Стандартные решения удобны — спорить с этим сложно. Выбираешь, например, KNX, и дальше все работает по понятной схеме: оборудования много, типовые решения давно отработаны, софт удобный, интерфейсы выглядят аккуратно. Проблемы обычно начинаются, когда заказчик получает смету. 

Именно про такой проект пойдет речь в этой статье. Объект — двухэтажный частный дом площадью 300 м² в коттеджном поселке Bright Park под Казанью. Заказчик хотел автоматизировать почти все инженерные системы дома, объединить их в единый интерфейс и интегрировать с голосовыми ассистентами. 

В систему должны были войти:

• управление освещением;

• управление моторизованными жалюзи и гаражными воротами;

• управление отоплением (радиаторы и теплые полы);

• управление вентиляцией, увлажнением и канальными кондиционерами;

• домофония и интерком;

• мультирум-аудио;

• управление проекционными зонами (домашний кинотеатр);

• внутреннее и наружное видеонаблюдение.

Интегратор, компания «АРТЭН», подготовил коммерческое предложение на базе KNX. Заказчику понравилось все, кроме стоимости. Автоматизация за 1,5–2 млн рублей только по оборудованию никак не вписывалась в бюджет стройки. 

Тогда интегратор пересмотрел архитектуру системы. Комнатные панели Akubela, которые особенно понравились заказчику, оставили. Все остальное оборудование и программное обеспечение заменили. В результате систему удалось вписать в бюджет.

Дополнительные фото

Архитектура решения

В итоге интегратор собрал гибридную архитектуру:

• контроллер Wiren Board подключает все оборудование умного дома. Он одновременно работает как хаб для устройств, KNX-шлюз и сервер для используемого программного обеспечения;

• панели Akubela Hypanel Lux выступают пользовательским интерфейсом системы;

• Node-RED служит мостом между KNX-устройствами — панелями и беспроводными датчиками — и остальной системой;

• в Sprut.Hub реализована вся логика управления домом, а также интеграция с Apple HomeKit и Яндекс Алисой.

И Node-RED, и Sprut.Hub работают непосредственно на контроллере.

В результате стоимость оборудования снизилась примерно до 400 тысяч рублей, при этом по функциональности система практически не уступала первоначальному варианту. Теперь подробнее разберем, как именно реализовали проект.

Интерфейс пользователя

Как мы уже упоминали, заказчику понравились панели Akubela, поэтому их сохранили и в новой архитектуре системы. В проекте используются KNX-панели Akubela HyPanel Supreme и Hypanel Lux Piano. 

Одна из панелей HyPanel Supreme выступает центральным узлом экосистемы Akubela: через нее работают облачные сервисы, веб-интерфейс и интерком. Остальные панели получают нужные элементы интерфейса именно от нее через LAN.

Вторая панель HyPanel Supreme и панели HyPanel Lux Piano в комнатах выполняют роль субшлюзов KNX. Каждая из них передает в центральную систему свою часть устройств и функций: освещение, климат, жалюзи и другие подсистемы. После этого HyPanel Supreme объединяет все устройства в общий интерфейс управления через веб-настройку Akubela. 

Помимо сенсорного экрана панели оснащены физическими клавишами и датчиками температуры воздуха. Они выполняют сразу несколько функций: работают как комнатный термостат, органы управления освещением и жалюзи, монитор домофона и пульт управления кондиционером. 

Панели настраиваются стандартным для KNX-устройств способом — через KNX ETS. Для каждой функции — управления освещением, жалюзи и климатом — интегратор создал виртуальные устройства и соответствующие групповые адреса KNX. 

Дополнительные фото

Оборудование автоматизации

В основе системы — контроллер Wiren Board и модули ввода-вывода. К ним подключены все основные инженерные системы дома:

• светильники и LED-ленты — через релейные модули и диммеры;

• приводы жалюзи — через релейные модули;

• сервоприводы отопительных контуров — через оптореле;

• датчики теплого пола — через модуль аналогового ввода;

• кондиционеры — через шлюзы ONOKOM MD3-MB-B;

• вентиляционная установка Breezart 1000 FC Aqua — по Modbus TCP.

Кнопочные выключатели подключены к входам релейных модулей и диммеров. В модулях предусмотрено прямое управление выходами со входов, поэтому освещение продолжает работать даже без участия контроллера. 

Для взаимодействия с KNX-панелями используется модуль WBE2-I-KNX. В контроллере работают драйвер и сервис KNX, которые обеспечивают обмен данными с устройствами KNX.

