Виды датчиков для умного дома

Умный дом. Датчики

Умный дом. Датчики

Все датчики для умного дома принято подразделять на несколько категорий по их функциональной принадлежности. При этом за счет сочетания нескольких типов датчиков в одном проекте удается добиться необходимой степени функциональности, надежности, безопасности и энергоэффективности созданного решения.

• Акустические.
• Температурные.
• Движения.
• Освещения.
• Загазованности.
• Инфракрасные.
• Индуктивные.
• Присутствия.
• Фотоэлектрические.
• Передвижения (лазерные).
• Влажности.
• Протечек, уровня давления в системе.

Все указанные выше датчики объединяются вместе под едиными интеллектуальными средствами управления, обеспечивающими анализ поступающих данных и выдачу команд в соответствии с заданными программными установками. Все это обеспечивает необходимый уровень безопасности и надежности системы.

Датчики присутствия

Для «умного дома» датчики присутствия являются одним из основных элементов системы. Они информируют управляющие устройства о наличии в помещении человека, что в свою очередь обеспечивает активацию необходимых сценариев.

На них может быть завязано освещение и элементы системы климат-контроля. В этом случае датчики сами принимают решение на основе записанных в них программных алгоритмов, рассылая команды устройствам-исполнителям.

Присутствие и движение

Данные понятия схожи, но имеют между собой определенные различия. Под движением понимается активное перемещение человека по помещению, в то время как присутствие предусматривает меньшую активность, например, жестикуляцию, повороты головы, работу за компьютером и так далее. Соответственно датчики присутствия умный дом использует более чувствительные, реагирующие на малейшие изменения.

Под ней понимается часть пространства, на котором присутствие человека будет определено датчиком. В стандартных условиях она имеет конусообразную форму, вместе с этим датчики круглой или квадратной формы, устанавливаемые на потолке, будут обладать соответствующей формой зоны обнаружения. Эта особенность учитывается проектировщиками в процессе подбора мест установки оборудования, чтобы исключить наличие «мертвых зон», в которых система не будет распознавать наличие человека.

Чувствительность

Датчики движения и присутствия имеют две зоны чувствительности. В центральной части пространства, охватываемого сигналом, она высокая, позволяющая выделять малейшие движения, в то время как на границах зоны она позволяет распознавать только ходьбу и другие полноценные перемещения человека в пространстве.

С увеличением высоты установки датчика возрастает размер зоны обнаружения, но для отдельных моделей данное правило не работает, и при размещении на излишне большой высоте они теряют способность определять присутствие, реагируя только на движения.

Функционал управления датчиков зависит от конкретной модели, например, для PlanoCentro предусматривается наличие двух выводов, обеспечивающих работу по двум направлениям, например, освещение и климат-контроль. Если присутствие человека будет учитываться в обоих контурах, то для освещения в расчет система примет и естественную освещенность помещения.

При работе с климат-контролем при наличии соответствующих возможностей кондиционера система может управлять направлениями потока воздуха, чтобы он не шел напрямую на человека.

При наличии в помещении людей система поддерживает определенный температурный режим и уровень света. При кратковременных выходах из помещения элементы не отключаются, а выключение проводится с задержкой, когда датчики движения не фиксируют присутствие людей некоторое время.

В процессе анализа система:

• Анализирует степень естественной освещенности, подстраивая освещение под ситуацию на улице.
• Использует задержку отключения осветительных приборов и климатического оборудования с возможностью изменения параметра.
• Использует различные сценарии действия, например, периодичную отправку сигналов проверки наличия людей.

Датчики данной группы применяются для организации безопасности в помещениях, например, при срабатывании охранной сигнализации, и для экономии энергоресурсов, отключая приборы-потребители электроэнергии от питания при отсутствии людей.

Подача сигналов на центральные управляющие устройства производится в случае наличия движения в зоне обзора. При этом в случае с охранными системами вместе с активацией сигнализаций уведомляется через приложение на смартфоне и владелец объекта.

Температура и освещение

Датчики, контролирующие температуру воздуха и уровень освещенности, входят в состав любого «умного дома». Именно они отвечают за формирование микроклимата и управление освещением. Температура в помещениях отслеживается тепловыми индикаторами, а датчик уличной температуры обеспечивает управляющую панель данными о погоде за окном.

