1. Problemi lungo la strada
2. Cosa c'è nel bene

Nella parte finale della serie di articoli sulla creazione e configurazione di un microserver assemblato con le mie mani, ho pensato di scrivere come ho introdotto eroicamente un sistema di classe Smart Home sulla base tecnologica dello stesso microserver. Bene, cosa ne è venuto fuori, leggi sotto.

A cosa serve la “casa intelligente”?

Il concetto di "casa intelligente" non è apparso ieri e nemmeno l'altro ieri. La gestione automatizzata e automatica della casa ha avuto origine nella mente delle persone alla fine del 19° secolo, quando le macchine in acciaio hanno sostituito a frotte la vera potenza. Ed è stato allora che la persona ha iniziato a pensare, ma dopotutto puoi combinare tutti gli elettrodomestici in un unico sistema e controllarli come vuole la tua anima. Vuoi accendere la luce della doccia al secondo piano con l'interruttore nel fienile, oppure vuoi accendere il riscaldamento semplicemente chiamando il numero di telefono.

Nella mente dei sognatori, sono state disegnate immagini idilliache di come una persona, tornando a casa, gode del comfort e tutte le faccende domestiche vengono eseguite da sole. Queste aspirazioni sono state incarnate, tra l'altro, in numerose opere di narrativa, che vanno dall'inimitabile Charlie Chaplin alle audaci opere di scrittori di fantascienza. E in molti modi hanno anticipato lo sviluppo futuro della tecnologia domestica e la sua integrazione in sistemi unificati. Ma la storia non è andata esattamente come è stata vista da molti.

Nelle attuali difficili condizioni, una "casa intelligente" dovrebbe svolgere approssimativamente il seguente insieme di funzioni, che non sono sempre obbligatorie, ma non limitate al loro quadro. Cominciamo con il più semplice. Controllo della luce. Una casa intelligente dovrebbe accendere l'illuminazione quando è buio e registra la presenza di una persona. E durante il giorno e quando non c'è nessuno nella stanza, l'elettricità dovrebbe essere risparmiata, quindi il sistema non dovrebbe bruciare le lampadine invano. La funzione successiva, che è relativamente facile da implementare, può essere tranquillamente chiamata controllo del clima interno. A seconda della temperatura, la smart home accende il riscaldamento o l'aria condizionata. Ebbene, idealmente gestisce anche l'umidità, che è particolarmente importante in inverno, quando l'umidità nel nostro clima è in qualche modo pessima.

Casa intelligente, è abbastanza ragionevole caricare anche varie funzioni di sicurezza. Deve essere in grado di riconoscere il suo padrone e spaventare gli estranei inserendo luce, elettrodomestici e imitando in ogni modo possibile la presenza dei proprietari presso la struttura. A proposito, ricevendo informazioni sulla posizione del suo proprietario, una casa intelligente decente avrà il tempo di portare il microclima in un determinato stato quando torna a casa. E negli intervalli in cui non c'è nessuno in casa, la casa cercherà di risparmiare energia, sia essa gas o luce, al massimo.

Cos'altro? Forse una casa intelligente dovrebbe essere in grado di controllare gli elettrodomestici, preferibilmente senza gesti inutili da parte degli inquilini. Quindi, è possibile che un unico telecomando possa essere utilizzato per controllare una TV, un impianto stereo e un aspirapolvere automatico, oppure sarebbe possibile fare a meno dei telecomandi, utilizzando il controllo vocale o i gesti. E allo stesso tempo, alcuni proprietari vorrebbero essere in grado di ottenere una sorta di statistica storica. Ad esempio, come è cambiata la temperatura nell'armadio durante l'anno, o come sono correlati il ​​consumo di acqua e la luce accesa nel bagno al secondo piano.

Ma idee così audaci come la preparazione automatica di colazioni, pranzi o cene, pulire i letti, stirare e piegare i vestiti e altri lavori domestici non qualificati sembrano rimanere finora le fantasie degli scrittori. Anche se di tanto in tanto qualcuno cerca di risolvere questi problemi, ma non vanno mai alle masse. Ed è improbabile che lo facciano fino a quando non appare sul mercato una soluzione completa che ti permetta di risolvere il problema immediatamente, del tutto senza mal di testa. Anche i frigoriferi automatizzati, ordinando cibo con consegna, mentre venivano consumati, in qualche modo non mettevano radici. Dopotutto, non solo il frigorifero stesso è importante, ma anche l'intera infrastruttura che lo circonda. Prodotti in confezione e con cartellino, un servizio di consegna, e allo stesso tempo un indovino dei desideri dei proprietari, che all'improvviso volevano per cena domani gamberi fritti, e non i noiosi broccoli.

Modalità di implementazione del concetto di "Smart home"

Da un punto di vista tecnico, qui tutto è semplice. Ogni casa intelligente è suddivisa in un controller centrale che memorizza ed elabora la logica degli eventi, sensori che generano effettivamente eventi e vari dispositivi esecutivi che elaborano gli ordini dal controller centrale. In realtà, questo è il sistema di casa intelligente. In alcuni casi, con un forte desiderio, puoi anche aggiungere una certa interfaccia per la comunicazione con l'utente. Può essere un telecomando o pannelli di controllo, un programma su un telefono o tablet, o anche un posto di lavoro separato, come nella serie Star Track.

I sensori e gli attuatori possono essere molto diversi. I sensori includono qualsiasi dispositivo in grado di misurare qualcosa, dal livello di illuminazione alla posizione del capofamiglia nello spazio fuori casa. Quest'ultimo, però, non è affatto un tipico sensore, ma può comunque generare determinati eventi a cui può reagire il controllore centrale. Tutto è noioso, poco interessante e prevedibile. Tuttavia, i dispositivi esecutivi sono tutti uguali. Possono cambiare qualcosa, ad esempio l'alimentazione, ruotare qualcosa, ad esempio il regolatore dell'alimentazione del refrigerante, o premere qualcosa, come il pulsante per aprire la porta del garage. In generale, tutte le azioni eseguite da dispositivi esecutivi, in un modo o nell'altro, sono eseguite da una persona.

Ma il controller centrale può essere un computer universale dotato di interfacce per interagire con la periferia di una casa intelligente, o un dispositivo separato e altamente specializzato progettato solo ed esclusivamente per questi compiti. Ma anche un dispositivo del genere non è altro che un computer.

