4 октября 2011 в 19:06

«Умный дом» собственными руками

Компьютерное железо

Представьте картину: вы входите домой, автоматически включается свет и приятный женский (мужской, впрочем - кому как) голос приветствует вас. Вы небрежно бросаете фразу в сторону микрофона: «Дом, включи мой компьютер». Через несколько секунд слышите привычный шелест кулеров своего родного железного коня.

Будущее - сейчас

Все мы когда-нибудь видели подобные картины в зарубежных фантастических фильмах и мечтали: «Когда-нибудь такое будет и у нас». Спешу вас обрадовать - подобие увиденного можно реализовать уже сейчас и без гигантских затрат.

Небольшой экскурс в том, что сейчас называют «умный дом». Вот что скажет нам википедия:

«У́мный дом (англ. digital home) - жилой автоматизированный дом современного типа, организованный для удобства проживания людей при помощи высокотехнологичных устройств. Под «умным домом» следует понимать систему, которая должна уметь распознавать конкретные ситуации, происходящие в здании, и соответствующим образом на них реагировать: одна из систем может управлять поведением других по заранее выработанным алгоритмам. Основной особенностью интеллектуального здания является объединение отдельных подсистем в единый управляемый комплекс.

Важной особенностью и свойством „Умного дома“ отличающим его от других способов организации жизненного пространства является то, что это наиболее прогрессивная концепция взаимодействия человека с жилым пространством, когда человек одной командой задает желаемую обстановку, а уже автоматика в соответствии с внешними и внутренними условиями задает и отслеживает режимы работы всех инженерных систем и электроприборов.

В этом случае исключается необходимость пользоваться несколькими пультами при просмотре ТВ, десятками выключателей при управлении освещением, отдельными блоками при управлении вентиляционными и отопительными системами, системами видеонаблюдения и сигнализации, воротами и прочим. В доме оборудованном системой „Умный дом“ достаточно одним нажатием на настенной клавише (или пульте ДУ, сенсорной панели и т. д.) выбрать один из сценариев. Дом сам настроит работу всех систем в соответствии с Вашим пожеланием, временем суток, Вашим положением в доме, погодой, внешней освещённостью и т. д. для обеспечения комфортного состояния внутри дома.»

В моем случае, я расскажу как организовать управление нагрузкой (розетки, лампы накаливания, etc) при помощи распознавания голосовых команд и озвучить все это неплохим русским голосом.

Технические подробности

1-wire

Для начала нам, конечно же, необходимо определиться с технологиями управления электропитанием устройств. На текущий момент таких имеется множество. Самая, пожалуй, простая, популярная и недорогая в реализации, это 1-wire от компании Maxim/Dallas. Технология 1-wire далеко не нова и известна уже около 10 лет. 1-wire широко применяется как в быту, так и в промышленных системах.

Преимущества 1-wire

Простая и понятная архитектура сети
Низкие требования к кабелям
Большая протяженность линии
Низкая стоимость и простота компонентов
Открытый протокол и доступное ПО для программирования
Возможность в определенных ситуациях обходиться без питания

Как известно, плюсов без минусов не бывает. Вот они:

Низкая скорость передачи данных
Обязательное наличие мастера, ведущего сети

Видно, что плюсов технологии гораздо больше, чем минусов. Остановимся подробнее на обязательном требовании к наличию мастера сети.

Дело все в том, что устройства с точки зрения организации обмена данными пассивные элементы цепи. Компоненты 1-wire не могут без специального запроса посылать в сеть данные. Таким образом устройства не могут общаться друг с другом без «активного» ведущего. Элементы сети являются всегда ведомыми. Мастер в сети 1-wire только один. Именно он инициирует, контролирует и управляет работой сети и подключенных к сети устройств. В зависимости от используемого программного обеспечения, мастер 1-wire линии может по-разному работать со своими подопечными, но только он в конечном итоге может опросить состояние конкретного элемента, а также послать запроса на получение от этого элемента какой-либо информации. Например, если нам необходимо в режиме реального времени выводить значение температуры с множества датчиков, то мастер сети в цикле будет по очереди опрашивать эти датчики. Отвечать мастеру по сети может только одно устройство. В качестве мастера может выступать МК (микроконтроллер), который может при соответствующем ПО напрямую включаться в сеть 1-wire к одному из своих портов ввода-вывода. Мастером может выступать также ПК (персональный компьютер), использующий специальные элементы сопряжения, позволяющие соединять 1-wire с COM-портом или USB-портом компьютера, такие как DS9097 или DS9490.