Логика и системная интеграция 

Интегратор считает Sprut.Hub одним из самых удобных инструментов для построения логики автоматизации, поэтому вся логика проекта реализована именно на нем. Интерфейс Sprut.Hub используется в основном для настройки и наладки системы, поэтому сделан максимально функциональным. 

С точки зрения панелей Akubela в доме работает полноценная KNX-система автоматизации. Этого удалось добиться с помощью Node-RED, который выполняет роль интеграционного слоя между KNX-устройствами и остальной системой. 

Групповые адреса, созданные при настройке панелей в KNX ETS, в Node-RED привязываются к конкретным устройствам автоматизации — релейным модулям Wiren Board, диммерам и Modbus-устройствам климатической системы. 

В Node-RED реализованы потоки, которые связывают между собой:

• панели Akubela;

• устройства Wiren Board;

• шлюзы кондиционеров;

• вентиляционную установку;

• программные термостаты.

Например:

• команда включения света с панели KNX управляет релейным каналом Wiren Board;

• изменение уставки термостата с панели передается в алгоритм управления отоплением Sprut.Hub;

• состояние оборудования возвращается обратно в интерфейс панели Akubela.

Для интеграции с облачными сервисами также используется Sprut.Hub. Через него реализована работа с Apple HomeKit и Яндекс Алисой.

В результате пользователь может управлять всеми системами как с панелей Akubela, так и через голосовые команды или мобильные приложения.

Освещение и жалюзи

Интегратор построил систему управления освещением и жалюзи по схеме с лучевой разводкой. Все групповые кабели освещения приходят в щит автоматики. Туда же заведены кабели от кнопочных выключателей.

В щите установлены модули Wiren Board, которые управляют нагрузками:

• 6 релейных модулей WB-MR6C v.2 — управление недиммируемыми светильниками;

• 6 трёхканальных диммеров WB-MDM3 — управление диммируемыми светильниками;

• 3 модуля WB-LED — управление светодиодными лентами и нишевой подсветкой.

В результате система управляет:

• 36 недиммируемыми группами освещения;

• 18 диммируемыми группами;

• 12 линиями LED-подсветки.

В доме установлено 31 жалюзи с электроприводом. Для управления ими используются релейные модули WB-MR6C v.2 и WB-MR6CU v.2. Каждый привод требует два релейных канала: один отвечает за движение вверх, второй — за движение вниз. При подаче питания на соответствующую линию двигатель начинает вращаться в нужном направлении. 

Такая схема требует защиты от одновременного включения обоих направлений. Если одновременно подать питание на линии «вверх» и «вниз», можно повредить двигатель или управляющую электронику привода.

Интегратор решил эту задачу на уровне самих модулей. В их настройках можно задать взаимную блокировку каналов: при включении одного канала модуль автоматически запрещает активацию второго. Это исключает конфликт команд даже при ошибке в сценариях автоматизации.

Жалюзи объединены в группы по помещениям и фасадам дома. Пользователь может:

• управлять одной шторой;

• управлять всеми жалюзи в комнате;

• открыть или закрыть все жалюзи дома.

В системе реализованы несколько сценариев.

Сценарий «Ночь». При активации ночного режима система закрывает жалюзи на первом этаже.

Сценарий «Уход из дома». Система закрывает жалюзи на первом этаже, выключает освещение и переводит климат в экономичный режим.

Сценарий «Кино». В доме есть проекционные зоны. При включении режима просмотра система опускает жалюзи в помещении, выключает часть освещения и включает мультимедийное оборудование.

Дополнительные фото

Теплые полы и конвекторы

Система отопления в доме построена по коллекторной схеме — каждый отопительный прибор (конвектор или контур теплого пола) подключен к коллектору.

На каждом отводе коллектора установлен клапан с термоэлектрическим приводом на 24 В. Привод открывает или закрывает подачу теплоносителя. Сервоприводы сгруппированы по зонам и подключены к модулю WBIO-DO-SSR-8. Один канал управляет группой сервоприводов.

Температура воздуха в помещениях измеряется датчиками, встроенными в панели Akubela Hypanel Lux Piano.

Температура теплого пола измеряется датчиками, встроенными в стяжку. Они подключены к модулю аналогового ввода WB-MAI6.

