Мы продолжаем знакомить читателей с умными квартирами. Недавно мы писали о квартире «малинщика», который добавил проводные диммеры к Raspberry Pi. Подобным образом поступил и айтишник Артур из Минска.
Артур купил 3-комнатную квартиру площадью около 80 м² с черновой отделкой и задумался над тем, как сделать ее умной. Знаний вроде бы хватает, с программированием умного дома можно разобраться своими силами. Осталось выбрать технологии и платформу. Самый легкий путь, как считал в то время Артур, это Wi-Fi. Роутер уже куплен, к нему можно добавить mesh-повторитель для улучшения покрытия, и готовая инфраструктура есть. Затем можно докупать устройства с Wi-Fi: кондиционер, регулятор теплого пола, приводы штор, лампы, датчики, другую бытовую технику. В качестве системы управления умным домом можно использовать Apple HomeKit, интеграция с которым есть практически у всех устройств Wi-Fi.
Однако на практике все оказалось не так просто. Главная проблема — свет. Он должен работать по нажатию кнопки всегда, даже если роутер Wi-Fi выключится, а Apple HomeKit перестанет отвечать. Вряд ли семья захочет сидеть в темноте, пока умный дом будут чинить. Здесь требовалось «железобетонное» и всегда работающее решение. И вместе с тем умное, так что без проводов обойтись не получится.
Менее критичные устройства, те же приводы штор и регуляторы теплых полов, вполне можно подключать через Wi-Fi. День можно и без них прожить, если что-то случится.
Дополнительные фото
Проводная инфраструктура
Артур — айтишник, но для разработки и прокладки проводной инфраструктуры он обратился к интегратору MROYA.design. В прихожую установили щит, в него — модули реле WB-MR6C v.2, диммеры WB-LED с усилителями WB-AMPLED и контроллер на Linux. К входам модулей реле и диммеров подключаются слаботочной витой парой кнопки, а к выходам — светильники и светодиодные ленты. Модули реле и диммеры имеют собственный микроконтроллер, поэтому будут работать даже без контроллера и софта. Но при наличии связи с HomeKit ими можно управлять и из приложения.
В общей сложности в квартире установлены 32 группы диммируемых лент и светильников, 28 из них — обычный свет, одна розетка — на елку, еще три — на новогодние гирлянды. Розетки выведены через модули реле WM-MRWM2, так как Артур хотел проверять, какую мощность потребляют подключенные устройства. Диммеры поддерживают только 5 А на канал, поэтому для длинных светодиодных лент добавили усилители до 10 А на канал.
Через Modbus к контроллеру подключены два частотных преобразователя T13-750W-12-H, с которыми работают вентиляторы двух вытяжек. Первая вытяжка — для кухни. В штатной вытяжке над плитой вентилятор удален, он расположен дальше в вытяжном канале. Вторая вытяжка — для ванной, санузла и гардероба. Частотные преобразователи нужны для того, чтобы правильно отрегулировать расход воздуха при наладке.
В коридорах и санузлах установлены датчики WB-MSW v4 на движение и освещенность, также они измеряют температуру и влажность. Датчики подключены к контроллеру через Modbus.
Дополнительные фото
Беспроводная инфраструктура
Беспроводные устройства Артур добавлял в экосистему умного дома самостоятельно. Начнем с датчиков, затем рассмотрим кондиционеры, электрические полы и шторы.
Датчики
На двери санузла и ванной комнаты установлены датчики открытия Aqara MCCGQ11LM, работающие через Zigbee. На входную дверь установлен умный замок Aqara N100, который интегрирован в умный дом через Bluetooth и HomeKit. Новая версия замка поддерживает и Zigbee.
Под тумбой в спальне добавили датчик движения Aqara Motion Sensor P1, который используется для включения ночника, если встать с кровати. Датчик подключен через Zigbee. Интересно, что этот датчик Артур добавил позднее, когда понял, что ему требуется подобный сценарий. Здесь как раз проявляется удобство Zigbee — можно расширять возможности умного дома по мере необходимости.
В мокрых зонах установлены беспроводные датчики протечки «Нептун», которые подключаются к своему контроллеру автоматизации. Через Wi-Fi он заведен в HomeKit.
