Программа умный дом на пк. Домашний микросервер. Программное обеспечение. Умный дом

Технология «Умный дом» знакома практически каждому пользователю цифровых устройств, поэтому нет особого смысла рассказывать об особенностях. Умный дом оборудование поставляется в двух вариантах – дорогостоящем комплексном пакетном и в виде комплектующих, во втором случае систему нужно собирать своими руками. Потребители, которые покупают готовый пакет, могут не разбираться в возможностях, а технически подкованные покупатели уже хорошо представляют себе желаемую функциональность.

«Умный дом» в каждый дом – насколько доступна технология?

На практике использование технологии «Умный дом» упирается в доступное оборудование и программные приложения, с помощью которых можно управлять установленной системой. В нашем обзоре пойдет речь о предложенных на рынке комплектующих, причем будет обсуждаться как ценовая, так и техническая доступность.

Читатели могут выбрать между недорогим оборудованием, обеспечивающим всю необходимую функциональность, и более дорогими системами, которые отличаются развернутыми функциями, высокой надежностью и безопасностью. Оба варианта доступны широкому кругу потребителей и не требуют колоссальных вложений.

Доступные решения – какие они

На сегодняшний день можно выбирать между следующими предложениями:

• специализированным оборудованием китайского производства и мобильными API приложениями, уровень надежности которых можно улучшить за счет также производимого в Китае недорогого оборудования российского производства и различных настольных систем;
• российскими комплектующими, которые позволяют собрать практически сколь угодно сложное решение Умный дом с требуемым уровнем надежности и защитой, сделанной своими руками с самостоятельно программируемыми функциями на базе ПК, расширяемую по модульному принципу;

Сначала разберемся, с чего начать и как выбрать комплектующие для вашего «Умного дома». Отметим, что функциональность системы можно расширять по мере необходимости в одном и другом варианте. Необходимый и оптимальный пакет оборудования позволяет управлять освещением и включением/выключением оборудования, обычно осуществляемым не только с пультов, но и программным приложением, установленным на базе ПК или на смартфоне пользователя.

Умная квартира или небольшой дом: как сделать свой быт более комфортным?

Доступные технологии и их особенности

Объективно техника уже стала частью нашей жизни. На сегодняшний день, говоря о технологии «Умный дом» речь идет о развитии технологии Интернет вещей (Internet of Thing, IoT). Это устройства, которые могут быть подключены к Интернет по проводному и беспроводному каналу, во втором случае по Wi-Fi (с радиусом в среднем до 50, в зависимости от передатчика) или Bluetooth (до 10 м).

Wi-Fi и Bluetooth – два стандарта ближней радиосвязи, которые отличаются небольшим радиусом действия и используются в системах домашней автоматизации. Bluetooth может применяться только если между управляющим модулем и устройством не более 10 м, а на практике – не более 3-5 м. Дальность беспроводной передачи Wi-Fi зависит от передатчика и конкретных условий установки, радиосигнал плохо пропускают бетонные перекрытия.

Несмотря на достаточно развитые возможности, производители не занимаются интенсивным внедрением и реализацией подобного оборудования. Основная проблема в том, что повсеместное использование технологии приведет к росту количества IoT-устройств, на которое просто не рассчитана существующая инфраструктура Интернет. В результате желающим установить «Умный дом» у себя в квартире недорого, придется разбираться в тонкостях самостоятельно, не рассчитывая на крупных производителей.

AliExpress – Китай всегда выручит: пакет «Умная квартира своими руками»

Если есть желание внедрить у себя новые решения бытовой автоматизации с низкими затратами, конечно, надо обратиться к производителям, реализующим свою продукцию на AliExpress. На данном портале практически не предлагаются пакеты «Умный дом своими руками и как сделать», но есть необходимое оборудование, которого вполне хватит для необходимого оснащения квартиры или дома.

Итак, минимальный пакет оборудования, который есть в Китае по очень доступной стоимости и приложения в сети – назовем его «Умная квартира своими руками» – включает:

• управление включением и выключением бытовых приборов и устройств;
• сенсорные системы;
• оборудование для управления освещением;
• устройства для мониторинга и охраны – сигнализации и видеокамеры;
• API-приложения для смартфонов, доступные бесплатно на Google Play;
• сетевые облачные приложения, упрощающие подключение и управление домашними приборами.

Оборудование «Умного дома» на AliExpress

Ассортиментный ряд оборудования представлен реле для подключения устройств, диммерами плавного регулирования нагрузки (для освещения и электроотопления) и пакетными системами, включающими управление «климат-контролем», освещением, сигнализацией и иногда видеокамерой. Полный список предложений можно получить, введя в строку поиска портала AliExpress «smart home», «умный дом», «интеллектуальный дом», а также названия двух китайских производителей Lilovo и Sonoff.

Sonoff выпускает Wi-Fi реле для дистанционного управления бытовыми приборами со смартфона. Устройство устанавливается на линию с одним или несколькими электроприборами, позволяет включать и выключать подачу электроэнергии со смартфона с помощью мобильного приложения.

Преимущество этого устройства в том, что оно всегда доступно Online, может подключаться через телефонную сеть (PTSN) и позволяет задавать индивидуальную программу работы с помощью 8 встроенных таймеров. Через реле можно управлять работой любого бытового прибора мощностью до 2.2 кВт с помощью мобильного приложения eWeLink, доступного на Google Play IOS и Android.

Продукция Sonoff доступна также в России. Цена в Китае составляет около 6 долларов (без пульта дистанционного управления), в России – 2000 рублей (с пультом). Реле предлагается в двух вариантах на 10 А и 16 А, во втором случае кроме всевозможных бытовых приборов к мобильному приложению может быть подключен котел.

Аналогично работают другие модели электрофурнитуры, позволяющие подключать сразу несколько приборов, например, Sonoff Sensor-AM2301. Причем управление реализуется с разными значениями таймеров.

Производителем выпускаются три модели Wi-Fi реле Sonoff:

• Sonoff World On – Wi-Fi реле с подключением к мобильному приложению (для бытовых приборов и камер);
• Sonoff World On TF – Wi-Fi реле с датчиками, например, для системы климат контроля (для котлов и кондиционеров);
• Sonoff World On RF – Wi-Fi реле с дистанционным управлением, например, для ворот и дверей с магнитными замками.

