Умный Дом

1. Существующее положение интеллектуального здания

Интеллектуальное здание (англ. smart building) -жилой дом современного типа, организованный для проживания людей при помощи автоматизации и высокотехнологичных устройств. Под «умным» домом следует понимать систему, которая обеспечивает безопасность, комфорт и ресурсосбережение для всех пользователей. В простейшем случае она должна уметь распознавать конкретные ситуации, происходящие в доме, и соответствующим образом на них реагировать: одна из систем может управлять поведением других по заранее выработанным алгоритмам.

Кроме того, от автоматизации нескольких подсистем обеспечивается синергетический эффект для всего комплекса.

Современное здание такого типа — это город в миниатюре. В таких зданиях обычно существует административная служба или администратор, которые используют и обслуживают эту систему практически круглосуточно. Само понятие «умный дом» было сформулировано Институтом интеллектуального здания в Вашингтоне (округ Колумбия) в 1970;х годах: Здание, обеспечивающее продуктивное и эффективное использование рабочего пространства. Принцип «Системы интеллектуального управления зданием» предполагает совершенно новый подход в организации жизнеобеспечения строения, в котором за счет комплекса программно-аппаратных средств значительно возрастает эффективность функционирования и надежность управления всех систем и исполнительных устройств здания. Основной особенностью интеллектуального здания является объединение отдельных подсистем в единый управляемый комплекс. Важной особенностью и свойством «интеллектуального здания», отличающим его от других способов организации жизненного пространства, является то, что это наиболее прогрессивная концепция взаимодействия человека с жилым пространством, когда человек одной командой задает желаемую обстановку, а уже автоматика в соответствии с внешними и внутренними условиями задает и отслеживает режимы работы всех инженерных систем и электроприборов. В этом случае исключается необходимость пользоваться несколькими пультами при просмотре ТВ, десятками выключателей при управлении освещением, отдельными блоками при управлении вентиляционными и отопительными системами, системами видеонаблюдения и сигнализации, воротами и прочим.

Рис. 1- Система «Интеллектуальное здание»

1.1 Концепция интеллектуального здания

Основные положения концепции интеллектуального здания.

«Интеллектуальное здание» — не очень точный перевод английского термина «smart building». Под интеллектом в этом подходе понимается умение распознавать определенные ситуации и каким-либо образом на них реагировать (естественно, степень этого умения может быть различной, в том числе очень высокой). Вместе с тем, в соответствии с буквальным переводом с английского, ИЗ можно интерпретировать как «разумно построенное». Это означает, что здание должно быть спроектировано так, что все сервисы могли бы интегрироваться друг с другом с минимальными затратами (с точки зрения финансов, времени и трудоемкости), а их обслуживание было бы организовано оптимальным образом. Концепция интеллектуального здания содержит в себе следующие положения:

— Создание интегрированной системы управление зданием — системы с возможностью обеспечения комплексной работы всех инженерных систем здания: освещения, отопления, вентиляции, кондиционирования, водоснабжения, контроля доступа и многих других.

— Устранение всего обслуживающего персонала здания и передача функций контроля и принятия решений подсистемам интегрированной системы управления зданием. В эти подсистемы как раз и закладывается «интеллект» здания — то, как оно будет реагировать на изменение параметров датчиков системы и другие события типа внештатных ситуаций.

— Реализация механизма немедленного отключения и передачи при необходимости управления человеку любой подсистемой интеллектуального здания. Вместе с этим человеку должен предоставляться удобный и единообразный доступ к управлению и отображению всех подсистем и частей «Интеллектуального здания».

— Обеспечение корректной работы отдельных подсистем в случае отказа общей управляющей системы или других частей системы.

— Минимизация стоимости обслуживания и модернизации систем здания, что должно обеспечиваться применением общих стандартов в построении подсистем, автоматическое конфигурирование и обнаружение новых устройств и модулей при их добавлении в систему.

— Наличие в здании проложенной коммуникационной среды для подключения к ней устройств и модулей систем. Наряду с этим возможность использования в качестве коммуникационной среды в системе управления различных типов физических каналов: слаботочные линии, силовые линии, радиоканал. В систему управления «Интеллектуальное здания» могут входить следующие системы:

система пожарной безопасности, контроля доступа в здание, контроля протечек воды и газа;

система видеонаблюдения;

система освещения, система электропитания, энергосбережения;

система отопления, вентиляции, климат-контроля;

система связи (телефон, интернет, локальная сеть);

система водоснабжения, система полива газонов;

система управления механизмами (шторы/жалюзи, автоматические ворота, шлагбаумы и т. д.);

управление аудио, видео, бытовой техникой и многое другое.