Собственно, работа ПК в качестве контроллера нас и интересует. Специальный элемент сопряжения выглядит примерно так:

Как видно, это небольшой переходник, имеющий с одной стороны USB, с другой - разъем RJ-11 для подключения элементов сети 1-wire (элементы 1-wire мы можем вешать на стандартный телефонный кабель - дешево и сердито).

Другая технология под названием Х10 использует для передачи данных метод частотного уплотнения в обычной электросети квартиры.

Плюсы:

Легка в установке
Никаких дополнительных проводов в квартире
Распространенный стандарт, много исполнительных элементов
Относительно низкая стоимость и простота компонентов
Не требует дополнительного электропитания

Минусы:

Медленная передача данных
Большинство элементов не поддерживает команду статуса (т.е. не узнать текущее состояние устройства)
Дороже чем 1-wire

Х10 подойдет ленивым и тем, кто не желает по каким-то причинам тянуть дополнительные кабеля. Я попал в ту и другую категорию, поэтому мой выбор остановился на Х10 =)

Едем дальше - видеонаблюдение

Ведь хочется иногда посмотреть, что творится дома, пока вы на работе, в отпуске, на даче, etc? У меня есть домашние питомцы и при длительном отсутствии хочется посмотреть на них и даже поговорить. Цели могут быть разными. Что нам для этого потребуется?

В первую очередь - компьютер. Он будет ядром, головой нашей системы «умный дом». Именно к нему мы подключим управление электропитанием наших домашних устройств посредством мастера сети 1-wire или Х10, к нему же мы подключим и камеры видеонаблюдения. В моем случае, я выбрал обычные простые web-камеры среднего качества. Подключаться все будет через USB. Ограничение на длину кабеля в 5 м, обходилось мной в виде покупки длинных активных USB кабелей, где возможно, и связкой кабелей через USB-хабы с внешним питанием (возможно, кто-то предложит другое решение - буду рад услышать). У меня вышло в итоге 4 веб-камеры для всех помещений квартиры.

Учим компьютер понимать нас и разговаривать

Для меня «умный дом» в первую очередь - это интерактивность. Для этого мы его научим разговаривать и понимать в свою очередь нас.
Мои исследования показали, что достойный уровень распознавания речи в данный момент может дать только Google. Я думаю, все знакомы с его замечательным голосовым поиском и переводчиком, которые могут здорово упростить жизнь владельцу мобильного устройства. Народные умельцы вычислили, что, куда и как надо отправить, чтобы получить из звукового файла текст.
То же самое и с синтезом - я не стал сильно заморачиваться и воспользовался тем же Google. На мой взгляд, синтезированная речь на достаточно неплохом уровне.

Объединяем

Самым удобным интерфейсом управления умным домом и связкой ПО я счел веб-интерфейс. Координированием работы ПО будет заниматься специально написанный демон на perl

Подводим итоги

В этой небольшой статье я рассмотрел минимально необходимые, с моей точки зрения, компоненты нашего «умного дома». Тут нет технической реализации - только краткий теоретический обзор. В следующих статьях я по-шагово опишу каждый компонент системы, его техническую и программную реализацию.

Программа Умный дом на ПК

2.9 (57.78%) 9 votes

Что такое ПО для Умного дома?

Программа «Умный дом» - комплекс программных утилит по управлению:

электричеством;
электроприборами;
охранной системой (сигнализацией, видеонаблюдением);
климат-контролем.

Система «Умный дом»

Логичное решение – на настольный компьютер. Его объем памяти справляется со всеми задачами по контролю и изменению параметров в доме. Из затрат в этом случае владелец дома тратится только на программу автоматизации, но и от них избавляются. Скачайте программное обеспечение для «умного дома» бесплатно. В интернете имеются демонстрационные версии и свободные для скачки утилиты.