Sonoff выпускает также сенсорные выключатели-диммеры для приборов освещения с плавной регулировкой, которые одновременно можно подключить к Wi-Fi и мобильному приложению.

Чтобы устройства были доступны в Интернет их нужно подключить одним из доступных способов. Одним из удачных и недорогих вариантов можно считать роутер для домашней автоматизации Broadlink, поддерживающий 4 типа беспроводной связи WI-FI, IR, RF и 4G.

С его помощью можно подключить все домашние устройства через сим-карту к мобильному интернет. Лучше выбирать услуги оператора с новой инфраструктурой средств связи, в частности, один из пакетов МТС с помегабайтной тарификацией.

XIAOMI выпускает целый ряд реле, диммеров, датчиков для автоматизации дома. Прежде всего, стоит обратить внимание на Wi-Fi датчики влажности и температуры, дверные и оконные, «умные» розетки и недорогие IP-камеры. Оборудование этой фирмы отличает простота и ценовая доступность наряду с высоким качеством сборки.

Производитель выпускает пакетные решения для квартир и небольших домов – это Xiaomi Smart Home Suite. Данный пакет широко предложен в России и относится к категории оборудования «люкс». Ценовая категория этих датчиков немного выше, чем устройств от Sonoff.

Сенсорные выключатели Lilovo работают только с пультами дистанционного управления. Их ключевой особенностью является возможность плавной регулировки освещения, элегантный дизайн и разные цветовые решения. Выключатели этой фирмы могут использоваться для включения и выключения бытовых устройств без подключения к интернет.

Wi-Fi реле российских производителей

В Китае можно приобрести продукцию российских производителей, осуществляющих сборку электрофурнитуры на китайской базе. Российские Wi-Fi реле Smart Home DC доступны по меньшей стоимости, чем Sonoff, и считаются более надежными и безошибочно улавливающими сигнал. Потребительский недостаток реле Smart Home в отсутствии пластикового корпуса, но это самый простой, надежный и недорогой способ интеграции бытовых устройств.

API-приложения для смартфонов на Google Play

• eWeLink – приложение, которое позволяет подключить условно-бесконечное количество устройств «Умного дома», поддерживает продукцию Sonoff и ряда производителей. К недостаткам относится некоторый лаг запаздывания в российских сетях, к приложению желательно подключаться через интерфейс мобильного провайдера, а не проводные каналы PTSN (телефонной сети общего пользования).
• Smart Home от Alltek Technology Corp. – это еще одно универсальное мобильное приложение, к которому можно подключить приборы освещения, сигнализацию, отопление и ряд других домашних устройств. Некоторые пользователи о данном приложении отзываются лучше, чем о eWeLink.

На Google Play можно скачать еще целый ряд мобильных приложений для подключения приборов домашней автоматизации, отличающихся разным уровнем универсальности и стабильности.

Приборы домашней автоматизации можно подключить с помощью локальных приложений, работающих на базе ПК и в «облаке». Каждый из этих вариантов отличается рядом преимуществ. Приложения в «облаке» рассчитаны на бюджетное использование технологии «Умный дом» с широким набором функций, однако в таких системах остается открытым вопрос безопасности и несанкционированного доступа к домашним устройствам.

Стационарные пакетные предложения в защищенной облачной среде или для ПК рассчитаны на автоматизацию загородных домов, общественных зданий и учреждений. Такое приложение гарантирует высокий уровень безопасности и надежности.

Приложения «Умный дом»:

• Bitdefender – пакетное приложение для безопасного подключения приборов домашней автоматизации, которое позволяет без рисков использовать функции любого внешнего облака;
• Friendly-tech.com предлагает ряд продуктов для домашней автоматизации, включая управление IoT устройствами с консолью администратора и пользовательским интерфейсом через мобильные сервисы, в том числе, с использованием облака (IoT SaaS)
• IoT Home Guide доступен как в пакетном исполнении для довольно крупных систем домашней автоматизации, а также с API-приложений партнеров OpenHAB, Home Assistant и Eclipse SmartHome.

Облака «Умный дом»:

• Sharp Cloud Smarthome System – развитая облачная система для автоматизации домов, на ней может быть построена сколь угодно сложная система автоматизации как дома, так и целого квартала;
• Cloud Based IoT Platform GO+ – российская бесплатная платформа с малым количеством пользователей.

Российское оборудование компании «Разумный дом» отличается высокой надежностью и качеством сборки. Производитель предлагает различную электрофурнитуру, датчики, реле для построения сколь угодно сложных систем по технологии «Умный дом» с гарантированным уровнем безопасности. Устройства позволяют создавать системы домашней автоматизации с индивидуальными набором функций, доступен программный софт для мобильных устройств, ПК и планшетов.

Видеоинструкции по сборке и эксплуатации Умного дома

Заключение

Описанное нами оборудование позволит создать различные решения по автоматизации жилых помещений и приусадебных хозяйств, начиная от недорогих бюджетных решений для квартир, заканчивая полной автоматизацией больших загородных домов. Стоит отметить, что сейчас не развиваются веб-платформы по управлению устройствами домашней автоматизации из-за проблемы концепции.

Покупателям предлагают установить локальные системы на базе ПК или создать частные облака, управляемые готовыми приложениями. Пользователь может выбрать для себя и собрать сам наиболее подходящий вариант автоматизации квартиры или дома.

Все ли окна закрыты? Выключен ли свет? Не пробрался ли кто в квартиру? Если ваш дом подключен к Сети, достаточно одного взгляда на экран смартфона, чтобы узнать, все ли в порядке. Это становится возможным благодаря системам умного дома. И самое замечательное, что можно управлять своим жилищем отовсюду. Нужно всего лишь нажать кнопки на экране смартфона, чтобы приглушить свет в гостиной, отрегулировать отопление или включить телевизор.