Датчики освещения призваны обеспечить экономию электричества, отключая через время свет в случаях, когда владелец оставил его включенным, а естественное освещение позволяет обойтись без него. Аналогичным образом вечером «умный дом» способен сам включать уличное освещение, причем отдельные модели умеют управлять его яркостью в зависимости от степени темноты на улице.

• 
• 
• 

Системы, отвечающие за процессы открытия/закрытия входной двери, выступают распространенными элементами систем безопасности «умного дома». При открытии двери происходит разрыв контакта, после чего сразу срабатывает сигнализация, а сигнал тревоги поступает не только на пульт охраны, но и на смартфон владельца объекта.

При этом функционально такие датчики умного дома могут различаться между собой, например, вместе со сработкой включать свет, активировать звуковые эффекты и так далее.

Способны они и снизить расходы на коммунальные платежи, своевременно оповещая о незакрытых дверях и окнах, через которые на улицу уходит тепло.

Монтируя умный дом, датчики протечки ставят практически всегда. Они позволяют своевременно обнаружить протечку и автоматически перекрыть вода, пока потоп не превратился в серьезную проблему с большими материальными убытками.

Монтируют такие датчики на полу, причем большинство из них имеет автономное питание, чтобы исключить наличие под ногами питающих проводов. Принцип работы датчика прост, как только на полу скапливается вода, проникающая внутрь датчика, происходит срабатывание электрической цепи и отправка сигнала на управляющие устройства о необходимости перекрытия воды.

Датчики данной группы реагируют на рост температуры и появление дыма. В первом случае применяются температурные реле, а во втором фотоэлементы. Возможна и установка газоанализатора, позволяющего выявить повышенную концентрацию угарного газа.

Встречаются и модели, предусматривающие в себе сочетание нескольких способов распознавания, но и стоимость их несколько выше. Передача данных на управляющие модули возможна в проводном или беспроводном режиме. Они в свою очередь отправляют сигнал в пожарную охрану, владельцу и активируются средства пожаротушения при их наличии.

Газ является источником повышенной опасности, поэтому наличие в системе «умный дом» газоанализаторов является необходимым решением. Система позволяет выявить повышенное содержание в воздухе взрывоопасного метана еще в момент, когда его концентрация не превышает 5% от взрывоопасного объема.

После срабатывания сигнализации в зависимости от сценария может проводиться перекрытие подачи газа, открытие окон в режим проветривания, информирование владельца о произошедшем срабатывании.

Дополнительный функционал

Представленные выше элементы являются наиболее распространенными, но кроме них встречаются и иные решения, расширяющие возможности «умного дома». Среди них:

• Распознание лиц. Датчики применяются вместе с видеонаблюдением, и позволяют системе отличать владельцев жилья от посторонних лиц.

• Распознание номерных знаков авто. Аналогичные детекторы, ориентированные на прочтение номеров машин. При подъезде владельцев система сама откроет ворота.

• Распознавание влажности. Датчики применяются для автоматизации полива комнатных растений снижении влажности грунта ниже установленного уровня.

Источник

Из чего собрать умный дом в 2020 году: от хаба и до лампочки

ZigBee, Z-Wave, Wi-Fi, Bluetooth — на какую технологию делать ставку? Кто из брендов выпускает наиболее практичные решения? Какие выбрать шлюз, датчики и на что смотреть тем, кто хочет все упростить?

Мы попросили Вадима Ерёмина, руководителя департамента «Гаджеты и инновации», рассказать о его опыте построения умного дома. Под катом только то, что было проверено на собственном опыте.

Но сначала несколько слов о протоколах и стандартах, а затем про производителей и конкретные модели.

Wi-Fi, Bluetooth, ZigBee, Z-Wave

На данный момент самые популярные устройства умного дома используют технологии Wi-Fi, Bluetooth, ZigBee и Z-Wave. У каждой из технологий есть свои плюсы и минусы, и никто не запрещает использовать их вместе, компенсируя недостатки каждой. Но для разных задач и разных типов умных устройств используются разные технологии.