Дополнительные фото
Климат и шторы
В квартире централизованное отопление, на всех радиаторах установлены механические вентили, но автоматического управления нет. Как отметил Артур, зимой в квартире очень жарко, фактически оставляют включенным только радиатор в гостиной, остальные выключают. В следующем отопительном сезоне Артур планирует установить один привод, чтобы с ним «поиграть».
Есть шесть групп теплых электрических полов: на кухне, в гостиной, коридоре и прихожей, балконе, санузле и ванной. Здесь установлено шесть терморегуляторов Tuya WiFi, они интегрированы в HomeKit и заведены в Sprut.Hub.
В квартире установлены три кондиционера LG Smart Inverter (гостиная, детская, спальня), они поддерживают Wi-Fi, через который интегрированы в HomeKit.
Шторы на всех окнах оснащены приводами Tuya WiFi. Они тоже интегрированы в HomeKit через Wi-Fi и заведены в Sprut.Hub.
Дополнительные фото
Программная экосистема и сценарии
В контроллер умного дома установлен стик Sprut.stick ZigBee WBE2R-R-ZIGBEE-SH с лицензией Sprut.Hub. То есть бонусом здесь будет еще и поддержка беспроводных устройств ZigBee. Пока что по Zigbee подключены пара-тройка датчиков. Но никто не мешает расширить возможности системы в будущем.
На контроллер установлена оболочка Sprut.Hub, Артур предпочитает использовать ее для большинства сценариев, хотя кое-что написано и на родных скриптах wb-rules контроллера.
В Sprut.Hub добавлен мост HomeKit, что позволило привязать устройства WiFi к оболочке Sprut.Hub. И, в противоположном направлении, привязать проводные устройства умного дома к Apple HomeKit. Также добавлена поддержка голосового управления через Алису. Есть отсылка оповещений в телеграм-канал через соответствующую интеграцию Sprut.Hub.
Дополнительные фото
Сценарии
Умный дом сложно представить без сценариев — большинство из них Артур запрограммировал через логику Sprut.Hub, они работают локально. Но есть сценарии, которые работают через голосовое управление и облако. Например, сценарий «Алиса, идем спать» выключает весь свет в квартире, включает приглушенную подсветку зеркала в ванной, ленты в коридоре и под кроватью. У кровати добавлена физическая кнопка, длительное нажатие выключает вообще весь свет.
Есть мастер выключатель — выключает розетки из отключаемой группы и весь свет. Оставляет питание роутера, контроллера, холодильника и стиральной машины.
По датчикам в коридоре, ванной и санузле определяется движение, днем включается обычный свет, а ночью — светодиодная лента с небольшой яркостью. Вообще Артур выставил ленты на те уровни, которые ему были комфортны. Например, в коридоре яркость LED-ленты выставлена на 80%.
После нашего посещения квартиры в ванной и санузле Артур добавил беспроводные датчики открытия двери, по которым свет включается без задержки, а затем продолжает гореть, если фиксируется движение. Как мы отметили выше, еще один датчик движения Zigbee установлен в спальне под тумбой, чтобы включать ночник, если кто-то встанет с кровати.
Вентилятор вытяжки в ванной, гардеробе, санузле включается по датчику влажности при превышении выставленного уровня. По кнопке вентилятор можно включить на 5 минут. В автоматическом режиме вентилятор включается каждый час на 10 минут.
Теплые полы в квартире включают по сценариям, запрограммированным в Sprut.Hub. По четным дням в 4 утра, по нечетным — в 8 утра. Дело в том, что супруга Артура работает по четным числам и рано встает. По такому же графику открываются и закрываются шторы.
Дополнительные фото
Заключение
Сегодня вендоры предлагают разные платформы умного дома, устройства и технологии, но какие выбрать? В статье мы рассмотрели пример айтишника Артура, который начал продумывать умную квартиру с этапа черновой отделки. Сначала он хотел сделать умный дом полностью на Wi-Fi и Apple HomeKit, но потом отказался от этой идеи.