В системе отопления соединение с мобильный устройством обеспечивает умный термостат. В отношении окон эту задачу выполняет сенсор, который регистрирует открытие и закрытие створок. А телевизор, торшер или кофеварка включаются в Сеть с помощью умных розеток.

Простое переоснащение техники

Сверления, прокладки кабеля или пробивания стен для этого не требуется. Многие устройства для умного дома можно закрепить обычным двусторонним скотчем. Их питание обеспечивается от аккумуляторов или батареек, а команды управления и данные сенсоров можно передавать посредством радиосигнала.

Отдельные продукты для умного дома соединяются со смартфоном через Bluetooth или используют домашнюю сеть Wi-Fi. Однако если речь идет об управлении несколькими устройствами и на нескольких этажах, коммуникация часто осуществляется через дополнительный центральный пункт управления умного дома.

Пункт управления в свою очередь подключен к роутеру и обеспечивает соединение со смартфоном и с Интернетом. К тому же он позволяет управлять всеми устройст­вами, чтобы, к примеру, при уходе жильцов из дома автоматически выключались все электроприборы и включалась система безопасности.

Для построения подобной системы вам не понадобятся ни недюжинные технические знания, ни уйма времени. Чаще всего достаточно часа или двух, чтобы установить и настроить все устройства. CHIP представит вам шесть приложений, которые будут особенно полезны при запуске функций умного дома. При этом мы сосредоточились на безопасности и энергосбережении.

Приложения для умного дома

Netatmo Welcome: Сетевая камера с распознаванием лиц

Мобильное приложение Netatmo Wel­come расскажет вам, кто сейчас находится в доме. Если видео­камера не может идентифицировать человека по лицу, она запускает видеозапись и уведомляет вас об этом. Когда вы дома, приложение может информировать вас о попавших в объектив движущихся объектах или улавливаемых микрофонами звуках тревоги (например, от датчика дыма). Видеозаписи сохраняются локально на входящую в комплект SD-карту или сервер FTP. Запись, а также удаленный доступ к видеоизображению предоставляются бесплатно, а вот за видеокамеру нужно будет однократно заплатить примерно 17 000 рублей.

Платформы: Android, iOS

Yale ENTR: Открытие входной двери через смартфон

При использовании ENTR Smart Lock или August Smart Lock вы можете оставить дома ключ от входной двери. Ведь электронный дверной замок откроется, когда вы проведете пальцем сверху вниз в приложении. Команду на открывание замок получает через зашифрованное соединение Bluetooth Low Energy. Когда вас нет дома, можно предоставить ограниченный определенным временем доступ в дом знакомым или вызванным мастерам. Если кто-то из проживающих вместе с вами все же захочет открыть дверь обычным ключом, сделать это возможно. Умный замок ENTR (около 25 000 рублей) устанавливается на внутренней стороне двери и не виден снаружи.

Платформы: Android, iOS

Gigaset Elements: Защищаем жилище от непрошеных гостей

С Gigaset Elements Starter Kit вы сделаете свой дом более безопасным, потратив всего около 12 000 рублей. Стар­­товая комплектация включает центральный пункт управления, датчик движения, а также датчик взлома двери. В отличие от других систем безопасности, дверной сенсор распознает попытку насильственного проникновения (по уровню шума). В этом случае вы получите уведомление через приложение на смартфоне. С его помощью вы также можете включать режим присутствия или отсутствия дома и устанавливать, в какое время должна активироваться система безопасности. Опционально доступны датчик открытия окна, камера и сирена.

Платформы: Android, iOS

Panasonic Home Network: Полная защита на все случаи жизни

Система безопасности Panasonic Smart Home поднимет вас по тревоге телефонным звонком и в том случае, если вы находитесь офлайн. С помощью интернет-соединения мобильное приложение Panasonic Home Network Sy­stem еще и оповестит вас о происшествии. Инициатором тревоги может быть один из датчиков для двери (окна), датчик разбития стекла или протечки воды из набора Starter Kit Plus (около 20 000 рублей). При установке дополнительных аппаратных модулей приложение также позволяет наблюдать за тем, что происходит внутри или снаружи вашего жилища, включать или отключать бытовые электроприборы, управлять освещением, стационарным телефоном и многое другое.

Платформы: Android, iOS

eQ-3 Homematic IP: Регулировка отопления через смартфон

Удобную возможность для управления температурой в помещении через смартфон предлагает eQ-3 с помощью Homematic IP. При настройке через приложение радиаторные термостаты и оконные датчики соединяются с центральным пунктом управления (который обойдется вам примерно в 5000 рублей) и соотносятся с помещением. Затем термостаты, находящиеся в одном помещении, автоматически синхронизируются друг с другом. И если в комнате открывается окно, они снижают интенсивность отопления. Экономить энергию можно также при помощи графиков нагрева, которые без проблем задаются через мобильное приложение на каждый день и для каждой комнаты - очень удобно.

Действия домашней аппаратуры, которые она должна выполнить при определенных внешних условиях или при поступлении команды, называют сценарием. Его программирование подразумевает голосовое, пультовое управление и контроль с помощью цифровой аппаратуры.

Обзор возможностей по управлению

Сценарии настраиваются на защиту и помощь владельцу дома. Их разработка довольно долгая, но для большей функциональности умного дома следует очень тщательно подходить к этому вопросу.

Самые популярные сценарии

Запрограммированная модель «поведения» датчиков обычно срабатывает в отношении следующих факторов:

• определенное время суток (включается свет, компьютер, отключается микроволновка и так далее);
• датчики могут реагировать на движение и изменение температуры;
• поступила команда на выполнение (она может быть отдана с телефона или ноутбука, в том числе в online-режиме, а также голосом или при помощи пульта).

Можно запрограммировать любую индивидуальную ситуацию, начиная от возвращения семьи домой и заканчивая отъездом в отпуск. Набирают популярность нестандартные сценарии:

• уход за аквариумными рыбками и комнатными растениями;
• подсушивание крыши и подъездов к дому;
• наполнение и нагрев бассейна и сауны.

Отдельно создаются сценарии для обеспечения безопасности дома. Если посторонними совершена попытка проникнуть в помещение, система включает сигнализацию, оповещает владельца и охрану.

