Умный дом своими руками: схема и описание, устройство и оборудование, примеры и готовые решения

О системах домашней автоматизации и управления слышали многие, но большинство собственников полагают, что речь идёт о чём-то сложном, дорогостоящем, доступном лишь единицам. На самом деле «умный дом» можно сделать своими руками: схема и описание технологии не представляют трудностей для изучения. Количество затрат тоже можно сократить в разы, если подойти к решениям обдуманно и практично.

Сфера применения

«Умным домом» называют набор гаджетов, объединённых в единую инженерную систему. Она позволяет автоматизировать разные действия в доме или квартире. Устройства упрощают повседневную жизнь человека, облегчают рутинные задачи и делают проживание безопасным.

Система осуществляет управление самыми разными процессами – включением и выключением света, отопления, тёплых полов, кондиционеров, вентиляции, даёт сигнал при несанкционированном проникновении в жилье.

Более сложные устройства могут открывать и закрывать окна, управлять шторами, когда уровень освещения и температуры достигнет определённых пределов.

К «умному дому» подключают даже бытовую технику – пылесосы, микроволновки, чайники. Не менее полезной покажется хозяевам функция контролируемого видеонаблюдения для квартиры или для загородного дома. Уехав на отдых, можно наблюдать за происходящим в жилище с экрана смартфона и даже поворачивать камеру, подключать звук.

Система может практически все: она наполнит ванну или бассейн к приезду хозяев, нагреет сауну, сообщит об утечке газа, прорыве трубы или возгорании. Запуск «умного дома» возможен с одной кнопки, и в работе устройств не будет сбоев и неполадок.

Как устроена система «умного дома» — примерные схемы

Перед составлением проекта нужно выбрать подходящую систему, которая подойдёт по стоимости, сложности, техническим решениям. Есть два основных варианта подключения оборудования:

1. В виде отдельных модулей. Устройства объединяются в группы по специфике работы, над ними осуществляется общий контроль. Пример: блок управления освещением.
2. В форме единой системы. Все имеющиеся гаджеты подключаются к одному пункту управления – серверу (мощному компьютеру с монитором). Для удобного руководства они соединяются с портативным устройством.

Условно все системы «умного дома» подразделяют на две части. Первая включает управляющий хаб (центр), вторая – датчики и приборы. Хаб отвечает за подключение схемы к сети, связь с остальными компонентами. Большинство датчиков устройств работает на аккумуляторах, поэтому срок их службы без хаба невелик.

Способы управления «умным домом»

Система Smart Home может управляться одним из следующих способов:

1. Приложение на смартфоне. Этот вариант управления приборами считается самым популярным и бюджетным. Достаточно скачать бесплатное приложение на свой телефон, создать в нем виртуальный дом, подключить приборы на свой выбор. После можно управлять гаджетами через Интернет онлайн.
2. Специальная панель. Данное устройство реализуется с комплектами «умного дома» и предусмотрено практически во всех дорогих наборах. Обычно его используют как дополнительный способ управления.

Многие наборы «умного дома» предусматривают возможность голосового управления всей системой или отдельными гаджетами. Достаточно сказать: «Включить свет», и люстра в комнате начнёт работать. В зависимости от заданных команд можно выключать все электроприборы сразу при уходе из дома.

Необходимое железо

С чего начать формирование системы «умного дома»? Важным моментом является приобретение приборов для управления всем процессом, их подключение и объединение в единую сеть.

Роутер

Сетевой маршрутизатор – незаменимый компонент всей конструкции. Именно он обеспечивает стабильное интернет-соединение периферийных приборов с хабом, помогает быстро реализовать смарт-функции.

Качественное устройство – залог бесперебойного труда всего оборудования. Так как подключённых гаджетов обычно много, по квартире они распределены неравномерно, далеко не каждый роутер справится с задачами.

Особенно плохо работают слабые, дешёвые роутеры в монолитных домах и жилье большой площади.

