WikiSort.ru - Не сортированное

Домашняя автоматизация (англ. home automation), или умный дом (англ. smart home) — система домашних устройств, способных выполнять действия и решать определенные повседневные задачи без участия человека. Домашняя автоматизация рассматривается как частный случай интернета вещей, она включает доступные через интернет домашние устройства, в то время как интернет вещей включает любые связанные через интернет устройства в принципе.

Наиболее распространенные примеры автоматических действий в "умном доме" - автоматическое включение и выключение света, автоматическая коррекция работы отопительной системы или кондиционера и автоматическое уведомление о вторжении, возгорании или протечке воды.

Домашняя автоматизация в современных условиях — чрезвычайно гибкая система, которую пользователь конструирует и настраивает самостоятельно в зависимости от собственных потребностей. Это предполагает, что каждый владелец умного дома самостоятельно определяет, какие устройства куда установить и какие задачи они будут исполнять.

История

Первым шагом на пути к домашней автоматизации стало собственно изобретение первых бытовых приборов, которые использовали электричество для выполнения простых задач по приготовлению пищи и уборки: пылесос (1901), тостер (1909), домашний холодильник (1913), посудомоечная машина (1913), утюг с регулируемой температурой (1927), диспоузер (1927), стиральная машина (1935), сушильная машина (1935), микроволновая печь (1945), рисоварка (1945), электрическая кофеварка (1952).

В середине XX века появились первые, единичные попытки домашней автоматизации в современном понимании. Для своего времени они выглядели футуристическими экспериментами и причудами изобретателей и практического распространения не получили. Наиболее известными были «Дом с кнопками» (Push-Button Manor, 1950) американского инженера Эмиля Матиаса, где расположенные по всему дому кнопки автоматизировали выполнение основных бытовых задач, и компьютер Echo IV (1966) американского инженера Джеймса Сазерленда, который мог регулировать работу домашней климатической техники, включать и выключать некоторые приборы и распечатывать списки покупок.

В 1975 году шотландская Pico Electronics разработала первый специализированный стандарт управления домашними устройствами: X10. Для передачи сигналов использовались обычная электрическая сеть. Кроме того, создатели предусмотрели беспроводное управление на радиочастоте 433 МГц (в США 310 МГц). Новая система позволяла включать и выключать приборы и менять яркость света, а также получать данные о текущем состоянии приборов. Для управления X10 были разработаны специальные пульты и компьютерный интерфейс. Широкому распространению систем на X10 способствовали простота их установки и низкая цена.

В 1980-х основным рынком X10 стали США, а в Европе устройства на X10 использовались значительно меньше, в первую очередь из-за особенностей государственного регулирования, не позволявшего применять весь функционал устройств. Одновременно европейские электротехнические компании готовили собственные аналоги X10. Чтобы эффективнее продвигать свои разработки, немецкие компании во главе с Siemens в итоге решили использовать единый стандарт, который назвали Европейской инсталляционной шиной (EIB, 1990). Группа компаний во главе с французской Electricité de France создала стандарт BatiBus. Голландская Philips, немецкая Daimler Benz, французская Thomson Consumer Electronics, British Telecom и ряд других создали Европейскую ассоциацию домашних систем (EHSA, 1991) и третий европейский стандарт — EHS.

В 1984 году американская Ассоциация жилищно-строительных компаний (National Association of Home Builders) изобрела для домов с использованием автоматизации термин «умный дом» (smart house), а в 1999 году студия Disney выпустила фильм Smart House, представивший идею умного дома широкой публике.

В 1999 году компании, производившие устройства на трех европейских стандартах, договорились об объединении и создании единого протокола KNX, который был представлен в 2002 году и стал открытым.

