умный дом своими руками. Как он устроен.

В течении последних 25 лет моя работа это компьютеры, софт, приборы для их настройки, монтаж 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 умных устройств. Появились колонки с голосовыми помощниками, управляющие устройства, куча различных датчиков (влажности, температуры, контроля качества воздуха, безопасности), бытовая техника, лампочки, управляемые карнизы штор 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 своим путем. Статья будет полезна тем, кто хочет понять как устроен умный дом и избежать чужих ошибок при выборе оборудования и монтаже.

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 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 смонтировать проект бюджетного умного дома, не обладая навыками программирования и сэкономить деньги. 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.

В связи с изложенным умный дом должен 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 оно отсутстует 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 обычномй квартире. То есть чтобы руками мог включить свет 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 спецальными 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 конвентирует 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. 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. 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 своих статей.

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 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. SLS шлюз тоже требует программирования, но тут проще. Освоил достаточно быстро и часть сценариев перенес в шлюз, добавил отправку уведомлений в Telegram. 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. 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. Останавлюсь 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.

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. А деньги собирают каждый месяц. 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!

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.