При покупке комплектующих для системы нужно обращать внимание только на те роутеры, которые могут гарантировать непрерывное соединение десятков приборов и компьютера с высокой скоростью (до 11 Гбит в секунду и более). Его рабочий диапазон должен быть увеличенным на 20-50% по сравнению с площадью жилища. Многопоточные устройства работают в разных частотных диапазонах.

Современные роутеры автоматически распознают главное устройство «умного дома», для которого обычно выделяется отдельный диапазон Wi-Fi-соединения. Они отслеживают количество подключённых приборов и при снижении скорости сами переходят в режим «экономии». Это позволяет системе всегда работать с максимальной эффективностью.

Сервер

«Умный» комплект приборов не сможет трудиться без сервера, на котором хранятся данные и основные программы. В сервер можно превратить любой домашний компьютер, ноутбук, достаточно мощный планшет. Главное – в устройстве должна быть установлена операционная система, рекомендованная для «умного дома» (чаще Linux или Ubuntu, реже — Windows).

Сервер работает без выходных и отдыха, 24 часа в сутки, поэтому лучше выбирать устройство с самым низким уровнем электропотребления. Также неплохо, если компьютер будет бесшумным и высокопроизводительным.

Подключение к системе

Кроме сервера и роутера, некоторые схемы предполагают наличие ещё одного прибора — координатора (шлюза). Важно уточнить стандарт работы шлюза (2.0 или 3.0), иначе он может не совместиться с управляющим устройством.

Проводное

Проводные схемы – это совокупность устройств, объединённых друг с другом с помощью проводов. Обычно их монтируют ещё на этапе ремонта, чтобы можно было скрыть кабели от посторонних глаз.

Проводные системы дают большие функциональные возможности, отличаются слаженной работой, надёжностью соединения, высокой скоростью реакции. Сигнал проходит по кабелю и не может прерваться, разве что от механического воздействия.

Основные варианты проводных схем таковы:

• RS-232/422/485. Довольно старая шина, время отклика сигнала — увеличенное. Лучше всего подходит для подключения контроллеров ворот, кондиционеров, приборов отопления. Не слишком хорошо подходит для быстрой передачи данных.
• Силовая линия. Может применяться везде, где есть электричество. Для эффективной работы созданы спецпротоколы – Insteon, Х10.
• Собственная шина. Идёт в комплекте с системой, разрабатывается самим производителем. Считается самой результативной и надёжной. К общей сети обычно не подключается.

Недостатком всех проводных подключений является сложность, трудоёмкость монтажа. Чтобы протянуть кабель, придётся штробить стены, пол. Если ремонт уже закончен, такой метод вряд ли будет целесообразным.

Беспроводное

В этом случае передача информации между устройствами осуществляется с помощью радиосигналов. Система подключения «умного дома», которая не имеет привязки к проводам, устанавливается очень быстро, не требует трудоёмкой работы, порчи отделки. При необходимости можно без проблем ввести в неё новые приборы, расширить сеть.

Основные беспроводные среды таковы:

• ИК-канал. Обычно инфракрасный сигнал является не основным, а дублирующим, либо используется в устройствах старого типа.
• Wi-Fi. Хорошо подходит для установки приборов, которые оснащены соответствующим программным обеспечением.
• Bluetooth. Энергоэффективный стандарт беспроводной связи. Работает в комплекте с координатором (шлюзом).
• Z-Wave и ZigBee. Эти линии считаются наиболее перспективными. Они отличаются простотой, надёжностью, минимальным потреблением электроэнергии.

Минусы беспроводного подключения в ходе эксплуатации приборов тоже могут себя проявить. Нередко возникают сбои сигнала, если на линии появляются помехи. Устройства для таких систем всегда стоят дороже, чем проводные. Радиус действия беспроводной системы тоже ограниченный, а на некоторых участках жилища могут появиться «глухие зоны».

Что может входить в систему «умного дома»

Кроме управляющего комплекса, «умный дом» включает множество разнообразных бытовых приборов, устройств, гаджетов, электроники и датчиков. Каждый модуль выполняет собственную задачу, но может взаимодействовать и с «соседями».