Система «Интеллектуальное здание» состоит из устройства управления, центрального контроллера и исполнительных модулей. Ниже приведена схема управления системой «Интеллектуальное здание»:

Управление системой. Устройства, через которые можно осуществлять управление:

сенсорная панель;

пульт;

мобильный телефон;

компьютер;

планшет, iPad, iPod, iPhone.

Рис. 2 — Система управления Интеллектуальным зданием

2. Возможности интеллектуального здания

Интеллектуальное здание имеет массу преимуществ. Система управления позволяет владельцам создавать сколь угодно сложные и интеллектуальные процедуры функционирования, т.к. все исполнительные системы могут работать согласованно и совместно. Отсюда следует реализация множества ресурсосберегающих процедур:

контроля доступа и обеспечения безопасности учета и контроля практически всех параметров систем и оперативное реагирование на их критическое изменение, причем реакция является комплексной и мгновенной удаленного контроля и управления зданием, т.к. все информационные и управляющие каналы связи в такой системе являются цифровыми.

Одним прикосновением можно превратить пустующее жилище в уютный гостеприимный Дом: будет включено освещение, установлен комфортный микроклимат, опустятся шторы, наполнится ванна.

2.1 Управление светом

Сегодня вариантов организации управления светом существует немало: от простых диммеров до пультов автоматического управления светом. В последнем — автоматическом варианте управления — речь идет о системе интеллектуальное здание. Именно схема умный дом — позволяет получить самые широкие возможности современного управления светом в доме. Управление осветительными приборами производится с помощью пультов дистанционного управления. Пульт запрограммирован на управление любой группой осветительных приборов, в том числе и уличных. Управление при помощи датчиков присутствия и движения, при фиксации человека в зоне действия датчика автоматически включается освещение. Управление с помощью таймера, можно установить время задержки включения или выключения освещения, Управление с помощью компьютера. Можно самостоятельно программировать управление уличным освещением или световые сцены.

Автоматическое управление светом Домашнее автоматическое управление светом может быть реализовано двумя основными вариантами. Первый вариант заключается в оборудовании каждого помещения дома специальным пультом, имеющим несколько кнопок, каждая из которых отвечает за работу конкретного осветительного прибора, например, люстры, бра, системы точечных светильников и тому подобное. В результате управление светом может происходить с любого места в доме.

Рис. 3 — Автоматическое управление светом Второй вариант управления светом сводится к полной автоматизации процесса с использованием специальных датчиков. Так, автоматическое управление светом позволит включить свет, как только человек войдет в комнату, а через несколько минут после того, как он выйдет из нее, свет автоматически выключится.

Управление освещением по таймеру Система умный дом позволят производить автоматическое управление светом по таймеру. Такая функция дает возможность включать и выключать свет, а также производить автоматическое изменение силы подачи потока освещения в зависимости от установленного времени. Особенно это удобно людям, которые привыкли жить по режиму. Например, после установленного им часа свет будет включен только на половинную мощность, что позволяет приготовиться ко сну и взять необходимые для этого вещи. Удобно это и для людей, проживающих в загородном доме. Автоматическое управление светом в схеме умный дом само в установленное время выключит свет на улице и избавит хозяев от лишних хлопот.

Управление яркостью освещения Схема умный дом — освещение дает возможность автоматически регулировать поток света с помощью убавления или добавления яркости. Системы управления светом позволяют сделать это тремя разными способами. Во-первых, подобные действия можно производить пультом дистанционного управления. Во-вторых, регулировать яркость света можно с помощью отдельной панели. А, в-третьих, можно создать автоматическую часть программы управления светом по таймеру.

Управление светом по времени суток Управление светом по времени суток представляет собой более сложную, но очень удобную систему. Суть такой системы умный дом заключается в следующем: используются датчики, которые фиксируют уровень освещенности в комнате и по мере необходимости самостоятельно добавляют свет в виде включенных ламп. Ведь даже летом, если на улице идет дождь, то естественного света в доме может оказаться недостаточно, и система умный дом заметит это и добавит света в помещение. Особенно такое автоматическое управление светом актуально в домах, где есть оранжерея или зимний сад. В таком случае хозяевам не придется постоянно следить за уровнем освещенности любимых растений или волноваться за них при отъезде.

