Я осветил само понятие умного дома, теперь же поговорим о его реализации. Для удобства рассмотрим две возможности: создание умного дома уже после ремонта, и интеграция умного дома в квартиру во время ремонта.
Создание умного дома в готовой квартире
И так, ремонт уже сделан, и вам хочется сделать свой дом чуточку умнее. Увы, многое реализовать уже не получится - централизованной системы управления не будет, все умные приборы будут работать отдельно.
Начать можно с умных розеток:
Что же они из себя представляют? Это устройства, которые вставляются в обычную розетку и умеют контролировать ток и напряжение на выходе. С их помощью можно, например, включить настольную лампу, обогреватель, кондиционер, чайник и т.д. Такие розетки имеют в себе GSM-передатчик, поэтому управлять ими можно и вне квартиры, прямо с телефона.
Второе, что можно сделать - это купить умный электроприбор, умеющий работать через приложение для мобильного телефона или с пульта. К примеру, чайник от Xiaomi:
Или умная лампа:
Все подобные устройства управляются дистанционно, но, увы, не централизовано - для каждого устройства потребуется отдельный пульт или приложение, что не очень удобно.
Ну и третье: если вы разбираетесь в электрике, то можно сделать систему дистанционного управления светом по радио. Для этого вам потребуется электронный коммутатор и пульт для удаленного управления. Для установки коммутатора придется разобрать нужный выключатель и впаять его в цепь, после чего собрать выключатель обратно (сам коммутатор маленький и в выемке для выключателя без проблем поместится) и подружить с пультом для удаленного управления. Возможностей применения - масса: в семье маленький ребенок, который не дотягивается до выключателя, или же не хочется шарить в темной комнате по стене, чтобы нащупать выключатель. Так же есть более продвинутые коммутаторы, позволяющие управлять не только включением и выключением света, но и яркостью свечения ламп.
Создание умного дома на стадии ремонта - теория и реализация
Итак, вы делаете ремонт в квартире и хотите интегрировать в нее умный дом. Первое, с чем нужно определиться - это с коммуникационной шиной, иными словами - как будут связываться между собой устройства. Стоит учитывать то, что при выборе одной шины придется в дальнейшем покупать устройства, которые совместимы именно с ней. Если устройство рассчитано для работы с другой шиной - оно у вас не заработает.
Одной из самых популярных шин является шина KNX, который выросла из гораздо более древней EIB. Поддерживает достаточно много возможностей передачи данных:
- Витая пара - специальный кабель с фиксированной скоростью передачи 9600 бит/с.
- Силовая линия, скорость передачи 1200 бит/с, первоначально только поверх 230 В, 50 Гц.
- IP-сеть (EIB.net) - например, Ethernet
- Радиоканал - для обмена используются два частотных окна 868 и 433 МГц.
Для разрешения столкновений телеграмм в сети применяется метод CSMA/CA. Этот метод гарантирует случайный, беспроблемный доступ устройств к шине, при этом без существенного снижения её максимальной пропускной способности. При этом гарантируется, что первоначально будут переданы сообщения с наивысшим приоритетом.
Для того, чтобы система заработала, необходимо не только установить устройства и соединить их необходимыми кабелями между собой и с силовой сетью, но и запрограммировать устройства с помощью программного обеспечения ETS. До загрузки необходимо провести следующие операции: назначить устройствам индивидуальные физические адреса, выбрать и настроить (параметризировать) прикладные программы устройств, создать структуру групповых адресов и объединить на них объекты связи, взяв один объект в датчике и другой в исполнительном устройстве.
Устройства, находящиеся в сети KNX, подразделяются на 3 категории:- Датчики - устройства, которые генерируют управляющие команды (выключатели, сенсоры освещенности, влажности, температуры, таймеры и т.д). Эти устройства фиксируют происходящие внешние события, и в зависимости от типа событий посылают команды на те или иные исполнительные устройства (например, температура в комнате опустилась ниже заданных 20 градусов - датчик температуры отправляет сигнал на включение отопления).