Освещение

Это – самая популярная составляющая системы. Пользователи могут выбрать подходящий вариант освещения по своему усмотрению:

1. Умные лампочки, люстры и светильники. Устройства приобретают при проведении нового ремонта и полной замене осветительных приборов. Они могут автоматически включаться и выключаться в удобное время, при открывании входной двери, после голосовой команды и т.д. Дополнительные возможности приборов – регулировка яркости, настройка таймера, подключение камеры с режимом записи.
2. Умные выключатели. Ими можно заменить старые выключатели и управлять обычными осветительными приборами. Данный способ подходит тем, кто хочет сэкономить средства на полной замене светильников.
3. Беспроводное реле. Устанавливается в щиток, управляет переключением осветительных устройств во всех комнатах квартиры. Менять приборы и выключатели вовсе не придётся.

Контроль освещения помогает осуществлять «умный карниз». Это – приспособление для штор с встроенным двигателем, который отвечает за открытие и закрытие занавесок. Карниз подключают к розетке и управляют им через телефон. Можно установить раскрытие штор согласно расписанию утром и возвращение в исходное положение вечером, когда хозяев ещё нет дома.

Отопление и кондиционирование

Автоматизация приборов отопления позволить контролировать температуру воздуха в помещении даже удалённо. Для этого нужно подключить котёл и трубопровод к специальным датчикам, которые передадут информацию на пункт управления.

Дополнительно потребуются блоки реле, переходники, цифровой термометр, модули расширения. Установкой такой системы обычно занимаются профессионалы, ведь нужно установить все устройства в особом порядке, протестировать и написать программный код на контроллер.

Кондиционер – ещё один вид приборов, который стоит обязательно ввести в систему «умного дома». Функция регулировки температуры пригодится в летний зной: кондиционер сам включится и сделает температуру в жилье комфортной для человека. Время подключения прибора можно регулировать со смартфона или делать фиксированным.

Если не хочется менять старый кондиционер, который не вписывается в требования системы, есть возможность подобрать к нему «умный пульт». Он имитирует сигнал «родного» пульта и даёт возможность дистанционного управления устройством.

Интеллектуальные розетки

Такие розетки позволяют экономить деньги и учитывать электроэнергию, автоматизируют работу других приборов, помогают контролировать их на расстоянии. Смарт-розетки реализуются в двух вариантах:

1. Наружные. Приборы подсоединяются сверху на любую розетку старого образца или вставляются в сетевой фильтр.
2. Встроенные. Устройства монтируются наподобие простых розеток. Отличаются наличием индикаторов и кнопок на корпусе.

При покупке обязательно учитывают суммарную мощность приборов, которые будут включаться в розетку. Также важен показатель диапазона частоты, который должен соотноситься с частотой работы роутера. Возможности и особенности смарт-розеток таковы:

• включение и выключение любых приборов по времени, со смартфона;
• реакция на голосовые команды;
• отправка уведомлений после окончания работы прибора;
• наличие датчика дыма;
• возможность обесточивания комнаты при коротком замыкании;
• контроль напряжения в сети.

Умные замки

Смарт-замки – это электромеханические приборы, играющие роль обычных запирающих устройств и содержащие интеллектуальную «начинку». Их функции намного обширнее, чем у классических замков.

Основные компоненты гаджетов – запирающий механизм, маленький электродвигатель и беспроводной приёмопередатчик.

«Умные замки» позволяют в режиме реального времени и с любого расстояния следить, закрыты ли двери, окна, а также раскрывать и закрывать их по мере надобности. Устройства работают по Bluetooth или поддерживают Wi-Fi, Z-Wave.

Самыми безопасными считаются замки с Bluetooth, ведь они не уязвимы из-за наличия интернет-подключения. В качестве ключа можно применять все приборы с Bluetooth – телефон, браслет, часы, брелок.

При выборе «умного замка» стоит обратить внимание и на другие характеристики устройства:

• форма – ригель, ручка;
• наличие обычного ключа;
• сенсорные или кнопочные панели;
• возможность раздачи гостевых ключей.

