления о срабатывании системы защиты от протечек, включение и отключения питания камер видеонаблюдения, отключение освещения и лишних электроприборов, когда все уходят (в основном потенциально пожароопасных и климатических для экономии) через умный генеральный выключатель — это только базовые возможности для квартир. А в загородных домах добавляется еще регулировка котла отопления, управление системами автополива и снеготаяния, открытие гаражных ворот, уличное освещение и другие инженерные системы, за которыми необходимо регулярно следить и взаимодействовать с ними — со всем этим поможет разобраться умный дом, особенно когда у вас несколько объектов недвижимости и вы часто отсутствуете дома.
Другой немаловажной задачей является слаженная работа мультимедийных и развлекательных систем, или слаботочные сети. Это интернет, передача видео- и аудиосигналов между устройствами, быстрый бесшовный Wi-Fi, домофон с удаленным управлением, электромеханический замок входной двери с бесключевым доступом, камеры с видеоаналитикой, потолочные динамики системы мультирум и другие устройства, для корректной работы которых нужны определенная подготовка и планирование.

Планирование умного дома

Какие ошибки часто встречаются при планировании современной сети умного дома?
Основные ошибки — это отсутствие четкого планирования и проектирования умного дома, использование устройств и систем разных производителей, несовместимых между собой.
Наглядный пример — это размещение недорогого интернет-роутера в прихожей, подключение к нему по Wi-Fi телевизора 4К в большой комнате и получение в результате сжатой тормозящей картинки IPTV. А в случае отсутствия внешней аудиосистемы — еще и плохого звука для большого помещения, потому что маленькие динамики в плоском корпусе телевизора, как бы ни старались производители, не смогут преодолеть законы физики и обеспечить насыщенное объемное звучание.

Зона покрытия интернет роутера

Как можно было бы сделать, чтобы все работало корректно? Заранее продумать месторасположение роутера или бесшовных точек доступа по комнатам, а телевизоры и других потребителей «тяжелого» контента, таких как игровые приставки, подключить по экранированному кабелю, ведь объем современных фильмов и игр часто превышает десятки, а иногда и сотни гигабайт данных, которые нужно передать за короткий промежуток времени, часто еще и в вечерние пиковые часы, когда соседи заняты тем же самым и создают друг-другу помехи.
Для объемного звучания использовать распределенные встраиваемые и потолочные динамики или хотя бы настенный саундбар. Поэтому самое мудрое решение — это заранее спроектировать умный дом и все сопутствующие системы, в идеальной ситуации — на стадии разработки планировочных решений дизайн-проекта и до того, как будут закончены электрика и чистовая отделка.

Домашний кинотеатр в спальне

Какие системы «Умного дома» сейчас применяются
Актуальные в 2023 году системы «Умного дома» делятся на два типа:
• проводные, как правило, работающие по стандарту KNX (но есть и другие — Savant, Crestron, Lutron, HDL, AMX, Control4, Modbus, WirenBoard…) и требующие прокладки дополнительных сигнальных кабелей между устройствами для передачи сигналов управления;
• беспроводные, использующие для передачи данных стандарты радиосвязи, специально разработанные для умного дома, в основном Z-Wave и ZigBee, а также вскоре должен подтянуться новомодный Matter. Такие системы подключаются к обычной электрической проводке с минимальными ее модификациями;
• Wi-Fi и Bluetooth-устройства. Как правило, это умная бытовая техника вроде роботов-пылесосов, умных чайников, увлажнителей воздуха, современных кондиционеров и устройств приточной вентиляции.
У каждого из этих решений есть свои плюсы и минусы, а также своя область применения. Нельзя однозначно сказать, какая система умного дома самая лучшая.
Возвращаясь к аналогии с автомобилями: для одних людей самая лучшая машина — это малолитражка для поездок в супермаркет, для других — внедорожник для загородного дома, а третьим нужен комфортный представительский автомобиль. Так и с умными домами: для небольшой квартиры-студии или отдельно взятого помещения вроде гостиной с кинозалом будет достаточно 5–10 умных устройств, которые вполне смогут работать по Wi-Fi. Для квартиры побольше или коттеджа уже лучше подойдут Z-Wave или ZigBee решения, а для больших загородных домов, площадью от 1000 м² ничего лучше KNX пока не придумали.

