Привет! На связи Роман Люкшин, системный эксперт-аналитик компании «БАРС Груп». По образованию я инженер АСОИУ (Автоматизированные системы обработки информации и управления) и магистр радиофизики.

Сегодня я продолжу рассказ о том, как создать систему «умный дом» своими руками. 

В первой и второй части статьи можно почитать про необходимое оборудование и настройку различных сценариев работы умного дома с применением голосового помощника Алиса. Ниже расскажу про схемы управления освещением, шторами и теплым полом, а также о неизбежных сложностях при реализации SMART-системы и о том, как их преодолеть.

Что надо закупить?

1. Освещение

Сначала было закуплено несколько «умных переключателей», которые работали без физических выключателей, т.е. питание подавалось лишь когда устройство включено.

Т.к. данное решение было неудобным и назвать «умным домом» его нельзя, был произведен первый апгрейд оборудования, которое должно было работать постоянно (питание от общей электросети, а не от выключателей).

Было закуплено оборудование с новой прошивкой и новыми режимами работы:

• Умные реле выключатели:

• Умный диммер (регулировка яркости светодиодной подсветки):

Управление/инициализация через приложение «Tuya».

2. Шторы

Были выбраны карнизы от фирмы Onviz c управлением wi‑fi.

Управление/инициализация через приложение «Mi Home» только через регион «Китай».

3. Управление теплым полом

Управление/инициализация через приложение «Tuya».

4. Умный удлинитель

5. Оборудование по протоколу «zigbee»

Шлюзы (gateway):

Датчики влажности и температуры, умная кнопка:

Проблематика при выборе оборудования

Сейчас опишу обещанные «подводные камни», на которые наткнулся в ходе реализации проекта. Учитесь на моих ошибках и неприятных открытиях.

1. Интеграция с Алисой

Не все оборудование интегрируется в приложении «Умный дом». Если указано, что есть wi‑fi, то это не означает, что есть и поддержка Алисы. Например, датчик влажности и температуры от «Tuya» не интегрируется с Алисой:

2. Поверхностное описание функционала оборудования

Такой недостаток чаще всего встречается у приборов, связанных с освещением. При выборе умных мини‑переключателей мне была важна одна из функций, которой нет в описании характеристик — это режим работы переключателя «импульсный выключатель»:

Почему для меня важен этот параметр? Если у физического выключателя больше одной клавиши, то при выключении освещения через приложение или Алису состояние клавиш остается неизменным, т. е. одна клавиша будет в состоянии «включено», а другая «выключено». Становится непонятно, какую клавишу нужно нажать для включения/выключения. Пример на картинке ниже (освещение выключено, но клавиши остались в данном положении):

Поэтому решил преобразовать физический выключатель в самовозвратный (звонкового типа), чтобы не думать, в какую сторону нажать клавишу. В «импульсном режиме» клавиши всегда в одном положении (например, всегда в состоянии выключено).

3. Дизайн

Сложно подобрать оборудование по дизайну (даже просто по цвету), в основном все производится белого цвета. Поэтому вместо выключателей, при построении умного дома, были выбраны умные реле.

4. Электропроводка с «нулем или без»

В основном все оборудование выпускается с электропитанием через «фазу» и «ноль». Но в стандартной проводке у выключателей по классической схеме выводится только «фаза», т. е. нулевой провод в стандартном выключателе отсутствует.

Если в квартире еще ведется ремонт, то лучше сразу заложить дополнительный «нулевой» провод. Если нет, то проектировать и выбирать оборудование в соответствии с вашей электропроводкой — это или умное реле от распределительной коробки, или выключатели без нулевого провода через байпас (но лучше не использовать).

5. Частота обновления данных (датчики)

Многие производители не указывают частоту обновления данных с датчиков. Например, в продаже множество датчиков влажности и температуры, которые по описанию должны работать в сценариях умного дома. Но мне подошел только один датчик «Aqara Temperature and Humidity Sensor», который передает данные в режиме реального времени:

Остальные датчики передавали информацию раз в 30 минут или раз в час, что очень критично при выполнении сценария.

Проблемы и трудности при построении «Умного дома»

1. Негативное влияние устройств друг на друга

Для тестирования было установлено около десятка «умных мини реле» для управления освещением. Опытная эксплуатация длилась несколько месяцев и никаких изъянов выявлено не было.