È in questa fase che voglio notare immediatamente che i sensori e gli attuatori devono in qualche modo comunicare con il controller centrale. Devono connettersi ad esso, questa volta, e inviare flussi di dati in una forma comprensibile a tutte le parti, queste sono due. Dal punto di vista dell'organizzazione fisica, sono disponibili due principali opzioni: una connessione cablata e una connessione wireless su canale radio. Non consideriamo l'esotismo come l'interazione ottica o la trasmissione di dati e comandi su schede perforate tramite posta pneumatica. A proposito, il canale radio può essere implementato su uno spettro abbastanza ampio di frequenze radio, sebbene i produttori di apparecchiature stiano ancora cercando di limitarsi alle frequenze non autorizzate disponibili per la popolazione civile.

Problemi lungo la strada

Se vivessimo in un mondo ideale, non avremmo alcun problema, tranne uno. Sarebbe troppo noioso per noi vivere in un mondo del genere. Pertanto, sulla strada per l'implementazione del sistema di casa intelligente, ci sono molte difficoltà completamente superabili che riempiono il nostro mondo dei colori della gioia di essere, ovviamente, solo se superate con successo. E puoi parlare molto di potenziali problemi, lunghi e noiosi.

Prima di tutto, vale la pena partire dall'ambiente fisico per lo scambio di informazioni tra il controllore centrale e l'intera periferia. Se viene utilizzato un canale radio, nelle aree urbane può funzionare in modo molto instabile a causa dell'aria pesantemente caricata, soprattutto in considerazione del fatto che molti produttori di apparecchiature ignorano completamente la necessità di una consegna garantita dei messaggi. Inoltre, le comunicazioni radio sono potenzialmente vulnerabili agli aggressori, perché è molto facile intercettare e le misure per crittografare le trasmissioni sono suscettibili di essere compromesse. E va bene, se fosse un segnale dal sensore di temperatura fuori dalla finestra. E se fosse un comando all'impianto di riscaldamento? O le serrature della porta d'ingresso?

Ma anche con il collegamento cablato di sensori e attuatori, non tutto è così semplice. Richiedono il passaggio dei cavi. E lascia che siano solo uno o due fili sottili, ma comunque, per il loro bene, dovrai forare le pareti, rimuovere i controsoffitti, rovinare la bellezza della ristrutturazione passata. Come sarebbe ragionevole presumere, un sistema di casa intelligente cablato deve essere progettato anche prima dell'inizio delle riparazioni alla tua, ancora stupida, casa. E da implementare, ovviamente, nella fase di riparazione. In caso contrario, i cablaggi penzolanti saranno assicurati.

Sembrerebbe che qui la soluzione potrebbe essere una connessione wireless, se soprattutto una casa di campagna e la densità di interferenze radio è minima, ma non dimenticare l'alimentazione di vari sensori e dispositivi. Se alcuni, tutt'altro, sensori possono essere alimentati da batterie sostituibili, allora non sarà così semplice con gli attuatori. I potenti motori elettrici richiedono elettricità fornita da una presa. E non ti offenderai se la tua casa è congelata solo perché le batterie del rubinetto del riscaldamento si esauriscono improvvisamente? Pertanto, anche con i sistemi wireless, la probabilità di dover essere intelligenti con i cablaggi rimane molto alta. E un po' di più sull'alimentazione a batteria. Devono essere cambiati periodicamente, ma sarà troppo pigro per farlo dopo la seconda iterazione. Il fattore umano, qualunque cosa si possa dire. Almeno dovremmo vivere e non impegnarci nella sostituzione infinita delle batterie in tutti i tipi di gadget.

A proposito, alcuni ricercatori stanno lavorando alla produzione di energia per alimentare i sensori dal dispositivo etere circostante. In questo modo sono già stati presentati al pubblico prototipi funzionanti di sensori di temperatura, che vengono caricati dalle onde radio dei punti di accesso Wi-Fi, e poi, quando è stata accumulata energia sufficiente, si collegano alla rete Wi-Fi e inviare le letture al controllore esecutivo. Il vantaggio di un tale sistema è proprio il fatto che non sono necessari cavi per la trasmissione delle informazioni, né per l'alimentazione. Ma, ad esempio, il sensore per il contenuto di CO 2 nell'aria non può essere alimentato dal punto di accesso, poiché il sensore stesso deve essere riscaldato ad alta temperatura per le misurazioni e ciò richiede molta energia.

Ma questo è lontano da tutti i problemi incontrati sul modo di implementare nella pratica il sistema di casa intelligente. A causa della disorganizzazione del mercato, molti attori sono stati costretti a sviluppare i propri standard per lo scambio di dati tra la periferia della casa intelligente. Così sono nati dispositivi incompatibili tra loro. E cercando di automatizzare la sua casa, il suo proprietario diventa un ostaggio dell'azienda del produttore, poiché non può passare a dispositivi di un altro produttore a causa della mancanza di compatibilità. E il punto qui è lontano dalla gamma di dispositivi o dal loro costo da un'unica azienda. E cosa accadrà se esce di scena in un momento in cui i sistemi di casa intelligente devono funzionare per dieci o addirittura vent'anni? Cosa fare tra 15 anni se il controller centrale è fuori uso? Iniziare una nuova ristrutturazione e cambiare completamente il sistema di casa intelligente? La domanda rimane senza risposta.

Ma poi c'era una luce alla fine del tunnel. Gli standard accessibili sono nati e si stanno via via sviluppando. E anche se vai alla versione in lingua russa di Wikipedia, solo lì puoi contare almeno nove diversi standard di comunicazione. E questo senza contare gli standard aziendali. Certo, passerà del tempo e i produttori in qualche modo aderiranno e rafforzeranno alcuni standard, come, ad esempio, è successo con i formati dei dischi video (e c'erano DVD, Video Disk, Blue Ray, HD DVD e altri). Solo ora eserciteranno a spese del consumatore (ed è sempre stato così). E nel caso di una scommessa sullo stallone sbagliato, puoi nuotare verso qualche dissonanza dopo un paio d'anni, cercando di aggiungere un altro sensore al sistema.

E la facilità d'uso? C'è un pulsante sul muro, premendolo ottengo un'azione chiara. Se invece di un pulsante c'è un display, quindi invece di una singola pressione, mi aspetto abbastanza ragionevolmente di vedere un menu lì, che mi richiederà non solo sforzi mentali, ma anche motori sotto forma di molti tocchi sul schermo o tastiera. Amici, questo è conveniente solo nei film di fantascienza spaziale, dove gli eroi premono una nuvola di pulsanti davanti a ogni porta. Ma nella vita reale, tutto dovrebbe essere veloce e chiaro.