Производители

В интернете существует возможность найти и скачать «умный дом» на бесплатной основе на официальных сайтах следующих производителей:

MajorDoMo . Его программа для компьютера является бесплатной и позволяет полноценно управлять всей автоматикой в жилье и мгновенно отображать текущее состояние комплекса. Разработчики ПО утверждают, что их программа «Умный дом» не имеет высоких требований к памяти, типу видеокарты и другим техническим характеристикам настольного ПК. MajorDoMo устанавливается на операционную систему Linux или Windows. Чтобы запустить ее, после скачивания установочного файла требуется его запустить (путь для установки не меняйте, иначе придется в ручном режиме изменить путь для каждого файла MajorDoMo). В MajorDoMo ведется контроль над электроприборами, сигнализацией, освещением и температурой;

Интерфейс программного обеспечения MajorDoMo

Home Sapiens . Это программное обеспечение для «умного дома» управляет домом при помощи голоса, предоставляет универсальный пульт для контроля над самыми частыми действиями, а также интегрируется с уже подключенными комплексами автоматизации. Управление Home Sapiens доступно из любой точки мира при помощи компьютера или смартфона. Производитель предоставляет бесплатное использование демоверсии;

«Умный дом 1.0» . На сайтах в ее описании сказано, что утилита управляет «умным домом» или офисом, а вся поступающая информация зашифровывается. Разработано оно было в 2008 году и до сих пор используется ввиду простоты интерфейса. Установка такой утилиты на ПК предусматривает ежедневник, который имеет голосовые напоминания, список заданий, пульт с дистанционным управлением для электроприборов, автоответчик для телефона или факса. Предоставляется доступ к электронной почте на сервере;

Системы контроля Умный дом

DIVISION Constructor . Этот редактор создает сценарии (управление работой телевизора, кондиционера или ночника), которые управляются посредством нажатия кнопки или работы датчика. После скачивания и создания схем функционирования директория проекта в автоматическом режиме создает файлы для сервера и клиента (владельца). В них имеются данные для управления «умным домом».

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

Действия домашней аппаратуры, которые она должна выполнить при определенных внешних условиях или при поступлении команды, называют сценарием. Его программирование подразумевает голосовое, пультовое управление и контроль с помощью цифровой аппаратуры.

Обзор возможностей по управлению

Сценарии настраиваются на защиту и помощь владельцу дома. Их разработка довольно долгая, но для большей функциональности умного дома следует очень тщательно подходить к этому вопросу.

Самые популярные сценарии

Запрограммированная модель «поведения» датчиков обычно срабатывает в отношении следующих факторов:

определенное время суток (включается свет, компьютер, отключается микроволновка и так далее);
датчики могут реагировать на движение и изменение температуры;
поступила команда на выполнение (она может быть отдана с телефона или ноутбука, в том числе в online-режиме, а также голосом или при помощи пульта).

Можно запрограммировать любую индивидуальную ситуацию, начиная от возвращения семьи домой и заканчивая отъездом в отпуск. Набирают популярность нестандартные сценарии:

уход за аквариумными рыбками и комнатными растениями;
подсушивание крыши и подъездов к дому;
наполнение и нагрев бассейна и сауны.

Отдельно создаются сценарии для обеспечения безопасности дома. Если посторонними совершена попытка проникнуть в помещение, система включает сигнализацию, оповещает владельца и охрану.

Проектировка и программирование системы

Создание умного дома состоит из следующих пунктов:

Набросок общего плана. В нем подробно рассматривают этапы взаимодействия внутренних составляющих сценария с пользователем и между собой, а также отклик программы на нестандартные ситуации.
Подбираются или пишутся с нуля драйвера для дома, и подходящий интерфейс. Не для каждого устройства производитель предлагает оригинальный драйвер, поэтому задача специалиста – его создать. Дополнительно идет написание различных модулей. Что касается интерфейса – обычно все устройства управления разбиваются на отдельные группы; за каждой дальнейшее программирование закрепляет свой интерфейс. Его можно установить для каждого пульта, но это будет неудобно в первую очередь для самого пользователя.
Затем идет непосредственно программирование на основе предыдущих пунктов. Используя ранее логически выверенный проект, подготовленное для него программное обеспечение, специалисты приступают к написанию собственно программы сценария.
Монтаж, тестирование, сдача в эксплуатацию.

Интерфейс для создания сценария управления умным домом

Но перед этим выбираются сценарии, которые в полной мере будут отвечать потребностям заказчика. Процесс создания умного дома долгий, настройка программного обеспечения и тестовый запуск потребуют немало времени.

Обычно фирмы, предоставляющие подобные услуги, включают в обслуживание абонента вторичное программирование системы, которая чем-то не устроила заказчика. Резервные копии создаются в обязательном порядке и сохраняются отдельно для каждого дома, чтобы в случае неполадок можно было все переустановить.