Имитация присутствия В случае вашего отсутствия система управления освещением позволяет создавать имитацию присутствия хозяев в доме. Так, система умный дом — будет создавать эффект присутствия людей, то есть свет в различных помещениях будет включаться и выключаться автоматически, а его яркость будет регулироваться дополнительно, включать уличный свет, а также управлять другими устройствами, такими как телевизор, аудиосистема. Такая имитация жизни людей позволит предотвратить появление чужих в доме в отсутствие хозяев.

Создание световых сцен Автоматическое управление светом позволяет реализовать возможность включать сразу несколько источников света и запомнить их комбинации. Такую функцию системы интеллектуальное здание — освещение принято называть функцией создания световых сцен. То есть по заранее заданному сценарию происходит освещения фасада здания или выделение отдельных элементов интерьера комнат. Данное управление светом не только удобно, но еще и очень эффектно.

Рис. 4 — Схема управления светом

2.2 Управление микроклиматом

Интеллектуальное здание делится на зоны и для каждой зоны установлена отдельная система контроля температуры. Находясь дома, система будет поддерживать комфортную температуру в заданных помещениях. Во время нашего отсутствия интеллектуальное здание может снижать температуру отопления и кондиционирования для экономии энергии. Управление отоплением дома, управление кондиционированием, управление теплым полом, система управления микроклиматом позволяет обеспечить слаженную работу всех этих систем. При умном управлении, устройства ведут себя по-разному в различных ситуациях: при открытых и закрытых окнах, при присутствии или отсутствии в помещении людей и т. д. Система управления микроклиматом самостоятельно создаст комфортные условия для сна. Система климат-контроль сама решит, какое устройство (радиаторы отопления, теплые полы, электроконвекторы, кондиционеры) и на какую мощность включить, чтобы добиться заданных параметров. Система может работать с учетом внешних условий окружающей среды (температуры за окном, времени года, реагировать на климатические изменения). Окна автоматически закрываются, когда начинается дождь или поднимается сильный ветер. В жаркую погоду система самостоятельно включит кондиционер, опустит жалюзи. В современном доме встает задача поддержки разного климата в разных помещениях. Добавим сюда возможность управления климатом по графику, который может гибко меняться для различных дней недели или предпочтений хозяина. Сюда же отнесём возможность удалённо управлять климатом через Internet, или мобильный телефон или с компьютера администратора, если речь идёт об отеле. Не стоит забывать и о возможности автоматически использовать для отопления различные энергоресурсы в зависимости от суточных изменений тарификации.

Преимущества системы управления микроклиматом:

Централизованное управление всеми системами (теплым полом, кондиционерами, трубной системой отопления, вентиляцией, системы кондиционирования и вентиляции, увлажнители и осушители воздуха, ионизаторы);

Взаимосвязанная работа кондиционеров, теплого пола, конвекторов;

Централизованная регулировка микроклимата во всем доме или индивидуально каждой комнаты;

Автоматическое поддержание температуры и влажности в специальных помещениях (винных погреб, галерея, библиотека);

Удаленное управление вашим микроклиматом в доме;

Энергосбережение до 40%;

Рис. 5 — Схема управления микроклиматом Для управления применяют датчики, фиксирующие текущее состояние микроклимата в доме, а также средства управления — переключатели и панели.

Управление системой.

Устройства, через которые можно осуществлять управление:

сенсорная панель;

пульт;

мобильный телефон;

компьютер;

планшет, iPad, iPod, iPhone.