Лучший автомобиль по версии нейросети

Почему я не рекомендую всем без исключения ставить проводные системы? Ввиду их высокой стоимости, сложной проектной подготовки, километров лишних кабелей по квартире (а иногда и десятков километров) — и все для того, чтобы передавать примитивные короткие сигналы о том, какая сейчас в этой комнате температура или что был нажат выключатель освещения в гостиной. Это на самом деле не та задача, для которой нужно использовать кабель в XXI веке. Поэтому если площадь объекта не слишком большая, до 200 м² для квартиры и до 500 м² для загородных домов, я чаще всего использую системы на базе Z-Wave, потому как такие устройства наиболее функциональные на рынке, а сама технология жестко стандартизирована, и все датчики, и исполнительные модули, работающие по этому стандарту, совместимы между собой, а их пользователи не привязаны к одному конкретному бренду. В отличие от ZigBee, где производители выпускают более дешевые устройства, но при этом не придерживаются единого стандарта совместимости, и, как правило, вы будете привязаны к какому-то конкретному бренду, или вынужденно пользоваться решениями с открытым исходным кодом от программистов-энтузиастов, таких как Home Assistance или Open Hub, где за работоспособность умного дома никто не отвечает и никому ничего не гарантирует. В том числе в открытых системах нет гарантии того, что дом в ваше отсутствие не промерзнет, а охранная система, собранная из разных датчиков, сработает, когда это потребуется. Поэтому не следует использовать открытые системы для критически важных областей, а вот как вспомогательные для некритичных функций, таких как голосовые помощники и ассистенты, или специфических интеграций определенной техники, вроде умной газонокосилки или робота пылесоса, вполне допускаю.

Проводной умный дом в 21 веке, вы серьезно?

Сколько стоит умный дом
В зависимости от задач стоимость современных систем может варьироваться от нескольких десятков тысяч рублей за отдельные элементы умного дома, такие как моторизированные электрокарнизы или умный генеральный выключатель для отключения опасных приборов и освещения при выходе, до нескольких сотен тысяч рублей, если речь идет о комплексной системе, затрагивающей освещение, климат, безопасность и мультимедийные функции по беспроводным технологиям. Что касается проводных систем, то там почти всегда речь идет о миллионах рублей ввиду сложной работы бригады разработчиков и установщиков, а также высокой стоимости конечного оборудования, особенно его лицевых панелей, термостатов, датчиков и выключателей.

Смета на систему умный дом

Как сделать умный дом правильно своими руками
Вначале следует определиться с потребностями и пожеланиями. Лучше всего для этого посмотреть презентации производителей и отметить для себя существенные интересующие пункты и опции. Далее необходимо подобрать производителя, в линейке которого есть основные устройства для решений ваших задач. Если просто включать и выключать освещение умеют все, то управлять климатом, регулировать яркость освещения, работать со светодиодными лентами с изменяемым холодным и теплым спектром способны далеко не многие.
После выбора оборудования и составления сметы необходимо подготовить техническое задание для строителей, чтобы была сделана необходимая подготовка, в основном связанная с электрикой — от банальных глубоких посадочных мест за выключателями освещения и коммутации нулевого провода через них до вывода всех необходимых кабелей в местах установки будущих устройства умного дома.
Затем обычно нужно проконтролировать выполнение технического задания, до того, как будет выполнена чистовая отделка. Иногда для этого достаточно взять в руки чек-лист технического задания и пройти самостоятельно по всем точкам. Для больших объектов лучше вызвать для надзора специалиста: его работа обойдется несопоставимо дешевле любых переделок ремонта впоследствии.
После подтверждения всей необходимой подготовки и, возможно, каких-то изменений и дополнений, возникших по ходу ремонта, можно смело закупать оборудование и ждать окончания пыльных отделочных работ.
Далее следует установить светильники, розетки и другие устройства, которыми планируете управлять, и только после этого подключать оборудование умного дома во избежание порчи умных модулей из-за многократных отключений электроэнергии и коротких замыканий, возникающих по неосторожности в процессе подрезки кабелей на стадии ремонта.

Проект умного дома

Как выбрать устройства умного дома. Какого оборудования лучше избегать
Я отдаю предпочтение сертифицированным заводским датчикам и исполнительным модулям с гарантией и технической поддержкой от локального дистрибьютора и не рекомендую использовать китайские NoName-устройства кустарной сборки в силовых сетях 220 В, где модули замурованы где-нибудь в стене за выключателем и работают 24 часа 7 дней в неделю.