Alla fine di questa frase, vorrei menzionare un altro problema che di solito viene dimenticato. Man mano che il sistema diventa più complesso, diventa sempre meno affidabile. Il sistema più semplice, dove c'è solo un feedback positivo o negativo, è il più affidabile. Immagina una combinazione di un termostato e una valvola del gas. Più alta è la temperatura, più il termostato chiude la valvola del gas, abbassando così la temperatura. Ma cosa succede se la stessa funzione di mantenere una data temperatura viene assegnata a un dispositivo incommensurabilmente più complesso, ad esempio un computer? UEFI, BIOS, microprocessore, bridge nord e sud, RAM, sottosistema del disco, alimentazione, sistema operativo, programma di controllo... Più elementi, meno affidabilità. Infatti, anche nella teoria del controllo, quando si duplicano sistemi di controllo, con una differenza nelle loro letture, viene data preferenza all'indicazione che si ottiene da un sistema più semplice. Ma cosa succede se la tua casa intelligente super sofisticata si blocca da qualche parte a metà gennaio?

Arrivare all'implementazione pratica

Nel processo di implementazione di un progetto di microserver, ho riflettuto a lungo per quali scopi posso utilizzare il concetto di Smart Home in un'applicazione a casa mia. Queste riflessioni in qualche modo mi hanno portato alla decisione che non avevo bisogno di una casa intelligente centralizzata. L'impianto di riscaldamento è perfettamente regolato da un controller caldaia industriale con un'unità di controllo remoto di Siemens. E lo fa meravigliosamente. La semplicità del controller non gli consente di bloccarsi nel momento più inopportuno. E questa semplicità è stata testata negli anni. E anche quando uno dei sensori di temperatura si è guastato, il riscaldamento non è scomparso, sebbene abbia funzionato secondo un algoritmo davvero meraviglioso. Che, tuttavia, è stato onestamente visualizzato sul controller.

Il sistema Xital mi aiuta a monitorare la temperatura in casa e controllare alcuni dispositivi. E se succede qualcosa, questo è un sistema semplice, mi darà il segnale di allarme appropriato. Non che la mia valvola a sfera sul comando del riscaldamento sia inceppata, ma che la temperatura nella stanza si sia pericolosamente abbassata sotto controllo. E me lo informerà sotto forma di SMS. Il sistema ha funzionato per diversi anni senza guasti. Cos'altro è necessario?

La sicurezza è gestita da un sistema separato che chiama il supporto armato se succede qualcosa e allo stesso tempo mi avvisa dell'accesso non autorizzato. E non vale la pena integrarlo con nient'altro in modo esplicito. Accendere e spegnere le luci nei tempi previsti è fantastico, ovviamente. Ma dove devo accendere la luce quando c'è qualcuno, funziona un sensore di movimento completamente autonomo con un relè. Puoi spegnere la luce a distanza utilizzando gli interruttori walk-through, progettati solo per lunghi corridoi o scale. Tale interruttore consente di accendere e spegnere la luce o altro carico da qualsiasi punto, è sufficiente instradare correttamente il cablaggio. Non c'è soluzione più affidabile. E con l'imitazione della presenza, i timer autonomi che controllano il carico si adattano con successo.

Ovviamente stavo pensando di accendere a distanza la pompa per innaffiare il giardino, o di comandare in automatico tapparelle e tapparelle. Ma per l'irrigazione è sufficiente solo un relè radio, che è in grado di collegare o scollegare il carico tramite un segnale dal telecomando. E ho dovuto abbandonare l'idea di controllare le persiane non appena ho capito cosa bisognava fare, quanti muri aprire e quanto cavo stendere, solo per dare energia ai posti giusti. Si è scoperto quasi la metà delle riparazioni.

Ho anche avuto un'idea per il monitoraggio volumetrico della temperatura in tutta la casa. Dicono che sarebbe bello avere statistiche e capire come cambia la temperatura nel tempo in ogni stanza separata dell'edificio. E confrontalo con altri parametri. Dal punto di vista della ricerca, questo è sicuramente interessante, ma in pratica sarebbe necessario implementare una rete di diverse decine di sensori termici, per costruire interfacce per la loro connessione. È interessante, realizzabile, ma lo sforzo non è affatto correlato al risultato, poiché non esiste un obiettivo finale per ciò che viene fatto.

E perché rovinare un sistema che funziona in modo affidabile e stabile per il bene di qualche idea incomprensibile? Perché ridurresti personalmente l'affidabilità di un sistema, un errore in cui comporterebbe costi molto significativi? Quindi mi è sembrato che non ce ne fosse assolutamente bisogno ed è meglio non caricare il microserver con le funzioni Smart Home.

Cosa c'è nel bene

Tuttavia, ho ancora provato i sistemi di automazione domestica più convenienti, se non tutti, basati su Ubuntu o sistemi compatibili. Il testo seguente ridurrà il tempo speso alla ricerca di qualcosa di interessante da implementare nei tuoi progetti.

CCU.IO

Un front-end molto avanzato e un controller di logica aziendale di un ingegnere tedesco. Durante questa scrittura, il prodotto ha perso il proprio dominio e si è spostato su GitHub. Ma, nonostante tutto, il sistema merita attenzione, poiché ha una documentazione in lingua russa e un forum.

Tecnologicamente, il sistema è implementato in JavaScript e nella libreria Node.js, il che significa automaticamente un'opportunità molto flessibile per implementare alcune delle sue funzioni o modificare i meccanismi standard. Solo per questo devi essere un programmatore, cosa che chiaramente manca a molti, moltissimi. Sebbene gli utenti ordinari possano configurare il sistema se leggono la documentazione.

Il sistema non è destinato solo alla domotica, ma può essere utilizzato come strumento per visualizzare e automatizzare i processi o per aiutare le persone con disabilità. Per implementare l'intera varietà di applicazioni, è possibile utilizzare i componenti aggiuntivi già sviluppati, inclusa l'organizzazione di varie interfacce utente.

