"Розумний будинок": керуючий контролер. "Розумний будинок": складові елементи, призначення, принцип роботи

Концепція облаштування «розумного будинку» давно перейшла з розряду фантастичних статус реалізуються. В тій чи іншій мірі ця ідея втілюється в багатьох приватних котеджах і квартирах, полегшуючи експлуатацію технікою з боку користувачів. Втім, на даному етапі про масове розповсюдження цієї ідеології можна говорити з великими застереженнями, оскільки повноцінне комплексне пристрій багатофункціональних систем управління коштує недешево і багатьма представляється дуже складним. Власне, серцем таких систем є контролер «розумний будинок», присутність якого і відрізняє принципи даної ідеї від звичної електронної автоматики.

Що являє собою керуючий контролер?

Будь-контролер є засобом управління певними процесами і знаходиться в зв'язці з автоматизованим обладнанням. Облаштування «розумного будинку» передбачає наявність експлуатованих компонентів, які можуть контролюватися інтелектуальною системою. Якраз її і представляє невеликий прилад, в якому зосереджуються кошти обробки вхідних сигналів від інженерного та побутового обладнання. На основі інформації, що надходить, і буде приймати рішення контролер. «Розумний будинок» може мати різне наповнення експлуатованими пристроями. Зокрема, це можуть бути сигналізаційні системи безпеки, освітлювальне обладнання, мультимедіа, інжинірингова комунальна інфраструктура і т. д. залежно від кількості об'єктів, що підкоряються інтелектуального управління, визначається і програма роботи контролера.


Важливо відзначити багатокомпонентність функціоналу таких засобів контролю. Головна їх завдання орієнтується на управління вищеназваної користувача технікою. Однак, для підтримки функції самого контролера також відводиться частина його ресурсів, не кажучи про допоміжних модулях. Крім того, окрема увага при розробці таких систем приділяється способам комунікації. Наприклад, GSM-контролери для «розумного будинку» оснащуються спеціальними модемами, які передають дані про стан обслуговуваних компонентів безпосередньо користувачеві через стільниковий зв'язок. Якщо ж мова йде про управлінні охоронних комплексів або інженерних систем, то в разі тривоги або аварії контролер може програмуватися на інформування спеціальних служб. Причому система GSM є зовсім не єдиною з тих, завдяки яким реалізується віддалена зв'язок з власником будинку.

Складові частини контролера

Базовий набір функціональних компонентів включає центральний керуючий шафа, додаткову панель контролю, серверний комп'ютер, комутатори і модеми. На випадок припинення подачі електроенергії також передбачається джерело безперебійного живлення, але найчастіше він розраховується на короткочасне відключення, тому в постійному режимі експлуатації покладатися на нього не варто. Центральний шафа, в свою чергу, містить лічильник енергії, ввідний автоматичний вимикач, операторську панель, силові контактори і програмований блок контролера. Іноді застосовуються також вимикачі ліній живлення, модулі вводу-виводу, електромагнітні реле, згаданий GSM-модем і т. д. При цьому набір може мати і урізане кількість компонентів – в залежності від того, які завдання виконує контролер.
«Розумний будинок» на базі невеликого котеджу, наприклад, може не мати модулів вводу-виводу, якщо в блок управління споконвічно закладена оптимальна програма роботи. Також скорочення кількості функціональних одиниць може бути обумовлено прагненням до оптимізації ресурсів, необхідних для підтримки роботи комплексу. І це не кажучи про спрощення системи з метою забезпечення користувальницької ергономіки в процесі експлуатації. Тепер варто розглянути складу додаткового шафи. Як правило, в нього включають або дублюючі резервні системи, які вже присутні у складі основного шафи, або ж допоміжні засоби комунікації, а також системи безпеки. Тобто його інтеграція в систему підвищує надійність функцій, які реалізує основний контролер «розумний будинок». Обладнання в цьому сегменті, наприклад, може бути представлено засобами локальної мережевої комунікації, підсилювачами і тим же блоком безперебійного енергопостачання.

Які завдання виконує контролер?