Например, в бытовой технике (телевизор, холодильник и кофеварка) обычно используют Wi-Fi или Bluetooth, которые также есть в любом телефоне. Причина — этой техникой пользуются, даже не имея полноценной системы умного дома. Для автоматизации освещения и климата больше подходят встраиваемые модули ZigBee или Z-Wave, так как они специально разработаны для интеграции с существующим световым и климатическим оборудованием. Но для их полноценной работы нужен специальный хаб.

Без Wi-Fi не обойтись в IP-камерах, телевизорах, аудио/медиа-плеерах и другой технике для передачи видеосигнала. Конечно, Wi-Fi может использоваться и в выключателях света, датчиках, термостатах, но отсутствие ретрансляции сигнала и высокое энергопотребление не позволяют делать на нем датчики, работающие годами. Каждый производитель для своего Wi-Fi-устройства, будь то умная лампочка, чайник, холодильник или робот-пылесос, выпускает свое собственное приложение, и нет единого стандарта, чтобы управлять всей техникой из одного приложения. Это не позволяет сделать умный дом только на Wi-Fi по-настоящему удобным.

Bluetooth

Актуальная версия Bluetooth Low Energy 4.2 имеет малое энергопотребление, благодаря этому работают крошечные беспроводные наушники, колонки и различные датчики на батарейках. Проблемы тут те же что и с Wi-Fi: отсутствие общего стандарта управления вынуждают каждого производителя делать свое собственное приложение, что неудобно для пользователя. Очень важная для умного дома технология Mesh (ячеистая сеть) появилась только в версии 5.0, которая еще мало где используется, но, возможно, будущее умных домов именно за Bluetooth LE 5.

ZigBee

ZigBee изначально разрабатывался для применения в сетях из датчиков, таких как счетчики электроэнергии, воды, газа, датчики температуры. Топология сети может быть разная, в том числе ячеистая (mesh). Это означает, что любой датчик видит все другие датчики и может передавать сигнал через них, т.е. использовать ретрансляцию, что сильно увеличивает надежность передачи. В 2007 году появился стандарт команд для управления умным домом, так называемый профиль «Домашней автоматизации». С ZigBee выпускают почти все устройства для создания домашней автоматизации: реле, диммеры, лампы, термостаты, замки, датчики. Но бытовых приборов типа холодильников и телевизоров с ZigBee вы не найдете. По сравнению с другими протоколами для умного дома у ZigBee-устройств самые привлекательные цены, однако отсутствие 100% совместимости между устройствами и хабами разных производителей не позволяет собрать умный дом только на ZigBee.

Z-Wave

Беспроводной протокол, разрабатываемый с 2001 года специально для домашней автоматизации. Главным его преимуществом является полная совместимость между устройствами разных производителей. Так датчик движения от Fibaro может управлять диммером Qubino, а вся автоматизация при этом базироваться на контроллере RaZberry от Z-Wave.Me. На данный момент продается более 3000 разных Z-Wave устройств, которые покрывают все нужды умного дома. Это самый популярный протокол для объектов площадью от 10 до 500 м². В Z-Wave, так же как и в ZigBee, используется топология mesh с поддержкой ретрансляции сигнала и автоматическим нахождением лучшего маршрута. Главный минус — цена. В среднем, стоимость устройства составляет 60-80 евро, что примерно вдвое выше, чем у аналогов с ZigBee.

Популярные производители

С каждым годом технологии умного дома завоевывают все больше фанатов. Ассортимент стремительно растет, и выбрать действительно есть из чего, даже не обязательно заказывать заграницей. Когда начинаешь планировать сборку умного дома обычно возникает вопрос, а какие производители есть на рынке? Чье решение выбрать? Чем один отличается от другого?

Xiaomi

Одним из самых популярных производителей умных устройств является Xiaomi. В их ассортименте присутствуют почти все бытовые приборы подключаемые к умному дому, а также специализированные IP-камеры, розетки и лампочки, различные датчики (температуры, влажности, CO2) и многие другие устройства.

Xiaomi не применяет какую-то одну беспроводную технологию для своих устройств, а выбирает оптимальную для каждого типа. Например, для управления освещением, розетками и шторами используется ZigBee, и для их подключения обязательно нужен хаб от Xiaomi с поддержкой этого протокола. Телевизоры, пылесосы и IP камеры подключаются по Wi-Fi через роутер, ведь не всем нужен полноценный умный дом, а Wi-Fi есть почти у всех.