CCU.IO interagisce con sistemi esterni, sensori e attuatori tramite driver. Sono riuscito a contare oltre trenta driver per vari dispositivi, dall'interazione con i database MySQL e la posta elettronica, al controllo delle lampade intelligenti Phillips o alla connessione a ricevitori Onkyo. Tra le apparecchiature supportate puoi trovare, ovviamente, 1-Wire, HomeMatic e alcune altre.

Tutto sommato, CCU.IO è una vera mietitrice che può fare quasi tutto e funziona su quasi tutti gli hardware, da Windows e Linux a vari computer a scheda singola.

Domotic

E questo è già un sistema pulito, un controller centrale progettato per creare un sistema di classe "Smart Home". Domoticz è rilasciato sotto l'egida dell'Open Source, quindi può essere modificato e perfezionato senza troppe difficoltà, il che è molto importante quando l'autore originale si stanca di supportarlo. Come CCU.IO, Domoticz funziona su qualsiasi cosa, da Windows e Linux a tutti i tipi di dispositivi embedded.

Tra i dispositivi e i protocolli supportati, ho contato quasi quaranta nomi, sebbene tra questi ci fossero rarità come Logitech Media Server o SolarEdge Inverter. Tuttavia, trovare qualcosa da abbinare a Domotica è facile.

Una delle caratteristiche più interessanti che attribuirei è la capacità di costruire graficamente la logica dei processi di lavoro del controller. Questa funzione ti consente di creare feedback su vari eventi nel sistema senza utilizzare il duro lavoro dello sviluppatore.

Nel complesso, il sistema è formato abbastanza integrale e merita una conoscenza approfondita. L'ho persino installato su uno dei miei NAS e ne ho monitorato la temperatura per sei mesi. Solo da questo non seguì nulla.

Jarvis

Un altro tedesco con un sistema visivo molto avanzato. Inoltre, un classico sistema che controlla tapparelle, luce, serrature e temperatura. Tutto questo può essere controllato in sicurezza da un'unica schermata e allo stesso tempo è possibile vedere lo stato attuale di elementi specifici. Tutto è fatto con un desiderio patologico tedesco di ordine. Non c'è assolutamente nulla da criticare, l'unica cosa è che il sistema stesso non viene né scaricato né ottenuto in qualche altro modo. Lo stato attuale del progetto non è chiaro. Ma almeno vale la pena guardare l'implementazione, è troppo buona.

Maggiordomo

Un altro costruttore per la creazione di un controller per la casa intelligente, ma già da sviluppatori di lingua russa. Il sistema è implementato in linguaggio PHP, ma consente una propria revisione, ovvero la revisione della logica interna, nel linguaggio visual builder, JavaScript, Dart, Python o XML. Anche se, personalmente, non sono molto chiaro su come sviluppare la logica in XML.

Il progetto si sta sviluppando molto attivamente, ha una vasta comunità e supporta circa due dozzine di sistemi e protocolli diversi. MajorDoMo stesso è distribuito con una licenza MIT aperta, il che significa che il sistema può essere liberamente ridistribuito e modificato come preferisci, non dimenticare di lasciare avvisi di paternità. Il sistema è sicuramente da considerare, forse come uno dei principali candidati.

Attrezzatura

Per quanto riguarda la periferia, da un lato, tutto è roseo, ci sono molti dispositivi diversi di diversi produttori, ma dall'altro, se pensi alla compatibilità, diventa già più triste. Soprattutto se si considera che non tutto ciò che è compatibile funzionerà. Ma c'è qualcosa sul mercato a cui vale la pena prestare attenzione.

I compagni bielorussi hanno sviluppato e stanno vendendo attivamente il loro sistema di casa intelligente F & Home. Il sistema include sia dispositivi separati che possono essere utilizzati separatamente da tutto, sia complessi integrati che consentono di collegare tutto in un unico sistema.

Gli specialisti di Z-Wave.me offrono una grande varietà di dispositivi per la domotica. Naturalmente, tutti i loro prodotti sono compatibili con il protocollo Z-Wave e possono essere utilizzati nelle case intelligenti costruite su questa piattaforma. I ragazzi hanno anche delle vere rarità, ad esempio un adattatore per leggere i giri di rotazione da un contatore elettrico meccanico. Non basta, soprattutto in termini di potenziamento del sistema di alimentazione esistente.

risultati

E avvicinandomi alla fine della storia, voglio riassumere. Il risultato di tutto ciò che è stato detto nell'ambito del progetto "Home Microserver". La mia opinione è che dovrebbe esserci un microserver domestico. Questo è il centro dell'intrattenimento per la tua casa e nel tempo acquisirà sempre più funzioni aggiuntive. E dopo il tempo di utilizzo stimato, verrà sostituito da un nuovo server, più produttivo, più affidabile e più efficiente dal punto di vista energetico.

C'è un effetto economico visibile quando si confronta un microserver autoassemblato con kit già pronti? Da un lato, sì, l'hardware e il software costano quattro volte meno di un NAS o di un server "pronto all'uso" commisurato alle prestazioni. D'altra parte, ho dovuto dedicare una discreta quantità di tempo all'installazione e alla configurazione di tutta questa roba. E il tempo è una risorsa oh quanto è costoso.

Sei riuscito ad espandere le funzionalità come previsto all'inizio? Ma questo è sì. In termini di funzionalità, la libertà era fenomenale. Il microserver creato può essere caricato con qualsiasi attività e funzionerà.

Costruire una casa intelligente con le tue mani può essere difficile per una persona che non ha un'istruzione speciale. Naturalmente, tutto può essere fatto molto più facilmente acquistando moduli per la casa intelligente già pronti. Tuttavia, è meglio costruire il sistema da soli.

Cos'è la "casa intelligente"

Prima di iniziare a lavorare sulla creazione indipendente di vari servizi, è necessario capire che cos'è un sistema di casa intelligente e di cosa è capace.

Una casa intelligente non può essere caratterizzata da due o tre funzioni. Per una definizione più breve, va detto che in un tale sistema tutte le comunicazioni sono collegate a un computer e controllate con il suo aiuto. Il sistema monitora attentamente la temperatura negli ambienti della casa, monitora e cattura le immagini dalle videocamere. Con l'aiuto della tecnologia informatica, puoi regolare la luce, la temperatura del pavimento o delle batterie, accendere vari elettrodomestici e molto altro.

Il grado dell'attrezzatura della casa con vari moduli è determinato dall'attrezzatura collegata o dall'immaginazione e dalle capacità creative del maestro.

