22 января 2014 в 10:47

Умный дом. Конкретная реализация

• Java

Добрый день, уважаемое сообщество!
В , как делаю у себя умный дом. С тех пор прошло уже достаточно большое количество времени и я достаточно серьезно продвинулся как в оборудовании, так и в софте. Думаю, что эту очередную статью можно смело называть «Умный дом v3»:)

Если пересказать коротко, то меня уже давно заинтересовала возможность построения у себя умного дома. Нынче это модный тренд, но раньше это было настоящей темой для отпетых гиков.

Расскажу что есть у меня сейчас из оборудования:

• Несколько диммеров ZWave
• Датчики ZWave (объема, присутствия, температуры, протечки, открытия дверей/окон, донгл для ПК)
• Клапаны ZWave
• Выключатели Noolite (силовые модули+выключатели-передатчики, донглы RX и TX (PC) для ПК)
• Едут диммеры Noolite
• Планшеты на Android (служат терминалами системы)
• На полке лежит донгл 1-wire:)

Обо всех этих технологиях рассказано достаточно подробно на Хабре (в том числе и в моих статьях), но я бы хотел остановиться на Noolite . Технология хорошо описана (например, ). Теперь моя очередь:)

Вот так симпатично это выглядит в коробках (заранее извиняюсь за качество, сделано в процессе установки на мобильный телефон без всяких заморочек с фоном, заваленным горизонтом и т.п.):

Так выглядит донгл для передачи команд силовым блокам:

Да-да! Именно для приема команд! Это та недостающая часть Noolite, которой лично мне не хватало для того, чтобы использовать эти устройства у себя. Информации об этом почему-то нигде, кроме официального сайта нет.
Почему он так важен? Если вы читали про Noolite раньше, то знаете, что силовые модули (то, что включает/выключает нагрузку) имеют только приемник сигналов, а передатчика нет. Это существенно ограничивало (лично для меня) применение такого оборудования в умном доме. Производитель решил проблему костылем оригинальным решением - выпустили отдельный приемник сигналов от самих передатчиков (радиовыключателей). Единственная проблема этого девайса - очень маленький радиус приема. Возможно тут накладывает свои ограничения сам радиовыключатель, т.к. у него достаточно слабая антенна, да и ставились они как правило на места бывших выключателей (чтобы скрыть дыры в стенах:)) - возможно, какие-то наводки.

Собственно, вот один из моментов процесса установки, взамен старого выключателя:

Как можно видеть, старые силовые провода закорачиваются в клеммнике, сверху ставится сам радиовыключатель.

Силовой блок в объектив телефона по каким-то причинам не попал:) Результат его подключения:

Силовой блок в состоянии выключенной нагрузки приятно светит зеленым светодиодом. Ночью получается этакий дежурный свет.

Привязывается и отвязывается все очень просто и быстро, инструкция очень подробная и понятная. Единственное что не понравилось - это софт, идущий в коробке. Он явно написан на коленке, без всяких изысков и иногда плюется ошибками. Но мне он и не нужен - использовался только один раз, чтобы удостовериться в корректной работе купленных девайсов, почле чего был безжалостно выпилен.

Теперь можно поговорить об умной части дома. Железки - это хорошо и интересно, но должна быть и практическая часть. Расскажу пример своего утра.

Если сегодня не выходные и не праздники, то в 6.00 начинает разгораться ночник, установленный с моей стороны кровати - световой будильник.
Около 6.45 терминал умного дома (планшет на Андроиде, висящий рядом с кроватью) получает команду от головного сервера на включение будильника (да, я понимаю, что можно было бы просто включить будильник на планшете:)) - проигрывается приятный шум утреннего леса, под который я и продолжаю просыпаться.
Одновременно с этим включается свет в коридоре, на кухне, в ванной и туалете.
Когда я наконец выползаю в коридор датчики присутствия определяют мою сонную тушку и синтезированный голос гугло-женщины приветствует меня. Одновременно с этим умный дом открывает клапаны на подачу воды (есть у меня такая фобия - залить соседей).
После всяких туалетных процедур я заползаю в душ. Датчик присутствия в ванной определят что я уже тут и местный терминал спрашивает, хочу ли я узнать последние новости. Тут я волен ответить да или нет (принимаются видоизменненые ответы) - работает распознавание голоса от того же Гугла + нейронные сети Wit.AI.
(К слову сказать, пока голосовое общение в процессе разработки - говорить нужно четко и громко, принимается речь не всегда с первого раза, да и распознавание и реакция системы занимает некоторое время (от 2 до 5 секунд в среднем))
Дальше я выхожу из ванной, сам себе включаю чайник и наливаю чай (ага, недоработка:)). Если я задерживаюсь и система видит меня своими датчиками (присутствия + датчик на входной двери не отработал) - меня подгоняют голосовыми сообщениями.
Ухожу, закрываю дверь - свет везде автоматически выключается.

Это конкретно мой пример. Тут возможны нюансы - встанет жена, у меня отпуск и т.д. Но в целом сценарий для меня подходит в 90% случаев.

Немного о софте. Сама система умного дома реализована из трех компонентов. Это ядро системы, которое, собственно, всем и управляет. Веб-интерфейс на Play Framework 1.2.7, на котором в будущем будет реализовано челвеко-дружелюбное управление системами умного дома. И андроид-приложение, которое служит терминалом умного дома.
Софт опубликован на Github"e, конкретная реализация вышеописанного в нем пока отсутствует, т.к. много страшного кода, который я привожу в порядок, но в общем функции присутствуют.
Написана система на Java и на данный момент не имеет человеческо-удобного интерфейса, кроме как некоторое подобие REST"а. Сейчас система не готова для простого пользователя и находится в глобочайшей альфе. Некоторые функции, которые я использую у себя еще нет в общедоступном репозитарии, но это дело времени.

Основной целью данного топика является привлечение разработчиков-энтузиастов умного дома. Я этого не скрываю:)
Собственно, ссылка на репозитарий основного модуля (остальные лежат там же.