Алгоритм управления выглядит следующим образом:

Akubela → KNX → Node-RED → Sprut.Hub → Wiren Board → WBIO-DO-SSR-8 → приводы

Панели Akubela передают показания температуры по KNX. Виртуальные термостаты в Sprut.Hub сравнивают их с заданной уставкой и формируют команду управления приводами. Далее контроллер через модули WBIO-DO-SSR-8 управляет отопительными контурами.

Контроллер сравнивает температуру воздуха с заданной уставкой и при необходимости открывает соответствующий контур отопления. Дополнительно система контролирует температуру пола, чтобы избежать перегрева покрытия.

В зоне гостиной и кухни используются внутрипольные конвекторы с вентиляторами. Управление скоростью вентиляторов реализовано через модуль аналоговых выходов WB-MAO4 по сигналу 0–10 В.

При открытии клапана соответствующего контура контроллер включает вентилятор на заданной скорости. После закрытия клапана вентилятор отключается. По умолчанию система использует низкую скорость вращения, чтобы ограничить уровень шума в помещении.

Вентиляция и кондиционеры

В доме установлены приточно-вытяжная вентустановка с увлажнением воздуха и несколько канальных кондиционеров. Все оборудование подключено к контроллеру по Modbus.

Приточно-вытяжная установка построена на базе Breezart 1000 FC Aqua. В ее состав также входят:

• секция увлажнения Breezart 1000 Humi Aqua P;

• зональный VAV-контроллер JL208;

• пульт управления JLV135.

Управление вентиляторами, нагревом и увлажнением выполняет штатный контроллер Breezart.

Для интеграции используется пульт JLV135, который выступает Modbus TCP-шлюзом. Контроллер Wiren Board получает через него доступ к параметрам установки по Modbus TCP.

Пользователь может включать и выключать вентустановку, регулировать ее производительность и температуру воздуха на выходе. Эти функции доступны из интерфейса панелей Akubela.

Для охлаждения воздуха, подаваемого в помещения, используются канальные кондиционеры Kentatsu. Эти устройства используют собственный внутренний протокол управления, поэтому интегратор установил Modbus-шлюзы ONOKOM MD3-MB-B. Они подключаются к внутренним блокам кондиционеров и преобразуют их протокол управления в Modbus.

Через этот интерфейс система получает доступ к основным параметрам кондиционеров и может управлять их работой.

В результате климатическая инфраструктура дома имеет следующую структуру:

Breezart 1000 FC Aqua → JLV135 → Modbus TCP → Wiren Board

Kentatsu → ONOKOM MD3-MB-B → Modbus RTU → Wiren Board

Дополнительные подсистемы

Помимо автоматизации инженерных систем, в доме реализованы видеонаблюдение, домофония Akuvox, мультирум-аудио и управление проекционными зонами.

На объекте установлена система внутреннего и периметрального видеонаблюдения. Камеры работают как самостоятельная система безопасности, однако их интерфейс интегрирован в панели Akubela Hypanel Lux. Пользователь может открыть видеопоток с конкретной камеры прямо на панели без использования отдельного приложения.

Домофонная система Akuvox также интегрирована в панели Akubela. Они работают как внутренние домофонные мониторы и поддерживают функцию интеркома между помещениями. При вызове домофона сигнал поступает на панели в доме, после чего пользователь может поговорить с посетителем и открыть дверь.

В доме реализована система мультирум-аудио на пять зон. Каждая зона может воспроизводить музыку от собственного источника. Панели Akubela используются как интерфейс управления: через них можно запускать воспроизведение в выбранной зоне, выбирать источник сигнала и регулировать громкость.

Мультирум также участвует в сценариях автоматизации — например, музыка может запускаться одновременно со сценарием освещения или режимом отдыха.

Кроме того, в доме предусмотрены две зоны с моторизованными экранами и проекторами для просмотра фильмов и презентаций. Эти устройства также интегрированы в систему автоматизации: через панели можно опустить экран, включить проектор или активировать сценарий «Кино», который мы описывали выше.

Заключение

В этом проекте интегратор «АРТЭН» построил систему автоматизации на гибридной архитектуре. Исполнительное оборудование подключено напрямую к модулям Wiren Board, пользовательские интерфейсы реализованы на панелях Akubela, а программную интеграцию выполняют Node-RED и Sprut.Hub.

Такая схема позволяет объединить оборудование разных производителей в единую систему автоматизации без жесткой привязки к одному протоколу или экосистеме. При этом интегратору удалось сохранить функциональность исходного KNX-проекта и заметно снизить стоимость оборудования.