Моё видение умного дома

Здравствуйте Хабрасообщество!

Наблюдая за увеличением тем про умный дом и под впечатлением от того, что создаются группы людей, которым эта тема также интересна (Проект полностью свободного Умного Дома), мне захотелось рассказать сообществу своё видение этого продукта, как его можно сделать удобным и дешевым.

Решаемые задачи

Основные задачи:

• Взаимодействие с пользователем — Средства для отображение информации и принятии команд от пользователя, например планшетные компьютеры с соответствующим ПО;
• Удалённое управление — Средства исполнения команд пользователя, таких как включить свет, закрыть двери и т.д.
• Мониторинг — Средства сбора информации (датчики температуры/освещенности/вредных газов/открытия дверей/и т.д.);
• Домашняя автоматизация — ЭВМ которая представляет собой сервер для сбора информации, хранения конфигурации системы и исполнения скриптов управления;
• Сопряжение со смежными системами — система должна взаимодействовать с внешними устройствами, такими как телевизор, кондиционер, и.т.д.
• Передача данных — Средства связи всех узлов в единую сеть.

С помощью основных задач, решается огромное количество побочных задач, таких как:

• Система контроля доступа;
• Охранная сигнализация;
• Пожарная сигнализация;
• Видеонаблюдение;
• Видеодомофон;
• Видеоняня;
• Дистанционное управление освещением;
• Автоматическое отключение электрооборудования в ночное время и при отсутствии людей в помещении, с целью экономии электроэнергии;
• Система единого доступа ко всей информации и любым ресурсам из любого места дома.

В данный момент каждая из вышеперечисленных задач решена, но они все не объединены в единую систему.

Практическое решение

Рисунок 1 — общая блок схема системы

Взаимодействие с пользователем

В настоящий момент системы умного дома для управление освещением используют дорогие «умные» выключатели стоимостью от 500 — 1500 руб, которые маскируются под обычные выключатели. Мне такой подход не нравится.

Для взаимодействия с пользователем предлагаю использовать дешевые китайские планшетные компьютеры с ОС Android, стоимостью около 2500руб. Планшетные компьютеры следует закрепить на стенах. Они смогут не только служить выключателями, но и отображать много полезной информации; выводить звуковой и видео поток для систем видеонаблюдения, видео домофона, систем звукового оповещения; служить частью системы видеонаблюдения; являться источником аварийного освещения. Кроме всего прочего он выглядит более футуристично, нежели классические выключатели.

Удалённое управление и мониторинг

Для решения задач управление электрооборудованием я встречал либо системы промышленной автоматики, либо системы умного дома использующие собственные протоколы, либо наборы модулей для arduino.
Системы промышленной автоматики слишком дорогие для домашнего применения, системы умного дома с протоколами X10 и ему подобные — слишком малофункциональные. Системы на базе arduino не являются готовым решением, для применения такой системы требуется накупить нужный комплект модулей, сделать корпус, сделать на макетки схему сопряжения всех этих модулей, и т.д…

На мой взгляд наиболее правильным вариантом будет создания унифицированного модуля для каждой комнаты, содержащий в себя наиболее используемый функционал, а для решения специфических задач (например RGB подсветка потолка) использовать стороннее оборудование или arduino.

Примерный состав такого модуля:

• Микроконтроллер
• 1-2 симмисторных выхода 220В (ШИМ с детектированием фазы)
• Управление светодиодной лентой RGB
• 4 реле 220В 2А
• 8х дискретных выходов
• 4х дискретных входов (замыкание/размыкание)
• 1х Ик излучатель (управление бытовыми приборами, такими как телевизор, кондиционер, и т.д.)
• 1х датчик температуры и влажности
• 1x вход датчика движения
• 1х вход управления:
• или 1х вход RS232
• или 1х вход RS485
• или 1х вход Ethernet
• 1х источник питания от 220В

Такой модуль предполагаю подключать к планшетному компьютеру с помощью USB или по последовательному порту через соответствующий переходник. Таким образом планшетный компьютер будет получать команды по Wifi, Ethernet, или любой другой системы связи и управлять модулем управления.

Возможно имеет смысл рассмотреть разработку этого модуля в качестве самостоятельного устройства с портом Ethernet, чтобы для его работы не требовался внешний компьютер.

Домашняя автоматизация и сеть передачи данных

Для реализации этой функции требуется соединить все устройства в единую сеть, разработать протокол связи, организовать сервер для исполнения скриптов автоматизации.

Сеть передачи данные предлагаю использовать Ethernet и Wifi. Их пропускная способность позволит без задержек исполнять команды, передавать большие объёмы мультимедиа данных (требуется организовать видео трансляцию с камеры на планшет, если вы вдруг посреди ночи хотите посмотреть что у вас с припаркованной машиной, а вставать с кровати лень). Также есть этаже самая сеть может быть использована в качестве домашней сети для файлообмена и доступа в интернет.