2.3 Контроль над окнами, жалюзями, шторами и рольставнями

Ещё одна прекрасная возможность для контроля над освещением, безопасностью и температурой. Мы можем настроить систему так, чтобы при выходе на работу умный дом сам закрыл все окна, рольставни, закрыл занавески и поставил дом на сигнализацию. Управление шторами — важное звено в системе «интеллектуальное здание». Автоматизировав процесс открывания и закрывания штор, рольставен, жалюзи или портьер, вам больше не придется отвлекаться от ваших дел, чтобы подойти к окну и задернуть тяжелую портьеру или опустить жалюзи. С системой «Управление шторами и жалюзи» вы забудете о любых проблемах, связанных с переизбытком или недостатком освещения в комнатах. Если солнце будет слишком ярким — окно будет автоматически занавешено. Когда вы будете покидать дом — шторы, жалюзи, портьеры или рольставни закроются самостоятельно. Перед тем, как утром прозвенит ваш будильник — жалюзи откроются и вам будет легче проснуться. Или установите, например, такой сценарий: перед началом вечернего киносеанса на домашнем кинотеатре, шторы закроются, а после его окончания, вернутся в исходное состояние. В летнее время их ламели автоматически поворачиваются под определенным углом и предотвращают попадание внутрь комнаты излишнего солнечного света, не уменьшая светового потока. Тем самым они препятствуют нагреванию помещения и помогают экономить электроэнергию, расходуемую кондиционером. Основной принцип действия системы заключается в следующем: шторы, жалюзи, рольставни или портьеры приводятся в действие посредством электродвигателя, установленного в карнизах. Подключенный к электродвигателю кабель является каналом, по которому подаются исполнительные сигналы. Управление шторами осуществляется при помощи встроенных панелей, располагающихся поблизости от местонахождения штор или жалюзи. Еще проще управлять шторами из любой точки дома посредством переносного радиопульта, а также используя сенсорные панели Умного Дома. Даже если вы находитесь вдали от дома, то произвести любые манипуляции со шторами можно при помощи Сети Интернет. Жалюзи, маркизы и шторы могут закрываться или открываться как отдельно, так и группами, к примеру, только в одной комнате или на всем этаже. Кроме этого, возможна функция закрытия жалюзи, штор и маркиз во всем здании. Это облегчает жизнь и быт в большом доме или коттедже. Чтоб закрыть все шторы или жалюзи, не нужно бегать по этажам из помещения в помещение. Все шторы и жалюзи закрываются дистанционно нажатием кнопки на сенсорной панели управления или «умной» кнопкой на стене с функцией «закрыть все». Систему «Управление шторами» можно использовать не только для дома. Она прекрасно подходит и для офиса.

Рис. 6 — Панель для управления шторами, жалюзями На этой сенсорной панели можно управлять жалюзи как по отдельности, так и всеми жалюзи сразу кнопкой «все вместе». На этой сенсорной панели можно управлять жалюзи как по отдельности, так и всеми жалюзи сразу кнопкой «все вместе». Управление жалюзи, шторами, рольставнями, маркизами, воротами, экранами кинотеатров и другими устройствами можно производить вручную с любых устройств управления, входящих в систему «Умный дом». Это сенсорные и кнопочные панели управления, выключатели, радиопульты, а также iPad и iPhone.

Рис. 7

На сенсорной панели этого «умного коттеджа» можно управлять жалюзи и въездными воротами гаража.

Интерфейс управления въездными воротами на сенсорной панели очень нагляден. Управлять открытием и закрытием жалюзи, шторами, воротами, экранами домашних кинотеатров можно также с помощью обычного клавишного выключателя. Кроме ручного управления, возможны различные автоматические функции закрытия и открытия по датчикам. Можно управлять жалюзи, шторами и другими устройствами по датчикам освещенности, дождя и ИК-датчикам. Кроме ручного управления, возможны различные автоматические функции закрытия и открытия по датчикам. Можно управлять жалюзи, шторами и другими устройствами по датчикам освещенности, дождя и ИК-датчикам. Этот датчик света подает в систему управления сигналы об уровне освещенности, которая управляет закрытием и открытием жалюзи, шторами или рольставнями. В качестве оборудования системы управления применяется современное оборудование.

Рис. 8 — Схема управления шторами здание автоматизация микроклимат управление

2.4 Управление аудио-видео устройствами и бытовой техникой. Мультирум

Ещё одна прекрасная возможность — позволить вашему дому помогать вам в быту. Например, мы можем настроить воспроизведение музыки в любой комнате и в определённое время, можем дать указание кофеварке готовить нам кофе в определённое время, сделать заказ продуктов в интернет магазине по графику. Можем так же упростить сложные операции до простого нажатия на кнопку. Например, для того чтобы посмотреть домашний кинотеатр нам не придётся подготавливать всё необходимое, вывешивать экран, доставать проектор, зашторивать окна, достаточно просто нажать на кнопку и всё это произойдёт автоматически. Мультирум (multiroom) — это не «много комнат», а система распределения звука и видео, охватывающая большое количество отдельных помещений, от гостиных и спален до кухни, ванной и даже кладовки, в зависимости от желаний владельца дома или квартиры. И не только помещений. Multiroom может выходить и за пределы дома, обеспечивая «ландшафтное озвучивание» приусадебного участка во время летней вечеринки! Причем специально для такого случая не нужно вытаскивать на улицу колонки, усилители и музыкальный центр — вместо этого достаточно просто нажать на кнопку на настенном или переносном пульте.