С помощью современных смартфонов можно не только совершать звонки и играть в игры. Все больше эти устройства нам заменяют офис, а также могут использоваться в системе «Умный дом». Существует масса приложений, благодаря которым можно управлять отоплением, освещением, телевидением и другими устройствами в своем доме. Благодаря им можно увеличить безопасность вашего жилья и уменьшить энергозатраты.

Навигация

С помощью смартфонов, включенных в систему «Умный дом», можно узнать, не забыли ли вы закрыть окна и выключить свет. Современные системы позволяют узнать, не пробрался ли в ваш дом злоумышленник, пока вас не было. Для этого необходимо установить специальные датчики в квартире или загородном доме. Их сигнал можно вывести на свой смартфон и больше не бояться за то, что нажитое вами добро попадет в чужие руки.

Тоже самое можно сделать и с системой отопления. Достаточно настроить термостат на управление с мобильного телефона и выставлять комфортную температуру находясь за пределами своего жилья. Зачем топить дом тогда, когда вас в нем нет? Но и ждать, когда дом нагреется, придя зимой с холодной улицы тоже не резон.

Чтобы управлять своим домом на расстоянии, разработчики мобильных приложений, выпустили большое количество программ для операционных систем iOS и Android . Давайте остановимся на них подробнее.

Netatmo Welcome: Камера с технологией распознавания лиц

Компания Netatmo известна всем, кто интересуется умными устройствами для вашего дома. Не так давно этот разработчик выпустил свое приложение для популярных мобильных операционных систем, с помощью которого можно существенно улучшить безопасность вашего жилища.

К сожалению, это приложение может работать только совместно с видеокамерой, которую можно приобрести в компании Netatmo за 20 тысяч рублей. Такое устройство может идентифицировать людей по их лицам. Но, если лицо человека не будет «знакомо» такому устройству, то оно передаст фотографию на смартфон владельца.

Кроме того, камера может вести запись людей, входящих в ваш дом. Файлы такой записи хранятся как в самой камере (на SD-карте), так и передаются по FTP на удаленный сервер.

Если вы дома, то не спешите отключать устройство. Ведь среди дополнительных функций такого девайса – информирование о задымлении, выявлении опасных звуков и т.п.

Yale ENTR: Открываем входной замок с помощью смартфона

Еще несколько лет тому назад нельзя было представить того, что дверь можно будет открыть без использования ключей. Сегодня все больше используются для этих целей смарт-карты, кодовые замки и другие устройства. Но, в наше время, когда мобильный телефон имеет столько возможностей, грех его не использовать и в этой цели. Сделать это можно с помощью приложения ENTR Smart Lock.

Это приложение работает совместно с «умным» замком ENTR. Для его открытия достаточно включить приложение и провести на экране пальцем сверху вниз. При этом, активируется защитное соединение Bluetooth Low Energy, открывая замок.

С помощью приложения ENTR Smart Lock можно открыть дверь в ваш дом и на расстоянии. Правда, в пресс-релизе компании-разработчика не упоминается о том, как это сделать, если используется для этой цели технология Bluetooth, ограничивающая расстояние от замка до смартфона.

Кстати, купить «умный» замок ENTR можно за 30 тысяч рублей.

Gigaset Elements: Защищаем дом от злоумышленников

Хоти защитить свое жилье, потратив при этом всего 15 тысяч рублей? Сделать свой дом более безопасным можно с помощью комплекта Gigaset Elements, стартовая комплектация которого стоит вышеназванную сумму. В этот комплект входит датчик взлома двери, датчик движения и центральный пункт управления.

После того, как система обнаружит проникновение посторонних лиц в ваш дом, с центрального пункта управления будет отправлено сообщение об этом факте на смартфон владельца. Что касается обратной связи, то с помощью смартфона можно устанавливать режимы присутствия и отсутствия дома.

Можно включить в такую систему датчики открытия окон, сирену и камеры слежения. Но, тогда цена комплекта существенно увеличиться.

Panasonic Home Network: Управление системами на расстоянии

Известная компания Panasonic тоже не стоит на месте. Этот японский разработчик предложил своим клиентам систему безопасности Smart Home. Эта система объединяет несколько датчиков (двери, окна, протечки воды, разбития стекла и т.п.). Их главная обязанность оповестить владельца дома о форсмажорных обстоятельствах. Датчики синхронизируются со смартфоном по средствам мобильного приложения Network System и интернет-соединения.

Стоимость набора датчиков Starter Kit Plus (около 20 тысяч рублей). В систему от Panasonic можно включить и другие модули. С их помощью можно не только «ждать» сигнала, но и самому наблюдать за тем, что происходит в вашем доме. При этом «картинка» будет выводиться на смартфон владельца «умного» дома.

eQ-3 Homematic IP: Регулируем температуру в доме на расстоянии

Еще одна известная компания, работающая в сегменте «умный» дом, eQ-3 предложила пользователям возможность удаленного управления температурой. Для этого она выпустила приложение, с помощью которого можно регулировать радиаторными термостатами находясь на работе, в гостях или в другом месте, далеко от своего дома.

Минимальный набор датчиков и центрального пульта управления такой системой стоит около 10 тысяч рублей. С помощью приложения Homematic IP, владелец дома выставляет комфортную для него температуру. Для снижения энергозатрат можно уменьшить интенсивность отопления в то время, когда дом пустует и увеличить перед приходом.

NooLite: Умный дом

Еще одно приложение, которое можно включить в свою систему «умный» дом. Ее главная задача — это управление светом на расстоянии. Для этого, все осветительные приборы должны быть снабжены радиоуправляемые выключатели системы nooLite и объединены в единую систему через Ethernet-шлюз PR1132. После чего можно включать и отключать свет с помощью смартфона и установленного приложения NooLite: Умный дом.

Также, это приложение можно синхронизировать и с другими датчиками, установленными в доме. Например, датчиками влажности, температуры и т.п. Их данные также будут поступать на смартфон с помощью описываемого приложения.