Perché è meglio iniziare a organizzare da soli un sistema del genere in casa? Perché in questo caso, il proprietario stesso sarà in grado di regolare vari moduli, complicarli e modificarli. Avrà a portata di mano il codice open source del sistema, che potrà aggiustare a sua discrezione. Moduli e kit già pronti non offrono tale libertà di azione. Sono completamente dipendenti dalla società di sviluppo.

Un altro vantaggio dell'autosviluppo è che il master non spenderà molti soldi né per l'installazione di moduli né per le riparazioni. Se viene consegnato un kit già pronto, qualsiasi revisione sarà piuttosto costosa. Inoltre, il kit stesso sarà anche un elemento di costo significativo.

Ciò che può fare il sistema di casa intelligente dipende in gran parte dall'immaginazione del suo creatore.

Dove iniziare

Devi iniziare a organizzare una casa intelligente con le cose più elementari.

1. Avrai bisogno di un computer.
2. Dovrai creare un sito web per la tua casa, che rispecchi le varie funzioni.
3. Sarà necessario installare software speciali (programmi). Per fare ciò, dovrai chiarire la compatibilità del software con il tuo computer. "
4. Fai un diagramma.
5. Le prime funzioni collegabili possono essere le più semplici. Puoi iniziare con un sistema di monitoraggio domestico e il controllo della temperatura interna.

Dettagli arrangiamento

1. Installazione di un server locale su Linux.
2. Configurazione del server Apache.
3. Usando Linux, puoi organizzare un sistema di videosorveglianza. Ciò richiede ZoneMinder.
4. Su Apache, devi creare un sito per una casa intelligente.
5. Vari allarmi, telecamere USB possono essere installate per il monitoraggio. È inoltre necessario installare i sensori di temperatura e installare il software appropriato.

Questo è il set minimo da cui può iniziare la sistemazione di una casa intelligente. Dopo aver capito i dettagli di tali operazioni, puoi passare a cose più complesse. Per creare in modo economico un sistema di controllo completo per varie comunicazioni e funzioni delle apparecchiature nei locali della casa, non è necessario inventare qualcosa. Su Internet puoi trovare molte soluzioni per creare comfort e intimità.

Alcuni maestri hanno presentato i loro sviluppi da molto tempo e offrono agli utenti di provarli.

Creare un sito web per la tua casa può sembrare una delle cose più difficili da fare. In effetti, un modulo del sito già pronto può essere trovato su Internet oggi. Per coloro che desiderano iniziare a sviluppare da soli, è necessario eseguire le seguenti operazioni.

1. Comprendi php e impara a lavorare con MySQL.
2. Il sistema di controllo per le funzioni della casa intelligente si baserà su vari script. Non hanno bisogno di essere sviluppati, la maggior parte di essi è disponibile per gli utenti. Hai solo bisogno di capire la sequenza dell'installazione.
3. Gli script verranno eseguiti regolarmente e aggiorneranno le informazioni sullo stato del sistema.
4. Anche la libreria jQuery tornerà utile. Può anche aiutarti a creare un aspetto eccezionale per il tuo sito senza dover imparare i fogli di stile a cascata.
5. L'utilizzo dei database può essere semplificato se si utilizza un motore di gestione del sito.

Funzioni della casa intelligente

Le funzioni e le capacità di una casa intelligente sono quasi infinite. Pertanto, solo alcuni di essi dovranno essere considerati.

La luce può essere controllata da diversi dispositivi. Ad esempio, è possibile installare dimmer per controllare il livello di illuminazione. Tali dispositivi, tuttavia, funzioneranno solo in determinati casi. Non funzioneranno con le lampade fluorescenti.

Lo svantaggio dei dimmer è il rumore di fondo della luce costante.

Gli interruttori sono installati nel luogo in cui si trovano solitamente gli interruttori della luce. Con il loro aiuto, la luce può essere accesa e spenta.

Elettrodomestici

Gli elettrodomestici possono essere accesi e spenti utilizzando gli stessi interruttori come nel caso della regolazione della luminosità.

Non rendere completamente automatici tutti i sistemi della tua casa. Meglio lasciare la possibilità del normale controllo manuale. Altrimenti, in caso di malfunzionamenti, dovrai lavorare sodo.

Osservazione

Il sistema di sorveglianza può essere attrezzato in modo tale da poter monitorare le telecamere presenti in casa anche dal posto di lavoro. Non è molto difficile, il sistema di telecamere può essere impostato come prima funzione della futura casa intelligente. L'essenza di questa tecnologia è che il segnale dalle telecamere viene trasmesso a un computer specifico. I dati provenienti da sensori e telecamere possono essere ricevuti anche su dispositivi portatili.

Contemporaneamente alle videocamere possono essere installati anche sensori di movimento. Funzioneranno sullo stesso principio. Per configurare il software sul tuo computer, devi solo scaricare i moduli open source corrispondenti. Per poter regolamentare e modificare il codice in futuro, sarà necessario capire un po' la struttura di tali sistemi. È più facile che imparare a programmare.

Il desiderio e il duro lavoro aiuteranno a superare gli ostacoli nel padroneggiare l'affascinante scienza della creazione di una casa intelligente. Non devi solo aver paura del nuovo e, nel tempo, apparirà anche l'entusiasmo per il processo.

video

Portiamo alla tua attenzione i seguenti video sulla creazione di una casa intelligente:

4 ottobre 2011 alle 19:06

"Casa intelligente" con le tue mani

• Computer hardware

Immagina una foto: entri in casa, la luce si accende automaticamente e una simpatica voce femminile (maschile però - come tutti) ti saluta. Lanci casualmente la frase verso il microfono: "Casa, accendi il computer". In pochi secondi si sente il solito fruscio dei frigoriferi del proprio cavallo di ferro.

Il futuro è ora

Abbiamo visto tutti immagini del genere in film di fantascienza stranieri e abbiamo sognato: "Un giorno questo accadrà con noi". Mi affretto a farti piacere: la parvenza di ciò che hai visto può essere realizzata ora e senza costi enormi.