Проектировка и программирование системы

Создание умного дома состоит из следующих пунктов:

1. Набросок общего плана. В нем подробно рассматривают этапы взаимодействия внутренних составляющих сценария с пользователем и между собой, а также отклик программы на нестандартные ситуации.
2. Подбираются или пишутся с нуля драйвера для дома, и подходящий интерфейс. Не для каждого устройства производитель предлагает оригинальный драйвер, поэтому задача специалиста – его создать. Дополнительно идет написание различных модулей. Что касается интерфейса – обычно все устройства управления разбиваются на отдельные группы; за каждой дальнейшее программирование закрепляет свой интерфейс. Его можно установить для каждого пульта, но это будет неудобно в первую очередь для самого пользователя.
3. Затем идет непосредственно программирование на основе предыдущих пунктов. Используя ранее логически выверенный проект, подготовленное для него программное обеспечение, специалисты приступают к написанию собственно программы сценария.
4. Монтаж, тестирование, сдача в эксплуатацию.

Интерфейс для создания сценария управления умным домом

Но перед этим выбираются сценарии, которые в полной мере будут отвечать потребностям заказчика. Процесс создания умного дома долгий, настройка программного обеспечения и тестовый запуск потребуют немало времени.

Обычно фирмы, предоставляющие подобные услуги, включают в обслуживание абонента вторичное программирование системы, которая чем-то не устроила заказчика. Резервные копии создаются в обязательном порядке и сохраняются отдельно для каждого дома, чтобы в случае неполадок можно было все переустановить.

1. Проблемы, возникающие на пути
2. Что в активе

В завершающей части цикла статей о создании и конфигурировании микросервера, собранного своими собственными руками, я планировал написать о том, как я героически внедрил еще и систему класса «Умный дом» на технологической базе все того же микросервера. Ну а что из этого получилось, читайте ниже.

Для чего может быть нужен «Умный дом»?

Концепция «умного дома» появилась не вчера и даже не позавчера. Автоматизированное и автоматическое управление домашним хозяйством зародилось в умах людей еще в конце XIX века, когда на смену настоящим лошадиным силам пришли стальные машины в массовом порядке. И именно тогда человек задумался, а ведь можно же объединить все приборы домашнего обихода в единую систему и управлять ими как тому душе захочется. Хочешь включай свет в душе на втором этаже выключателем в сарае, а хочешь включай систему обогрева просто звонком по телефонному номеру.

В умах мечтателей рисовались идиллистические картинки того, как человек, приходя домой, наслаждается комфортом, а все домашние заботы выполняются сами собой. Эти чаяния были воплощены, в том числе, и в многочисленных художественных произведениях, начиная от неподражаемого Чарли Чаплина и заканчивая смелыми произведениями писателей-фантастов. И во многом они предвосхитили будущее развитие домашней техники и ее интеграцию в единые системы. Но история пошла не совсем так, как виделось многим.

В нынешних, непростых условиях «умный дом» должен выполнять примерно следующий набор функций, далеко не всегда обязательных, но и не ограничиваясь их рамками. Начнем с самого простого. Управление светом. Умный дом должен включать освещение, когда темно и он регистрирует присутствие человека. А в светлое время суток и когда в помещении нет никого, электроэнергия должна экономится, поэтому лампочки жечь почем зря система не должна. Следующей функцией, реализуемой относительно легко, можно смело назвать регулирование климата в помещениях. В зависимости от температуры, умный дом включает либо обогрев, либо кондиционирование. Ну и в идеале еще управляет влажностью, что особенно важно в зимний период, когда с влажностью в нашем климате как-то совсем плохо.

Умный дом, вполне разумно нагрузить еще и различными охранными функциями. Он должен уметь распознавать своего хозяина и отпугивать чужаков включая свет, бытовые приборы и всячески имитируя присутствие хозяев на объекте. Кстати получая сведения о местоположении своего хозяина, приличный умный дом, к его приходу домой успеет привести микроклимат к заданному состоянию. А в промежутках, когда дома никого нет, дом будет стараться экономить энергию, будь то газ или электричество, по максимуму.

Что еще? Пожалуй, умный дом должен уметь управлять бытовыми приборами, желательно без лишних телодвижений со стороны жильцов. Так, возможно, что для управления телевизором, музыкальным центром и автоматическим пылесосом можно было бы использовать единый пульт или же обойтись вообще без пультов, применяя голосовое управление или жесты. А заодно, некоторым владельцам хотелось бы иметь возможность получать какую-то историческую статистику. Например, как изменялась температура в кладовке в течение года или как коррелируют расход воды и включенный свет в ванной комнате на втором этаже.

А вот такие смелые идеи, как автоматическая готовка завтраков, обедов или ужинов, уборка постелей, глаженье и складывание одежды и прочий домашний неквалифицированный труд, похоже так пока и остаются пока фантазиями литераторов. Хотя время от времени кто-то и пытается решить эти задачи, но в массы они так и не идут. И навряд ли пойдут, пока на рынке не появится комплексное решение, позволяющее решить без головной боли проблему сразу, целиком. Даже автоматизированные холодильники, заказывающие продукты питания с доставкой, по мере их расходования, как-то не прижились. Ведь важен не только холодильник сам по себе, но и вся инфраструктура вокруг него. Продукты в упаковке и с бирками, служба доставки, а заодно и угадыватель пожеланий хозяев, которым вдруг завтра захотелось жаренных креветок на ужин, а не надоевшая брокколи.

Методы реализации концепции «Умный дом»

С технической точки зрения тут все просто. Каждый умный дом делится на центральный контроллер, хранящий и обрабатывающий логику событий, датчики, собственно генерирующие события и разнообразные исполнительные устройства обрабатывающие приказы центрального контроллера. Собственно, это и есть система умного дома. В некоторых же случаях, при большом желании, можно еще добавить и некий интерфейс для коммуникации с пользователем. Это может быть пульт или пульты управления, программа на телефоне или планшете, либо вообще отдельное рабочее место, как в сериале Star Track.