Philips Hue: Регулировка освещения на расстоянии

Это приложение, как и предыдущее, поможет «разобраться» с освещением. С помощью Philips Hue можно менять цвет испускаемого света, настраивать автоматическое включение и выключение света. При наличии соответствующих датчиков можно запрограммировать освещения так, чтобы оно выключалось после того, как дом покинут его владельцы.

Минимальный набор из трех цветных ламп Е27 и хаба Hue Bridge для создания такой систему обойдется в 17 тысяч рублей.

Создать систему «умного» дома очень просто

Для того, чтобы создать систему «умного дома» нет нужды в штроблении, сверлении и прокладки новой проводки в доме. Ведь, большинство приборов, которые будут включены в такую систему достаточно оснастить Wi-Fi или Bluetooth-модулем.

По средствам радиосигнала, они будут передавать данные на центральный пульт, который снабжен роутером. А уже он передаст всю интересующую владельца такого дома информацию на его смартфоны или планшет.

Видео. Настоящий умный дом. Гаджеты, устройства и новые технологии

Вадим Балашов, iOS-разработчик из команды мобильной «Почты Mail.Ru», рассказал сайт, как он создал в своей квартире «умный дом» и разработал приложение для часов и бота для Telegram, чтобы управлять системой устройств.

Немного о розетках

Моя жена очень любит выключать всё из розеток. Уходя, она всё выдергивает, а я потом возвращаюсь домой и вставляю обратно. Мне это не нравится. Я пробовал разное: просил, уговаривал, убеждал, угрожал - ничто не помогло. И тогда я решил, что надо найти высокотехнологичный способ уладить конфликт - каким-то образом коммутировать розетки, чтобы не нужно было физически вытаскивать штекеры по всей квартире.

Ну что ж, паяльник есть, руки тоже. Начал думать над реализацией, но сразу возникло очень много вопросов. Например, какой контроллер использовать для управления? У меня был опыт программирования контроллеров линейки AVR от Atmel. Выглядит всё довольно просто: реле, транзистор для развязки и управление одним пином контроллера.

Задачи встало две. Во-первых, контроллер и реле надо питать, а во-вторых, контроллером нужно управлять. С питанием представилось три варианта.

• Самый простой - запитать от батареек. Но батарейки будут садиться, их придётся менять, а это неудобно.
• Размещать преобразователи из 220 в 5 вольт прямо рядом с контроллером в каждой розетке. Способ отличный, но готовых компактных преобразователей я не нашёл, а самому возиться с преобразователем не хотелось. Да и боялся накосячить и спалить квартиру.
• Подвести питание извне к каждой розетке.

Задача управления контроллером распалась на два принципиальных пути: управление по радио и управление по проводу. Вариант с проводом выглядит проще, но опять же требует подведения шнура к каждой розетке. Решил, что когда буду делать следующий ремонт, то заранее предусмотрю это и подведу к каждой розетке провод, например UTP 5-й категории. Но пока нужно было разбираться с имеющимися несвязанными розетками.

Последнее, что заставило меня окончательно отказаться от разработки собственной системы управления, - это «тестирование на живых». Отлаживать мелкие баги архитектуры и прошивки пришлось бы прямо во время эксплуатации, что, безусловно, вызвало бы недовольство окружающих.

Я начал изучать имеющиеся готовые системы, на которых можно было бы построить «умный дом». Сразу решил, что связь модулей должна быть беспроводная. Осталось выбрать технологию. Сначала варианта было два - Wi-Fi и Bluetooth. Они очень распространены, под них много готовых решений.

Но Wi-Fi, работающий на 2,4 ГГц, не слишком удобен с точки зрения организации сети. Высокое распространение и отсутствие регулирования при установке точек доступа делает эту частоту сильно зашумлённой. Хочется иметь более или менее стабильную систему, чтобы у меня не подвисало переключение розеток, когда работает соседский роутер.

Это оказалось не самой серьёзной проблемой. Гораздо более страшный враг Wi-Fi - микроволновая печь. Магнетрон моей микроволновки излучает волны на частоте 2,45 ГГц - когда она включается, вокруг не работает ничего. Гаснет стриминг Bluetooth аудио, гаснет стриминг видео по Wi-Fi, файлы не качаются, страницы не открываются. Причём неважно, какой конструкции у вас микроволновка, встроенная или отдельно стоящая - она по-любому будет вносить помехи. Поэтому от использования Wi-Fi и Bluetooth я тоже отказался.

Z-Wave

Начал изучать, какие ещё существуют решения. Например, у ZigBee несколько стандартов частоты: есть 2,4 ГГц, а есть в районе 1 МГц. Но тут я наткнулся на статью на «Хабрахабре», где рассказывалось про Z-Wave. Впечатлился. Базовые модули Z-Wave сейчас выпускают всего две компании в мире - Sigma и Mitsumi. Его размеры - примерно сантиметр на сантиметр. По сути, это микроконтроллер с приёмопередатчиком. Его даже можно перепрошивать, но чаще всего в готовом виде монтируют сверху на плату, подключают к нему UART, и он работает как приёмопередатчик.

Все устройства, которые хотят получить значок «Совместимо с Z-Wave», должны пройти сертификацию. Платформа закрытая, что даёт некоторое преимущество с точки зрения совместимости. Для сравнения: в продаже очень много Bluetooth-решений для домов, и почти все они не совместимы между собой. А все устройства Z-Wave совместимы - благодаря единому закрытому стандарту, который тем не менее эволюционирует. Доступна платная SDK, стоит примерно $2 тысячи. Если вы собираетесь одну штучку дома спаять - это дорого. А если намереваетесь наладить производство 2 тысяч устройств, то получите всего доллар разницы на каждое - вполне неплохо.