Спектр завдань, які може виконувати контролер, дуже широкий і визначається тільки бажанням користувача, обустраивающего свій будинок. Звичайно, це в першу чергу відноситься до управління електротехнікою і компонентами інжинірингу. Сама ідея «розумних будинків» колись була популярна у зв'язку з прагненням споживача з максимальною зручністю користуватися системами освітлення. Сучасні контролери дозволяють управляти дистанційно і в автоматичному режимі домашнім і вуличним освітленням, а також електроживленням в цілому. Вже в базових комплектаціях контролери для системи «розумний будинок» орієнтуються і на регуляцію електроживлення для газового обладнання, холодильників, бойлерів, вентиляційних систем і т. д.
При цьому незалежні канали управління можуть програмуватися в окремому порядку. Це стосується найбільш відповідальних об'єктів. Наприклад, для контролю «теплої підлоги» найчастіше передбачають лінію складного четирехзонного управління в кількох приміщеннях. Це ж можна сказати про охоронну інфраструктурі, яку зазвичай обслуговують GSM-контролери для «розумного будинку» з можливістю відправки SMS-повідомлень користувачу і на пульти служб безпеки. Причому оповіщення може проводитися паралельно і по каналах бездротових модулів комунікації на базі інтернет-з'єднання.

Принцип роботи пристрою

Загальна концепція систем інтелектуального управління базується на створенні автоматизованого контролю. Тобто комплекс спочатку налаштовується на самостійне управління цільовими компонентами «розумного будинку». Тут важливо зазначити, що саме мається на увазі під таким управлінням. Це може бути настройка температури котла, «теплої підлоги», включення або вимикання світильників, регулювання параметрів роботи аудіо - і відеотехніки і т. д. При цьому контролери управління «розумним будинком» можуть працювати, тобто приймати рішення і на основі заздалегідь закладеної програми, і на базі зворотного зв'язку від того ж обладнання. У першому випадку користувач вводить певні параметри функціонування із зазначенням логічних ланцюжків. Класичний приклад – встановлення вуличного освітлення на роботу в певні години вночі і повне відключення днем. У разі обробки сигналів зворотного зв'язку контролер діє теж спочатку закладеної програмі, але рішення приймаються на основі даних, які можуть змінюватися в залежності від поточного стану обслуговування техніки. Наприклад, бойлер повинен накопичувати воду при певному тиску в системі водопостачання. Від манометра, встановленого на лінії подачі води, надходить сигнал з тим чи іншими показаннями і на їх основі система дає вже зворотну команду електроніці котла. Інше питання, наскільки корисна для користувача буде команда, яку віддав контролер. «Розумний будинок» є інтелектуальною системою, але і вона може не виправдати очікувань, якщо власник невірно прорахував режим функціонування в тих чи інших ситуаціях.

Контролер «Овен»

В якості базового рішення компанія пропонує контролер модифікації ПЛК100 до особливостей якого можна віднести застосування протоколу Modbus для організації каналів обміну інформацією. Система розрахована на обслуговування приватних житлових будинків з двома поверхами, вуличним освітленням, підлоговим обігрівом, сигналізацією і т. д. Основним елементом комплексу виступає логічний контролер, пов'язаний з операторської панеллю і пристроями вводу-виводу по інтерфейсу RS-485. Тобто «розумний будинок» на контролері «Овен» цієї версії може програмуватися самим власником при його бажанні. Системи вводу-виводу представлені аналоговим модулем МВА8 і комутуючими пристроями від виробника INSYTE. Головне меню оператора має 6 блоків управління, кожен з яких бере на себе один з підлеглих сегментів. Зокрема, це енергопостачання, система підлогового обігріву, освітлювальне обладнання, засоби контролю температури в різних частинах будинку, диспетчеризація і подієвий журнал. Важливо відзначити, що це той самий GSM-контролер для управління «розумним будинком», за допомогою якого може проводитися надсилання SMS. Оповіщення в даному випадку буде виконуватися при аварії в лінії енергопостачання вуличного освітлення, при неполадках в живильному контурі і т. д.

Контролер Vera

Сьогодні на ринку є величезна кількість різних контролерів, але фахівці рекомендують звертатися до виробників продукції, які мають великий досвід роботи в даному сегменті. І в цьому відношенні моделі колекції Vera мають величезний запас довіри, оскільки компанія існує на ринку багато років. Одним з новітніх рішень є комплекс VeraEdge. До відмінних рис цієї системи належить компактність, висока продуктивність і ергономіка. Причому розробка виділяється навіть на тлі інших представників лінійки Vera. Контролер «розумного будинку» в цьому виконанні привабливий і технологічною начинкою. Творці застосували високопродуктивну платформу SoC, частота якого складає 600 МГц. При цьому обсяг операційної пам'яті був підвищений до 128 Мб. Головне ж нововведення, реалізоване в VeraEdge, являє чіп системи Z-Wave Plus. Це вже п'яте покоління мікросхеми, в той час як більшість конкурентних аналогів все ще працює на платформах третьої генерації. Що це означає на практиці експлуатації? Користувач може з максимальною навантаженням використовувати протоколи комунікації, одночасно обслуговуючи понад 200 пристроїв. Крім цього, блок оснащений модулем Wi-Fi, що позбавляє від складнощів з організацією дротових ліній локальної зв'язку. Це теж нове рішення, яким поки що не можуть похвалитися контролери управління «розумним будинком» від інших виробників. Правда, не обійшлося і без недоліків системи. На жаль, вона позбавлена інтегрованого джерела безперебійного енергопостачання.