Переворот в технологиях домашней автоматизации произошел в 2010-х, толчком к нему послужило появление iPhone (2007) и других смартфонов. На рынке домашней автоматизации появились сразу несколько прорывных разработок, за которыми последовали сотни новых устройств. В 2010 году Dropcam представила недорогую (200 долларов) камеру видеонаблюдения с современным дизайном, онлайн-доступом к видео со смартфона и возможностью хранить записи в облаке. В 2011 году компания Nest представила программируемый термостат, призванный решить проблемы предыдущих: они были слишком сложными, и пользователи были не в состоянии настраивать их так, как хотели, и экономить энергию.^[1] В отличие от них, термостат Nest был самообучаемым, а кроме того давал возможность управления со смартфона. В 2014 году обе компании купила Google.

В 2012 году ещё одна компания из Кремниевой долины SmartThings представила прорывную систему домашней автоматизации, стоившую в сотни раз^[2][3] меньше существовавших до сих пор аналогов: хаб за 100 долларов, датчики по 30-40 долларов, розетки и выключатели по 50 долларов и ряд других устройств. Вдобавок SmartThings поддерживала более 100 тысяч сторонних устройств и приложения 8 тысяч сторонних разработчиков.^[4] В 2014 году компанию купила Samsung.

В 2014 году появилась первая «умная колонка» Amazon Echo — небольшое устройство со встроенным умный помощником Alexa с голосовым управлением. Она позволяла получать ответы на бытовые вопросы и управлять домашними устройствами. В 2016 году появился аналог Google Home на основе собственного умного помощника Google Assistant. Компания Apple выпустила умную колонку Apple HomePod на базе голосового помощника Siri.

Технологии

Система умного дома включает три типа устройств:

• Контроллер (хаб) — управляющее устройство, соединяющее все элементы системы друг с другом и связывающее её с внешним миром
• Датчики (сенсоры) — устройства, получающие информацию о внешних условиях
• Актуаторы — исполнительные устройства, непосредственно исполняющие команды. Это самая многочисленная группа, в которую входят умные (автоматические) выключатели, умные (автоматические) розетки, умные (автоматические) клапаны для труб, сирены, климат-контроллеры и так далее.

В большинстве современных умных домов контроллер общается с остальными устройствами системы через радиосигналы. Самые распространенные стандарты радиосвязи для домашней автоматизации — Z-Wave (частота зависит от страны, в Европе 868 МГц, в России 869 МГц) и ZigBee (868 МГц или 2,4 ГГц), Wi-Fi (2,4 ГГц), Bluetooth (2,4 ГГц). Почти все они используют шифрование данных (AES-128), в Wi-Fi применяется шифрование WPA, WPA2 или WEP.

Для связи с внешним миром контроллер как правило подключается к интернету.

Системы безопасности

• Датчики движения, датчики присутствия, датчики вибрации, датчики разбития стекла, датчики открытия окна или двери
• Видеонаблюдение
• Видеодомофоны и видеоглазки
• Электронные замки (умные замки, смартлоки) и модули управления воротами
• Сирены

Эти устройства позволяют сконструировать подходящую систему безопасности, от сравнительно простой до достаточно сложной.

Среди основных алгоритмов:

• регистрация нежелательного проникновения
• уведомление владельцев
• включение сирены
• запуск видеосъемки
• запирание входных или межкомнатных дверей

Вдобавок, системы безопасности умного дома интегрируются с охранными системами, по тревоге высылающими группы реагирования. В большинстве стран рынок охранных систем существует достаточно давно, в то время как системы умного дома стали широко распространяться лишь в 2010-х годах. Отдельные поставщики охранных услуг позволяют интегрировать свою сигнализацию с умными устройствами, которые устанавливает сам пользователь, либо соглашаются высылать группы реагирования по сигналам тревоги с таких устройств.

Электронные замки, видеодомофоны и видеоглазки позволяют также организовать систему контроля доступа с возможностями дистанционного управления, видеозаписи и так далее.