- Исполнительные устройства - устройства, которые исполняют команды датчиков: различные регуляторы и релейные модули. Они меняют своё состояние (включено-выключено, открыто-закрыто и т.п.) в соответствии с командами, поступающими от сенсоров, тем самым управляя различным электрооборудованием.
- Системные устройства - блоки питания, интерфейсные модули, шинные соединители, повторители и другие, включая панели и логические модули. Системные устройства обеспечивают работоспособность и возможность настройки сети KNX.
Топология сети
Термин топология сети означает способ соединения устройств в сеть. Шина KNX поддерживает 3 основных топологии:
- Для простых систем используется топология Линия (или шина). Она предполагает соединение устройств последовательно. Также есть возможность создания ответвлений и соединений в одной точке - такая топология называется Звезда. В сегмент линии можно установить не более 64 устройств. В одной линии может быть до 4-х сегментов. Из минусов - при обрыве линии перестает работать вся сеть.
- Если устройств больше, то рекомендуется топология Область (Area). При такой топологии линия с номером 0 становится главной линией области, и к ней можно присоединить до 15 дополнительных линий.
- Самая сложная "древовидная" топология реализуется при объединении областей с помощью магистральной линии. Таких областей может быть до 15. Таким образом, максимальное число устройств в сети может достигать 58000.
Одно из основных требований, которые предъявляют к умному дому, это значительное снижение расходов на электроэнергию. Ведь сама концепция умного дома предполагает управление потреблением электроэнергии, чтобы снизить его расход в тех комнатах и ситуациях, в которых можно обойтись естественным освещением. Поэтому умный дом контролирует не только освещение, но и отопление, а также другие функции. Еще одно требование к умному дому – возможность без серьезной доработки применять оборудование от различных производителей. Именно для этой цели и был разработан стандарт KNX.
Каждый владелец умного дома желает подстроить его под какие-то свои требования и пожелания. Разработка системы управления таким домом с нуля обойдется очень дорого, поэтому гораздо проще взять максимально гибкую систему и выстроить ее архитектуру в соответствии со своими пожеланиями. Стандарт KNX – общая системная платформа, позволяющая использовать аппаратуру любого производителя, придерживающегося этого стандарта.
Кроме того, KNX – это набор протоколов для обмена данными между всеми участниками системы. Поэтому установка нового оборудования требует лишь минимального вмешательства в систему, ведь все элементы умного дома работают по одному стандарту и обмениваются данными по одним протоколам.
KNX – это шина, которая объединяет все элементы умного дома в единое целое. Основное преимущество KNX в невероятной гибкости, ведь для изменения конфигурации всей системы достаточно удалить ненужные элементы и установить вместо них более подходящие или необходимые. При этом не придется менять управляющую систему, перепрограммировать ее и мучительно согласовывать ее элементы между собой. Ведь недавно именно это и было главной проблемой, над которой бились монтажники управляющих систем умных домов – каждый производитель придерживался собственных стандартов, поэтому приходилось придумывать способы согласования деталей между собой.
Возможности шины KNX
На самом деле вопрос не в том, что может KNX, а в том, чего хочет владелец умного дома. Шинная система управляет любым оборудованием по заданному ей алгоритму, поэтому в рамках этой задачи KNX может все. Система, работающая на этом стандарте управляет всеми потребителями электричества в умном доме, поэтому KNX может обеспечить их работу в любых допустимых режимах, в зависимости от настроек и пожеланий владельца дома. Поэтому возможности систем стандарта KNX напрямую зависят от того оборудования, которое к ним подключено.
Использование шины KNX позволяет создавать различные системы управления умным домом. К примеру, система free@home от концерна ABB позволяет создать универсальную и простую в настройке и использовании систему, в которой управление домом может осуществляться в трех режимах:
- автоматическом;
- через команды с сенсорного пульта управления;
- с помощью мобильного приложения для смартфона или планшета.
Все три режима обеспечивают полный контроль над энергопотреблением умного дома. Поэтому даже находясь далеко от дома, вы сможете контролировать безопасность своего жилища, наблюдать за детьми, включать и выключать различные электрические приборы.
