Привет! Я Роман Люкшин, системный эксперт-аналитик в компании «БАРС Груп». Мы с коллегами разрабатываем и внедряем ИТ-решения в сфере строительства, ЖКХ и соцзащиты. По образованию я инженер АСОИУ (Автоматизированные системы обработки информации и управления) и магистр радиофизики. И полученные в вузе знания толкнули меня на один интересный инженерный эксперимент.

Пару лет назад я задался целью собрать собственную систему «умный дом». Это начиналось как эксперимент, поэтому я фиксировал и продолжаю фиксировать все проделанные этапы и их результативность.

Решил поделиться с вами опытом и рекомендациями, как разработать и внедрить подобное SMART-решение в собственном жилье. Материала набралось на три большие статьи. Сегодня публикую первую часть, в которой расскажу про выбор оборудования и планирование домашней сети под умные устройства. По ходу описания привычные любому ИТ-специалисту термины могут употребляться в переносных смыслах. Например, фронтенд – как программная настройка, а бэкенд – физические работы по установке оборудования.

1. С чего все началось

Два года назад у меня возникла потребность регулировать освещение в гостиной и в кабинете, т.к. ночью яркость была очень высокой и не комфортной для глаз. Встал вопрос о доработке освещения с добавлением диммера (регулировки яркости). Первым делом я установил оборудование с возможностью регулировки яркости освещения с помощью сенсорного пульта по радиоканалу.

Но данное решение покрывало лишь потребность регулировки без учета удобства и автоматизации, т.к. приходилось постоянно выбирать нужную яркость на пульте, который к тому же частенько терялся.

Первоначальный замысел касался управления через смартфон освещением в нескольких комнатах без глобальных переделок в квартире. Но в итоге количество требований увеличилось почти до полной автоматизации управления светом, микроклиматом и шторами.

2. Фазы реализации

Проектируя SMART-решение, я отталкивался от ожидаемого функционала. Ведь именно под задачи, которые будет выполнять система, подбирается оборудование и протоколы взаимодействия с ним, техническое планирование домашней сети, интеграция с «Алисой».

2.1. Выбор оборудования

Надо определиться с функциями, от этого зависит, как будет выходить на связь Ваше оборудование: напрямую через роутер или дополнительное устройство.

На сегодняшний день существует три протокола обмена:

• wi-fi. Взаимодействие с роутером осуществляется напрямую без дополнительного оборудования и без ограничения по количеству устройств (исключением будут только сетевые настройки вашей сети, например, маска). Больше подходит для оборудования, у которого есть постоянное питание от электрической сети.

• zigbee. Для данного протокола необходимо дополнительно докупить шлюз (gateway), который преобразует сигналы в «wi-fi» и соединяется с роутером. Также для протокола «zigbee» есть ограничение по количеству устройств в зависимости от модели и версии. Несмотря на то, что для обмена информацией по протоколу «zigbee» необходимо приобрести дополнительный шлюз, у него есть и основное преимущество – низкое энергопотребление, что очень важно для устройств.

  Больше подходит для оборудования, работающего от батареек (датчики влажности и температуры, датчики движения и т.д.). Радиус действия значительно больше (в среднем 10 м) по сравнению с «bluetooth», но по-прежнему уступает «wi-fi».

• bluetooth. Тут также необходимо дополнительно приобрести шлюз (gateway). На данный момент используется в ограниченном наборе оборудования (первые датчики температуры/влажности и электрочайники). Фактически, сегодня активно вытесняется более современным протоколом «zigbee».

2.2. Планирование домашней сети

Вне зависимости от выбора протокола работы оборудования необходимо заранее позаботиться о стабильной сети («wi-fi» соединения). Стоит учесть, что определять уровень сигнала только через смартфон не совсем корректно, т.к. у конечных устройств умного дома wi-fi сигнал значительно слабее.

Необходимо в помещении (квартире, доме) исключить «мертвые» зоны. В моем случае для этого была выбрана система построения «бесшовного wi-fi» (mesh система) от производителя «Keenetic».

Для балансировки устройств по их месторасположению в квартире было куплено три сетевых устройства с поддержкой «Mesh системы» и гигабитными портами:

• Роутер Giga (KN-1010) – основное устройство, на вход приходит Ethernet-подключение от провайдера.