Артур выбрал гибридное решение, но возиться с проводами не хотел, поэтому обратился к интегратору. В результате светильники и диммируемые ленты подключены проводами к соответствующим модулям в щите, они включаются физическими клавишами, но при этом интегрированы в умный дом. В итоге свет можно включать в приложении или по сценариям.
Остальные устройства умной квартиры Артур интегрировал в экосистему HomeKit и Sprut.Hub самостоятельно, сам же написал сценарии. Благодаря поддержке Zigbee в контроллере он смог доработать свой проект после нашего визита: добавил беспроводные датчики открытия дверей и датчик движения под тумбой в спальне.
Вывод простой: жизненно важные функции умной квартиры, такие как свет, должны прокладываться проводами. А все остальные устройства повышения комфорта, такие как кондиционеры, теплые полы, приводы штор и пылесосы, можно подключать и по беспроводной сети.
А что вы думаете про этот проект? Как его можно улучшить? Возможно, вы что-то сделали бы по-другому? Делитесь идеями в комментариях.
Приходите 25 и 26 апреля к нам на ежегодную выставку и конференцию WBCE. Там можно пообщаться с разработчиками оборудования Wiren Board, посетить производство с экскурсией, пощупать устройства и посмотреть готовые решения партнеров из самых разных отраслей.
Комментарии (119)
nikolz
28.03.2024 07:15+4Полагаю, что для квартиры вариант на BLE лучше, чем WiFi+Zigbee.
WiFi в квартире - избыточное решение, которое требует больших импульсных токов от источника питания .
DanilinS
28.03.2024 07:15+1WiFi обычно дома есть по умолчанию. Люди обычно обеспечивают себя интернетом в первую очередь. И только потом их начинают посещать мысли о умном доме.
nikolz
28.03.2024 07:15+1проблема не в WiFi, который дома, а в wifi который на стороне датчика.
Можно все датчики сделать на zigbee, и лишь мост на роутере поставить zigbee-wifi. Но если роутер отказал, то Вы никаким боком не сможете управлять датчиками и устройствами.
BLE решает все проблемы. Любым датчиком Вы можете управлять и со смартфона и по сети.
Если WiFi на датчике, то импульсный ток составляет 300 мА, а импульсный ток BLE 7 мА. Как говорят , почувствуйте разницу.
RomanKu
28.03.2024 07:15Только вот с BLE я толком не разобрался, но особо в итоге и не хочу.
WiFi - крайний вариант для всяких датчиков, но аот недавно поставил дверной замок aqara g4 и для видео явно ble и zigbee не хватит. Но при этом, если правильно все рассчитать, то покрытие будет 100% я развел витуху и расставил точки доступа по poe и типа роумингом и то над ГК пооютолком сила сигнала не очень высокая.
ZigBee/ZWave - ячеистая сеть с роутерами, роутерами могут выступать сетевые устройства + можно ставить чисто роцтеры, у меня они питаются от отдельной линии с резервным питанием, при этом за счёт ячеистрой структуры можно отслеживать мощность сигнала и при необходимости достраивать свою сеть, сейчас у меня уже более 90 ZigBee устройств. При этом, решения типа zigbee2mqtt и sprout hub из сабжа позволяют объединить в единую сеть различные устройства
BLE вроде есть mesh, но какой-то vendor lock, вроде есть связь с телефоном, но если отойти, то нужен шлюз, при этом, под каждого вендора свой шлюз. Есть универсальные решения типа esphome Bluetooth proxy для расширения сети, но поддерживает не все устройства.
Итог
Wifi - покрытие надо проектировать и это дорого (но как правильно заметили тут: все равно делать в любом случае, а УД просто ещё один потребитель) - не дружит с батарейками
ZigBee - покрытие легко расширяктся - дружит с батарейками
Bluetooth и BLE - свистопляски с покрытием и шлюзвми и вендорлоком - очень хорошо дружит с батарейками
nikolz
28.03.2024 07:15Безусловно, для видео BLE и ZigBee не подходит. Bluetooth до 4 и BLE это две большие разницы. Но BLE и ZigBee можно реализовать в одном чипе. Т.е. железо при этом одно и тоже, следовательно разность лишь в протоколах.