Как это работает
Каждое устройство, подключенное к шине KNX имеет свой уникальный ip-адрес, а также список устройств, с которыми оно взаимодействует. Датчики и иные устройства, отслеживающие изменение обстановки, запрограммированы таким образом, чтобы при наступлении определенного события посылать связанным с ним устройствам сигнал.
В зависимости от настроек системы конечные устройства, которые и управляют подачей электроэнергии на различные приборы, могут реагировать как на определенные ситуации, так и на целый перечень различных событий. Поскольку к одной линии нельзя подключить больше 64 любых устройств, используют различные способы соединения нескольких шин в одну систему. В таких объединенных системах все происходит по стандарту KNX, поэтому никаких серьезных сложностей с настройкой не возникает.
Для связи между устройствами вне шины используют три вида каналов:
- проводные;
- оптические;
- радиочастотные.
Проводные каналы наиболее востребованы, ведь для подключения к ним конечного устройства не требуется никаких дополнительных манипуляций. Оптическими и радиочастотными каналами пользуются лишь в том случае, если все, связанные этими каналами устройства, оснащены соответствующими приемо-передатчиками. В частности, эти каналы используют для подключения выносных видеокамер там, куда по каким-то причинам невозможно проложить проводной канал шины. По всем каналам связь между устройствами происходит по одним и тем же протоколам стандарта KNX.
Что такое ABB
Концерн ABB (в русской транскрипции АББ) занимается разработкой и производством оборудования для автоматизации различных процессов, в том числе для управляющих систем умных домов. Концерн был образован в 1988 году после слияния шведской компании Asea и швейцарской компании ВВС (Brown, Boveri & Cie). К этому времени обе компании обладали колоссальным опытом в сфере информационных технологий и автоматизации, поэтому АББ была одним из создателей стандарта KNX.
Концерн предлагает огромный перечень устройств, необходимых для создания полноценной сети, которая будет эффективно управлять умным домом. Несмотря на немалую стоимость, продукция концерна пользуется устойчивым спросом, потому что отличается великолепными характеристиками и полным соответствием стандарту KNX. К примеру, 12-канальный активатор отопления HA-M-0.12.1, который может одновременно управлять работой 12 клапанов системы отопления, обойдется в 23 тысячи рублей. Это заметно дороже китайских аналогов, но и гораздо надежней. Еще один пример – дисплей с поворотным управляющим элементом от ABB обойдется в 70–100 тысяч рублей , тогда как малонадежный китайский аналог можно купить за 20–40 тысяч . Но велика вероятность, что китайский элемент не прослужит и 2 лет.
KNX: Введение.
Больше удобства, больше безопасности, меньшее энергопотребление: спрос на системы для управления зданиями постоянно увеличивается.
Идет ли речь о доме на одну семью или о большом офисном комплексе, спрос на комфорт и гибкость при управлении системами контроля доступа, освещением и кондиционированием воздуха постоянно растет. В то же время все большую значимость приобретает эффективность энергопотребления. Тем не менее, большего комфорта и безопасности при меньшем энергопотреблении можно достичь лишь при использовании “умных” систем контроля и мониторинга, управляющих работой различных вовлеченных систем. Это подразумевает использование большего количества проводных сетей, связывающих сенсоры и исполнительные механизмы с центральными устройствами, осуществляющими контроль и мониторинг. Подобное количество проводов, в свою очередь, означает увеличение трудозатрат на проектирование и установку таких систем, рост пожароопасности и резкое увеличение финансовых затрат.
Ответ: KNX - единственный в мире открытый СТАНДАРТ для управления квартирами и зданиями.
