Умный дом — общая архитектура системы началтного уровня

Тема «Умный дом» уже у всех на слуху. Про неё говорят, в неё вкладывают, её развивают… По этой теме к таким гигантам как Siemens, General Electric и др. присоединились, казалось бы, не совсем профильные компании, такие как Microsoft, Google, Apple.

Единого стандарта по теме нет, равно как нет инструкции, мол, «делай так и вот так», поэтому теоретически построить свой умный дом может каждый и именно так, как ему захочется и потому эту тему я не смог пропустить и активно к ней подключился. Не скажу, что с умными домами я собаку съел… нет, скорее так, понадкусывал, но тем не менее, на основе свое опыта и своих наблюдений попробую выложить развёрнутый… ммм… How-To? Нет, не потянет. Обзор? Тоже не то… Скорее это будет напутствие или некий набор советов.

Театр начинается с вешалки, а я начну с того, что сразу расставлю все точки над «И», чтобы у читателей не возникало в процессе чтения необоснованного негатива или просто какого-то недопонимания.

Самое главное — это то, что статья рассчитана на людей, которые толком ещё не поняли, нужен ли им вообще этот самый «умный дом » и нужно ли влезать в эту тему?

Теперь термин.
Будем честны, «Умный дом» — это не только такая система с искусственным интеллектом, которая разговаривает с Вами по утрам в ванной (пока вы бреетесь) и готовит Вам ужин пока вы едете домой. Не нужно путать систему с женой.

Умный дом — это любая система автоматизации/автоматики (или комплекс систем автоматизации/автоматики), которая хоть как-то, хоть на мельчайшую долю, но облегчает Ваш быт. Не важно что это: автоматическое выключение света в туалете после выхода оттуда человека и закрытия двери, или система, которая сама поливает домашние цветы, кормит любимую кошку и перекрывает протекающую трубу водоснабжения, если вы задержались на работе допоздна. Если в Вашем доме что-то срабатывает на основе какого-то алгоритма, значит это уже можно назвать системой «Умный дом», только с ограниченным функционалом.

Так же «Умный дом» — это не только особняк, напичканный электроникой, но и квартира, в которой работает Ваша система автоматизации и/или управления, т.е. «Умная квартира» — это тоже «Умный дом» и дальше по тексту мы будем пользоваться именно этим термином.

Вообще излишнее занудство человеку ни к чему, а вдаваться в полемику по вопросу насколько умным оказался «Умный дом», который сделал студент Коля — я считаю, неуважение труда того самого Коли. Он это сделал? Оно работает и чем-то управляет? Великолепно, молодец! Пусть дальше растёт над собой.

Возвращаемся к теме.

Мы хотим построить наш «Умный дом», с чего начать? С покупки, строительства? Нет, в этом деле, как и во всех инженерных задачах, начинать нужно с бумаги, а точнее — с проекта. Будет ли это жеванная бумажка с понятными только Вам схемами и чертежами или это будет что-то нарисованное в *CAD… главное, чтобы было понятно хотя бы Вам что же там изображено.

Не бойтесь описывать «далёкие планы», записывайте и продумывайте всё, даже то, что сможете сделать в очень далёкой перспективе. Лучше всё продумать сейчас ибо потом будет уже поздно. Это опыт оплаченный кровью многих инженеров, наступивших на многочисленные грабли.

На что следует обратить внимание?

1. Пользователи

Подумайте, как с вводимой вами системой будут обращаться пользователи, т.е. жильцы Вашего дома или члены Вашей семьи. Смогут ли этим пользоваться не подкованные в техническом плане люди (старики, дети или жена — не важно кто именно). Сценарий типа: «Дорогая, свет в туалете сейчас включиться, сейчас я только прошивку в Ардуину долью.» не подходит. Представьте, что Вы сдаёте свою систему богатому «быдловатому» бандиту, который видя Ваши выключатели со светодиодной подсветкой скажет Вам: "Эта… слыш, а чо эта за хрень? Куда тут чо жать?". То, что очевидно Вам может быть абсолютно не понятно остальным.

2. Технология

Проводная или беспроводная. Если проводная, значит нужно строить планы прокладки всех необходимых кабелей (и лучше с большим запасом). Где штробить стены, где размещать розетки и элементы автоматизации — всё должно быть на схеме. Если система беспроводная, то продумайте где будут стоять передатчики/приёмники, где будут размещены повторители сигналов.
Сейчас Вы это помните, через месяц, когда информации будет очень много, в голове будет каша и что-то будет забываться.

3. Исполнитель

Кто будет всё это делать? Вы сами или нанятая специализирующаяся по теме фирма? Самостоятельно будет дешевле, но потребуется от Вас глубокого погружения в вопрос. Мы всё же будем полагаться на самостоятельное развёртывание, ведь категория статьи «Сделай сам», не так ли?

4. Автономность

Продумывая функционал и возможности умного дома всегда рассчитывайте на то, что в доме не будет Интернета. Конечно, многие умные дядьки возразят мне, мол, нужно продумывать возможность сопряжения с чем-то во внешнем мире… продумывайте, закладывайте, ни кто не спорит, но Ваш умный дом должен работать исправно в режиме полной автономности/изоляции. Человеку, живущему в мегаполисе, возможно будет трудно понять, как так, чтоб совсем не было Интернета… GPRS, ADSL, хоть что-то же должно быть резервное? Нет, нет и ещё раз нет! Ничего может и не быть, но работать должно всё.