Вариант размещения устройств умного дома на готовый ремонт.

Использование фирменных заводских решений и сертифицированных датчиков является гарантией безопасности и стабильной работы всей системы. Такие устройства проходят специальные испытания и соответствуют локальным нормам безопасности для электрооборудования, а наличие юридического лица дает некую уверенность, что туда можно будет обратиться в случае возникновения проблем, в отличие от китайских безымянных устройств, которые вы ставите полностью на свой страх и риск.
Что касается полностью беспроводных датчиков, работающих вне силовой сети, только от батареек и использующихся, как правило, для измерения температуры/влажности, а также беспроводных датчиков движения и присутствия — ситуация с пожарной безопасностью таких устройств лучше: там просто нечему гореть. Однако по моему опыту, устройства бюджетных производителей обладают меньшей энергоэффективностью (т. е. батарейки нужно будет менять не раз в год, а два-три раза в год), а также меньшим количеством доступных настроек, что бывает критично для тех же датчиков движения, реагирующих на тепло и расположенных в помещениях с теплым полом.
Есть еще сегмент устройств из разряда DIY («сделай сам»), и если я еще могу понять перепрошивку имеющихся заводских устройств на базе ESP для отвязки от облачного сервиса или с целью придать им больше функций и настроек, на разработке которых сэкономил производитель, то вот сборку собственных модулей из радиоэлементов, прошивку, настройку и многодневную отладку ради того, чтобы сэкономить $20 на готовом решении, мне понять сложно. Тем более что заканчиваются такие истории почти всегда одинаково: по прошествии времени это все начинает ломаться и отказывать, владелец уже не помнит, где и что он паял, и в результате нужно переделывать всю систему заново на более стандартную.

Умный дом своими руками или заводской?

Какое оборудование умного дома использую лично я в своих проектах
Как я уже писал выше, выбор оборудование зависит от поставленных задач: иногда можно обойтись недорогой российско-китайской системой, но все же чаще всего я использую наиболее функциональное и продвинутое оборудование Z-Wave с набором основных устройств от FIBARO, в частности их центра управления Home Center 3 благодаря его гибким возможностям по созданию сценариев автоматизации и полностью локальному управлению, не зависящим от облаков и интернета. Однако настройка данного оборудования, скорее всего, будет сложной для начинающих и тех, кто решил построить умный дом самостоятельно. Поэтому если у вас нет возможности привлечь специалистов по установке, лучше выбрать более простые системы, такие как Aqara, Rubetek или SHELLY для небольших задач, например, чтобы подключить моторизированные гаражные ворота к Яндекс.Алисе и открывать их голосом с Яндекс.Навигатора при подъезде. Или чтобы реализовать умный генеральный выключатель для отключения освещения и опасных устройств в квартире перед выходом (в таком случае модуль Shelly Plus 1 размещается в щите, и для коммутации нагрузки ставится дополнительной силовой контактор, такой как EKF PROxima КМ 32А 4NО).

Умный дом по технологии Z-Wave

Еще раз повторюсь, что по опыту я рекомендую использовать именно заводские шлюзы и решения и крайне не советую связываться с сегментом DIY во избежание постоянного обслуживания, доработок и переделки всего после каждого неудачного обновления системы. Но если вы все же решитесь на открытую систему Home Assistance, то Zigbee-датчики Xiaomi и Heiman вам в помощь, а также SONOFF Mini с перепрошивкой на ESPHome для расширения области применения в специфических задачах.

Прошивка ESP HOME для модуля SONOFF

Shut up and take my money!

Shut up and take my money

В заключение хочу отметить, что системы «Умный дом» — это не просто модный тренд, а реальный прорыв в технологиях, который может улучшить качество жизни людей.
Надеюсь, что моя статья помогла вам получить более полное представление о современных системах домашней автоматизации. Чтобы оставаться в курсе новинок и актуальных решений по умному дому, подписывайтесь на мой блог!

Как мы выбирали компонентную базу для умного дома: о датчиках и контроллере

Мы составили для себя следующий список интересных нам датчиков, которые отвечают за индикацию:

1. Протечек
2. Задымления
3. Проникновения (магнитоконтактный)
4. Движения на объекте
5. Разбитие стёкол

А также датчики, измеряющие:

1. Температуру
2. Расход газа/воды
3. Потребляемые мощности
4. Влажность

Из них мы закупили датчики движения/уровня освещенности, вторжения, протечки и температуры/влажности (исходя из решений под умный дом — предотвращение кражи, возгораний, затопления).