Дальность связи у стандарта Z-Wave около 30 метров. Одно из его преимуществ в том, что устройства выстраиваются в ячеистую сеть (mesh) и практически в каждом модуле есть таблица маршрутизации. Поймав сигнал, любой модуль знает, надо передать его дальше или нет. То есть почти каждый модуль является ещё и ретранслятором. «Почти» - потому что в Z-Wave существуют «спящие» устройства, которые не участвуют в ретрансляции. Такие устройства обычно работают от батареек и выходят на связь при необходимости.

Чтобы ваша сеть не приняла соседскую сеть за свою, используется токен, генерируемый для каждого головного контроллера. В рамках сети есть головной контроллер и периферия. У контроллера при первой установке генерируется свой токен, после чего происходит привязка: любое исполнительное устройство сначала привязывается к контроллеру, запоминает его токен, и после этого устройство включается в сеть.

На Amazon продаётся масса Z-Wave-устройств. Есть модули, встраиваемые в розетку и выключатели, есть модули для построения системы безопасности. Замки, сирены, освещение, датчики дыма, датчики протечки воды - что угодно. Я нашёл даже автоматическую кормушку для котов.

Что касается рабочей частоты, то она находится в районе 900 кГц. Эта частота не является открытой для всех стран в мире, для каждой страны нужно проходить сертификацию и получать разрешение на использование этой технологии, поэтому в разных странах несущие частоты немного отличаются. В Европе частота 868,42 МГц, в России - 869,0 МГц, в США и Канаде - 908,42 МГц, в Гонконге - 919,82 МГц, в Австралии - 921,42 МГц.

Если вы купите модуль, который сделан для Европы, то программно его можно перевести на российскую частоту. Точно так же можно программно переключать частоты устройств, сделанных для Гонконга и Австралии. А вот американские устройства не переключаются. Поэтому существует три категории одинаковых устройств, и нужно обращать внимание на то, для какого региона они изготовлены. Гонконг и Австралию вы вряд ли встретите, так что смотрите только на США, Россию и Европу.

При выстраивании ячеистой сети используется режим Explorer Frame: все устройства «затихают», контроллер запускает сканирование сети, и устройства начинают по очереди отвечать. Происходит своеобразная перекличка, когда каждое устройство выстраивает свою таблицу маршрутизации. Например, этот режим рекомендуется включать после перестановки мебели: есть вероятность, что передвинутый шкаф начал экранировать сигнал между какими-то устройствами, но открыл пространство между другими.

Считается, что стандарт обеспечивает устойчивую работу на расстоянии 30 метров на открытых пространствах и до 10 метров - в квартирах. Конечно, расстояние устойчивой связи между модулями, размещёнными в розеточных нишах, будет ещё меньше, но за счёт маршрутизации всё работает достаточно стабильно.

Теперь поговорим о коммерческих контроллерах. Наиболее распространены две марки: Fibaro и Vera. У Fibaro есть серии - Home Center и Home Center Light. У Vera тоже две серии контроллеров, одна подороже, вторая подешевле. Все они поддерживают базовые наборы правил, и вы вполне сможете сделать так, чтобы при включении одного устройства активировалось другое, а через какое-то время выключалось или делало что-нибудь ещё. Но если вам нужно реализовать более сложное поведение, то придётся программировать самостоятельно. В качестве языка используется Lua.

Есть и третья, менее распространённая марка - Zipabox, но эти контроллеры, судя по описанию, не поддерживают расширенную автоматизацию. Тем не менее Zipabox интересен тем, что у него есть модули расширения, которые стыкуются, как конструктор.

Но мы сейчас поговорим о другом проекте, имеющем отношение к Raspberry Pi. Это проект сообщества, которое решило сделать максимально дешёвое «железо». Сегодня Raspberry Pi в розницу стоит около 4000 рублей. На Amazon можно купить за $50, при текущем курсе это почти в полтора раза дешевле. На Raspberry Pi поднимается веб-сервер с пользовательским интерфейсом, для которого можно писать автоматизацию на JS. В качестве «железа» используется плата расширения, которую назвали RaZberry, выглядит она так:

А вот пример интерфейса панели управления, которая называется Z-Way. Он отображается в браузере, неплохо работает и на планшетах.

Вот пример настроек. Можно посмотреть, где в какой момент работают все устройства, проверить подключаемость, посмотреть таблицу маршрутизации и так далее.

Одно из преимуществ Z-Way - проект открытый, вот ссылка на GitHub. Команда разработчиков «с офисом в интернете», как пишут они сами, раскидана по разным странам: Россия, Германия, Швейцария. Интерфейс можно бесплатно скачать с GitHub, при желании - пересобрать что-то самому. И всё это прекрасно управляется из админки.

Управление

Я начал думать, как реализовать более удобное управление системой, чем с компьютера через админку. Это сегодня есть приложения для Android и iOS, а два года назад официальный клиент под Android оставлял желать лучшего: я так и не понял, как им пользоваться. Нашёл, настроил, подключился, но пользоваться не смог. В то время я был адептом Windows Phone, под который не было клиента. «На коленке» написал клиент для себя - когда выключатели рассинхронизировались, жена обращалась ко мне за помощью.

Год назад, в феврале-марте 2015 года, компания Pebble запустила сбор средств на создание новой версии часов - Pebble Time. Я поддержал проект, и к октябрю часы уже были в моём распоряжении. Я подумал, что это прекрасная штука для управления «умным домом». Ведь телефон не лежит всегда в кармане, дома я просто кладу его куда-нибудь, а часы обычно на руке. К тому же Pebble, в отличие от часов на Android Wear или Apple Watch, подключается и к iPhone (которым я к тому времени пользовался) и к телефонам на базе Android.

Pebble

У Pebble довольно много достоинств. Во-первых, они целую неделю работают на одном заряде. Пользователи Apple Watch знают эту боль, когда уже к вечеру нужно искать зарядку. Кроме того, у Pebble экран всегда показывает время, потому что сделан на базе цветных электронных чернил. Есть поддержка двух основных операционных систем. Часы водоустойчивы. А ещё они имеют аппаратный порт. Подключаются «умные» ремешки, которые можно делать самому (на сайте Pebble есть подробное описание).