Управление освещением

• Умные выключатели и диммеры
• Модули управления шторами, жалюзи и рольставнями
• RGB- и RGBW-контроллеры для управления светодиодными светильниками, прежде всего светодиодными лентами
• Датчики движения и присутствия
• Датчики освещенности

Такие устройства позволяют автоматизировать управление светом и чаще всего используются, чтобы:

• автоматически включать свет, когда люди входят в помещение, и выключать, когда выходят
• автоматически поддерживать освещенность на постоянном уровне, регулируя яркость светильников и положение жалюзи или штор
• автоматически регулировать освещенность в зависимости от сезона и времени суток или по другим заранее заданным правилам

Управление климатом

• Датчики влажности
• Датчики температуры
• Термостаты для поддержания постоянной температуры или ее автоматического регулирования
• Терморегуляторы для управления мощностью батарей отопления
• Климат-контроллеры, передающие команды умного дома на технику предыдущих поколений, которая управляется обычными дистанционными пультами, прежде всего на кондиционеры
• Гигростаты для поддержания постоянной влажности или ее регулирования

Основная задача устройств умного дома в этом случае - автоматически регулировать работу климатических систем так, чтобы одновременно обеспечить комфортный микроклимат и сократить расходы на его поддержание. Наиболее распространенные функции умного дома здесь:

• автоматически поддерживать комфортную температуру в помещениях, где находятся люди
• автоматически снижать мощность батарей и кондиционеров в отсутствие людей и ночью
• автоматически поддерживать влажность, комфортную для людей и подходящую для помещения и предметов обстановки
• автоматически вентилировать помещения и очищать воздух, поддерживая комфортное качество воздуха

Вызовы

Основные вызовы для домашней автоматизации касаются фрагментированнности отрасли и безопасности данных^[5][6].

Острота проблемы безопасности данных зависит от применения устройств. Чем серьезнее потенциальные последствия, тем опаснее взлом. Если для автоматизации в промышленности или медицинских учреждениях риски могут быть чрезвычайно велики, то для домашней автоматизации, отвечающей за управление светом или системой датчиков, они значительно ниже.

Производители создают устройства на собственном программном обеспечении, с собственными мобильными приложениями и контроллерами. Это усложняет взаимодействие устройств и создание единой сети из устройств различных производителей.

Крайний случай представляет собой применение проприетарного софта с закрытым кодом. Работающие на таком программном обеспечении устройства зачастую вообще невозможно связать с устройствами других производителей.

Некоторые протоколы, в первую очередь Z-Wave, создавались с целью преодолеть эту проблему и дать производителям возможность создавать устройства, способные взаимодействовать друг с другом. Конструировать устройства с возможностью свободного взаимодействия друг с другом стали также производители на ZigBee. Готовность производителей создавать устройства на одном и том же стандарте — один из путей решения проблемы, они объединяют свои усилия в рамках единого консорциума (например Z-Wave Alliance) и совместно развивают стандарт.

Второй путь — разработка устройств, способных взаимодействовать с разными стандартами.^[7] Некоторые производители встраивают в главный контроллер домашней сети возможность управлять устройствами на нескольких стандартах, например на Z-Wave, ZigBee, Bluetooth LE и KNX. В этом случае устройства все ещё не могут взаимодействовать напрямую, но получают возможность работать друг с другом через хаб, который переводит сигналы с одного стандарта на другой.

Регулирование в России

Российский регулятор разрешает свободно использовать устройства, работающие на радиочастотах 433 МГц, 868 МГц и 2,4 ГГц^[8].

Согласно Перечню радиоэлектронных средств и высокочастотных устройств, подлежащих регистрации, не подлежат регистрации и доступны для свободного приобретения и использования устройства дистанционного управления, охранной сигнализации и оповещения в полосе радиочастот 868 - 868,2 МГц с допустимой мощностью излучения передатчика не более 10 мВт, а так же Неспециализированные (любого назначения) устройства в полосах радиочастот 433,075 - 434,790 МГц и  868,7 - 869,2 МГц с допустимой мощностью излучения передатчика не более 25 мВт.

Использование устройств на неразрешенных частотах наказывается штрафом и конфискацией устройств^[9].

См. также

• Бытовой робот
• Домашний кинотеатр
• Мультирум

Примечания