Как мы выбирали производителя?

Самый простой критерий для выбора — стоимость датчика и его доступность в России. Датчик сам по себе — простое устройство, разные компании выдают примерно одинаковое качество, поэтому мы отталкивались от цены на продукт — чем дешевле, тем лучше. Ведь в конечном итоге за все будет платить клиент, а на большой дом может уйти сотни датчиков. Если за каждый платить по 1000 рублей и больше, выйдет недешево.

Еще один важный критерий — потребление энергии (наши датчики, например, работают от батарейки). Некоторые приборы ставят в труднодоступных местах, постоянная замена элементов питания может стать неприятной проблемой. Мы смотрели датчики, поддерживающую технологию ZigBee, которая является наиболее энергоэффективным стандартом связи. Так, наши датчики могут находиться в спящем режиме, потребляя минимальное количество энергии, и переходить в режим приема-передачи только по необходимости.

А еще ZigBee хоть и обладает невысокой скоростью передачи, но считается вполне надежной, способной самовосстанавливаться сетью, которая легко развертывается и эксплуатируется.

Кто эти датчики делает?

Фирм много, мы просто посмотрели список. Лидером выступает Xiaomi — у них дешевый продукт, большой выбор, можно хоть на Aliexpress заказать. Все-таки датчики должны быть легкодоступными и популярными.

Сами по себе датчики бесполезны, их надо подключать к сети. Поэтому дальше надо решить, какую элементную базу и зигбишный SoC выбрать для того, чтобы протестировать этот стандарт связи.

Мы выбирали между кристаллами Texas Instruments и Silicon Labs. Дальше стали смотреть, как обстоят дела с поддержкой этих микропроцессоров в России. Когда вы начнете разбираться с их работой, могу возникнуть технические вопросы: здесь поможет подробная документация производителя.

Также есть некоторые компоненты, которые в России тяжело покупаются — нет прямых дистрибьюторов. А это важно: надо иметь возможность заключить партнерское соглашение: вы выбрали кристалл и договорились о том, что будете закупать партию ежемесячно. Соответственно, для вас сделают специальное предложение по ценам и тд. Кстати, некоторые производители могут «подарить» тестовые образцы при регистрации проекта.

Мы в итоге обратились к дистрибьюторам Silicon Labs, с ними можно заключить договор, цены адекватные, есть поддержка не только аппаратная, но и программная (всевозможные специализированные библиотеки, DLL — все это облегчает жизнь разработчикам).

Далее нам нужна электронная плата, чтобы работать с микросхемой. Это процесс долгий. И для того, чтобы программисты сразу могли приступить к работе, Silicon Labs предоставляет, в частности, отладочные платы (полный пакет для разработчиков), драйвера.

О контроллере

Данные о работе датчиков собирает контроллер и отправляет на сервер для дальнейшей обработки. Мы сделали собственный модульный Kauri-контроллер, чтобы он мог работать с максимально возможным количеством современных стандартов связей, необходимых для разных отраслей. От логистики, где преимущественно используется LoRa, до ритейла, где нужна технология RFID.

Нам также важно, чтобы контроллер работал автономно. И, даже если возникнут проблемы с сетью, дом должен оставаться “умным” и безопасным. Контроллеры Xiaomi, например, не предоставляют такого решения. Они передают всю информацию на сервера в Китай (кстати, туда же может прилетать информация о местоположении жилья).

Kauri-контроллер управляет всеми устройствами в локальной сети ZigBee при помощи скриптов на Python. Поэтому, в случае возникновения проблем с интернетом, система продолжит исправно выполнять свои задачи.

Саму “коробочку” для контроллера — корпус — делают множество фирм. При ее выборе лучше отталкиваться от сферы эксплуатации — улица, дом. Если контроллер будет стоять на улице, выбираем IP не меньше 65 (чтобы выдержал дожди). Контроллер для помещений (дом, завод, склад) выбираем с IP40. Если нам нужно герметичное устройство (чтобы работало под водой) — выбираем IP66.