Но за всё надо платить. У часов нет сенсорного экрана, для управления - четыре кнопки. Зато не надо постоянно опрашивать сенсорный экран, благодаря чему часы так долго работают без подзарядки. Второй недостаток - дисплей отображает 64 цвета.

Работу Pebble обеспечивает операционная система на базе OpenRTOS. Приложения для часов напоминают веб-приложения. Фронтенд исполняется на часах и пишется на C, а бэкенд работает в телефоне и пишется на JavaScript. Разработчики веб-приложений сейчас пришли в ужас: где это видано, фронтенд на С, а бэкенд на JS?

Но это легко объяснимо: C как наиболее компактный для компиляции язык очень удобен для создания встраиваемых приложений, а плюс JS в том, что он одинаково хорошо исполняется на iPhone и Android. JS работает внутри телефона и обеспечивает интерфейс для выхода в интернет и доступа к GPS. Сами часы имеют встроенный акселерометр, гироскоп и магнитный компас, то есть базовый набор «железа».

В итоге я написал приложение для управления своей системой «умного дома». Сначала для последней версии часов, а потом реализовал поддержку самой первой модели Pebble - с чёрно-белым экраном.

Настройки делаются в виде HTML-страницы. Для разработки Pebble советуют использовать Slate Frontend Framework. Страница должна быть расположена в вебе, что само по себе странно, потому что без подключения к интернету вы ничего не настроите.

После того как я написал приложение, я выложил его в официальный магазин приложений и забыл о нём. Его установили 40 человек, и я начал получать отзывы. Я давно не программировал на С и с ужасом вспомнил, что с выделением памяти - и, что ещё страшнее, с её высвобождением - нужно работать вручную. Поэтому в первой версии я сделал статический массив для восьми устройств, которые у меня были, и всё это прекрасно работало у меня дома.

Но в сетях, где больше восьми устройств, понятное дело, не работало. И первый отклик был из Дании: «А можно ли сделать больше?» Я, конечно, сказал, что можно, и ещё за один вечер перевел приложение на динамические массивы. Товарищ был счастлив, но не очень долго.

Оказалось, что у него около 54 логических устройств - выключатели и датчики, причём один физический модуль может быть сразу несколькими логическими устройствами. Например, у меня дома есть датчик, который одновременно отслеживает движение, температуру, влажность и освещённость, и в системе он виден как четыре датчика. А у датчанина больше 50 устройств, и он жаловался, что для выключения чего-либо ему приходится очень долго пролистывать весь список на часах.

Я подумал ровно вечер и придумал одну штуку. В админке Z-Way можно вешать на устройство теги, и я решил просто добавить тег Pebble, а в настройках часов ввести режим, когда на экране отображаются только помеченные этим тегом устройства. Пользователь сам выбирает, какие устройства он хочет видеть. Товарищ написал, что это просто великолепно: теперь у него пять устройств, которыми он управляет прямо из часов.

Потом мне написал о проблеме другой пользователь моей программы. Приложение умело отображать датчики, а управлять могло только выключателями, причём выключателями типа «Вкл» / «Выкл». Но существует много других управляемых устройств - например, диммеры, для которых можно устанавливать значения от 0% до 100%. Или RGB-модули, на которых можно выставлять любой цвет.

Я согласился добавить поддержку подобных устройств, но попросил прислать структуру его сети, чтобы посмотреть, как они выглядят живьём. Он прислал, я посмотрел - выглядят классно, но непонятно, что с этим делать. Я полез в настройки и выяснил, что в Z-Way есть виртуальные устройства. Такому устройству можно выставить тип, например, Multilevel Switch, и оно превращается в виртуальный диммер.

Ничем не управляет, но делает вид, что он диммер. Хотя почему «ничем»? Управляет сам собой. Я могу с часов выставить значение, и он покажет мне его в дашборде. Этого мне хватило для реализации поддержки диммеров.

Потом я взялся за RGB. Это управление светодиодными полосами, которые могут отображать любой цвет. RGB-освещение появилось в стандарте Z-Wave не так давно, поэтому изначально оно выглядело в системе как три диммера. То есть все устройства рапортовали, что они три диммера, и можно было отдельно управлять красным, зелёным и синим каналом. Для удобной работы со старыми устройствами в современных системах управления сделали виртуальное устройство RGB-освещения, в котором можно задать три диммера.

Поскольку мы уже умеем задавать Dummy Dimmer, то можем сделать Dummy RGB. Это тоже хорошо работало, но поддержку управления цветом я пока ещё не реализовал - отправил «заказчику» только управление диммерами. И для него я как раз настраивал поддержку чёрно-белых часов.

Виртуальные устройства

В чём ещё мощь виртуальных устройств в Z-Wave? Возьмём виртуальное HTTP-устройство, и пусть у вас есть любое другое устройство, которое несовместимо со стандартом Z-Wave, но управляется с помощью HTTP-запросов.

Тогда мы пишем HTTP-запрос на включение: адрес, который нужно дёрнуть, запрос на выключение и запрос на получение статуса устройства. Вероятнее всего, устройство, которое не поддерживает Z-Wave, не поддерживает и ответ в формате On / Off.

Для его поддержки можно ввести Inline JavaScript, который будет преобразовывать ответ с вашего устройства в On или Off. А имея виртуальное устройство, дальше мы можем делать всё, что угодно. Например, интегрировать в эту систему любое устройство на базе контроллеров ESP8266. То есть мы делаем три конца, на которые устройство умеет реагировать, а дальше любую обвязку.

Сцены

Это набор состояний логических устройств. Сцену нельзя включить или выключить - её можно только активировать. У меня, например, сделана сцена Away, которую я активирую, выходя из дома. Она выключает свет в ванной и туалете, выключает розетки в ванной и на кухне. Активация сцены Away выключает всё, что есть управляемого у меня дома. Также у меня есть сцена Back. Она включает обратно две розетки, но не свет: вернувшись, вы включите его тогда, когда он будет нужен.

