Термин «умный дом», возникший в 70-х годах прошлого века, сегодня у всех на слуху. Сейчас уже не нужно доказывать, что домашняя автоматизация, а точнее, автоматика управления инженерными системами жизнеобеспечения жилых зданий и помещений, является не роскошью, а насущной необходимостью. Ведь их основные функции — экономия, безопасность и комфорт.
«Умный дом» — это автоматизированный комплекс, который координирует практически все процессы, происходящие в здании. Он централизованно управляет различными инженерными системами, заставляя их функционировать согласованно.
Системы «умного дома» используются и в городских квартирах, и в крупных офисных центрах. Но наибольшее применение они нашли в индивидуальных коттеджах.
Специалисты выделяют три стадии развития «умного дома»:
1. «Электронный дом» (Electronic House) — автономный саморегулируемый и управляемый объект, включающий в себя всевозможную автоматику, но не имеющий сообщения с «себе подобными».
2. «Подключенный дом» (Connected House) — «Электронный дом» подключается к сети, связывающей отдельные объекты в единое целое, что позволяет осуществлять мониторинг систем жизнеобеспечения, расхода ресурсов, безопасности и т.д.
3. Цифровой дом (Digital House) — высшая форма интеллектуального жилища: обмен информацией как внутри дома, так и вне его (по глобальной сети) происходит с помощью стандартных цифровых протоколов.
Экономия
Именно с целью экономии ресурсов создавались первые «интеллектуальные здания» (Intelligent Buildings) — в них можно практически полностью исключить бесполезный расход энергии и ощутимо сократить коммунальные расходы.
Конечно, первоначальная установка, а еще в большей степени настройка/программирование «умного дома» — весьма затратные процессы. Но систему можно спроектировать с прицелом наращивания ее отдельных компонентов в будущем.
На Западе, где энергоносители более дорогие, система окупается быстрее, чем в России. Но цены на электроэнергию повышаются и у нас, так что через некоторое время, особенно с повсеместным введением многотарифного учета электропотребления, срок окупаемости сократится. Дело в том, что «умный дом» «заточен» на рациональное потребление всех ресурсов. Инженерные системы работают только тогда, когда это необходимо, и так, чтобы обеспечить достаточный комфорт. Например, свет в комнате загорается только тогда, когда в нее входят. Конечно, для этого достаточно датчика движения. Но если в комнате есть еще датчики освещенности, действующие согласованно с датчиком движения, то свет будет вести себя существенно более сложным образом: система произведет моментальный анализ — нужно ли комнате дополнительное освещение, а если нужно, то в какой степени. Свет станет ярче, если за окном потемнеет, и наоборот, стоит солнцу показаться из-за тучи — и освещение в комнате тут же сойдет на нет.
Подобным образом ведут себя и другие инженерные системы. В отсутствие хозяев дом может отапливаться минимально, а перед их появлением (либо в одно и то же время, либо по управляющему сигналу) отопительные приборы нагреваются до уровня, обеспечивающего в помещениях комфортную температуру. За окном похолодало — сработает наружный температурный датчик, батареи станут горячее, и форточки закроются. А в ночное время температура в доме опустится на 2–3 градуса. Или ванная — в «умном доме» «теплые полы» нагреваются только перед приходом человека. А вентиляция включается периодически — с заданными временными интервалами или по мере загрязнения воздуха. И так происходит во всех подсистемах — будь то кондиционирование, нагрев воды в бассейне или полив растений. Таким образом, практически исключается бесполезный расход ресурсов и ощутимо сокращаются коммунальные расходы.
Кроме того, системы «умного дома» еще и предотвращают протечки, пожары, кражи...
А это тоже экономия, причем весьма значительная — ведь испорченные (или украденные) мебель и оборудование стоят немалых денег.
Безопасность
Обычно под системой безопасности подразумевается защита от разного рода непрошеных гостей, которая обеспечивается с помощью видеонаблюдения, различных датчиков и исполнительных устройств. Охранная сигнализация чаще всего совмещается с пожарной. В офисах, как правило, есть еще одна подсистема — ограничения доступа.
Какие только датчики не изобрело человечество, чтобы защититься от несанкционированного вторжения! Наибольшее распространение получили активные инфракрасные (ИК) датчики, состоящие из двух частей — передатчика и приемника. Когда злоумышленник лезет через забор, он прерывает ИК-луч, сигнал поступает на контрольную панель, а от нее — на пункт охраны. Пассивные ИК-датчики запоминают общую картину вверенного им участка и «возмущаются», если эта картина нарушается; СВЧ-датчики создают электромагнитное поле и срабатывают, если в это поле попадает живой организм; сейсмические реагируют на колебания ограды, на прыжок с забора на землю; акустические — на звуковые волны. На окна и двери ставятся магнитоконтактные, а также акустические датчики разбития стекла. Внутри дома используют ИК-датчики, емкостные датчики, реагирующие на изменение сгенерированного ими электростатического поля, и пьезодатчики, чувствительные к вибрациям стен.
Самыми различными могут быть и действия, следующие за поступлением тревожного сигнала. Например, автоматически включается видеозапись, загорается свет во всем доме и на участке (если дело происходит ночью) завывает сирена, запираются все замки, наконец, система оповещает о случившемся охрану и владельцев дома.