После, при переходе на «промышленную эксплуатацию» и увеличения на пару устройств случилось непредвиденное, и работы по апгрейду умного дома приостановились почти на два месяца.

Проблема заключалась в том, что некоторые устройства в рандомный промежуток времени самопроизвольно включали и выключали освещение. Почти два месяца мы выясняли причину такого поведения (проверяли каждое устройство, прозванивали проводку, измеряли напряжение и токи в разные промежутки времени), пришлось даже вскрыть потолки, чтобы добраться до каждого соединения.

Выяснилось, что причиной такого поведения стало негативное влияние устройств друг на друга, работающих по схеме ниже:

В данной схеме контакты нейтрали «N» (приходящий), «N» (выход на лампу/прибор) и сигнальный контакт «S1» параллельны. В сумме всех подключенных устройств проходил импульс на сигнальный контакт, которого было достаточно для самопроизвольного включения/выключения устройств.

Не утверждаю, что данная проблема связана со всеми устройствами, работающими по данной схеме.

Решением стала замена значительного количества устройств на другие, работающие по классической схеме управления по «фазе» (на выключателе):

2. Несовместимость оборудования

При проектировании схемы подключения необходимо учитывать, каким напряжением от физического выключателя будет управление включения/выключения. Например, если двухклавишный выключатель имеет стандартную электропроводку (приходят три провода: общая фаза и разрыв по фазе на каждую линию/клавишу), то недопустимо, чтобы пересекались переменные (подключение напрямую от электросети) и постоянные токи (подключение через блок питания, например, светодиодная подсветка по питанию 12V).

Но в данном случае не получилось подключить к физическому двухклавишному выключателю (для управления устройством) одновременно умное реле (220В, переменное напряжение) на одну клавишу и диммер (12В, постоянное напряжение) на другую клавишу.

3. Размещение оборудования:

На картинках и инструкциях указано удобное размещение устройств, но в реальности установить их так практически невозможно.

Например, умное реле производителем рекомендуется устанавливать в коробку выключателя/розетки. Но в реальности стандартные коробки «классической» электрокоробки, как правило, имеют небольшую глубину. В итоге приходится искать альтернативные способы размещения (например, под натяжным потолком около съемного светильника).

Выводы / Рекомендации / Лайфхаки

1) Систему «Умный дом» необходимо рассматривать как альтернативный/дополнительный способ управления устройствами, а не основной.

При проектировании, выборе оборудования, написании сценариев необходимо учитывать негативные ситуации. Как минимум смоделировать сценарии:

• отключение интернета,

• отключение электричества и его включение,

• недоступно определенное оборудование (например, шлюз для работы устройств по протоколу «zigbee»),

• вышло из строя устройство «умного дома».

Например, если настроен сценарий отключения вытяжки в ванной по событию изменения влажности с датчика, то при отсутствии данных с датчика необходимо предусмотреть, чтобы вытяжка не работала до бесконечности.

2) Необходимо сразу составить для себя список задач, которые надо решить. Нет смысла автоматизировать каждую розетку в квартире/доме — это приведет лишь к повышенной нагрузке на сеть и негативному воздействию устройств друг на друга.

3) При выборе конечного оборудования (телевизор, кондиционер и т. д.) желательно выбирать модели с поддержкой одного из протоколов обмена (например, «wi‑fi») с возможностью управления через собственное приложение производителя. Даже если на данный момент Алиса не поддерживает интеграцию с данной моделью, то есть вероятность, что в будущем производитель запрограммирует соответствующий навык для Алисы.

Примечание

Еще недавно датчики температуры и влажности не определялись в приложении «Умный дом».

4) Если оборудование работает под управлением приложения, похожего на «Tuya», то с большой вероятностью они добавятся в одно из приложений «Tuya/SmartLife/Digma SmartLife» (например, умный удлинитель от EKF можно добавить напрямую в приложение «Tuya», минуя собственное приложение).

5) Размещать оборудование необходимо с учетом его дальнейшего обслуживания (например, устройство отвязалось от аккаунта и вам необходимо для повторной привязки зажать на пять секунд кнопку на устройстве), должен быть доступ к устройствам.

6) Во время работы устройства нагреваются, надо учесть этот фактор и предусмотреть проветривание/вентиляцию, т. е. не стоит их помещать в замкнутом тесном пространстве.

Вот к таким заключениям я пришел на текущем этапе реализации проекта. Буду рад вопросам и советам от экспертного сообщества!