При выборе корпуса для помещения стоит обратить внимание на его внешний вид, он должен эстетично смотреться в доме. Для контроллера используем процессор семейства iMX 8M, Cortex A53.

О безопасности

Мы взяли отладочную плату, датчик, и программист отстроил Zigbee сеть. Далее проверили, появились ли датчики в сети и нормально ли они реагировали. И вот тут мы задумались о безопасности. Сама сеть ZigBee предусматривает криптографическую защиту данных.

Отладочная плата является координатором Zigbee сети. Сеть может быть относительно открытой (происходит обмен ключами безопасности в момент подключения нового датчика) и закрытой (обмена ключами не происходит, то есть в сам датчик вшит нужный ключ безопасности).

Недостаток открытой сети в том, что если кто-то в момент подключения сможет перехватить ключ, то дальше расшифровать всю передаваемую информацию не составить труда. А это особенно опасно, если речь идет о работе завода, например.

В нашем случае настройки будут задаваться на уровне конфигурации сети, это значит, что клиент сам будет выбирать способ подключения датчиков и тип безопасности.

О российской и зарубежной индустрии

Мы использовали элементную базу иностранного производства. В России, к сожалению, подходящих компонентов не делают. Вся технология ZigBee, микропроцессоры, матрицы — все это принадлежит американцам.

В России микроэлектроника практически не развита, даже резисторы не делают. В основном отечественные компоненты производят для космической отрасли, и все это стоит безумных денег. И в любом случае это не подходит для наших решений.

Где заказали и сколько стоило?

Это была обычная закупка для физического лица (без договоров) в розницу в обычном интернет-магазине. По стоимости вышло так:

• Один датчик движения стоил 989 рублей
• Датчик открытия окна и окон — 989 рублей
• Утечки воды — 929 рублей
• Температура влажность — 700 рублей

Но мы закупали это для себя в офис, чтобы потестить. На том же Aliexpress эти датчики можно купить в два раза дешевле.

Умный дом: стартовый набор для начинающих

В экосистеме умного дома существуют десятки датчиков и актуаторов, отвечающих за безопасность, автоматизацию бытовой техники, освещения и поддержания климата. У нового пользователя возникает соблазн увешать квартиру датчиками, как новогоднюю елку игрушками. Цель статьи — выделить «основной состав» и рассмотреть аспекты его применения.

Какие бывают датчики

Датчики предназначены для преобразования физической величины в электрический сигнал. В результате мы можем измерить эту величину количественно (температура, влажность) или зафиксировать ее изменение (распознать движение). Ниже перечислены датчики, доступные в свободной продаже у большинства крупных игроков рынка:

• движения/присутствия;
• открытия окон/дверей;
• освещенности;
• параметров окружающей среды;
• протечки;
• задымления;
• разбития стекла;
• утечки газа;
• мониторинга качества воздуха;
• видеокамеры.

Какие бывают актуаторы

Под актуаторами понимают исполнительные устройства, генерирующие сигналы для воздействия на другие элементы умного дома. Это прямое воздействие либо сигналом (кнопка), либо посредством привода (электронный клапан). Исполнительным устройством может быть также и бытовой прибор, управляемый со смартфона, например, умный кондиционер. При этом можно управлять и обычным кондиционером, но уже с помощью умного пульта, который станет посредником между прибором и смартфоном. Задача в данном случае одна, а варианты решения разные. Отдельный класс устройств составляют интеллектуальные световые приборы. Про умный свет подробно рассказано в недавней статье.

Перечень умных исполнительных устройств:

• многофункциональная кнопка;
• выключатель;
• реле;
• розетка;
• световые приборы (лампа, цоколь, светильник, светодиодная лента);
• бытовая техника (холодильник, кондиционер, кофеварка и т. д.);
• инфракрасный пульт;
• электронный клапан;
• привод для штор.

Рассмотрим подробнее, какие устройства являются самыми необходимыми для построения базовой системы домашней автоматизации. Есть несколько вариантов готовых стартовых наборов от производителя.

Каждый из них не полностью закрывает минимальные потребности, будучи более ориентированным либо на безопасность, либо на удобство. Соберем комплект, удовлетворяющий обеим задачам.

