Технический обзор систем «Умного дома».
Общие сведения.

«Умный дом» — это обобщенное название интегрированных электросистем, при помощи которых можно централизованно (с одного пульта управления) управлять всеми электрическими и электронными устройствами в доме.

image005

Идея единой системы управления всей электрикой и электроникой в доме появилась давно, и в настоящее время в мире существует несколько таких систем. Больше всего эти системы развиты в США и Австралии, т.к. именно там они были изобретены. Также очень активно в последнее время развивается европейская система.

В целом все системы управления «умного дома» можно объединить по нескольким признакам:
• Экономия электроэнергии
• Удобство использования
• Простота установки
• Надёжность

Система «умного дома» может осуществлять управление следующими нагрузками:
• Освещение
• Шторы и жалюзи
• Системы видеонаблюдения
• Климат-контроль (кондиционеры, тёплые полы)
• Сигнализации (пожарная, газовая, от проникновения)
• Домашний DVD-кинотеатр, аудио маршрутизаторы (мультирум)
• Бытовые электроприборы (электроприборы с интерфейсом управления)

С появлением новых видов бытовой техники и электроники, возможности «умного дома» становятся практически безграничными. Единственное ограничение – фантазия хозяина дома: нажатием на кнопку наладонного компьютера можно скомандовать домашней системе включить телевизор на нужный канал или, например, набрать ванну воды требуемой температуры. Можно программировать всевозможные сценарии событий.

Описание систем управления.

Система Clipsal Bus (C-Bus), Австралия.
С-Bus изменяет способ прокладки электропроводки в зданиях благодаря использованию комбинации, состоящей из информационного кабеля (UTP CAT5е) для связи между блоками и кабеля напряжения (~220 вольт) для переключения нагрузок. Помимо связи между блоками, информационный кабель обеспечивает подачу небольшого количества электропитания (от 15 до 36 В, постоянный ток), необходимого для функционирования каждого блока.
Каждый блок в системе С-Bus имеет встроенный микроконтроллер, позволяющий блоку функционировать независимо с «распределенным интеллектом». Для сохранения программ блоков, в случае нарушения подачи электропитания используется энергонезависимая память (EEPROM).

Все устройства (units) системы С-Bus делятся на три типа:
• Input units (кнопки, датчики)
• Output units (реле, диммеры, ИК-излучатели и т.д.)
• System units (блоки питания, мосты, интерфейсы)

image001

При нажатии на кнопку кнопочного переключателя, он измеряет длительность нажатия и формирует управляющую команду. Затем для гарантированной доставки синхронизирует передачу с системными часами и передает сигнал в C-Bus. Сигнал распространяется по С-Bus и считывается всеми блоками. Отреагируют только те блоки, которые были запрограммированы с требуемыми адресами на выполнение этой команды. Когда соответствующие блоки получают и интерпретируют сигнал, они переключают связанную с ними нагрузку на новый уровень.

Сигналы С-Bus – импульсы напряжения, которые накладываются на постоянное напряжение блока питания системы.

image003

Система программируется при помощи специального программного обеспечения. Создается программный проект, в котором визуальными средствами всем блокам С-Bus раздаются адреса, описываются управляющие команды, реакции соответствующих блоков и т.д. Затем, когда проект готов он компилируется и передается в С-Bus через ПК-интерфейс (RS-232). После данной процедуры все устройства системы установлены и готовы к работе.

«Умный дом» от кампании Lexel, Франция

LexCom Home.

LexCom Home — звездообразная сеть, которая распределяет сигналы в каждую комнату, тем самым соединяя все комнаты в единую сеть, которая основана на структурированной кабельной системе с применением широкополосного кабеля витой пары. С помощью этого кабеля все розетки в помещениях подключаются к распределительному центру – к патч-модулям или патч-панели.

Система имеет полосу пропускания 862 МГц, что позволяет использовать ее для передачи телевизионных, телефонных сигналов и компьютерных коммуникаций. Все виды входящих сигналов распределяются через общую кабельную систему к универсальным абонентским розеткам, к любой из которых можно подключить компьютер, телефон, факс, телевизор и т.п.

Lexel Intelligent Home Control (Lexel IHC).

IHC также имеет звездообразную структуру. В центре системы находится контроллер, который через входные модули принимает и обрабатывает информацию от датчиков, выключателей, кнопок управления и передает соответствующие реакции через выходные модули на исполнительные устройства. Всего система IHC поддерживает 128 входов и 128 выходов.

Входные модули бывают 3-х типов – низковольтные (до 24 В), высоковольтные (до 230 В), третьим типом является инфракрасный приемник, принимающий сигналы с пульта дистанционного управления системой IHC. Каждый из модулей имеет 16 адресов/входов.

image007

Сигналы между контроллером и входными и выходными модулями передаются по слаботочным кабелям витой пары (электропитание для входных и выходных модулей подается по одной паре, а последовательные данные по другой паре).

Основные особенности системы IHC:
• 24В система
• Топология «Звезда» (кабели данных/силовые кабели)
• Цифровая система (Вкл/Выкл)
• Котроллер 128 Входов и 128 Выходов
• Большое разнообразие модулей DIN и сопутствующих компонентов
• Закрытый протокол
• Программируемая система

CRESTRON, США.

Фирма CRESTRON выпускает полный спектр оборудования для управления любыми электрическими и электронными приборами и устройствами. Основными позициями в номенклатуре продуктов CRESTRON являются беспроводные сенсорные панели и системные блоки управления (процессоры).

image008 image010

Беспроводные сенсорные панели позиционируются как универсальные пульты управления всеми системами в доме. Сигналы между панелью и системным блоком передаются по беспроводной связи при помощи собственного закрытого протокола связи, аналогу Wi-Fi. Все команды на исполнительные устройства обрабатываются и передаются с системного блока управления, к которому эти устройства непосредственно подключены.

Все управляемые устройства можно разделить по способу подключения:
• Протокол RS-232 (разъем DB-9)
• Инфракрасный передатчик
• Ethernet, TCP/IP (RJ-45)
• Релейное соединение
• Аналоговое соединение

image012_600

==
Обзор был составлен на основе открытых источников информации. В дальнейшем материалы обзора легли в основу дипломной работы на тему «Разработка проекта сетевого управления электрическими и электронными устройствами в типовой квартире». Защита состоялась 06.06.2005 в САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКОМ ГОСУДАРСТВЕННОМ ПОЛИТЕХНИЧЕСКОМ УНИВЕРСИТЕТЕ, на Факультете переподготовки специалистов.