Есть конечно чипы, в которых совмещено все( например ESP32), но в них передатчик сделан под WiFi, а это требование к блоку питания по току не менее 0.5А в импульсе. В итоге все греется и фактически не работает на батарейках. Устройства на ZigBee существенно дороже, дальность больше, потому что медленнее.
Если строится сеть, то по дальности
https://wireless-e.ru/wireless-networks/sravnenie-mesh/
наибольшую дальность дает BLE mesh;
Thread отстает совсем немного — на 2–5%;
ZigBee показывает наименьшую дальность — на 16–18%.
Энергосбережение у BLE и ZigBee одно и тоже, так как железо одинаковое.
Но BLE 5 тоже в 2 раза дальше BLE 4. Протокол BLE появился позже ZigBee и продолжает развиваться для IoT.
Ну и последнее, ZeegBee нет на смартфонах. Т е Вы не можете управлять устройствами со смартфона по каналу точка-точка.
Т е если датчик или исполнительное устройство с автономным питанием, то Вы всегда можете ими управлять по BLE со смартфона напрямую и не важно что стало с центральным контроллером и домашней сетью.
RomanKu
28.03.2024 07:15Спасибо за статью, есть много интересных моментов, но она больше лежит в теоретической плоскости.
Мой вопрос так и остался без ответа: при большей дальности BLE mesh, будут ли лампочки philips hue пересылать данные от умного замка aqara? если да, то ок, если нет, то грош цена этому BLE Mesh т.к. я при помощи zigbee смогу легко покрыть нужную площадь просто за счет добавления новых устройств, а с BLE надо, по сути, строить несколько сетей каждого вендора.
По поводу того, что zigbee нет в смартфоне, а Bluetooth есть - ну допустим, плюс, но если мы говорим про Умный дом поколения 3+, то устройство должно взаимодействовать с другими устройствами, а управлять устройствами со смартфона в режиме точка-точка это примерно как управлять этим устройством при помощи ИК пульта. Ну, допустим, какие-то настройки можно выполнить а дальше что? Как мне включать BLE лампочки по датчику движения? WiFi/Zigbee/ZWave/Thread устройством я могу управлять со смартфона из любой точки мира при наличии шлюза, BLE устройством со смартфона я могу управлять только в непосредственной близости, ну или при помощи опять таки BLE-WiFi шлюза. С точки зрения резервного управления с телефона спорить не буду, тут BLE может дать фору другим протоколам.
Исходя из статьи BLE дает большую гипотетическую дальность (причем, я бы посмотрел реальные тесты в сетях с wifi 2.4 ГГц) при больших задержках, меньшем количестве устройств в сети, низких скоростях - сравнение по усредненному баллу явно не в пользу BLE, да, может быть кому-то вот прям важна дальность и она играет решающее значение, то почему не посмотреть в сторону, прости, Господи, 433МГц или LoRa? последняя при топологии звезды легко берет 2 км, что явно больше, чем 4 прыжка в одной из ранее оговоренных сетей.
dotnetfx40
28.03.2024 07:15+8Поставил Aqara zigbee выключатели завел из на home assistant, работает как автономно, так и в составе smart home. Ни какого vender lock.
dvb-des
28.03.2024 07:15+19Это страшные слова для интеграторов. А как же километры проводов, оптики (да есть и такое), и много-много денежек изятых у клиента. Там и частоники на вентиляцию и датчики углекислого газа, показометры качества воздуха, датчики присутствия, протечек, индивидуальные тепловые режимы для каждой комнаты, панели управления тоже в каждой комнате, включая туалеты. А если систему озвучки "следуй за мной" - для интегратора жизнь удалась. Особенно умиляют разговоры про экономию электричества , вот только забывают в расчеты добавить сколько кушает автоматика безумного дома, а если добавить ещё ее стоимость - то она не окупится никогда.
hullaballoo
28.03.2024 07:15+7не окупится никогда
Про окупаемость, мне кажется, покупая готовые компоненты - можно не думать. Перефразируя известный слоган: "ROI ничто - удобство всё".