Удобство использования:

Прелесть системы мультирум в том, что нет необходимости установки комплекта аппаратуры в каждой комнате: достаточно одного. Причем его место расположение не имеет никакого значения, он может находиться, к примеру, в гостиной или подсобке. Более того: ни в одном из помещений из охваченных системой (или «зон» — в каждой зоне может воспроизводиться только одна программа) не видно ни проводов, ни корпусных колонок. Кабели Multiroom заранее проложены в стенах, а встраиваемые акустическиесистемы выдают свое присутствие разве что круглыми или прямоугольными окошками сетчатых грилей, встроенных заподлицо в подвесной потолок или стены. Мультирум — это «система-невидимка», «звук ниоткуда». На виду остается только то, что прятать нет смысла — дисплеи (скажем, висящая на стене плазма) и изящные, компактные панели управления системы мультирум.

Возможности мультирум:

Независимое одновременное управление звуком и видео во всех комнатах;

Использование одного комплекта источников для всего дома или квартиры;

Включение, выключение звука, регулировка громкости во всех комнатах или любой из них;

Локальное или общее приглушение звука, произвольное или автоматическое (при поступлении телефонного звонка, сигнала с домофона);

Выбор музыки или фильма для всех комнат сразу или для любой из них;

Интерком-связь в пределах всего дома или квартиры;

Следящий звук.

Преимущества:

Не нужен свой комплект аппаратуры для каждой комнаты;

Просмотр фильмов или прослушивание музыки в любой комнате;

Выключение звука во всем доме одним нажатием клавиши;

Исключается ситуация, когда из-за громкой музыки можно пропустить телефонный или дверной звонок; Оповещение, громкоговорящая связь во всем доме;

Озвучивание помещений, в которых не допускается присутствие техники (ванная, бассейн, кухня), а также приусадебного участка.

Рис. 9 — Схема управления мультирум

2.5 Система орошения

Система автоматического орошения это надежный уход, экономия личного времени, простое управление. Ещё одна прекрасная возможность поддерживать свой сад в надлежащем состоянии в автоматическом режиме. В функциях умного дома можно настроить время и степень орошения, которое будет автоматически включатся в заданное время или от срабатывания датчиков влажности почвы. К тому же, специальные датчики движения будут следить за тем, чтобы в данный момент в саду никто не находился и внезапно не попал по прохладительный душ. Если на вашем участке пошел дождь, то система автоматического полива отменит свой «дождь», ввиду достаточного количества осадков, выпавших на ваш сад. Еще, ваш участок никогда не будет очень влажным или сухим, система сама будет следить за уровнем влаги в газона. По всему газону расположены датчики, которые следят, за влажностью почвы и, если нужно, чтобы ваш газон получил еще порцию дождя, то они просигнализируют об этом системе полива газона, и она в ту же минуту устранит недостатки влаги.

Преимущества системы управления поливом:

Отсутствие «человеческого фактора». Полив осуществляется автоматически и не требует участия человека;

Полив происходит в наиболее подходящее время (рано утром и поздно вечером);

Экономия личного времени и затрат на оплату садовника;

Простое управление системой;

Долговечность, надежность;

Надлежащий уход за растениями. Залог здорового и красивого ландшафта;

Стационарность (систему не нужно демонтировать на зимний период).

Заключение

В качестве вывода хотелось бы заметить, что система «Умный Дом» является комплексной системой автоматизации жилища с применением с наличием огромного ряда функций. Система относительно популярна во всех странах мира. В систему входят функции управления такими системами как система освещения, вентиляции, охранная система, система противопожарной безопасности, система защиты от протечек воды, система обогрева и т. д. Система работает благодаря платформам для построения шинных распределённых систем управления вышеназванными системами, таким как LanDrive, LCN, iRidium Mobile, BPT, MyHome SCS, EIB.

1. Управление климатом и отоплением в Умном доме [Электронный ресурс] - http://www.eremont.ru/umidom/upravlenie_klimatom_i_otopleniem_v_umnom_dome/. — 15.10.2013.

2. Управление жалюзями, шторами, рольставнями [Электронный ресурс] - http://www.tria-komm.ru/clever_house/control-blinds.htm. — 25.10.2013.

3. Умный дом [Электронный ресурс] / Википедия. — http://ru.wikipedia.org/wiki/%D3%EC%ED%FB%E9_%E4%EE%EC. — 12.11.2013.