Una piccola escursione in quella che oggi viene chiamata la "casa intelligente". Ecco cosa ci dirà Wikipedia:

“Una casa intelligente (ing. Digital home) è un edificio residenziale automatizzato di tipo moderno, organizzato per la comodità delle persone che vivono con l'aiuto di dispositivi ad alta tecnologia. Una “casa intelligente” va intesa come un sistema che deve essere in grado di riconoscere situazioni specifiche che si verificano nell'edificio e reagire di conseguenza: uno dei sistemi può controllare il comportamento degli altri secondo algoritmi pre-sviluppati. La caratteristica principale di un edificio intelligente è l'integrazione dei singoli sottosistemi in un unico complesso gestito.

Un'importante caratteristica e proprietà della "Smart Home" che la distingue da altri modi di organizzare lo spazio abitativo è che è il concetto più progressivo di interazione umana con lo spazio abitativo, quando una persona imposta l'ambiente desiderato con una squadra, e già l'automazione, in conformità con le condizioni esterne e interne, imposta e monitora le modalità operative di tutti i sistemi di ingegneria e degli apparecchi elettrici.

Ciò elimina la necessità di utilizzare diversi telecomandi quando si guarda la TV, decine di interruttori per il controllo dell'illuminazione, unità separate per il controllo di sistemi di ventilazione e riscaldamento, sistemi di videosorveglianza e di allarme, cancelli e altro. In una casa dotata di sistema “Smart Home” è sufficiente selezionare uno degli scenari con un click sul tasto a muro (o telecomando, touch panel, ecc.). La casa regolerà il funzionamento di tutti i sistemi in base ai tuoi desideri, all'ora del giorno, alla tua posizione in casa, alle condizioni meteorologiche, alla luce ambientale, ecc. Per garantire uno stato confortevole all'interno della casa. "

Nel mio caso, ti dirò come organizzare il controllo del carico (prese, lampade a incandescenza, ecc.) Usando il riconoscimento dei comandi vocali e suonando tutto questo con una buona voce russa.

Dettagli tecnici

1-filo

Per cominciare, ovviamente, dobbiamo decidere le tecnologie per il controllo dell'alimentazione dei dispositivi. Al momento ce ne sono molti. Forse il più semplice, popolare ed economico da implementare è 1-filo di Maxim/Dallas. La tecnologia 1-wire è tutt'altro che nuova ed è nota da circa 10 anni. 1-wire è ampiamente utilizzato sia nella vita di tutti i giorni che nei sistemi industriali.

Vantaggi a 1 filo

• Architettura di rete semplice e diretta
• Requisiti di cavo bassi
• Lunghezza della linea lunga
• Basso costo e semplicità dei componenti
• Protocollo aperto e software di programmazione conveniente
• Possibilità di fare a meno del cibo in determinate situazioni

Come sai, non ci sono vantaggi senza svantaggi. Eccoli:

• Bassa velocità di trasmissione
• Presenza obbligatoria di un master a capo della rete

Si può vedere che i vantaggi della tecnologia sono molto più degli svantaggi. Soffermiamoci più in dettaglio sul requisito obbligatorio per la presenza di un master di rete.

Il punto è che i dispositivi dal punto di vista dell'organizzazione dello scambio di dati sono elementi di circuito passivo. I componenti a 1 filo non possono inviare dati alla rete senza una richiesta speciale. Pertanto, i dispositivi non possono comunicare tra loro senza un master "attivo". Gli elementi di rete sono sempre slave. C'è solo un master nella rete a 1 filo. È lui che avvia, monitora e controlla il funzionamento della rete e dei dispositivi collegati alla rete. A seconda del software utilizzato, il master di linea 1-wire può lavorare in modo diverso con i suoi reparti, ma solo lui può alla fine interrogare lo stato di un elemento specifico e anche inviare una richiesta per ricevere qualsiasi informazione da questo elemento. Ad esempio, se abbiamo bisogno di visualizzare il valore della temperatura di più sensori in tempo reale, il master di rete in un ciclo interrogherà a turno questi sensori. Un solo dispositivo può rispondere al master in rete. Un MC (microcontrollore) può fungere da master, il quale, con l'apposito software, può essere collegato direttamente alla rete 1-wire ad una delle sue porte di ingresso-uscita. Un PC (personal computer) può fungere anche da master, utilizzando speciali elementi di interfaccia che consentono di collegare 1 filo ad una porta COM o USB di un computer, come DS9097 o DS9490.

In realtà, ci interessa il lavoro del PC come controller. Un compagno personalizzato assomiglia a questo:

Come puoi vedere, questo è un piccolo adattatore con USB da un lato e un connettore RJ-11 dall'altro per collegare elementi di rete a 1 filo (possiamo appendere elementi a 1 filo su un cavo telefonico standard - economico e allegro).

Un'altra tecnologia, denominata X10, utilizza il metodo del multiplexing a divisione di frequenza per trasmettere i dati nella rete elettrica di un tipico appartamento.

Professionisti:

• Facile da installare
• Nessun cavo aggiuntivo nell'appartamento
• Standard diffuso, molti attuatori
• Costo relativamente basso e semplicità dei componenti
• Non richiede alimentazione aggiuntiva

Svantaggi:

• Trasferimento dati lento
• La maggior parte degli elementi non supporta il comando di stato (cioè non conosce lo stato attuale del dispositivo)
• Più costoso di 1 filo

X10 si adatta ai pigri ea coloro che non vogliono tirare cavi aggiuntivi per qualche motivo. Sono caduto in una e nell'altra categoria, quindi la mia scelta è stata X10 =)

Andando avanti - videosorveglianza

Dopotutto, a volte vuoi vedere cosa sta succedendo a casa mentre sei al lavoro, in vacanza, in campagna, ecc? Ho animali domestici e nella lunga assenza voglio guardarli e persino parlare. Gli obiettivi possono essere diversi. Di cosa abbiamo bisogno per questo?

Prima di tutto, un computer. Sarà il cuore, il capo del nostro sistema di casa intelligente. È ad esso che collegheremo il controllo dell'alimentazione dei nostri dispositivi domestici tramite il master di rete 1-wire o X10 e collegheremo anche le telecamere di videosorveglianza. Nel mio caso, ho scelto webcam normali, semplici e di media qualità. Tutto sarà collegato tramite USB. La restrizione sulla lunghezza del cavo di 5 m, mi è costata sotto forma di acquisto di lunghi cavi USB attivi, ove possibile, e un fascio di cavi tramite hub USB con alimentazione esterna (forse qualcuno offrirà un'altra soluzione - sarò lieto di ascoltare). Ho finito con 4 webcam per tutte le stanze dell'appartamento.

