«Умный дом» — это система, которая делает ваше пребывание в помещении комфортным и безопасным. Такие системы популярны не только в домашних условиях, но и на производстве: контроль за качеством воздуха, автоматическое управление вентиляцией, учет электроэнергии или управление отоплением.
Функции системы «Умный дом»:
- Охрана — контроль задымления, движения, открытия дверей и окон, а также контроль за работой системы видеонаблюдения.
- Предупреждение аварий — контроль протечки воды и утечки бытового газа.
- Контроль климата — управление кондиционированием и отоплением.
- Охрана здоровья — контроль качества воздуха и управление вентиляцией.
- Освещение — плавная регулировка, секционное отключение, управление электрокарнизами.
- Энергоснабжение — защита от перегрузок в энергосети, отключение потребителей.
- Мультимедиа — управление телевизором и мультимедийной системой.
- Учет — учет газоснабжения, водоснабжения, электроэнергии.
- Контроль входа-выхода — управление воротами и рольставнями, возможно подключение к домофону или системе управления доступом.
- Снижение затрат — перевод отопления в экономичный режим при отсутствии жильцов, выключение забытого освещения или электроприборов.
Цель построения системы не сделать один пульт от всех устройств, а исключить участие человека в управлении устройствами. Это достигается с помощью сценариев автоматизации.
Сценарии — это инструкции для контроллера, в которых можно описать его действия в зависимости от информации с датчиков, расписания или действий пользователя. Сценарии можно комбинировать, что позволяет реализовать любые сценарии использования домашней автоматики.
Хотя возможна полная автономность, иногда нужно вмешаться в работу системы. В этом случае пользователь просто дает команду контроллеру или напрямую исполнительному устройству и берет управление в свои руки.
Централизованная и распределенная
Системы «Умный дом» могут быть построены по двум принципам — централизованная и распределенная. Существуют также комбинированные системы — они совмещают оба принципа, что дает дополнительную гибкость при проектировании и эксплуатации.
При выборе типа системы руководствуйтесь возможностями оборудования, техническими требованиями к системе и стоимостью внедрения.
Централизованная
Центральный контроллер получает информацию от датчиков и с помощью исполнительных устройств управляет освещением, климатом, водоснабжением и другими сервисными и инженерными системами дома.
Распределенная
Элементы не зависят друг от друга и выполняют простые сценарии управления самостоятельно. Такой подход делает систему более надежной, но удорожает компоненты системы. Например, так работают системы, построенные по стандарту KNX.
Для реализации сложных сценариев управления в систему добавляется центральный контроллер, что приближает ее структуру к централизованной.
Комбинированная
Оборудование Wiren Board предназначено для создания централизованной системы, но реле и диммеры имеют прямое управление от входов и могут работать независимо от контроллера.
Проводная и беспроводная
Системы также разделяют по способу передачи информации между датчиками, контроллером и исполнительными устройствами на три вида: проводные, беспроводные и комбинированные.
Проводная
Плюсы
Надежность — сигналы управления передаются по проводам, что обеспечивает высокую помехозащищённость системы.
Оборудование проводной системы размещается в щите автоматизации и соединяется скрытой проводкой, поэтому наличие системы автоматизации не влияет на эстетику помещения.
Датчики не требуют регулярной замены батареек и всегда готовы к работе.
Минусы
Проводная система является встраиваемой — система встраивается в конструкцию здания и для для ее монтажа требуется прокладка скрытой проводки. Это не страшно, если ремонт в помещении еще идет — работы по монтажу системы можно совместить с монтажом электропроводки, что снизит стоимость ее внедрения. А если ремонт уже завершен, то можете посмотреть в сторону беспроводного варианта системы.
Систему нужно проектировать тщательно — необходимо точно знать расположение потребителей, датчиков, ламп освещения и выключателей. Важно правильно рассчитать размер щита управления.
Беспроводная
Плюсы
Не нужно прокладывать провода для работы датчиков, управления освещением и розетками.
В любой момент можно расширить функции системы, докупив и установив нужное оборудование.
Минусы
Датчики работают на батарейках, что снижает надежность системы и повышает затраты на ее обслуживание — батарейки надо регулярно менять. К выключателям и реле это не относится — они питаются от сети 230 В.
Некоторые беспроводные устройства навесные и влияют на эстетику помещения, например, для управления розеткой используется специальный переходник, к которому подключается управляемое устройство. Правда последнее время всё больше производителей выпускает встраиваемые Zigbee-устройства, которые можно установить вместо обычных выключателей и розеток. Однако нужно учитывать, что для надёжной работы к выключателю нужно подводить ноль, а подрозетник должен быть или квадратным, или круглым, но с увеличенной глубиной.
Нужно прокладывать провода для питания вентилей на трубах водоснабжения или отопления, камер системы наблюдения, электрических штор или ворот.
Комбинированная
Комбинированная система может работать как с беспроводным, так и с проводным оборудованием. Это позволяет установить систему при ремонте помещения, а если что-то не было предусмотрено — приобрести беспроводные компоненты и объединить все в одну систему.
Контроллер Wiren Board 6 может быть частью проводной системы и управлять беспроводными устройствами с помощью дополнительного адаптера WBE2R-R-ZIGBEE или по WiFi.
