умный дом своими руками. Как он устроен.
Григорий
Каждый из нас хоть раз задумывался на тему, как можно упростить себе жизнь, используя современные технологии. Вопрос не насущный, но тем не менее довольно важный. В течении последних 25 лет моя работа это компьютеры, софт, приборы для их настройки, проектирование проектов умного дома, монтаж и настройка оборудования и компьютерных сетей. Домашней автоматизацией интересовался с детства, поэтому идея умного дома для меня всегда была близка. Изучал какие есть экосистемы умного дома и чем они отличаются, думая как сделать свой умный дом, прибавив комфорта в свой быт. За последнее десятилетие появился даже термин — «интернет вещей» из-за огромного количества современных умных устройств. Появились колонки с голосовыми помощниками, управляющие устройства, куча различных датчиков (влажности, температуры, контроля качества воздуха, безопасности, протечки воды), бытовая техника, лампочки, управляемые карнизы штор роботы пылесосы и т.д. Вся эта техника взаимодействуют друг с другом в беспроводной сети, получает новые функции и устраняют недостатки в старых благодаря установке обновлений от производителя. Купить уже готовое оборудование для умного дома обычно не представляет сложности. В магазинах множество устройств от компаний Xiaomi, Самсунг и т.д. Покупать готовые устройства или изготавливать самостоятельно тут выбор за вами. Каждый идет им выбранным путем. Статья будет полезна тем, кто хочет понять как устроен умный дом и избежать чужих ошибок при выборе оборудования, проектировании, монтаже и его настройки.
Как устроен мой умный дом и почему именно так, а не по другому? Вариант работы устройств умного дома через иностранные сервера меня не устраивает, от слова совсем. В любой момент по прихоти иностранных хозяев тебе могут ограничить функциональность твоих устройств или воообще отключить от серверов. И твой умный дом превратиться в кусок металла, а ты ничего сделать не сможешь. В связи с этим я стал искать относительно дешевое решение чтобы не зависить от того, что придет в голову так называемым нашим партнерам (производителям оборудования). У меня был установлен шлюз (хаб) Zigbee Tuya, который проработал около года. Работа и настройка велась через мобильное приложение Smart Life. Подключение новых устройств и их настройка не представляет ни какой сложности и доступна даже ученику 5 го класса. У меня с этим прекрасно справляется внук. Взяв за основу данный шлюз можно осуществить проект бюджетного умного дома, не обладая навыками программирования и сэкономить деньги на его стоимости. Единственное отрицательное свойство - он будет зависим от соединения с китайскими серверами (требуется регистрация на этих ресурсах) и совместимость только с оборудованием платформы Tuya. Все помнят истории отключения от серверов фирмы Мерседес и т.д. Очень показательна история умного дома от Сбербанка. Все работало в облаке китайских серверов, потом стали ограничивать ряд функций. Это вынудило разработчиков Сбера искать новое решение. Еще один пример как разработчики вводят оплату за свои ранее бесплатные сервисы. Умный дом от компании Ростелеком. В 2020 году компания ввела платную подписку на Wink. Кто не оплатил в течение недели, остались без мобильного приложения, голосового помощника и автоматизаций.
При создании своего умного дома руководствовался что он должен в целом обладать обязательно:
-автономностью -то есть работать автономно без интернета, не утрачивая на 70% процентов своих возможностей. Практически не будет работать голосовой помощник Яндекс Алиса. Датчики должны управлять исполнительными устройствами (розетками, выключателями) есть соединение с интернетом или нет и т.д. Умный дом не превращается в кусок металла. Система должна в любом случае реагировать на внешние факторы, создавая комфортный уровень жизни. Например в режиме охраны помещения на проникновение посторонних лиц.
-при выходе любого узла умного дома из строя обязательно должно быть ручное управление как в обычной квартире. То есть чтобы руками мог включить свет (светильники), теплый пол и бытовую технику.
-система умного дома должна содержать минимальное количество устройств, которые осуществляют управление всем через максимально малое количество управляющих узлов (специализированных программ).
-программное обеспечение должно быть простым, чтобы в нем мог разобраться человек не обладающий специальными навыками программирования. Настройка всех компонентов должна быть максимально простой и понятной.
И самое главное все это должно быть удобным и адаптированным под ваш образ жизни.
Как все это работает? Использую протокол связи Zigbee, последнее время появились новые протоколы Bluetooth, позволяющие создавать ячеистые надежные сети, но я его не использую. К SLS шлюзу присоединено основное количество устройств. Несовместимыми с ним к сожалению остались датчики движения. Если не удастся решить вопрос с конверторами под них то придется их заменить. SLS шлюз преобразует данные поступающие с присоединенных к нему компонентов умного дома и передает их через на локальный сервер MQTT, установленный на микрокомпьютере модели Raspberry PI4. Производительности RPi 4B достаточно для работы со слабой или средней нагрузкой. Кроме этого есть еще одна проблема при использовании Raspberry Pi. По умолчанию он хранит данные на MicroSD карте памяти, у которой относительно небольшой ресурс, что рано или поздно приведет к неисправности системы. В связи с этим одноплатник был переведен на работу с SSD, что увеличивает надежность системы. При выходе из строя локального сервера управление цифровым жилищем переводится полностью на внешний буквально двумя кликами мышки. Сборку может «окирпичить» и неожиданное отключение питания. Об устройстве электропитания чуть ниже. К шлюзу подключены различные как самодельные так и промышленные компоненты - датчики протечки, открытия дверей, температуры, часть выключателей освещения, управление вентилятором и т.д. Это дает возможность управлять умным домом локально без выхода в интернет, главное чтобы работала домашняя сеть. Конечно в данном случае не будет голосового управления при помощи голосового помощника Яндекс Алисы, но все остальное будет прекрасно работать. Центрального контроллера в моей цифровой квартире нет.SLS шлюз поддерживает возможность использования оборудования разных производителей, имеет интуитивно понятный интерфейс. Это делает его универсальным. Кроме всего на нем настроена передача сообщений в Telegram.