Контролер Arduino

Система Arduino пропонує досить незвичайне, але цілком логічне рішення для управління «розумним будинком». Її справедливо називають комплексом, який реалізується своїми руками, оскільки участь в організації контролюючої інфраструктури в даному випадку є основним. Отже, що ж пропонується в комплекті Arduino? Основу набору становить безпосередньо логічний контролер невеликого розміру, а інші компоненти представлені датчиками, сенсорами і всілякими індикаторами. Коли говорилося, що кількість компонентів може бути обмежена, то мова йшла трохи про інших принципах скорочення елементів, але контролер «розумного будинку» Arduino довів концепцію оптимізації практично до досконалості. По-перше, всі його датчики функціонують по бездротовому принципом, що позбавляє від прокладки численних мереж. По-друге, для безпосереднього управління контролером використовуються традиційні блоки з операторськими панелями, а зручна і сучасна веб-сторінка, яка доступна і в якості мобільного додатку. Що стосується самих датчиків, то вони представлені пристроями, які фіксують дані споживання енергії, параметри вологості і температури, відкриття дверей і т. д.

Контролери Siemens

Німецькі керуючі контролери в основному асоціюються з автоматизацією процесів у промисловості. Однак, нещодавно з'явилася досить цікава лінійка LOGO, в якій представлені системи для «розумного будинку». Компанія при розробці даних комплексів дотримувалась традиційного напрямку, запропонувавши на виході двокомпонентну модель. Первинний модуль формує інфраструктуру вводу-виводу інформації, має в складі клавіатуру і дисплей. Другий модуль дозволяє працювати з контролером через дротовий інтерфейс, тобто завантажувати програми з допомогою комп'ютера. Для самостійної розробки робочих режимів виробник пропонує спеціальну програму – Soft Comfort. Якщо система використовується як центральний контролер «розумного будинку», то для неї цілком можна самостійно створювати алгоритми управління і робочі схеми. В плані продуктивності і функціональних можливостей моделі цього сімейства відрізняються гнучкістю. Справа в тому, що кожну версію контролера LOGO можна модифікувати за допомогою введення нових підсистем і модулів, які підвищать експлуатаційні якості апаратури.

Плюси і мінуси контролерів для «розумного будинку»

До безперечних достоїнств контролерів цього типу можна відзначити ефективне рішення задач по управлінню інжинірингом, мультимедіа та іншою побутовою технікою. Дійсно, інтелектуальні здібності навіть простих комплектів дають масу переваг рядовим домовласникам, позбавляючи їх від рутинних дій. Як приклад достатньо привести типовий Ethernet-контролер. «Розумний будинок» під його управлінням за допомогою мережевих інтерфейсів зводиться в єдину інформаційну панель, через яку господар може відстежувати всі необхідні робочі показники та дані про експлуатованих компонентах. Звичайно, є і недоліки в такого роду контролерів. До них відноситься складність технічної реалізації з підключенням і введенням в користування, часто непросте обслуговування і, звичайно, істотна вартість.

Висновок

Хоча багатьох потенційних користувачів управляючих систем «розумного будинку» насторожує їх багатокомпонентність і громіздкість, з окремими їх елементами вони давно знайомі. Наприклад, електроніка у сучасних котлах, холодильниках, акустичних наборах та освітлювальних приладах нерідко діє на тих же принципах. Більш того, багато хто несвідомо роблять той же контролер для «розумного будинку» своїми руками, коли встановлюють систему безпеки на датчиках і модулі GSM. Тільки якщо у випадку з охоронними комплексами центром виступає панель, що зв'язує, наприклад, сенсори руху детектори диму, ці контролери обслуговують весь спектр побутових пристроїв, які в принципі піддаються автоматичному управлінню. Інша справа, що другий варіант виявляється більш вимогливим в частині енергопостачання, складніше в реалізації та експлуатації.