Оборудование
Оборудование можно разделить на группы:
- Исполнительные устройства — управление нагрузкой: реле и диммеры.
- Модули ввода сигналов — получение сигнала от датчиков, концевых выключателей и кнопок.
- Модули вывода — передача сигнала другим устройствам.
- Датчики — получение параметров окружающей среды или слежение за действиями пользователя: датчики задымления, освещения, движения и т. п.
- Устройства интерфейса — считывание действий пользователя: концевые выключатели, кнопки и т. п.
При выборе исполнительных устройств важно кроме номинального значения тока учитывать и возможные пусковые токи нагрузки.
Проектирование отдельных систем
При проектировании системы «Умный дом» нужно учитывать, что схема подключения потребителей отличается от стандартного монтажа электропроводки.
В классической схеме подключения силовой кабель проходит через распаечные коробки и питает сразу целую группу потребителей. Освещение управляется с помощью выключателя, который размыкает фазовый провод.
В системе автоматизации используется схема подключения «Звезда». В ней не используются распаечные коробки, силовой провод идет к каждому потребителю или группе прямо от щита.
Освещение управляется через реле, которое установлено в щите автоматизации и может управляться контроллером или с помощью выключателя. Выключатель подключается к реле и на нем может быть высокое или низкое напряжение — зависит от типа используемого реле.
Подключение потребителей
Потребители можно разделить на две группы — неотключаемые и отключаемые.
Неотключаемая группа — это оборудование системы автоматизации, роутер, холодильник, питание котла отопления и других устройств с круглосуточным режимом работы.
Отключаемая — освещение, утюг, электрочайник, микроволновка и т. п. Количество отключаемых групп зависит от желаемого уровня автоматизации: одним контактором выключать все потребители или отдельная управляемая линия на каждое устройство.
Освещение
Для управления светильниками можно использовать шестиканальный модуль реле WB-MR6C. А если нужно диммирование — диммер WB-MDM3.
Если нет задачи управлять каждым светильником отдельно, то их можно объединить в группы. Максимальное количество светильников на один выход реле или диммера зависит от потребления светильников и мощности выхода.
Для подключения светильника используют кабель ВВГнг-LS 3×1.5, а выключателей — ВВГнг-LS 3×1.5 или витую пару, например, ParLan Patch F/UTP Cat5e PVC 4х2х0,20 мм кв.
Для управления художественной подсветкой из светодиодных лент хорошо подходит диммер WB-MRGBW-D. Он имеет 11 режимов работы, программируемые входы и работает с цветными (RGB, RGB+W), жёлто-белыми (CCT) или белыми (W) лентами.
Розетки
В зависимости от мощности подключаемых устройств, розетками можно управлять контакторами или модулем WB-MRWL3.
Обычно розетки объединяют в группы, подключают к контакторам, а контакторами управляют с помощью маломощных реле: WBIO-DO-R10A-8 или WB-MR6C.
Для подключения стандартных розеток на 16 А используют кабель ВВГнг-LS 3×2.5.
Электрические шторы, ворота и вентили
Для подключения маломощной нагрузки с небольшим временем работы нужно рассчитывать мощность каждого потребителя и исходя из результатов расчетов выбирать сечение провода. Для большинства задач подойдет кабель ВВГнг-LS 3×1.5, но могут быть исключения.
По конструкции электрокарнизы, электрические ворота и вентили — это электродвигатель со схемой управления.
Рассмотрим три основных способа управления электрокарнизом:
- коммутация фаз,
- сухой контакт,
- цифровое управление по шине RS-485.
Коммутация фаз
Для использования этого способа от электрокарниза должно идти четыре провода: защитное заземление (PE), ноль (N), и два фазовых. Защитное заземление и ноль подключаются напрямую к сети питания, а в разрыв фазового провода ставится выключатель.
В зависимости от того, какой из фазовых проводов соединен с фазой сети — двигатель электрокарниза будет вращаться в одну или другую сторону.
Так как выключатель коммутирует фазу сетевого напряжения — этот способ не рекомендуется использовать во влажных помещениях.
Сухой контакт
При использовании этого способа на электрокарниз всегда подается питание, а управление осуществляется по низковольтной линии управления. Линия управления гальванически развязана с сетью питания электрокарниза и состоит из трех проводов — общего и двух управляющих.
Направление движения электрокарниза определяется тем, какой управляющий провод соединен с общим.
Так как на выключателе нет высокого напряжения, то этот способ можно использовать во влажных помещениях.
Управление по шине RS-485
Некоторые электрокарнизы имеют возможность цифрового управления по шине RS-485.
Здесь на электрокарниз всегда подается напряжение питания, а управление происходит путем передачи управляющих цифровых сигналов по двум проводам.
Датчики и IP камеры
Для подключения датчиков и IP камер требуется низковольтная линия питания и управления. Для датчиков можно использовать витую пару КДВЭВГ 2х2х0.35, а для IP-камер хорошо подойдет кабель ParLan Patch F/UTP Cat5e.
Линии связи
В модулях WIren Board для связи с контроллером используется протокол Modbus. На физическом уровне данные передаются по шине RS-485. Для построения проводных линий связи обязательно использовать витую пару — это обеспечит высокую защиту от помех.