Вот пример:
Вы соорудили забавную систему: говорите «Нафаня, включи мультиварку/свет в туалете» и система выключает мультиварку или свет в туалете, попутно произнося «Включаю». Но вдруг из-за злобных хакеров Аль-Каеды сеть Вашего провайдера отвались, а за ней посыпалась и сеть Вашего мобильного оператора «Рупор», который обеспечивает Вас резервным LTE каналом. Естественно Google TTS, в основе которого и лежала Ваша система голосового управления, отвалился и умный дом в мгновение ока превратился в немого тупицу, который не может ничего включить. Сделайте возможность ручного управления, а ещё лучше, сделайте систему так, чтобы она могла, например, зачитывать вслух погоду без голосового сервиса Google. Сложно, но можно. Никто не говорил, что развернуть «Умный дом» — это как MS Office установить.

Второй пример:
Вы сделали управление умным домом через приложение на Android, но после описанной выше злобной атаки хакеров ваш смартфон не смог обратиться на облачный сервис и дать команду умному дому выключить забытый утюг. Напишите своё приложение, которое сможет работать удалённо через 2G-сеть мобильного оператора или по Wi-Fi, если вы находитесь в зоне покрытия Вашей домашней точки доступа.

5. Следующий момент, который нужно помнить при проектировании, вытекает из предыдущего: «Ядро» Вашей системы автоматизации.

В Вашем доме может быть роутер (ADSL, LTE или ещё какой), свитч или ещё какое-то сетевое коммутирующее устройство, но умным домом должно управлять «ядро» — отдельное и самостоятельное устройство. Ни в коем случае не объединяйте управление сетевым трафиком и управлением домом в одной железке. Сейчас много роутеров, на которые можно установить прошивки с миниатюрной копией Linux, а многие знакомящиеся с этой темой люди пытаются на такие роутеры навешать всё что в голову приходит. Лично я люблю такие роутеры, в которых можно подстроить более точно всё то, что мне нужно, но я не считаю верным установку средств управления на устройство, изначально не рассчитанное на это.
Ваш дом может остаться полностью без сети, но должна работать домашняя автоматизация или наоборот, домашняя автоматизация может «вылететь», но это не должно утянуть на дно и работу ЛВС (локальной сети).

6. Размещение ядра

Под всю эту котовасию с роутером, свитчем, ядром системы управления, системам резервного питания и т.п. нужно выделить отдельное место: шкаф, чулан, закрытая ниша/антресоль. Что угодно, где есть вентиляция (оборудование будет греться и нужно подумать об охлаждении) и где это не будет мешаться/попадать на глаза. Ваша система не должна портить общего вида жилья и вносить негативных изменений в домашний уют.

Если у Вас есть подвал, то лучше Ваш «центр управления полётами» развернуть там.
7. Расходы

Возможно это нужно было вставить где-то ближе к началу, но если предыдущие пункты до конца не проработаны, то до расходов дело может и не дойти.
Самое главное что нужно знать, это то, что «Умный дом» — чертовски дорогая затея. Вы можете делать что-то самостоятельно (травить платы, программировать микроконтроллеры), но это только уменьшит Ваши расходы, а не исключит их совсем.
Следующее по важности, что в этом пункте нужно учесть — дубликация. Закупку всякого оборудования и исполнителей закладывайте в двойном размере и всегда округляйте в бОльшую сторону. В Вашем доме на каждого исполнителя (выключатели, датчики и т.п.) должен лежать в загашнике дублёр (если, конечно, обслуживанием Вашего дома не занимается сторонняя организация). Не рассчитывайте на то, что если что-то сломается, то Вы поедете в магазин и купите.

Пример:
Скакнуло напряжение. Защита хоть и сработала, но часть встроенных выключателей света сгорело, я Вы вчера заболели и лежите дома с температурой 39,2 градуса. Допустим, что Вы мужчина мужественный (вот ведь каламбур получился), и, наплевав на своё здоровье, решили подняться с постели и заменить все выключатели самостоятельно, но… чем? Дублёром.

Решили перед входом разместить камеру? Закупайте две. Прикинули, что по дому Вам нужно 12 «умных» выключателей? Закупайте 24. Думаете не бывает так, что вылетят сразу все 12? Бывает, к сожалению и самое первое, что у Вас должно быть продублировано — ядро системы.

Итог

Я описал ничтожно малую часть начала такого большого и интересного для большинства «технарей» проекта, как «Умный дом». Эта тема затрагивает почти все сферы в IT: сети, программирование, администрирование, автоматизация, электрика и электроника… и от этого она является темой сложной, требующей особого подхода. Это видно из того, что я написал выше, ну а если не видно, значит писатель во мне так и не созрел.

Запихать весь текст в одну статью никак не получится, я и так достаточно насокращал, потому будет, как минимум, ещё одна часть материала, которая, в принципе, будет содержать в себе советы/рекомендации по выбору программной и аппаратной части. Звучит немного странно, мол, такое разнообразие технологий, какие тут могут быть советы? Тем не менее, советы и рекомендации есть даже в такой ситуации.

Ссылка на вторую часть (когда она будет готова) вставлю в конце первой, чтобы было проще искать.

Спасибо всем за внимание, и тем, кто дочитал все это до конца.