Чтобы передавать управляющие сигналы ко всем компонентам, отвечающим за управление зданием, необходима система, способная взаимодействовать с отдельными устройствами; для этого все ее компоненты должны уметь “общаться” между собой на едином языке: если говорить кратко, для этого требуется шинная технология KNX, единая для всех производителей оборудования и программных приложений. Данный стандарт основан на более чем 15-летнем опыте разработки и проектирования, в том числе и систем-предшественниц KNX, технологий EIB, EHS и BatiBUS. При использовании канала передачи управляющих сигналов KNX, к которому подключаются все другие шины (витые пары, радиочастотные каналы, электрические линии или IP/Ethernet), подключенные к ним устройства получают возможность обмениваться информацией между собой. К шинам могут подключаться как сенсоры, так и исполнительные механизмы, необходимые для контроля оборудования, управляющего зданием, в частности, систем освещения, штор, жалюзи и ставен, систем безопасности, систем контроля энергопотребления, систем отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха, сигнальных систем, систем мониторинга, систем дистанционного управления, измерительного оборудования, систем управления аудио и видео, крупной бытовой техники, интерфейсов коммунальных систем и других систем управления зданием и т.д. Все эти функции могут осуществляться, контролироваться и отслеживаться через единую общую систему, без использования каких-либо дополнительных центров управления.
|
Освещение |
Управление шторами, жалюзи и ставнями |
Системы безопасности |
Управление энергопо-треблением |
Системы отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха |
|
Системы мониторинга |
Дистанционное управление |
Осуществление измерений |
Управление аудио и видео |
Крупная бытовая техника |
KNX: Краткий словарик.
“Всемирный” означает
Использование по всему миру: технология KNX нашла широкое применение в области управления квартирами и зданиями по всему миру. Существует несколько миллионов установленных и успешно эксплуатируемых KNX-систем, причем не только по всей Европе, но и в странах Дальнего Востока и Северной и Южной Америки, что является доказательством того, насколько привлекательно использование технологии KNX. В мире существует более 100 компаний-членов Ассоциации KNX, которые предлагают в своих каталогах почти 7000 групп KNX-сертифицированных продуктов для различных приложений.
“Открытый стандарт” означает
Стандарт KNX одобрен в качестве Международного стандарта (ISO/IEC 14543-3), Европейского стандарта (CENELEC EN 50090 и CEN EN 13321-1) и Китайского стандарта (GB/Z 20965).
Таким, образом, будущее KNX обеспечено. KNX-совместимые продукты от различных производителей можно использовать в составе единой системы – торговая марка KNX гарантирует их рабочую совместимость и взаимозаменяемость.
Таким образом, KNX является единственным в мире открытым «умным» стандартом для контроля безопасности коммерческих и жилых зданий.
“Управление квартирами и зданиями” означает
Преимущества в зданиях любого типа:
Начиная с офисных комплексов, и кончая обычными жилыми домами. Какого бы типа ни было здание, использование технологии KNX открывает огромный спектр новых возможностей для создания систем управления зданием, при этом сохраняя их стоимость на приемлемом уровне.
Использование технологии KNX может предоставить решения, которые при использовании обычных методов создания подобных систем могут быть реализованы лишь с большим трудом. Контроль всех приложений в квартире или здании может осуществляться с одной сенсорной панели. Начиная с систем отопления, вентиляции и контроля доступа, и заканчивая дистанционным управлением всеми бытовыми электроприборами – KNX открывает совершенно новые пути для повышения комфорта, безопасности и экономного энергопотребления в квартирах и зданиях.
KNX: единая технология, обеспечивающая множество преимуществ.
Использование KNX обеспечивает реальные преимущества для архитекторов, проектировщиков и производителей работ
, а также, в первую очередь, для владельцев и/или пользователей зданий
.
- Низкие эксплуатационные расходы и значительное снижение энергопотребления.
Освещение и отопление включаются только тогда, когда они действительно нужны, например, в соответствии с заданными временными программами и/или лишь при реальном присутствии людей, что позволяет экономить и электроэнергию, и финансовые средства. Более того, освещение может контролироваться автоматически в соответствии с реальной интенсивностью дневного света, что помогает обеспечивать минимальный необходимый уровень яркости освещения на каждом рабочем месте и снижать энергопотребление (включенными остаются только те источники освещения, которые действительно необходимы). - Экономия времени.