Лучше всего, конечно, вторжение предотвращать. Вор дважды подумает, прежде чем лезть через забор, оснащенный видеокамерой. Но системы «умного дома» предоставляют более широкий выбор средств, например, имитацию лая собаки или присутствия хозяев. Это когда в доме никого нет, но в нем зажигается свет, играет музыка и кажется, что кто-то передвигается. Причем сценарий каждый раз меняется — система запоминает события какого-нибудь дня (когда хозяева были дома) и в точности их имитирует. В следующий раз — другой день и т.д.
Однако, при высокой чувствительности датчиков возможна ложная тревога: спрыгнула с забора кошка, залетел на участок футбольный мяч — и вот уже зажглись прожекторы и заревели сирены. Чтобы этого не случилось, проектировщики «умных домов» обычно используют комбинированные датчики, срабатывающие при совпадении каких-либо двух условий. Другой способ состоит в том, что в память системы записывается набор неких эталонных ситуаций, и тревога включается только тогда, когда конкретная ситуация не попадает в этот набор.
И разумеется, «умный дом» обеспечивает безопасность в более широком смысле. Он следит за правильной и безаварийной деятельностью всех инженерных систем: предотвращает возгорания, утечки воды или газа, засорение канализации. А в случае возникновения внештатных ситуаций немедленно принимает меры: перекрывает подачу воды или тепла, включает систему пожаротушения, отключает аварийные участки цепей электроснабжения. И кроме того, вызывает сантехника или электрика для ликвидации неисправности. А домовладельцу сообщает по телефону и о самой аварии, и о принятых мерах.
Комфорт
В «умном доме» можно запрограммировать световую автоматику. Система будет реагировать на присутствие в помещении человека, на изменение времени суток, времени года, погодных условий, степени освещенности. Можно создавать световые сценарии — разнообразные сочетания яркости, цветовых оттенков и пр., которые могут включаться во всем доме или в отдельном помещении.
На самом деле все функции систем «интеллектуального дома» — экономия, безопасность, комфорт — тесно связаны между собой. Экономия времени, сил и здоровья достигается за счет того, что человеку нет необходимости выполнять действия, на которые способна автоматика. Вам не нужно вспоминать, выключили ли вы перед уходом из дома свет или утюг, искать пульт от телевизора, заботиться, чтобы в доме не было сквозняков, думать о том, как обеспечить нужный климат растениям в зимнем саду. Комфорт — это когда утром вас ждет разогретая сауна или готовый завтрак, а вечером наполненная ванна и подогретые тапочки. Когда вы перемещаетесь по дому, а освещение послушно следует за вами. Когда вы можете управлять светом, шторами, видеосистемами и климатом, не поднимаясь с места. Существуют даже датчики, которые контролируют состояние организма человека, следят за пульсом, давлением — и система перестраивается в зависимости от значений этих показателей.
Однако это не означает, что человек становится заложником автоматики — он может управлять ею самостоятельно. Пульты управления устанавливаются на стены помещений. Они могут быть как простыми (обычные переключатели), так и более сложными, с подключенными сенсорными экранами. Существуют универсальные дистанционные пульты, с помощью которых можно управлять бытовыми приборами, освещением, вентиляцией и отоплением. Также для управления можно использовать смартфоны и компьютеры.
Идеология и управление
В настоящее время одними из самых прогрессивных являются две технологии «умного дома»: американская система PowerLine и европейская Instabus.
Первая представляет собой централизованную систему, управление каждым элементом которой осуществляется посредством центрального компьютера, а передача сигналов и взаимодействие устройств производятся по электропроводке. Все многочисленные датчики передают информацию на главный модуль управления, который меняет те или иные параметры в зависимости от внешних условий. При этом каждая ситуация обрабатывается практически мгновенно и без участия человека.
Основное достоинство PowerLine состоит в легкости ее эксплуатации. Недостатками являются очень трудоемкое и затратное программирование, а также то, что эта система менее гибкая по сравнению с децентрализованной и с трудом поддается расширению.
Instabus — децентрализованная система, в ней нет модуля, в котором собирается вся информация. Каждое устройство подключено к общей шине данных, посредством которой они и общаются между собой. В результате получается умная и гибкая система, в которой каждый прибор выполняет свою функцию, при необходимости информируя о событии другие устройства. Это позволяет настраивать «умный дом» легко и быстро, поскольку задача сводится к программированию действий каждого отдельного устройства. Система легко расширяется как пространственно, так и функционально, а выход из строя одного компонента не влияет на работу остальных.
К недостаткам Instabus можно отнести то, что прокладку шины необходимо предусматривать на стадии проектирования коттеджа или квартиры. Систему невозможно установить в уже готовое здание — для этого потребуется его практически перестраивать. Кроме того, по сравнению с PowerLine она несколько сложнее в эксплуатации.
Компьютер в непосредственном управлении «умным домом» участия не принимает и не является обязательной составляющей, но его использование значительно повышает удобство управления устройствами. Посредством специальной платы компьютер подключают к шине, можно установить и сенсорный экран. Специальное программное обеспечение служит для отображения текущего состояния технических устройств в доме, а также для управления этими устройствами.
В условиях кризиса ресурсов автоматика управления инженерными системами жизнеобеспечения жилых зданий и помещений является не роскошью, а насущной необходимостью. Сегодня множество компаний, в том числе и российских, предлагают проектирование, поставку оборудования, монтаж и наладку систем «умного дома». По прогнозам специалистов, через некоторое время дом «с интеллектом» станет столь же привычным, как интернет и мобильный телефон.