Есть идея поставить механизированные вентили и, уходя из дома, перекрывать воду одним нажатием. Вентили стоят довольно дорого, но затопление соседей может обойтись ещё дороже. Опять же, есть автономные датчики протечки. Положите их в ванной, в туалете, на кухне - и в случае протечки вентили автоматически перекроются.

И последнее. Z-Way на часах хорош, но управлять можно только дома. Если хочется управлять извне, то можно сделать бота для Telegram. Он у меня простенький: ему посылают команду Light, он спрашивает: «Где?» - и показывает пиктограммки туалета и ванной. Выбираешь место, он спрашивает: «Что сделать?» - и показывает светящуюся лампочку и чёрную. Выбираешь чёрную, и он говорит: «Ок, свет в ванной выключен».

Заключение

Это увлечение «умным домом» у меня происходило наплывами. Я в какой-то момент загорелся идеей, заказал модули, встроил один, который управлял только светом в туалете и ванной. Ещё заказал датчик движения, температуры и влажности. Повесил в ванной и сделал классную автоматизацию: свет в туалете автоматически отключается через 15 минут, если забыли выключить, а свет в ванной включается при входе, по датчику движения, а выключается через 15 минут. Всё классно - кроме того, что жить с этим невозможно. Оказалось, что 15 минут в туалете - это на самом деле мало, особенно если там хорошо ловится Wi-Fi. А он ловится хорошо. Увеличение периода ожидания не помогло, так что эту автоматику я пока отключил и заказал ещё один датчик движения.

Автоматика в ванной простая: входишь - свет включается, выходишь - выключается. Удобно. Но сперва я настроил её не очень удачно: датчик движения стоял на входе, а когда ты заходишь в душ и задёргиваешь шторку, он тебя не видит, и через 15 минут свет гаснет. Нужно открыть шторку, махнуть рукой и задёрнуть шторку обратно. Проблема решилась переносом датчика в середину ванной, чтобы он реагировал на движение по обе стороны от шторки.

Программа для управления всеми системами Умного Дома. Устанавливается на планшетный компьютер на Windows, Android, iOs. Подключается к контроллеру через Wi-Fi или интернет (протокол связи ModBus TCP).
Работает с практически любыми промышленными контроллерами, в том числе Beckhoff и ОВЕН.

Интерфейс (внешний вид) программы полностью изменяем. Иконки, фоны, расположение элементов, надписи - всё изменяется самим пользователем или установщиком. Возможно создавать разный интерфейс для разных устройств. Количество устройств, на которые устанавливается программа в пределах одного контроллера, не ограничено.

Функции программы EasyHome:

• управление системами освещения (в том числе разноцветными светодиодными лентами и лампами с изменяемой яркостью свечения)
• управление климатом каждого помещения
• связь с системеми охранной и пожарной сигнализации
• связь с системами вентиляции и кондиционирования
• контроль потребляемой мощности по нескольким фазам с автоотключением неприоритетных нагрузок
• управление розетками и прочими электроприборами
• установка на любое количество устройств, управление через Wi-Fi или интернет
• контроль и предотвращения аварий: протечка воды, утечка газа, электроаварии
• сбор информации со счётчиков воды, газа и электричества
• управление по сценариям и предустановкам
• доступ к контроллеру через локальную сеть или через внешний IP адрес (автовыбор при запуске программы)
• отображение изображения с IP видеокамер (в версии для Windows, поддерживается видеопоток MJPEG и H264, не все модели камер)
• возможность запуска разных интерфейсов (запрос при запуске программы)

И многое другое!

Скачать EasyHome для iOS (iPhone и iPad):

Чтобы загрузить DEMO версию интерфейса приложения надо в окне добавления конфигурации набрать адрес:

http://сайт/downloads/EH_DEMO.ehpa

Новое в версии EasyHome 7.9.5 для iOS (январь 2018):

• Добавлен удобный контрол светодиодной ленты RGB с выбором цвета
• Уоучшена функция автомасштабирования элементов
• Исправлен адрес скачивания Демо интерфейса (сайт был переведен на защищенный протокол https)
• Улучшена панель аварийных сообщений
• Множество мелких улучшений и исправлений в работе программы

Новое в версии EasyHome 7.9.1 для iOS (апрель 2017):

• Загрузка файлов конфигурации через интерфейс самой программы
• Выбор конфигурации при запуске и быстрая смена интерфейса
• Новый контрол управления RGB лентами
• Функция автоповорота экрана (удобно для iPhone)
• Прочие мелкие улучшения и исправления

Как пользоваться ДЕМО версией:

1. Скачать архив

2. Распаковать архив в любое место (например, на рабочий стол)

3. Запустить файл EasyHomeEditor.exe

В ДЕМО версии можно делать всё, что угодно: менять интерфейс, двигать элементы, перемещаться между окнами и т.д. Но поскольку связи с контроллером нет, то икноки не будут меняться при нажатии, а все значения (температуры, токи, состояния) будут равны нулю. Для возможности подключения к контроллеру надо приобрести лицензию (информация о цене - внизу этой страницы).

Новое в версии EasyHome 7.8 (апрель 2017):

• Возможность отправки контроллером произвольных смс-сообщений на русском языке для контроллеров ОВЕН (ранее было доступно только для Beckhoff)
• Появились свободные функции. Можно задавать любую логику работы входов и выходов через интерфейс EasyHome. Ранее это было доступно только через изменение кода контроллера нашим инженером.
• Появились мультисцены
• Добавлен удобный драйвер для работы с инфракрасными передатчиками по интерфейсу RS485. 4 режима управления любыми кондиционерами через ИК-команды.
• Возможность подключения инмерителя параметров электросети к контроллеру ОВЕН на одну или три фазы.
• Можно подключать до 10ти модулей расширения ОВЕН в любой комбинации, общее количество дискретных входов и выходов может быть теперь до 255.
• Появился астрономический датчик освещённости по высоте солнца.
• Всякие мелкие улучшения.

