Для создания «умного дома» существует множество технологий, разработанных различными фирмами. Некоторые из них ориентированы на «умный дом» третьего поколения, некоторые уже не поддерживают современных решений, однако ещё присутствуют на рынке и продвигаются в рекламе. Мы будем рассматривать технологии, получившие широкое распространение и считающиеся самыми перспективными на рынке.
Одной из современных тенденций является принцип «интеллект в каждом устройстве». Это означает, что любое устройство, включённое в систему «умного дома», является «интеллектуальным» и способным к «общению». Каждое устройство, подключённое к «умному дому», содержит внутри себя микропроцессор и специальный сетевой интерфейс. Каждый пульт управления, выключатель, кондиционер, жалюзи, осветительный прибор содержат в себе чип, обеспечивающий их «разумное поведение». Учитывая стремительное снижение стоимости современной микроэлектроники, эта идея не только не кажется абсурдной, но и получила широкое распространение на практике.
Микропроцессорами, поддерживающими связь со всеми другими элементами «умного дома», могут быть оснащены любые устройства. Например, микрочипы встраиваются в холодильники, стиральные машины и кофеварки. Если интерфейс стандартный, имеющий открытый протокол, то устройство становится органичной частью дома. Например, кофеварку можно включить с любой комнатной панели управления, с удаленного пульта отслеживать температуру напитка или через Интернет запрограммировать приготовление кофе к определенному часу. Такие возможности забавны и не получили пока общего признания. А вот умение стиральной машины включиться при переходе на пониженный тариф электроэнергии по сигналу от счетчика становится весьма актуальным. И, конечно же, светильник или кондиционер без чипа выглядят несколько архаично.
|
Объединение Кибор устройств в сеть |
Надо отметить, что на рынке все ещё остались устройства, не поддерживающие децентрализованный принцип работы. Они основаны на парадигме master-slave, «ведущий-ведомый». Это означает, что в доме имеется один интеллектуальный узел, контроллер, который и выполняет программу. Все остальные устройства лишены «интеллекта» и выполняют исключительно механическую работу. Такая система иногда оказывается дешевле, но очень скоро хозяин дома столкнется с проблемой невозможности добавления новых устройств или внесения в систему дополнительных функций.
Объединение устройств в единую сеть реализует интерфейс, который иногда выполняется в одном чипе с процессором, а иногда представляет собой отдельный элемент. От вида этого интерфейса зависит, какую именно среду передачи данных будут использовать устройства. Самая распространенная среда передачи - кабель типа «витая пара». Эта среда обладает высокой пропускной способностью, надежностью и помехозащищенностью. Кабель имеет незначительную толщину и легко укладывается в стандартные кабель - каналы.
Однако иногда возникает проблема: чистовая отделка закончена, а необходимо повесить ещё одну панель управления. Или же панель управления или датчик помещаются туда, где невозможна прокладка кабеля. В таком случае помогает радиоинтерфейс. Преимущество радиоинтерфейса - отсутствие проводов. Устройства обмениваются между собой сигналами высокочастотного диапазона, и им не нужны линии связи. Недостатки - малый радиус действия и низкая помехозащищенность. Радиосигнал значительно ослабляется железобетонными конструкциями, и если в деревянном доме радиоинтерфейс может охватывать несколько комнат, то в монолитном доме возможен исключительно внутри одного помещения. Кроме того, электромагнитное излучение не полезно для человека.
Еще один способ связи - так называемый powerline, по линии электропередач. В этом случае специальный высокочастотный сигнал управления закачивается прямо в электрическую сеть 220 В и распространяется по электрическим проводам. Самая частая область применения такого интерфейса - передача информации от счетчиков электроэнергии или управление освещением придомовой территории. Другие области применения подобной среды встречаются не часто, поскольку линии электропередач сильно забиты помехами и скорость передачи данных по ним крайне низка. Например, при считывании показаний счетчика на расстоянии 1 км, скорость передачи данных не превышает 100 бит в секунду, и при этом повторную передачу информации приходится производить по 2-3 раза.
Еще один часто применяемый тип интерфейса - инфракрасный. Его используют в дистанционных пультах управления, которые хозяин носит с собой. Он очень удобен своей мобильностью и тем, что зона действия ограничена конкретным помещением. Так, внося один и тот же пульт в разные помещения, хозяин может с его помощью управлять освещением конкретно в том помещении, где находится сам.
Для управления «умным домом» через Интернет, мобильный телефон или носимый компьютер в доме ставится специальный шлюз или группа шлюзов – специальных устройств преобразования сигнала. Первый шлюз преобразует сигнал в стандартный протокол TCP/IP в среде Ethernet. Это может быть любой Интернет - маршрутизатор, GSM-шлюз, Wi-Fi порт и любое аналогичное устройство. По протоколу TCP/IP второй шлюз получает информацию и преобразует её в сигнал, доступный системам «умного дома». Фактически «умным домом» можно управлять с любого устройства, сигнал которого можно преобразовать в IP.
В децентрализованных системах каждый датчик или пульт управления посылают в среду передачи данных информацию о своем состоянии. Датчик освещенности передает значение регистрируемой освещённости. Комнатная панель управления передает, какие именно кнопки на ней были нажаты, а какие нет. В соответствии с этим каждое исполнительное устройство выбирает из потока те данные, которые касаются именно его. и формирует на этой основе алгоритм работы. Так, контроллер светильника выбирает из информационного потока номер зонны освещения, показания датчиков присутствия и освещенности. Если условия совпадают с записанными в его памяти, он выдает команду на включение светильника, если не совпадают - светильник выключается.
Микропроцессор обеспечивает интеллектуальное поведение каждого устройства. Именно в его памяти и зашита программа поведения устройства. Он выбирает нужные данные, сравнивает их с поставленными условиями и выдает команду на включение устройства.
Децентрализованная сеть, в которой каждое устройство может передать информацию каждому, - основной стандарт при проектировании «умного дома» третьего поколения. Эта сеть легко программируется, перенастраивается и расширяется. Полностью сконфигурированная и настроенная сеть работает устойчиво и быстро.