Датчики и исполнительные устройства могут быть самыми разнообразными. К датчикам можно отнести любое устройство, которое может что-то измерить, начиная от уровня освещенности и заканчивая местоположением главы семьи в пространстве вне дома. Последний, правда совсем не типичный датчик, но все равно он может генерировать определенные события, на которые центральный контроллер может реагировать. Все скучно, неинтересно и предсказуемо. Впрочем, у исполнительных устройств все аналогично. Они могут что-то коммутировать, например, электропитание, что-то подкручивать, например, регулятор подачи теплоносителя или что-то нажимать, типа кнопки открытия ворот гаража. По большому счету, все действия, выполняемые исполнительными устройствами, так или иначе выполняются человеком.

А вот в качестве центрального контроллера может выступать либо универсальный компьютер, снабженный интерфейсами для взаимодействия с периферией умного дома, либо же вообще отдельное узко специализированное устройство, спроектированное только и исключительно под эти задачи. Но даже такое устройство есть ни что иное, как компьютер.

Именно на этом этапе, я хочу сразу заметить, что датчики и исполнительные устройства как-то должны общаться с центральным контроллером. Они должны с ним соединяться, это раз, и пересылать потоки данных в понятном для всех сторон виде, это два. С точки зрения физической организации тут доступно два основных варианта: проводное соединение и беспроводное соединение по радиоканалу. Экзотику типа оптического взаимодействия или передачи данных и команд на перфокартах пневматической почтой мы не рассматриваем. Кстати радиоканал может быть реализован на вполне широком спектре радиочастот, хотя производители оборудования стараются все же ограничиться нелицензируемыми частотами, доступными для гражданского населения.

Проблемы, возникающие на пути

Если бы мы жили в идеальном мире, то у нас не было бы никаких проблем, за исключением одной. Нам было бы слишком скучно жить в таком мире. Поэтому на пути реализации системы умный дом встает множество, вполне преодолимых затруднений, которые наполняют наш мир красками радости бытия, разумеется только в случае их удачного преодоления. А о потенциальных проблемах можно говорить много, долго и нудно.

Прежде всего стоит начать именно с физической среды по обмену информацией между центральным контроллером и всей периферией. Если используется радиоканал, то в городской застройке он может работать очень нестабильно из-за сильно загруженного эфира, особенно с учетом того, что многие производители оборудования совершенно игнорируют необходимость наличия гарантированной доставки сообщений. Более того, радиообмен данными потенциально уязвим для злоумышленников, ведь его очень просто прослушать, а меры кодирования передач подвержены компрометации. И вот ладно, если это был сигнал от датчика температуры за окном. А если это была команда отопительной системе? Или замкам на входной двери?

Но и с проводным соединением датчиков и исполнительных устройств, не все так просто. Для них требуется прокладка кабелей. И пускай это будет всего один или два тоненьких проводочка, но все равно ради них придется бурить стены, снимать подвесные потолки портить красоту прошедшего ремонта. Как разумно было бы предположить - проводную систему умного дома нужно спроектировать еще до начала ремонта вашего, пока еще глупого, дома. А реализовать, разумеется, на стадии ремонта. Иначе жгуты свисающих проводов будут обеспечены.

Казалось бы, тут решением может быть беспроводное соединение, если особенно дом загородный и плотность радиопомех там минимальна, но не стоит забывать и о питании различных датчиков и устройств. Если некоторые, далеко не все, датчики можно запитать от сменных батарей, то вот с исполнительными устройствами будет все не так просто. Мощные электромоторы требуют подведенного электричества из розетки. И не будет ли вам обидно, что ваш дом замерз только потому, что в кране системы отопления вдруг внезапно сели батарейки? Поэтому даже с беспроводными системами вероятность необходимости мудрить с проводкой остается весьма высокой. И еще немного по батарейному снабжению энергией. Их нужно периодически менять, но делать это будет лень уже после второй итерации. Человеческий фактор как ни крути. По крайней мере мы должны жить, а не заниматься бесконечной заменой элементов питания во всевозможных гаджетах.

Кстати, некоторые исследователи работают в направлении добычи энергии для питания датчиков из окружающего устройства эфира. Так уже представлены публике действующие прототипы датчиков температуры, которые заряжаются от радиоволн Wi-Fi точек доступа, а затем, когда энергии накоплено уже достаточно, подключаются к сети Wi-Fi и отправляют показания исполнительному контроллеру. Плюсом такой системы как раз и является то, что не требуется ни проводов для передачи информации, ни для питания. Но, например, датчик содержания CO 2 в воздухе запитать от точки доступа уже не выйдет, поскольку сам датчик для проведения измерений должен нагреваться до высокой температуры, а на это требуется уйма энергии.

Но и это еще далеко не все проблемы встречающиеся на пути внедрения системы умного дома на практике. В силу неорганизованности рынка, многие игроки на нем были вынуждены разрабатывать собственные стандарты обмена данными между периферией умного дома. Так появились на свет устройства, которые несовместимы друг с другом. И пытаясь автоматизировать свой дом, его владелец становится заложником фирмы производителя, поскольку не может перейти на устройства другого изготовителя по причине отсутствия совместимости. И дело тут далеко не в номенклатуре устройств или их стоимости у одной компании. А что будет если она сойдет со сцены в то время когда системы умного дома должны работать десять и даже двадцать лет? Что делать через 15 лет, если вышел из строя центральный контроллер? Затевать новый ремонт и полностью менять систему умного дома? Вопрос остается без ответа.

Но тут появился свет в конце тоннеля. На свет таки появились и постепенно разрабатываются доступные стандарты. И если даже зайти на русскоязычную версию Википедии, то только там можно насчитать как минимум девять различных стандартов коммуникации. И это не считая фирменных стандартов. Разумеется, пройдет некоторое время, и производители так или иначе примкнут и усилят некоторые стандарты как, например, это произошло с форматами видеодисков (а были DVD, Video Disk, Blue Ray, HD DVD и прочие). Только вот упражняться они будут за счет потребителя (и всегда так было). И в случае ставки не на того жеребца, можно приплыть к некоторому диссонансу уже через пару лет, попытавшись добавить еще один датчик к системе.