Новое в версии EasyHome 7.7 (декабрь 2016):

• Многочисленные улучшения интерфейса
• Увеличение скорости работы на системах Windows 10 и iOS 9
• Появилась возможность перекрывания разных стояков водоснабжения при срабатывании разных датчиков протечки воды
• Появилась возможность постановки на охрану произвольного набора датчиков движения
• Появилась функция мультиинтерфейс - предзагрузочное графическое меню в котором можно выбрать, какой именно интерфейс запустить

Управление умным домом через смартфон может поражать воображение. Разработчики систем управления предлагают множество решений, которые основываются на различных стандартах, но имеют проблемы несовместимыми друг с другом и в большинстве случаев вызывают сложности при установке и монтаже. Практическое применение умной техники показывает свою непонятливость: ведь она упорно следует установленным правилам и с большим трудом воспринимает любые исключения из них. Таким образом, системы управления умным домом на сегодняшний день предназначено в большей степени для гиков, а не для пользователей массового рынка.

Каждое явление имеет свойство меняться. Некоторые начинающие компании в последнее время вывели на рынок решения для управления умным домом, которые не только преодолевают границы между установленными стандартами, но не забывают о комфорте пользователя и удобстве управления. Теперь стали учитываться такие современные подходы, как удаленный доступ через Интернет или через приложение для смартфона. В статье о системах управления домом представлено три подобных решения: Qivicon и Homee (законченные системы для управления домом), а также Tado (узконаправленное решение для контроля над домашним отоплением). В российских интернет-магазинах вы пока их не купите, но они полноценно функционируют и на территории РФ, разве что заказать их придется на европейских ресурсах.

Система управления умным домом практически с первого дня помогает экономить деньги, особенно если ее использовать для управления отоплением вашего жилья, поэтому данный факт послужит вам хотя бы заинтересоваться автоматизацией работы техники в вашем доме.

Qivicon - система для неопытных пользователей

Qivicon - это базовая система компании Telekom для умного дома. Основой для включения в домашнюю сеть является устройство Home Base стоимостью около 13 000 рублей, кото­рое подключается к роутеру и обеспечивает связь между компонентами умного дома. Настройка и управление произ­водится через веб-интерфейс (браузер на ПК) или через мобильное приложение для смартфона. Qivicon делает ставку на открытое программное обеспечение, то есть теоретически может поддерживаться любым производителем. На данный момент Telekom насчи­тывает 30 партнеров, среди которых и классическая техника для умного дома eQ-З, и холодильники Miele, и управляемые светодиодные лампы . В процессе использования быстро выяснилось, что система рассчитана на неопытного пользователя. Прилагаемая к каждому устройству Home Base инструкция шаг за шагом руководит установкой и процессом настройки компонентов. Кстати, все они связываются друг с другом по радиоканалу, а для монтажа в большинстве случаев достаточно использования двустороннего скотча. Это пора­дует тех, кто снимает жилье или не устанавливает какую-либо умную технику навсегда.

Qivicon позволяет осуществлять контроль и управление всеми исполнительными механизмами через приложение для смартфона, причем и в том случае, когда владелец находится вне дома.

Важность привязки системы к облаку

Отмечу, что все настройки сохраняются в облаке, что может смутить особо осторожных пользователей. Однако если выбрать по-настоящему надежный пароль, то это будет совершенно безопасно. В случае отказа системы благодаря ежедневному автоматическому резервному копированию можно будет быстро восстановить все конфигурации. И это действительно важно: в процессе эксплуатации пройдет довольно много времени, пока вам не удастся запрограммировать подходящие сценарии для самых важных ситуаций (рабочие дни, выходные, праздники, отпуск).

Без той или иной опробованной на практике точной настройки не обойтись, иначе по утрам кому-то будет слишком холодно в ванной, а по вечерам в гостиной - слишком жарко. Если потерять такой индивидуальный план отопления для помещений, придется начинать настройку с нуля. И это еще не все: магнитные контакты, автоматически регулирующие отопление при открытых окнах, тоже придется конфигурировать заново, как и розетки в гостиной, которые ночью автоматически отключают подачу энергии.

Стоимость систем управления

Для вхождения в этот мир Qivicon имеются стартовые пакеты, включающие в себя модуль Home Base и различные исполни­тельные механизмы. Например, европейский энергетический концерн EnBW предлагает термостаты для систем отопления, переклю­чаемые розетки и т. п. Хотя этого и недостаточно для полного включения дома в сеть, но для начала неплохо. Конечно, компоненты можно докупить отдельно, и если вы хотите сделать умным весь свой дом, то ничего другого вам и не остается. Мудрое решение: если в пакет включены компоненты со специальным стандартом сигнала, действие блока Qivicon Home можно просто расширить с помощью электронного ключа, который прилагается к блокам.
Сложности: приложения для управления соответствующими устройствами входят в стартовый пакет. При покупке пакета EnBW прикладывается программа EnBW, при приобретении набора Telekom дается приложение Smart Home. Свободная загрузка через магазины утилит не предусмотрена, для активации приложений требуются коды, которые предоставляются только вместе с пакетами. Другими словами, концепция открытого ПО на программы не распространяется.
EnBW предлагает бесплатное пользование приложением в течение года, после этого нужно платить почти €50 в год. Telekom после двух лет бесплатной подписки требует €30 в год. В итоге все сэкономленные на энергии деньги будут уходить на оплату программ.

Tado - система управления отоплением

Компания Tado выбрала путь, кардинально отличающийся от решения Qivicon: вместо управления отдельными отопительными приборами система Tado регулирует работу центрального элемента, то есть масляной или газовой горелки или теплового насоса. Преимущество такого решения заключается в том, что регулирование может напрямую отключать горелку - это позволяет избежать потерь тепла, которые неизбежно возникают при высокой температуре подачи несмотря на выключенные отопительные приборы. В перечне совместимости Tado огромное количество отопительных систем, более сотни производителей и типов расширителей и управлений.