С локального сервера MQTT проброшен сетевой мост на второй, уже внешний сервер, в качестве которого мною используется сервис WQTT. Абонентская плата всего 300 рублей в год. Локальный сервер передает все полученные данные на внешний, который также обменивается с ним полученной информацией. Это обеспечивает устойчивое управление умным домом, находясь в любой точке планеты. Лишь бы был интернет. Как пробросить сетевой мост я описывал ранее в одной из статей на своем сайте.
Сервис WQTT обеспечивает интеграцию с приложением Яндекса "Умный дом с Алисой", что обеспечивает управление всем голосовыми командами при помощи голосового помощника. Для управления телевизором, кондиционером и т.д. используется универсальный пульт Broadlink RM4 Pro. При переходе на Zigbee SLS шлюз пришлось решать ряд проблем. С моей точки зрения техническая поддержка SLS просто ни какая. При любом вопросе тебя отсылают по ссылке читать документацию, которая скорее всего предназначена для специалистов или людей обладающих опытом, но ни каким образом для тех кто начинает с нуля и не имеет специального образования. Большинство описаний по подключению к шлюзу опирается на программу Home Assistant. Чтобы ей полноценно пользоваться и изучить ее возможности у неискушенного пользователя уйдет ни один день, так как надо иметь навыки программирования. Кроме всего Home Assistant является лишним передаточным программным пунктом в системе, что безусловно снижает ее безотказную работу. Не знаю кто писал эту программу, но считать пробелы при программировании и при введении лишнего пробела все перестает работать. Я от нее отказался. SLS шлюз тоже требует программирования, но тут проще. Освоил достаточно быстро и часть сценариев перенес в шлюз, добавил отправку уведомлений в Telegram. Например при выходе величины напряжения за границы заданных параметров, протечки воды и т.д. По интеграции устройств к SLS шлюзу напишу статью, которая позволит работать с ним людям не обладающим навыками программирования.
Мобильное приложение к смартфону (планшету) MQTT Dash позволяет получать информацию и управлять умным домом с телефона или планшета. Об его настройке я также писал ранее. Дополнительно возможно написание скриптов под MQTT Dash, что делает его одной из лучших программ в своем классе. Отдельно об организации электропитания, которая включает в себя несколько источников бесперебойного питания на выходные напряжения 5,9 и 12 вольт. Их можно приобрести готовые на Алиэкспресс или установить самодельные. Роутер, шлюз и локальный сервер MQTT запитаны через эти источники питания, которые при отключении электрической сети автоматически переходят на питание от аккумуляторов. При этом условии система безопасности дома продолжит функционировать. Остановлюсь еще на энергопотреблении - технология Zigbee позволяет экономить энергопотребление. Шлюз и Raspberry потребляют примерно 5 ватт. Основное потребление это роутер. От бесперебойников система работает примерно часов 6 - 8.
Так как ремонт был сделан и штробить стены не входило в мои планы связь между устройствами беспроводная.
Конечно можно выбрать готовую систему умного дома, ну к примеру экосистему от Ростелеком. Вам наставят камеры, умные лампы и кучу разных гаджетов, которое может вам и не нужны. Да и цены на комплектующие будут в разы выше. Если датчик, работающий по протоколу Zigbee на Алиэкспресс стоит 600-800 рублей, то в различных компаниях в России в два три раза дороже. Плюс еще плата за обслуживание (техническую поддержку). У нас обслуживают домофоны, поставил и забыл. В чем выражается это обслуживание я понять не могу. Есть задача собирать деньги каждый месяц, моральная сторона не учитывается. Ничего личного только бизнес. И к сожалению меняться ничего не будет. Спецобслуживание. Хотите дешевле - читайте, изучайте, приобретайте и делайте все своими руками. Сделать самостоятельно без отвязки от иностранных серверов достаточно просто. Идите от простого к сложному. Тут выбор за вами!
Немного о приложении Умный дом Яндекс с Алисой. Лень действительно двигатель прогресс. Основнаое предназначение умного дома от Яндекса - возможность управлять бытовой техникой с помощью голосового помощника Алисы. По команде она включит кондиционер, пылесос, гирлянду. Удобно, что можно управлять голосом. Есть возможность по определённой команде настроить выполнение нескольких действий - это то можно прописать в сценариях. Но работа приложения меня не совсем устраивает, особенно это касается в написании сценариев. В них нет полноценной логики "И" и "Или". Нет такого пункта о включении устройств на период например "с рассвета до заката". В связи с этим приходится реализовывать сценарии в шлюзе SLS.
Описанная система дает возможность не использовать иностранные облачные сервера, имеет возможности по ее модернизации и добавлению новых компонентов.
Сегодня самым неожиданным образом удалось подключить датчики движения, но об этом в следующей статье.