Датчики движения

Старожилы умного дома, известные еще со времен первых пультовых охранных систем. Чаще всего встречаются пассивные инфракрасные датчики (PIR-сенсоры). Они содержат чувствительный пироэлектрический элемент, регистрирующий изменение инфракрасного излучения при движении объекта в зоне контроля. Радиус такой зоны составляет 4-8 метров, что позволяет охватить комнату одним датчиком. Стандартное расположение — верхний угол стены, противоположной входу в помещение.

Датчики движения настолько распространены, что являются, в том числе, частью других устройств, например, лампочек. Наиболее активно такие датчики используются именно в сценариях освещения: автоматическое включение и отключение света, исходя из активности в помещении. В плане интеграции с остальной системой умного дома нет проблем, поскольку представлено множество девайсов с различными интерфейсами. Эти датчики, имеющие большое количество сценариев применения, железно входят в основу умного дома.

Датчики открытия окон/дверей

Датчики открытия дверей и окон состоят из двух частей — геркона и магнита. Они устанавливаются на дверной коробке/оконной раме и створке, а при их разъединении происходит срабатывание датчика.

Простая и долговечная конструкция давно зарекомендовала данные сенсоры как неотъемлемую часть охранных систем. Также они широко используются в сценариях умного света. Умный дом сложно представить без этих устройств.

Датчики протечки воды

В большинстве своем работают за счет разницы электропроводности воздуха и воды. Когда вода попадает на один из контактов, расположенных на дне устройства, возникает сигнал. Датчики устанавливаются в непосредственной близости от вероятных источников протечки: под шлангом стиральной машины, рядом со стояками, раковиной, радиатором отопления. Также в случае, если есть небольшой уклон, удачной для монтажа будет самая низкая по уровню точка.

Чтобы система не только сигнализировала о происшествии, но и предотвращала его последствия, применяют устройства, перекрывающие подачу воды. Обычно это специальный электронный клапан, но есть и оригинальные воплощения китайской инженерной мысли в виде электропривода для рукоятки шарового крана.

С точки зрения интеграции в умный дом данная система не всегда удобна, поскольку идет как самостоятельный комплект. Проприетарный контроллер не подружится с общим шлюзом и останутся только варианты с работой через умную розетку или поддержкой голосового помощника. Поэтому в основной состав проходят только датчики, а актуаторы — в запасной.

Датчики задымления

По принципу действия аналогичны стандартным пожарным извещателям, которые в обязательном порядке устанавливаются в новых домах. При попадании частиц дыма в поле фотоприемника датчика, изменяется интенсивность излучения и происходит срабатывание. При этом активируется сирена, а если извещатель адресный, то он передает сигнал на пульт пожарной охраны. При наличии такого оборудования смысла в дополнительном датчике дыма нет. В обратном случае датчик обязателен.

Датчики утечки газа

Реагируют на повышение концентрации бытового газа в воздухе. Имеет смысл использовать при наличии газовой плиты и (или) колонки. Устанавливать такие датчики необходимо поблизости от газовых приборов.

Датчики температуры и влажности

Контроль параметров окружающей среды — еще одна важная функция умного дома. Хороший климат в доме полезен для здоровья семьи, питомцев и комнатных растений. Измерения температуры и влажности все чаще доступны в рамках одного устройства. Без этих датчиков невозможно представить умный дом. К ним добавляют атмосферное давление, но на этот показатель повлиять нельзя, поэтому он носит справочный характер. А двумя основными параметрами управлять можно и нужно.

Для этого мы пользуемся кондиционерами и увлажнителями воздуха. Это уже более дорогие аппараты по сравнению с датчиками, их можно рассмотреть для приобретения в долгосрочной перспективе. Они также бывают умными и помогают полностью автоматизировать процесс регулировки погоды в доме. В случае выхода температуры или влажности за пределы заданных порогов, включится соответствующий прибор. Он будет работать до достижения необходимых показателей.

Кстати, не забудьте про уход за климатической техникой. Про кондиционеры мы писали тут.

Определяемся с актуаторами

В качестве базовых исполнительных устройств предлагаем рассмотреть умные розетки, выключатели, кнопки и лампы.

Некоторые умные розетки позволяют не только управлять состоянием светильников и бытовых приборов, но и вести учет потребляемой мощности. Выключатели и кнопки также пригодятся для реализации сценариев освещения и включения/выключения техники.

Еще одна удобная вещь — умный инфракрасный пульт. Им можно заменить все остальные пульты для телевизора, кондиционера и т. п. Представьте, что вам теперь вообще не придется их искать!