А удобство использования? Вот есть кнопка на стене, нажимая на нее я получают четкое действие. Если вместо кнопки там будет дисплей, то вместо единичного нажатия, я, вполне резонно, ожидаю увидеть там меню, которое потребует от меня не только мысленных, но и моторных усилий в виде множества нажатий на экран или клавиатуру. Друзья, это удобно только в космических фантастических фильмах, где герои нажимают тучу кнопочек перед каждой дверкой. А в реальной жизни все должно быть быстро и четко.

В завершение этой сентенции, я хотел бы упомянуть еще об одной проблеме, про которую обычно забывают. По мере усложнении системы она становится все менее и менее надежной. Самая простая система, где присутствует только положительная или отрицательная обратная связь - наиболее надежная. Представьте связку из термостата и газового клапана. Чем выше температура, тем сильнее термостат закрывает газовый клапан понижая тем самым температуру. А если туже функцию поддержания заданной температуры возложить на неизмеримо более сложное устройство, например, на компьютер? UEFI, BIOS, микропроцессор, северный и южный мосты, оперативная память, дисковая подсистема, блок питания, операционная система, программа управления… Чем больше элементов, тем меньше надежность. Ведь даже в теории управления при дублировании систем контроля, при различии их показаний предпочтение отдается тому показанию, которое получено из более простой системы. А что будет если ваш супернавороченный умный дом просто зависнет где-нибудь посредине января?

Подбираемся к практической реализации

В процессе реализации проекта по микросерверу я долго размышлял, для каких целей я могу использовать концепцию «Умный дом» в приложении к своему дому. Эти размышления так или иначе приводили меня к решению, что централизованный умный дом мне не нужен. Система отопления замечательно регулируется промышленным контроллером отопительного котла с выносным блоком от Siemens. И делает он это замечательно. Простота контроллера не позволяет ему зависнуть в самый неудобный момент. И эта простота проверена годами. И даже когда вышел из строя один из температурных датчиков, отопление не пропало, хотя и работало по весьма чудному алгоритму. Что, впрочем, честно отображалось и на контроллере.

Следить за температурой в доме и управлять некоторыми устройствами мне помогает система Кситал . И в случае чего, это простая система, мне подаст соответствующий тревожный сигнал. Не о том, что у меня заклинил шаровой кран на управлении отопления, а о том, что в помещении под контролем опасно понизилась температура. И сообщит мне об этом в виде SMS-ки. Система работает несколько лет без сбоев. Что еще нужно?

Охраной занимается отдельная система, вызывающая в случае чего вооруженную поддержку, а заодно оповещает и меня о несанкционированном доступе. И интегрировать ее с чем-то еще не стоит явно. Включать и выключать свет по расписанию, конечно, здорово. Но там, где мне нужно включить свет, когда кто-то есть, работает совершенно автономный датчик движения с реле. Выключать свет на удалении можно при помощи проходных выключателей , как раз и разработанных для длинных коридоров или лестниц. Такой выключатель позволяет включать и отключать свет или другую нагрузку из любой точки, нужно только грамотно развести проводку. Надежнее решения не придумать. А с имитацией присутствия успешно справляются автономные таймеры, управляющие нагрузкой.

Конечно, я подумывал о дистанционном включении насоса для полива огорода, либо об автоматизированном управлении ставнями и жалюзи. Но для полива достаточно лишь радиореле, которое способно подключать или отключать нагрузку по сигналу с брелока. А от идеи с управлением ставнями пришлось отказаться лишь только как я прикинул, что придется сделать, сколько стен вскрыть и сколько кабеля проложить, лишь только для того, чтобы подвести электропитание в нужные места. Получалась почти половина ремонта.

Была у меня идея и по объемному мониторингу температуры по всему дому. Дескать хорошо бы иметь статистку и понимать, как меняется с течением времени температура в каждом отдельном помещении строения. И сравнивать ее с другими параметрами. С исследовательской точки зрения это конечно интересно, но на практике потребовалось бы реализовать сеть из нескольких десятков термических датчиков, соорудить интерфейсы для их подключения. Интересно, реализуемо, но усилия совсем никак не коррелируют с результатом, поскольку нет конечной цели для чего это делается.

И вот зачем портить надежно и стабильно работающую систему ради какой-то непонятной идеи? Зачем собственноручно понижать надежность системы, ошибка в которой приведет к весьма существенным затратам? Вот и мне показалось, что совсем незачем и лучше не нагружать микросервер функциями «Умного дома».

Что в активе

Тем не менее, я все же прошелся по самым доступным, если не по всем, системам для автоматизации домашнего быта на основе Ubuntu или совместимых систем. Представленный ниже текст сократит время на поиск чего-то интересного для реализации в своих проектах.

CCU.IO

Весьма продвинутый фронт-энд и контроллер бизнес-логики от какого-то немецкого инженера. За время написания статьи, продукт лишился своего собственного домена и переехал на GitHub . Но, всем при том, система заслуживает внимания, поскольку имеет русскоязычную документацию и форум.

Технологически система реализована на языке JavaScript и библиотеке Node.js, что автоматически означает очень гибкую возможность по реализации каких-то своих функций или изменению стандартных механизмов. Только для этого требуется быть программистом, чего явно не хватает многим, очень многим. Хотя конфигурировать систему могут и обычные пользователи, если ознакомятся с документацией.

Система предназначена не только для автоматизации дома, но может применяться как нечто для визуализации и автоматизации процессов, либо для помощи людям с ограниченными возможностями. Для реализации всего многообразия применений можно использовать уже разработанные дополнения, в том числе и для организации различных пользовательских интерфейсов.

CCU.IO взаимодействует с внешними системами, датчиками и исполнительными устройствами посредством драйверов. Мне удалось насчитать более тридцати драйверов для различных устройств, начиная от взаимодействия с базами данных MySQL и электронной почтой, и вплоть до управления умными лампами Phillips или подключения к ресиверам Onkyo. Среди поддерживаемого оборудования можно найти, разумеется, 1-Wire, HomeMatic и некоторые другие.