Комплектация системы управления отоплением Tado

Инструкции для всех видов отопления

Зачастую бывает не так просто распознать, какое именно управление отоплением установлено в доме (впрочем, если постараться, эту информацию можно получить в компании, которая обслуживает ваш дом). А у Tado в свою очередь нет готовой документации для любой возможной комбинации устройств. Если клиент конфигурирует в веб-интерфейсе отопительную систему, для которой еще не составлена инструкция, она составляется командой Tado. На практике это заняло менее восьми часов. Готовая инструкция оказалась настолько подробной, что даже неопытный пользователь вполне смог бы справиться с установкой.

Развитая логика системы Tado заложена в облаке. Помимо заданной и фактической температуры помещения в управление включаются данные о наружной температуре (по данным метеослужбы), прогнозе погоды (в особенности - об интенсивности солнечного излучения), месте пребывания жильцов (оно определяется с помощью приложения для смартфона) и полученной информации о том, насколько быстро снижается и снова повышается температура в квартире. Но слишком многого от логики Tado ждать не следует: стоит всем жильцам удалиться от квартиры на 100 км, как система опустит температуру примерно до 16 °С. После этого в доме подогрев до комфортного уровня в 21 °С может занять более шести часов, и когда система фиксирует приближение к жилищу, регуляция температуры может запоздать. Вмешательство в ручном режиме посредством приложения решит эту проблему. Если, конечно, пользователь вовремя вспомнит об этом.
В доме с хорошей изоляцией температура за ночь падает на 2,5 °С, а это вряд ли можно назвать мощным потенциалом для экономии. Как экономия, так и комфорт увеличиваются только при длительном отсутствии жильцов в зимнее время. Чтобы окупить стоимость системы в €350, в любом случае понадобится несколько лет. Однако в старых зданиях без изоляции система работает намного эффективнее.

Кратко об установке системы управления Tado

Система Tado не ограничивается управлением отдельными отопитель­ными приборами. Для подключения компонентов Tado к существую­щим системам масляного, газового или пеллетного отопления имеются очень подробные инструкции, а в качестве альтернативы компания Tado может предоставить покупателям технического специалиста. Техническая часть компонентов Tado скрывает­ся в очень элегантных и неброских корпусах. Даже дисплей встроен незаметно. Подключение расширителя Tado к системе отопления сопровождается очень подробной и простой инструкцией. К примеру, всего трех проводов достаточно для газового бойлера Wolf.

Homee: управление умным домом без облака

Homee, как и Qivicon, представляет собой комплексную систему для управления домом. Она берет на себя контроль над отдельными отопительными приборами, переключает розетки, следит за дверями и окнами, двигает жалюзи и следит за помещениями с помощью датчиков движения (а за подвалом и гаражом - через датчики уровня влажности). Все функционирует посредством радиосигнала и обходится без прокладки кабеля, так что система отлично подходит для арендаторов квартир, которые при переезде могут все забрать с собой в новый дом. Кроме того, все конфигурации сохраняются локально, а подключение к Интернету требуется только для дистанционного управления умным домом.
Об оптическом представлении в виде разноцветных пластмассовых кубиков можно, конечно же, и поспорить, но нам оно нравится как альтернативный вариант традиционному сдержанному оформлению подобной техники. Однако бесспорно хороша сама идея обращения конкуренции среди стандартов во благо. Каждый из кубиков значительно расширяет систему на один протокол беспроводной связи: так называемый Brain Cube - обязательный базис, является посредником между технологиями и через WLAN предоставляет подключение к смартфону или (при наличии нужного удаленного доступа) к роутеру.

кубики для расширения системы Homee

Установка системы от Homee

Решение устанавливается достаточно оперативно: требуется инсталлировать приложение, вставить Brain Cube, с помощью мобильного телефона войти в отображаемую беспроводную сеть системы Homee, подключиться к системе, создать аккаунт - готово! Новые кубики для расширения просто кладутся один на другой, и специальных действий по установке не требуется. Соединение с исполнительными механизмами, распределенными по дому или же квартире, выполняется без проблем. Правда, освоить систему не так просто, как в случае с Qivicon: здесь сначала необходимо найти в инструкциях к термостату, датчикам движения или переключаемым розеткам, как перевести устройства в режим настройки.

Важно: не всякий продукт совместим с Homee, перечень поддерживаемых есть на официальном сайте.
Приложение немного не доработано, так как управление проходит не совсем гладко как хотелось бы. Например, при создании групп добавленные устройства то не отображаются вовсе, то отображаются с большой задержкой. Но в общем и целом это недоработки от которых получится избавиться обновлением программного обеспечения. В отношении цен система придерживается тех же рамок, что и конкуренты. Комплект из Brain Cube с кубиком для расширения обойдется почти в 15 000 рублей, а совместимые исполнительные механизмы находятся в более высоком ценовом диапазоне, чем оснастка для Qivicon. Однако более высокая стоимость может окупиться, ведь ни одна другая система не отличается такой надежностью в вопросе защиты данных.

Наиболее интересные альтернативные системы управления умным домом

HomeMatic. Самая недорогая и объемная система с собственным (и самостоятельно разработанным) протоколом беспроводной связи. Программирование и включение в сеть компонентов относительно сложные для сегодняшних условий.

RWE Smart Home. Необязательно быть клиентом этого энергетического концерна, чтобы иметь возможность пользо­ваться системой для умного дома. Как и в Qivicon, в этой системе делается ставка на простоту установки и управления по сопоставимым ценам.

Netatmo. Не входит в число классических провайдеров управления домом - пока что фирма привлекла к себе внимание стильной метеостанцией. Новинкой в этом предложении является умный термостат, которым можно управлять через смартфон по аналогии с системой Tado.

Belkin WeMo. Система для умного дома, которая через WLAN связывается со смартфоном. Есть возможность включения в сеть различных устройств. Основной акцент в программе сделан на энергосбережение и безопасность.