Связывание всех устройств, обменивающихся между собой информацией, с помощью одной общей шины заметно сокращает время проектирования системы и время ее установки. Уникальный инженерный программный пакет ETS, общий для всех производителей и программных приложений, позволяет осуществлять проектирование, отладку и настройку систем, содержащих в своем составе KNX-сертифицированные элементы. Поскольку этот программный пакет является единым для всех производителей, интеграторы систем могут объединять в проекте продукты от различных производителей, использующие различные каналы для обмена информацией (витые пары, радиочастотные каналы, электрические линии или IP/Ethernet), в составе единой системы. - Гибкость и способность адаптироваться к будущим изменениям.
KNX-система может быть легко приспособлена к выполнению новых задач и может быть легко расширена. Новые компоненты можно с легкостью подключать к уже работающей системе.
Ассоциация KNX: Ваша гарантия на использование общемирового стандарта!
Инициатором создания и продвижения стандарта KNX является KNX Ассоциация, группа ведущих компаний, чья деятельность связана со многими областями управления зданиями и квартирами. В настоящее время Ассоциация KNX включает в себя более 100 членов, на долю которых приходится производство более 80% устройств для управления квартирами и зданиями, продаваемых в Европе. Общей целью этих компаний является способствование разработке систем для управления зданиями вообще, а также стандарта KNX в качестве единственного в мире открытого СТАНДАРТА для управления квартирами и зданиями. Всемирная Ассоциация KNX имеет партнерские соглашения с более чем 21000 компаний-интеграторов оборудования в 70 странах, с более чем 50 техническими университетами и более 100 центрами обучения.
Умный дом на системе KNX.
Добрый день, дорогие читатели. В данной статье мы коснемся умного дома на системе стандарта KNX и решений фирм ABB, Gira и Jung.
Итак, Вы захотели сделать Умный дом и выбрали для реализации европейскую шину KNX.
Отличный выбор, так как эта система:
- распределенная и не имеет одного центра. Т.е. если сгорит один элемент, вся остальная система продолжит работу.
- каждое устройство стандарта KNX проходит сертификацию на соответствие стандарту .
- множество фирм производителей: ABB, Berker, Jung, Merten, Gira и пр. и у всех фирм есть взаимозаменяемые устройства.
Большинство фирм производителей это – Германия.
Приведем пример управляющих элементов разных фирм производителей:
Система визуализации ABB Busch-priOn, система управление Gira Control 9 на основе Home Server 4 и Jung Smart Pilot. У каждой из этих устройств есть свои особенности, но самое главное, что они взаимозаменяемы, т.е. вы сможете к реле и диммерам фирмы Gira поставить управляющий элемент ABB Busch-priOn.
На данной картинке мы попытались показать, как выглядит топология сети с использованием технологии KNX.
Система KNX построена из трех основных компонентов:
Управляющие модули (выключатели, датчики, ик-приемники)
1) ABB Busch-priOn
3) Терморегулятор Gira
4) Датчик Merten
Исполнительные модули (реле, диммеры, модули штор, регуляторы тепловые, ик-передатчики)
1) модуль штор
2) модуль диммера
3) модуль реле
4) модуль сервопривода
5) ИК передатчики
Системные модули (интерфейсы и блоки питания)
1) Блок питания
2) интерфейсный модуль
Дополнительные устройства
1) wi-fi роутер
2) Ipad с установленной программой Iridium mobile
Для соединения устройств между собой используется кабель стандарта KNX. Соединение происходит последовательно-параллельно, т.е. каждое последующее устройство подсоединяется параллельно следующему. Соединение звездой запрещено. Так как система сертифицированная, то программировать и производить пусконаладку систем Умного дома стандарта KNX могут только сертифицированные специалисты прошедшие курсы повышения квалификации в центрах KNX. В нашей компании есть специальный штат инженеров, обученный в России и в Европе по стандарту KNX.
Рекомендуем данную систему для реализации климат-контроля: управление кондиционированием, вентиляцией, теплыми полами, конвекторами и радиаторами вместе по своей логике. Вам же надо будет задать только желаемую температуру!