В целом CCU.IO - настоящий комбайн, который может делать почти все и работает на почти любом оборудовании, начиная с Windows и Linux и заканчивая различными одноплатными компьютерами.

Domoticz

А это уже чистая система , центральный контроллер, предназначенный для создания системы класса «Умный дом». Domoticz выпускается под эгидой Open Source, поэтому может модифицироваться и дорабатываться без особых затруднений, что очень важно когда первоначальному автору просто надоест ее поддерживать. Как и CCU.IO Domoticz работает на всем, начиная от Windows и Linux, и заканчивая всевозможными встраиваемыми устройствами.

Среди поддерживаемых устройств и протоколов я насчитал почти сорок наименований, хотя среди них встречались и такие редкости как Logitech Media Server или SolarEdge Inverter. Тем не менее, найти то с чем можно спарить Domotics можно без особого труда.

К одной из наиболее интересных возможностей я бы отнес наличие возможности графического построения логики процессов работы контроллера. Подобная возможность позволяет создавать обратную связь на различные события в системе без использования тяжкого труда разработчика.

В целом, система сформирована весьма цельной и достойна тщательного с ней знакомства. Я даже установил ее на один из своих NAS-ов и мониторил его температуру на протяжении полугода. Тольку от этого никакого не последовало.

Jarvis

Еще одни немцы с очень продвинутой в визуальном плане системой . Причем классической системой, управляющей жалюзи, светом, замками и температурой. Всем этим можно смело управлять с единого экрана, а заодно видеть текущее состояние конкретных элементов. Все сделано с немецкой паталогической тягой к порядку. Придраться абсолютно не к чему, единственное что саму систему ни скачать, ни как-то получить еще. Текущий статус проекта непонятен. Но как минимум стоит посмотреть на реализацию, слишком уж она хороша.

MajorDoMo

Еще один конструктор для создания контроллера умного дома, но уже от русскоязычных разработчиков. Система реализована на языке PHP, но допускает свою доработку, вернее доработку внутренней логики, на языке визуального построителя, JavaScript, Dart, Python или XML. Хотя, как разрабатывать логику на XML, лично мне не очень понятно.

Проект разрабатывается весьма активно, имеет обширную community и поддерживает порядка двух десятков различных систем и протоколов. Сам же MajorDoMo распространяется под открытой лицензией MIT, это значит систему можно свободно распространять и модифицировать как угодно, не стоит только забывать оставлять уведомления об авторстве. Систему однозначно стоит рассмотреть, возможно, как одного из главных кандидатов.

Оборудование

Что касается периферии, то тут с одной стороны все радужно, есть множество различных устройств от разных производителей, но с другой, если вспомнить о совместимости, то становится уже грустнее. Особенно, если учесть, что далеко не все что совместимо будет работать. Но что-то на рынке, тем не менее есть, на что стоило бы обратить внимание.

Белорусские товарищи разработали и активно продают свою систему класса умный дом F&Home . В систему входят как отдельные устройства, которые можно применять раздельно от всего, так и интегрирующие комплексы, позволяющие связывать все в единую систему.

Специалисты Z-Wave.me предлагают великое множество устройств для автоматизации домашнего дома. Разумеется, вся их продукция совместима с протоколом Z-Wave и может применяться в умных домах, построенных на указанной платформе. У ребят встречаются и настоящие редкости, например, адаптер для считывания оборотов вращения с механического счетчика электроэнергии. Что уже не мало, особенно в плане апгрейда существующей системы электропитания.

Итоги

И подходя к завершению повествования хочется подвести итог. Итог всему, что было сказано в рамках проекта «Домашний микросервер». Мое мнение таково - домашнему микросерверу быть. Это центр развлечений вашего дома и с течением времени он будет все больше и больше обрастать дополнительными функциями. А по прошествии расчетного времени использования, его заменит новый сервер, более производительный, более надежный и более энергосберегающий.

Получен ли какой-то зримый экономический эффект, если сравнить самосборный микросервер с готовыми комплектами? С одной стороны - да, оборудование и программы обошлись в вчетверо меньшую сумму, чем соразмерный по производительности «готовый» NAS или сервер. С другой, пришлось потратить изрядно времени на установку и настройку всего этого добра. А время ресурс ой какой дорогой.

А получилось ли расширить функционал, как планировалось в самом начале? А вот это да. В плане функциональности свобода была получена феноменальная. Созданный микросервер можно грузить любой задачей, и он справится.

Всем добрый день. В качестве хобби написал программу, которую можно использовать как часть системы “умный дом”. Чтобы сразу заинтересовать читателя, продемонстрирую некоторую малую часть сценариев использования ПО:

Вкратце:

1. Основная часть ПО - сервер, который крутится на ОС Windows, написан на C#;
2. Клиент на ОС Android, написан на Java;
3. Планируются клиенты на UWP и IOS, web-клиент.

Некоторые особенности ПО:

1. Конструктор сценариев. Создание сложных сценариев с циклами и условиями;
2. Работа с устройствами ZWave и Modbus;
3. Вложенность сценариев. Можно один сценарий использовать в другом в качестве процедуры;
4. Запуск удаленного сценария. В сценарии текущего сервера можно запускать сценарий удаленного;
5. Возможность добавлять в систему свою функциональность посредством создания модулей;
6. Запуск сценариев с помощью смартфона.

Конструктор сценариев

Программа позволяет создавать как сложный сценарий, так и одиночное действие.

Одиночное действие - это сценарий, который содержит только одно действие. В нем нет возможности создавать циклы и условия, а можно лишь “замапить” определенное действие на кнопку в UI клиента.

В качестве примера приведу свой способ их использования: создал категорию “Розетки”, в ней собрал все лампы, бытовой вентилятор, светильники, телевизор и компьютер. Теперь, чтобы включить одно из этих устройств, следует открыть клиент на андроиде, зайти в категорию “Розетки” и выбрать соответствующий пункт меню.

Обычно, одиночные действия использовать неудобно, так как различные устройства удобно запускать при каком-то условии или хотя бы не по одному. Именно для этого нужен “сложный сценарий”, о чем далее.