• Усилитель 1 Viva (KN-1910) и

• Усилитель 2 Buddy 5S (KN-3410) – оба дополнительных устройства по проводу соединяются с основным роутером и используют его Ethernet-подключение.

Помимо расширения зоны покрытия wi-fi сигнала преимущество «mesh системы» в том, что при смене местоположения устройства (например, смартфона) не требуется ручное переключение между точками доступа при ухудшении wi-fi сигнала – все происходит в автоматическом режиме.

Благодаря «Keenetic» получаем стабильное соединение с возможностью администрирования, логирования, мониторинга и управления трафиком, создания бэкапов и расширения домашней сети. Данный функционал «Keenetic» использовался для определения стабильной работы оборудования и поиска проблем при выполнении сценариев «умного дома».

2.3. Управление с помощью смартфона

Предусловие: в ванной управление освещением осуществляется с помощью двухклавишного выключателя (одна клавиша включает ночную подсветку, другая – слоты с ярким дневным освещением). Управление вытяжкой осуществляется с помощью одноклавишного выключателя.

Требования:

• управление через смартфон, 

• работа вытяжки не более 30 минут, 

• в 07:00 по будням включать ночную подсветку.

Реализация, бэкенд (физические работы):

• Устанавливаем в разрыв электропроводки умное устройство с двумя каналами (пример оборудования на картинке ниже) на двухклавишный выключатель.

• Устанавливаем в разрыв электропроводки умное устройство с одним каналом на одноклавишный выключатель.

Примечание

Установка устройств в разрыв электропроводки подразумевает наличие соответствующей квалификации у мастера и в большинстве случаев потребует доработки по части электропроводки. В моем случае пришлось резать натяжные потолки и наращивать провода от распределительной коробки до ближайшего съемного слота/светильника для дальнейшего обслуживания устройств.

Фронтенд (программную настройку) рассмотрим на примере приложения «Tuya».

Устанавливаем приложение на смартфон -> регистрируемся -> проходим авторизацию в приложении -> добавляем устройство в приложении согласно инструкции производителя (например, нажать кнопку на устройстве в течение 5 секунд пока не начнет быстро мигать светодиод). 

По итогу в приложение добавлены две программы «Освещение» и «Вытяжка».

Пошаговая настройка алгоритма «Освещение» выглядит так.

Нажимаем кнопку «Освещение» и переходим в меню управления освещением. На экране отобразятся две сенсорные клавиши (т.к. устройство с двумя каналами управления).

Клавишами можно управлять как по отдельности, так и сразу двумя – с помощью кнопок «ВКЛ Все/ВЫКЛ Все».

В меню «Настройка» необходимо выбрать подходящие настройки: «Статус при включении электросети».

Режим работы переключателя.

Аналогичные действия и настройки необходимо проделать для устройства «Вытяжка». Требование «управление через смартфон» выполнено.

Теперь настроим максимальное время работы вытяжки 30 минут. Переходим в меню устройства «Вытяжка» и нажимаем кнопку «Таймеры». Откроется окно «Расписание», в котором переходим во вкладку «Импульсный». Задаем время «30m 00s» и переводим переключатель в состояние «ON».

Примечание

Данная настройка времени срабатывает даже при отсутствии интернет соединения.

Требование «работа вытяжки не более 30 минут» выполнено.

Схожим образом настраивается включение ночной подсветки в 07:00 по будням (см. схему и подпись к ней).

1. В приложении возвращаемся на основную страницу и переходим во вкладку «Сценарии».

2. Нажимаем на кнопку добавления сценария.

3. Выбираем действие при наступлении события.

4. Сценарий успешно создан. Для отключения/включения сценария необходимо выбрать соответствующий статус кнопки «ON/OFF switch».

5. Требование «в 07:00 по будням включать ночную подсветку» выполнено.

В следующих частях рассказываю про проектирование различных сценариев работы умного дома (настройка освещения в каждой из комнат, управление шторами, температурой и другими параметрами) и интеграцию SMART-системы с голосовым помощником Алиса. Также приведу примеры возможных проблем и посоветую, как спланировать умный быт с учетом отключения интернета или электричества, сбоев в работе оборудования и т.д.