И разговоры в сообществах идут в том же ключе обычно. Да, энергоэффективность важна, но она не краеугольный камень; и задачи сэкономить тепла и электричества больше чем стоит всё железо на короткой дистанции не стоит.
При этом если бюджет поднять на два порядка, сроки окупаемости вывести далеко за 40 лет, и двушку с кухней-гостинной заменить на дом, который строится с нуля, с применением всех передовых технологий и подходов к проектированию, с рекуперацией, пассивным, по возможности, нагревом\охлаждением - то там может быть что-то и получится. Очевидно, надо понимать что это совершенно другой уровень, в том числе - коммитмент жить в этом доме до конца жизни.
YegorP
28.03.2024 07:15+8Какие 40 лет? Вся эта автоматика и десяти лет не проработает в полном составе. Через 15 большая часть будет морально устаревшей. Через 30 энтузиасты будут описывать процедуру запуска отдельных её кусков с паяльником и мультиметром. Через 40 это будет цениться в музеях в нерабочем состоянии.
sim31r
28.03.2024 07:15+4В статье Modbus упоминался. Он за 40 лет не устарел ))
Modbus был разработан компанией Modicon (в настоящее время принадлежит Schneider Electric) для использования в своих контроллерах с программируемой логикой. Впервые спецификация протокола была опубликована в 1979 году[4]. Это был открытый стандарт, описывающий формат сообщений и способы их передачи в сети, состоящей из различных электронных устройств.
YegorP
28.03.2024 07:15+1Modbus это относительно низкоуровневый протокол. Он всего лишь определяет команды для синхронизации нескольких битов/байтов между устройствами. Раскладка регистров у каждого устройства своя - как производитель выдумал.
Например, если в вашей 10-летней автоматике выходит из строя модуль ввода-вывода с modbus, и его совместимый по регистрам аналог больше не выпускается, то хрен что вы сделаете без перепрошивки системы на работу с другим модулем.
sim31r
28.03.2024 07:15Можно ПЛК поставить промежуточный который на ходу будет регистры подменять. То есть смотрим какие регистры система пытается считать, подбрасываем несколько вариантов и имитируем оригинальный модуль. Это если доступа к ядру системы нет, так как решение "не красивое". А если есть доступ берем другой модуль и в OPC сервере меняем номера регистров на новые.
Dozer88
28.03.2024 07:15оо, еще как устарел. Для простых решений - ок, но у него много недостатков... Всего 2 типа данных (bool и int16), никакой информации о назначении канала, нет отчетов об изменениях, для RTU - невозможность определения запрос или ответ на линии итп... Если посмотреть на реализации протокола в оборудовании, то о совместимости на уровне данных можно забыть
sim31r
28.03.2024 07:15+1Ну это все равно лучше самодельных протоколов у которых даже CRC неизвестно как считается. Если производитель ушел с рынка вообще не подступиться.
papilaz
28.03.2024 07:15+2Не совсем так про устаревание. У меня KNX с 2009 года работает и каши не просит. Там только реле 600000 срабатываний на отказ. Диммеры, термостаты, шлюзы кондиционеров, датчики движения и т.д. тоже спокойно работают. И стандарту/протоколу этому 35 лет. Проверено временем и уходить не собирается.
Сам не видел, но байки ходят, что в 90х для "тузов" начинали делать KNX, так оно всё ещё и работает.
vikarti
28.03.2024 07:15+1Есть другой вопрос - через 20 лет (да даже через 10) дохнет контроллер и можно ли будет купить такой же? А хотя бы совместимый который примет этот софт?
WondeRu
Хорошая квартира, особенно понравилась левитирующая кровать)
Что касается проводов для света, то я немного по-другому сделал. Установил за каждый механический выключатель зигби реле sonoff mini. Выключатель подключен к реле. Сейчас могу управлять светом как механическим выключателем (если прохожу мимо или если ляжет малинка), так и через Home Assistant. Возможно, бы сделал по вашему варианту, но для этого нужно весь дом штробить
garageman
Да. Посмотрел - тоже сделаю.
tachyon-tomsk
Я себе eltex реле взял, они без нейтрали на два канала работают.