Конструктор сложного сценария позволяет создавать сценарии с циклами и условиями. Имеет два режима: просмотр и редактирование.

Пример сценария в режиме просмотра	Пример сценария в режиме редактирования

ЕСЛИ и ИНАЧЕ в конструкторе . В данных конструкциях можно создавать цепочки условий с логическими операторами НЕ, ИЛИ, И. Конструктор позволяет создавать группу условий и использовать операторы непосредственно с группой. Если условие остается пустым, то оно автоматом вычисляется как ложь.

Есть некоторое количество встроенных проверок (такие как проверка на дату, время и т.д.), а также некоторое количество в качестве подключаемых модулей.

Цикл ПОКА в конструкторе . Цикл состоит из условия и тела. Условие создается аналогично тому, как он создается в конструкции ЕСЛИ (группы условий, операторы НЕ, ИЛИ, И).

Основное окно конструктора сценариев

Также можно настроить следующие параметры сценариев:

Запуск извне (вкл/выкл), позволяет запретить или разрешить запуск сценария с другой машины или из клиента;
- Автоматический запуск сценария при старте системы;
- Выбор категории сценария, позволяет отображать в UI клиента пункт меню для запуска сценария в определенной категории.

Работа с устройствами ZWave и Modbus

На данный момент система поддерживает устройства ZWave (на основе openzwave) и Modbus RTU (на основе nmodbus).

ZWave - это беспроводной протокол связи, использующийся в домашней автоматизации. Для реализации протокола используются миниатюрные маломощные радиочастотные модули. Сейчас на рынке ZWave представлен довольно обширный перечень устройств, таких как ZWave лампочки, розетки, релейные модули, переключатели, замки, датчики температуры (влажности, движения, протечки), терморегуляторы, устройства управления кондиционером и т.д. Также распространены мультисенсоры - устройства, сочетающие несколько датчиков (например, датчик освещенности, присутствия, температуры, дверной датчик и т.д.), что весьма привлекательно с точки зрения финансовых затрат и расположения в помещении.

В моей программе модуль ZWave позволяет производить все стандартные операции с устройствами, такие как удаление, добавление устройств, сброс контроллера. Также можно использовать несколько ZWave контроллеров, конечный пользователь не увидит разницы. К примеру, можно осуществить снятие показаний температуры с датчика, который соединён с контроллером «А», и запустить кондиционер с помощью контроллера «Б». Тут нет ни каких ограничений, любое действие и проверка осуществляются стандартными способами и добавляются в конструкторе сценариев.

	Рынок ZWave устройств достаточно широк. Имеется множество исполнительных устройств, таких как релейные модули, лампочки, устройства для работы с кондиционером, терморегуляторы, регуляторы теплого пола, розетки, переключатели. Так же существует множество датчиков: датчик открытия двери, температуры, датчик протечки, датчик присутствия и т.д. В качестве контроллера ZWave можно использовать USB stick.
	Основное окно ZWave модуля
	Окно выбора контроллера и операций с ним
	Выбор узла (датчики, переключатели и т.д.)
	Выбор параметра узла (включен/выключен, различные числовые параметры, такие как температура, влажность и т.д.)

Modbus - это проводной протокол, применяемый для связи между электронными устройствами, которые его поддерживают. В контексте нашей программы может быть полезен для работы с релейными модулями, для чего я его и использую у себя дома.

Вложенность сценариев

Вложенность сценариев используется для декомпозиции сценариев умного дома. Часто бывают такие ситуации, когда одно действие участвует во многих сценариях (например, отключение всех бытовых устройств может происходить по нажатию на пункт меню в программе, по сценарию выхода всех wi-fi устройств из сети, просто по таймеру), и поэтому каждый раз создавать (или править) одинаковый алгоритм в каждом из сценариев не представляется удобным. Для этого существует такое встроенное действие, которое позволяет запускать уже созданный сценарий в текущем. Также это может быть удобно, когда часто добавляются новые бытовые устройства (или другие частые изменения в алгоритме работы “умного дома”), для изменения работы всех сценариев достаточно будет изменить лишь один сценарий, который используется в них.

Запуск удаленных сценариев

Посредством запуска удаленных сценариев можно запускать сценарий одного сервера в сценарии другого. В качестве примера хочу привести мой вариант использования этого функционала: создал сценарий (на домашнем сервере) под названием “свет+мультимедиа”, который включает свет в помещении, запускает мой десктоп (используя WakeOnLan), включает тв, к которому подключен десктоп и ждет пока на нем (десктопе) запустится экземпляр нашей программы, затем запускает на ней сценарии “включить музыку” и “звук на 20 единиц” с помощью запуска удаленных сценариев.

Написание собственных модулей

Помимо того, что пользователь может создавать сложные сценарии штатными средствами, программа позволяет “расширять” ее пользовательскими модулями на C#. Все элементы действий и проверок в сценариях (такие как “Проверка по дате”, “Показать сообщение”, “Действие Modbus”, “Действие ZWave” и т.п.) это классы, унаследованные от ICustomAction и ICustomChecker. Следуя определенным правилам, любой пользователь может создать свой модуль, который может быть как очень простым (например, озвучивание текущей температуры воздуха за окном), так и сложным, за которым может крыться целый фреймворк. Достаточно наследоваться от интерфейсов ICustomAction или ICustomChecker, расставить несколько атрибутов, скомпилировать DLL и добавить в программу через вкладку “МОДУЛИ” (полная инструкция создания модулей).

Запуск сценариев с помощью смартфона

*пока только OS Android

Сценарии отображаются на главном экране и в категориях. Категория является виртуальной “папкой”. При запуске сценария обновляется статус соответствующей кнопки.

Экран настроек соединения	Экран с запуском сценариев

Помимо этого, есть возможность запускать сценарии из меню быстрого запуска на PC.

Меню быстрого запуска

В дальнейшем планируется клиент для UWP, IOS, web, а так же голосовой модуль для управления устройствами (планы на ближайшее будущее) и создания сценариев с помощью голоса (стратегические планы).

Видео напоследок:

P.S.: Если нашли ошибку в программе, то пожалуйста, перешлите её на