Датчики температуры, влажности, качества воздуха и замки работают по Bluetooth. Такие устройства можно подключить напрямую к телефону и только просматривать показания, а можно подключить к хабу Xiaomi с поддержкой Bluetooth, тогда появляется возможность использовать датчик в сценариях управления климатом.

Казалось бы, умный дом от Xiaomi отличное решение, ведь компания предлагает множество хороших устройств для создания умного дома и удобную настройку автоматизации. Но хаб Xiaomi не позволяет настраивать сложную автоматизацию и использовать скрипты. Только ZigBee-устройствами можно управлять с телефона без интернета (через хаб), а вот Wi-Fi лампы и розетки работают только через интернет. Снять эти ограничения позволяют ZigBe-хабы других производителей.

Apple

Apple не производит устройства для умного дома, но она создала протокол HomeKit, который используют другие производители для создания совместимых устройств. HomeKit-устройства работают по протоколам Bluetooth и Wi-Fi. С поддержкой HomeKit выпускаются замки, термостаты, модули управления освещением, RGBW-лампы, камеры и множество датчиков. Помимо устройств существуют еще и шлюзы, которые преобразуют команды от устройств ZigBee и Z-Wave в команды HomeKit. Такие шлюзы есть у Xiaomi, Ikea, Philips и многих других. Благодаря этому расширяется ассортимент устройств для умного дома от Apple. Пока что возможности автоматизации у Apple очень скромные и не позволяют создать абсолютно произвольный сценарий. Однако большим преимуществом является интеграция HomeKit с голосовым ассистентом Siri. Также HomeKit, по понятным, причинам не подходит пользователям Android.

Fibaro

Fibaro — производитель самых популярных Z-Wave-устройств и центров домашней автоматизации. Все устройства Fibaro имеют множество настроек и дополнительных функций. В линейке оборудования присутствуют датчики открытия, движения, протечки, дыма, микро-модули реле, диммеры, rgbw и др. Контроллер домашней автоматизации Home Center 2 имеет приятный и понятный пользовательский интерфейс и позволяет настроить сценарии любой сложности. Т.к. протокол Z-Wave предусматривает совместимость между устройствами разных производителей, то Fibaro может работать с любыми другими Z-Wave-устройствами.

Выбор устройств: личный опыт

Вадим Ерёмин, руководитель департамента «Гаджеты и инновации» в М.Видео-Эльдорадо

Перед выбором устройств нужно определиться с задачами, которые будет решать умный дом. Мне потребовалось в основном обезопасить и частично автоматизировать загородный дом. Вот на каких устройствах я остановился:

Наиболее простой гаджет, с которого я начал — умная лампочка. Поскольку потолочные светильники подключаются к электросети напрямую, достаточно вкрутить лампу в патрон.

Смарт-лампы позволяют регулировать яркость света, цвет и цветовую температуру. Благодаря светодиодам они невероятно энергоэффективны, а срок службы может превышать 10 лет.

Разумеется, лампы можно сделать ещё умнее. Например, вставив в цепь датчик движения.

• Xiaomi Mi LED Smart Bulb
• TP-Link LB-130

Датчики температуры и влажности. Выезжая на дачу, проверяю температуру в доме и при необходимости могу задать нужные параметры. Дистанционное управление особенно удобно для поддержания минимального тепла, чтобы трубы зимой не промёрзли.

Включив этот датчик в схему умного дома, также можно автоматизировать запуск увлажнителя воздуха, кондиционера, обогревателя, мойки воздуха и прочей климатической техники.

• Xiaomi Mi Temperature and Humidity Monitor
• Hommyn TS-20Z
• Rubetek RC-3601

Датчик открытия дверей и окон. Конечно, безопасность превыше всего. Контактный сенсор, закрепил на оконные рамы и дверь. Хотя его главная задача — сообщать о несанкционированном проникновении, датчик пригодится, к примеру, чтобы дать команду на отключение кондиционера, когда открывают окно.

У нас на даче несколько датчиков на каждом этаже. Если кто-то попытается проникнуть в дом, я получу уведомление на смартфон. С него также удобно подключаться к камере слежения и активировать сигнализацию, чтобы спугнуть воров и подать знак соседям.