Insegniamo al computer a capirci e a parlare

Per me “casa intelligente” è prima di tutto interattività. Per fare questo, gli insegneremo a parlare e a capire, a nostra volta, noi.
La mia ricerca ha dimostrato che solo Google può fornire un livello decente di riconoscimento vocale al momento. Penso che tutti abbiano familiarità con la sua meravigliosa ricerca vocale e traduttore, che può rendere la vita molto più semplice per il proprietario di un dispositivo mobile. Gli artigiani hanno capito cosa, dove e come inviare per ottenere il testo dal file audio.
È lo stesso con la sintesi: non mi sono preoccupato troppo e ho usato lo stesso Google. A mio parere, il discorso sintetizzato è a un livello abbastanza buono.

unendo

Ho trovato l'interfaccia web l'interfaccia più comoda per gestire una casa intelligente e un pacchetto di software. Un demone appositamente scritto in perl sarà responsabile del coordinamento del lavoro del software.

Riassumendo

In questo breve articolo ho esaminato i componenti minimi necessari, dal mio punto di vista, della nostra "casa intelligente". Non c'è alcuna implementazione tecnica, solo una breve panoramica teorica. Nei seguenti articoli descriverò, passo dopo passo, ogni componente del sistema, la sua implementazione tecnica e software.

Buon pomeriggio a tutti. Per hobby, ho scritto un programma che può essere utilizzato come parte di un sistema di casa intelligente. Per interessare immediatamente il lettore, dimostrerò alcune piccole parti dei casi d'uso del software:

In breve:

1. La parte principale del software - un server che gira su sistema operativo Windows, è scritta in C #;
2. Client su sistema operativo Android, scritto in Java;
3. I client sono pianificati per UWP e IOS, client web.

Alcune funzionalità del software:

1. Costruttore di scenari. Creazione di script complessi con loop e condizioni;
2. Lavora con dispositivi ZWave e Modbus;
3. Script di nidificazione. È possibile utilizzare uno script in un altro come procedura;
4. Avvio dello script remoto. In uno script sul server corrente, puoi eseguire uno script su un remoto;
5. La possibilità di aggiungere le proprie funzionalità al sistema creando moduli;
6. Esegui script utilizzando il tuo smartphone.

Progettista di scenari

Il programma consente di creare sia uno scenario complesso che una singola azione.

Azione singolaè uno script che contiene solo un'azione. Non ha la capacità di creare loop e condizioni, ma puoi solo "mappare" un'azione specifica a un pulsante nell'interfaccia utente del client.

Ad esempio, darò il mio modo di usarli: ho creato la categoria "Prese", in essa ho raccolto tutte le lampade, un ventilatore domestico, lampade, una TV e un computer. Ora, per accendere uno di questi dispositivi, devi aprire il client su Android, andare nella categoria "Socket" e selezionare la voce di menu appropriata.

Di solito, è scomodo utilizzare singole azioni, poiché è conveniente avviare vari dispositivi in ​​determinate condizioni o almeno non uno per uno. Questo è esattamente ciò per cui è necessario uno "scenario complesso", che verrà discusso in seguito.

Costruttore di scenari complessi ti permette di creare script con loop e condizioni. Ha due modalità: visualizzazione e modifica.

Script di esempio in modalità di visualizzazione	Script di esempio in modalità di modifica

IF e ELSE nel costruttore... In queste costruzioni è possibile creare catene di condizioni con operatori logici NOT, OR, AND. Il costruttore consente di creare un gruppo di condizioni e utilizzare gli operatori direttamente con il gruppo. Se la condizione rimane vuota, viene automaticamente calcolata come falsa.

Ci sono una serie di controlli integrati (come il controllo di data, ora, ecc.), così come un numero come plugin.

WHILE loop nel costruttore... Il ciclo consiste di una condizione e di un corpo. La condizione viene creata nello stesso modo in cui viene creata nel costrutto IF (gruppi di condizioni, operatori NOT, OR, AND).

La finestra principale dello script designer

È inoltre possibile configurare i seguenti parametri di script:

L'esecuzione dall'esterno (on/off), consente di vietare o consentire l'avvio di uno script da un'altra macchina o da un client;
- Lancio automatico dello script all'avvio del sistema;
- Selezionando una categoria di scenario, è possibile visualizzare una voce di menu nell'interfaccia utente del client per avviare uno scenario in una categoria specifica.

Lavorare con dispositivi ZWave e Modbus

Il sistema attualmente supporta i dispositivi ZWave (basato su openzwave) e Modbus RTU (basato su nmodbus).

ZWaveè un protocollo di comunicazione wireless utilizzato nella domotica. Per implementare il protocollo vengono utilizzati moduli a radiofrequenza miniaturizzati a bassa potenza. Ora sul mercato ZWave c'è un elenco abbastanza ampio di dispositivi, come lampadine ZWave, prese, moduli relè, interruttori, serrature, sensori di temperatura (umidità, movimento, perdite), termostati, dispositivi di controllo dell'aria condizionata, ecc. Sono comuni anche i multisensori: dispositivi che combinano diversi sensori (ad esempio, un sensore di luce, presenza, temperatura, porta, ecc.), Che è molto interessante in termini di costi finanziari e posizione nella stanza.

Nel mio programma, il modulo ZWave consente di eseguire tutte le operazioni standard con i dispositivi, come l'eliminazione, l'aggiunta di dispositivi, il ripristino del controller. È anche possibile utilizzare più controller ZWave, l'utente finale non vedrà la differenza. Ad esempio, è possibile acquisire le letture della temperatura da un sensore collegato al controller "A" e avviare il condizionatore d'aria utilizzando il controller "B". Non ci sono restrizioni qui, qualsiasi azione e controllo vengono eseguiti in modi standard e vengono aggiunti nello script designer.

	Il mercato dei dispositivi ZWave è piuttosto ampio. Ci sono molti dispositivi esecutivi come moduli relè, lampadine, dispositivi di condizionamento dell'aria, termostati, comandi del riscaldamento a pavimento, prese, interruttori. Sono inoltre presenti molti sensori: sensore di apertura porta, sensore di temperatura, sensore di perdite, sensore di presenza, ecc. Una chiavetta USB può essere utilizzata come controller ZWave.
	La finestra principale del modulo ZWave
	La finestra per la selezione di un controller e operazioni con esso
	Selezione dei nodi (sensori, interruttori, ecc.)
	Selezione dei parametri del nodo (on/off, vari parametri numerici come temperatura, umidità, ecc.)