Умная бытовая техника

Идеальный вариант – приобретение устройств одного бренда, хотя это и не является обязательным условием. Практически все категории современных бытовых приборов содержат хотя бы несколько смарт-моделей, которые прекрасно подключаются к системе «умного дома». Самыми востребованными считаются:

• обогреватели;
• чайники;
• мультиварки;
• климатические станции и экосистемы;
• кофеварки и кофемашины;
• холодильники;
• стиральные машины;
• рисоварки;
• роботы-пылесосы и т.д.

Что возможно сделать без интернета

Оказывается, строго обязательной для работы приборов «умного дома» является только электроэнергия. Зато без интернета некоторые системы вполне могут функционировать. Они будут особенно интересными для тех, кто хочет «напичкать» электронной начинкой дачу, загородный дом или при частом отключении сети.

К примеру, смарт-устройства от Apple могут связываться между собой через Wi-Fi, но без отправки сигнала на удалённые сервера. Они взаимодействуют друг с другом и отвечают на команды пользователя даже без интернета. Не получится только перенастроить приборы или добавить новый гаджет – сначала они все равно должны выйти в сеть для получения сценария.

В обзор устройств, которые тоже могут совершать рутинные действия без доступа в сеть, можно включить розетки Koogeek, выключатели Xiaomi.

Как выбрать систему «умного дома»

Интеллектуальное оборудование различается, прежде всего, по стоимости и набору функций. Собрать «умный дом» можно самостоятельно, если имеются знания о настройках приборов, приложений, программ.

Для новичков оптимальным вариантом будет покупка готового комплекта. В него можно периодически докупать новые гаджеты, встраивать их и расширять возможности конструкции. Также стоит обратить внимание на следующие параметры:

• архитектура – какие именно устройства, в каком количестве нужны в доме;
• тип и число протоколов связи;
• контроль через смартфон или умную колонку.

Системы «умного дома» – обзор

В специализированных магазинах и в интернете есть различные типы смарт-систем от мировых производителей в широком ценовом диапазоне.

Mi home

Популярный набор устройств с качественными сенсорами, отличным мобильным приложением. Даёт возможность хранить все данные на облачных серверах.

Google home

Обладает широчайшим набором функций, в том числе возможностью составления плана на день, прослушивания новостей, управления радио, будильником, всеми бытовыми приборами. Интерфейс системы – на высшем уровне. Имеется встроенный голосовой помощник.

Domoticz

Это – ещё один популярный комплекс домашней автоматизации, позволяющий управлять разными устройствами и получать данные от датчиков. К нему легко подключаются приборы от различных производителей – охранные устройства, бытовая техника, измерители импульсов и напряжения, датчики дверей, окон, звонков, света, температуры.

Homebridge

Представляет собой простую в работе систему для управления домашней сетью. Интегрируется со всеми смарт-устройствами, поддерживающими протокол HomeKit. Интерфейс понятен, есть возможность настроить оборудование даже при отсутствии навыков.

Ajax starterkit black

Представляет собой беспроводную домашнюю сигнализацию с отличным функционалом и эстетичным дизайном. В комплект входит центр управления Ajax Hub, датчик движения, датчики открытия и закрытия окон и дверей, брелок. Устройства производятся в чёрном и белом цветах.

Rubetek

Российская разработка, хорошо известная на рынке Smart Home. Беспроводной комплект, который автоматизирует работу домашних устройств (освещение, микроклимат, безопасность). Управлять приборами можно со смартфона через специальное приложение Rubetek.

Philips hue

Набор предназначен для организации «умного освещения». Он включает три смарт-лампочки, блок управления, пульт с подставкой и светильник Philips Hue Go. Интересные функции системы – смена цветов освещения, регулирование яркости, игра с оттенками, задача разных сценариев работы и даже организация дискотек.

ioBroker

ioBroker – открытая, расширяемая система автоматизации, которая может запускаться на любой ОС. Она контролирует деятельность всех смарт-устройств в доме, управляет драйверами, мониторит изменение параметров, помогает разработать разные сценарии.

Majordomo

Ещё одна кроссплатформенная программа для организации смарт-жилья. Комплект оборудования включает сервер, набор плагинов, готовые сценарии. Система отлично взаимодействует с интеллектуальными розетками, выключателями, лампочками, датчиками и техникой. Все элементы управления объединены в простом веб-интерфейсе.