• Redmond SkyOpen RSO-31S
• Rubetek RS-3210
• Xiaomi Mi Window And Door Sensor
• Hommyn DS-20-Z
• Perenio PECWS01
• Ezviz T6

Датчик дыма. Установил в гостиной с камином. Использую в паре с температурным датчиком. Он обеспечивает противопожарную безопасность, регистрируя задымление. В автономном режиме может выступать в роли пожарной сирены и кроме того, дать команду на отключение электроприборов при возгорании.

• Perenio PECSS01
• Rubetek KR-SD02
• Hommyn SS-20-Z

Датчик протечки воды. Ему место в ванной, под мойкой на кухне, у стиральной машины или отопительной батареи — словом, везде, где может случиться протечка. Потоп — дело серьёзное, и эти датчики лучше всего устанавливать с электромагнитными кранами. В случае неприятности датчик скомандует крану перекрыть воду.

• Ezviz T10
• Rubetek RS-3220
• Redmond SkyWater RSW-81S
• Hommyn WS-20-Z
• Perenio PECLS01

Датчик движения. Регистрирует движение людей и животных по тепловым волнам. Не реагирует на собак и кошек. Устройство можно прикрутить на один саморез или приклеить к стене на двухстороннюю клейкую ленту. Одной батарейки хватает примерно на 2-3 года в зависимости от частоты срабатывания. Датчик настолько компактен, что почти незаметен в коридоре и санузле.

Задачи «умного дома» часто сводятся в к включению или отключению электроприборов — без умных розеток тут не обойтись. Они играют роль переходника от обычной комнатной розетки к прибору и не требуют монтажа.

Функционал таких розеток довольно широкий. Так, Hommyn PL-20-W, Rubetek RE-3301 и TP-Link HS100 могут включать электроприборы по таймеру, например, во время действия самого выгодного тарифа. И, конечно же, собирают статистику по энергопотреблению.

А ещё можно использовать умное реле Rubetek RE-3312 — к нему можно подключить что угодно, от духовки до тёплого пола.

Есть еще приборы, встраиваемые в систему и без умных розеток. У нас на кухне несколько устройств из экосистемы Redmond на платформе Ready For Sky, в частности, смарт-чайник и мультиварка. Сварить кашу, не вылезая из кровати, или вскипятить чайник, не отрываясь от газонокосилки — проще простого.

А теперь самое важное

Производителей много, датчиков, розеток и лампочек — еще больше. Они все используют разные технологии, и, чтобы объединить их в одну систему, понадобится дополнительное устройство — шлюз. Он играет роль центра сети, собирает данные со всех датчиков, отправляет их в облако для доступа через смартфон, перенаправляет команды между устройствами.

Но есть и проблема. Единого стандарта для объединения разных устройств в одну систему не существует. Поэтому придётся либо остановиться на каком-то одном производителе с его экосистемой, либо строить умный дом с помощью IoT-роутера, который поддерживает сразу несколько протоколов: Wi Fi, Z-wave, Zigbee, Bluetooth — например, Rubetek CC1.

Голосовое управление устройствами. Достаточно сказать «включить свет» и свет включится, даже если вы находитесь на другом конце Земли

Чтобы не морочить себе голову протоколами и шлюзами, проще всего купить готовый комплект решений для умного дома. Например, комплект Perenio PEKIT01 включает в себя шлюз, датчик дыма, датчик открытия двери, датчик движения и датчик протечек. В набор Rubetek RK-3515 входит то же самое, кроме датчика движения. Hommyn Антипротечка Pro KS-32-WZ — это датчики протечек, электроприводные краны, реле и шлюз.

В планах у меня еще протестировать несколько умных устройств, возможно, самые перспективные появятся в нашем ассортименте.

Замок

Начал подбор простого варианта, чтобы легко устанавливать без апгрейда самой двери. Модель Danalock V3 ставится вместо барашка, т.е. с обратной стороны двери обычная личинка, при такой установке никто не догадается, что у вас умный замок. Замок поддерживает управление по Z-Wave и Bluetooth. Это позволяет давать временный доступ к замку вашим родственникам или друзьям. Кроме Danalock V3 я бы установил датчик открытия двери Fibaro Door Sensor 2, теперь при закрытии двери замок автоматически закрывается через пять секунд.

Источник