Modbusè un protocollo cablato utilizzato per la comunicazione tra i dispositivi elettronici che lo supportano. Nel contesto del nostro programma, può essere utile per lavorare con i moduli relè, per i quali lo uso a casa.

Script di nidificazione

L'annidamento degli scenari viene utilizzato per scomporre gli scenari della casa intelligente. Spesso ci sono situazioni in cui un'azione è coinvolta in molti scenari (ad esempio, lo spegnimento di tutti i dispositivi domestici può avvenire facendo clic su una voce di menu nel programma, secondo lo scenario di tutti i dispositivi wi-fi che escono dalla rete, semplicemente un timer), e quindi creare (o modificare) ogni volta lo stesso algoritmo in ciascuno degli scenari non sembra conveniente. Per fare ciò, esiste un'azione incorporata che ti consente di eseguire uno script già creato in quello corrente. Può essere conveniente anche quando vengono aggiunti spesso nuovi dispositivi domestici (o altre frequenti modifiche all'algoritmo della “casa intelligente”); per modificare il funzionamento di tutti gli scenari, sarà sufficiente modificare solo uno scenario che viene utilizzato in essi.

Esecuzione di script remoti

Eseguendo script remoti, puoi eseguire uno script da un server in uno script da un altro. Ad esempio, voglio fornire il mio caso d'uso per questa funzionalità: creato uno script (sul server di casa) chiamato “light + multimedia” che accende le luci nella stanza, avvia il mio desktop (usando WakeOnLan), accende la TV a cui è collegato il desktop e attende un'istanza del nostro programma per avviarlo (desktop), quindi lancia gli script su di esso "accendi musica" e "suono per 20 unità" lanciando script remoti.

Scrivere i propri moduli

Oltre al fatto che l'utente può creare script complessi con mezzi standard, il programma consente di "estenderlo" con moduli C # personalizzati. Tutti gli elementi delle azioni e dei controlli negli script (come "Verifica per data", "Mostra messaggio", "Azione Modbus", "Azione ZWave", ecc.) sono classi ereditate da ICustomAction e ICustomChecker. Seguendo determinate regole, ogni utente può creare il proprio modulo, che può essere molto semplice (ad esempio, sondare la temperatura attuale dell'aria fuori dalla finestra) o complesso, dietro il quale può essere nascosta un'intera struttura. È sufficiente ereditare dalle interfacce ICustomAction o ICustomChecker, inserire diversi attributi, compilare la DLL e aggiungerla al programma tramite la scheda "MODULI" (istruzioni complete per la creazione di moduli).

Esecuzione di script utilizzando il tuo smartphone

* per ora solo sistema operativo Android

Gli scenari vengono visualizzati nella schermata iniziale e in categorie. Una categoria è una "cartella" virtuale. All'avvio dello script, lo stato del pulsante corrispondente viene aggiornato.

Schermata delle impostazioni di connessione	Schermata con script in esecuzione

Inoltre, è possibile eseguire script dal menu di avvio rapido sul PC.

Menu di avvio rapido

In futuro è previsto un client per UWP, IOS, web, nonché un modulo vocale per il controllo dei dispositivi (piani per il prossimo futuro) e la creazione di script tramite voce (piani strategici).

Ultimo video:

P.S.: Se trovi un errore nel programma, invialo a

Le azioni delle apparecchiature domestiche, che devono eseguire in determinate condizioni esterne o quando arriva un comando, sono chiamate scenario. La sua programmazione implica voce, controllo remoto e controllo tramite apparecchiature digitali.

Panoramica delle capacità di gestione

Gli scenari sono configurati per proteggere e assistere il proprietario della casa. Il loro sviluppo è piuttosto lungo, ma per una maggiore funzionalità di una casa intelligente, dovresti stare molto attento a questo problema.

Scenari più popolari

Il "comportamento" programmato dei sensori viene solitamente attivato in relazione ai seguenti fattori:

• una certa ora del giorno (si accende la luce, si accende il computer, si spegne il microonde e così via);
• i sensori possono reagire al movimento e alle variazioni di temperatura;
• è stato ricevuto un comando per l'esecuzione (può essere inviato da telefono o laptop, anche online, oltre che a voce o tramite telecomando).

Ogni situazione individuale può essere programmata, dal ritorno a casa della famiglia all'andare in vacanza. Gli scenari non standard stanno guadagnando popolarità:

• cura dei pesci d'acquario e delle piante d'appartamento;
• asciugare il tetto e gli ingressi della casa;
• riempimento e riscaldamento della piscina e della sauna.

Gli script vengono creati separatamente per garantire la sicurezza della casa. Se estranei tentano di entrare nella stanza, il sistema attiva l'allarme, avvisa il proprietario e la sicurezza.

Progettazione e programmazione del sistema

La realizzazione di una smart home si compone dei seguenti punti:

1. Schema generale. Esamina in dettaglio le fasi di interazione dei componenti interni dello script con l'utente e tra di loro, nonché la risposta del programma a situazioni non standard.
2. I driver per la casa sono selezionati o scritti da zero e un'interfaccia adatta. Il produttore non offre un driver originale per ogni dispositivo, quindi il compito di uno specialista è crearne uno. Inoltre, vengono scritti vari moduli. Per quanto riguarda l'interfaccia, di solito tutti i dispositivi di controllo sono suddivisi in gruppi separati; per ogni ulteriore programmazione fissa la propria interfaccia. Può essere installato per ogni telecomando, ma sarà scomodo in primo luogo per l'utente stesso.
3. Segue poi la programmazione diretta basata sui punti precedenti. Utilizzando un progetto precedentemente verificato logicamente e un software preparato per esso, gli specialisti iniziano a scrivere lo script stesso.
4. Installazione, collaudo, messa in servizio.

Interfaccia per la creazione di uno script di controllo della casa intelligente

Ma prima di ciò, vengono selezionati scenari che soddisferanno pienamente le esigenze del cliente. Il processo di creazione di una casa intelligente è lungo, configurare il software e testarlo richiederà molto tempo.

Di solito, le aziende che forniscono tali servizi includono la programmazione secondaria del sistema al servizio dell'abbonato, che in qualche modo non si adattava al cliente. I backup sono obbligatori e vengono archiviati separatamente per ogni casa, così in caso di problemi è possibile reinstallare tutto.