Home assistant

Это — программная платформа для систем домашней автоматизации. Она позволяет добавлять всевозможные устройства от разных производителей, создавать сценарии любой сложности, применят голосовых помощников. Оборудование поддерживает основные стандарты связи — Wi-Fi, BlueTooth, ZigBee, Z-Wave, легко интегрируется с Яндекс Алисой, Google home.

Совместимость оборудования

При формировании «умного» комплекта приборов нужно обязательно изучить вопрос их совместимости друг с другом. Платформы разных производителей могут некорректно взаимодействовать между собой. Информация о совместимости указывается на упаковке, обычно в виде фразы «Works with…».

С чего стоит начать

Новички зачастую не понимают, как приступить к созданию системы «умного дома» своими руками. Примерный план действий таков:

• приобретение компьютера;
• создание сайта своего дома;
• установка специального софта (программ);
• составление схемы расположения устройств;
• подключение основных функций.

Чаще всего реализация домашней автоматизации и управления начинается с регулировки освещения. Простейшее решение – включение и выключение света по датчикам движения или с помощью голоса.

Также большинство домовладельцев подключают к «умному дому» бытовые приборы. Это позволит не беспокоиться о забытом утюге, греть воду для чая или варить кофе к приходу с работы. Далее список оборудования можно будет расширить за счёт смарт-розеток, замков, карнизов, климатического оборудования.

Планирование систем в доме

Базовый набор гаджетов для «умного дома» обеспечивает самые востребованные возможности. Кроме управления осветительными приборами, оборудование выполняет такие задачи:

• сообщает о возгорании;
• предупреждает о протечках воды;
• информирует о несанкционированном проникновении в жилье.

Что касается режимов подключения устройств, они зависят от конкретной марки, назначения и функционала. Стандартными режимами являются следующие:

• «В отпуске». Все устройства работают в экономичном режиме. Температура воздуха поддерживается на уровне +15…+17 градусов. Горячая и холодная вода перекрываются, сигнализация трудится в режиме настороженности.
• «Дома». Температура в комнатах доводится до комфортной. Режимы работы электроприборов возвращаются к привычным.

Возможные ошибки

При установке оборудования нередко возникают проблемы, которые ставят новичков в ступор. Стоит заранее изучить распространённые ошибки и не допустить их возникновения:

1. Хаотичное применение разных устройств. Гаджеты должны соответствовать общему стилю помещения и гармонировать друг с другом, иначе они будут портить облик жилища. Если расположить их беспорядочно и бездумно, управление и пользование приборами тоже будет неудобным.
2. Слишком много устройств управления на одной стене. Порой хозяева выбирают одну поверхность и закрепляют на ней выключатели, термостаты, пульты, сенсорные панели. Это смотрится громоздко и делает контроль над техникой неудобным.
3. Применение только беспроводных панелей. Не стоит отдавать все «бразды правления» в руки одного лишь телефона или планшета. Если гаджет сломается, в нем сядет батарея, есть риск остаться без контроля над домом. Лучше дополнительно установить стационарный проводной прибор, который будет дублировать смартфон при необходимости.

Готовые решения для системы «умного дома»

В продаже есть уже сформированные комплекты датчиков, систем управления и контроля за основными процессами в доме. Готовые решения очень популярны у новичков, ведь они уже включают все необходимое и настраиваются специалистами. Нужно только расставить гаджеты по положенным местам и подключить центр управления.

«Продвинутые» смарт-системы включают такие компоненты:

• контроллер;
• предохранители;
• видеокамеры;
• аккумуляторы;
• термостаты;
• датчики;
• микрофоны;
• роутер.

Есть и небольшие модели готовых решений, например, «Умный дом Яндекс». В него входят смарт-лампочка, интеллектуальная розетка, пульт и станция. За управление устройствами отвечает голосовой помощник Алиса. При желании, модная концепция «умного жилья» может без особого труда и затрат стать реальностью.

Гаджеты освободят человека от части забот, облегчат ему жизнь и сделают её более увлекательной!