Во всех наборах умного дома присутствует обязательный элемент — блок управления, он же шлюз или центр управления. Это «мозг» системы, который отвечает за управление всеми устройствами умного дома и выполнение сценариев автоматизации. Он принимает данные от датчиков и передает их на сервер производителя для обработки. Благодаря этому вы можете отслеживать эти данные в удобном формате — в приложении на мобильном устройстве, откуда можно в пару кликов передать команды для исполнительных устройств.

Шлюзы поддерживают различные протоколы беспроводной передачи данных, необходимых для обмена данными со всеми компонентами системы: Wi-Fi, Bluetooth, ZigBee, Z-Wave, RF. Если устройств много, их объединяют в группы, для чего используются хабы.

Особняком стоят несколько облачных систем умного дома, не требующие управляющего блока. Это платформы Apple HomeKit, Google Home и Умный дом Яндекса. В таком случае команда из приложения улетает прямиком в облако, где обрабатывается при помощи библиотеки функций от производителя конкретного устройства. На примере Яндекса схематически это выглядит так:

Приложения для смартфонов

Каждый производитель имеет собственное приложение для управления умным домом. Все они умеют отображать список устройств, показания датчиков и передавать команды. Пример настройки Mi Home здесь, а Rubetek — здесь. С точки зрения поддержки сторонних вендоров хорошо себя зарекомендовал Mi Home.

Основная функция приложений — создать сценарии автоматизации для достижения заданных условий. Именно в них состоит главная «фишка» умного дома — автоматическое выполнение действий без участия человека. Есть и другая «фишка», о которой речь пойдет далее.

Будьте услышанным

Голосовое управление тесно интегрируется в умный дом. Все три рассмотренных выше разработчика облачных платформ развивают собственных голосовых помощников: Siri, Alexa и Алиса. На русском языке полноценно понимает только Алиса. Управление голосом выводит систему умного дома на совершенно иной уровень, но ему свойственны и некоторые недостатки.

По сравнению с приложениями производителей умных устройств голосовые помощники обладают более скромными возможностями по поддержке устройств и их функций. Список устройств, которые можно подружить с Mi Home, гораздо шире. Кроме того, Алиса пока не воспринимает все команды для устройств, доступных в приложении. Тем не менее, перечень будет расширяться, а удобство управления голосом нивелирует эти несовершенства.

Для того, чтобы Алиса увидела ваши девайсы, достаточно установить на смартфоне приложение Яндекс и перейти в меню «Устройства — Умный дом».

Далее необходимо выбрать производителя и на соответствующей вкладке объединить аккаунты, например, с Mi Home. После этого устройства будут отображены с доступными голосовыми командами.

Можно управлять отдельными устройствами и объединять их в группы. Для более комфортного общения с Алисой используйте умную колонку.

На видео демонстрируются несколько сценариев умного дома Xiaomi + Алиса.

Команда умного дома

Подведем итог в подборке минимального комплекта умных устройств:

• датчик движения;
• датчик открытия двери;
• датчик протечки воды;
• розетка;
• выключатель;
• кнопка;
• IR-пульт;
• лампа;
• шлюз;
• колонка с Алисой.

Если пока нет четкого понимания, какие сценарии будут использоваться, то можно взять все устройства в одном экземпляре. Одно из преимуществ системы — масштабируемость. Большинство датчиков работает от батареек и крепятся на 3М-скотч, поэтому добавить такие элементы не составит труда. Не забывайте предварительно почитать про совместимость оборудования и приложения или голосового помощника. Если вы планируете монтаж на этапе ремонта, то рассмотрите варианты с умными реле и заранее определите выводы питания под устройства умного дома.

Добавление в систему датчиков и актуаторов у всех производителей максимально упрощено и состоит из нескольких шагов:

1. Подключите устройство к сети электропитания (если требуется).
2. Инициируйте добавление устройства в приложении. Далее действуйте в соответствии с инструкциями приложения. Обычно достаточно несколько раз нажать кнопку на устройстве.
3. После сопряжения с устройством в приложении появится перечень доступных функций. Их можно использовать независимо либо включать в сценарии автоматизации совместно с другими элементами умного дома.

Умный дом — отдельная инженерная система, заслуживающая вдумчивого проектного подхода. В этом случае умные устройства станут вашими надежными помощниками по дому.