Умный дом своими руками на базе пк windows

Интеллектуальный контроль в бюджетном исполнении: «Умный дом», собранный своими руками

История участника FORUMHOUSE о том, как он сам сделал «умный дом»: от идеи до сборки системы

Большинство загородных жителей думает, что умный дом — дорогая игрушка, которая по карману лишь единицам. Однако, если подойти к делу с выдумкой, фантазией и прямыми руками, можно сократить затраты в разы, и собрать «умный дом» за копейки. Как это сделать, вы узнаете из нашей истории.

• Мой «умный дом» — хотелки
• Выбор компонентов системы
• Освещение
• Система «свой-чужой»
• «Умное» вентилирование санузла
• Удалённое снятие показаний счетчиков воды и газа
• Защита от протечек воды в квартире
• Автоматизация закрытия мансардных окон при дожде
• Сколько стоит сделать «умный дом» своими руками

Умный дом, который я полностью сделал сам

Именно так назвал свою тему пользователь FORUMHOUSE с ником tvema . Его рассказ — настоящая кладезь информации для самодельщиков, решивших собрать «умный дом» своими руками. В статье мы расскажем о ключевых этапах создания нестандартного автоматизированного дома . Ссылка на тему tvema в конце статьи. Итак, поехали!

Я увлекаюсь изготовлением всяких электронных устройств, а в прошлом есть опыт разработчика. Подумал, и захотел превратить свою квартиру в «умную». Проект я начал с постановки задач. И вот, что я хочу:

• Чтобы свет в прихожей и коридоре плавно включался и отключался.
• Чтобы свет включался, если открывается входная дверь.
• Если нет движения, свет должен выключаться через 15 минут.
• Если кто-то встал ночью, по датчику движения, включается ночная подсветка.

Это — лишь начало «хотелок» пользователя. Продолжим.

• Свет, в санузле, также должен плавно включаться и отключаться.
• При выключении света — в коридоре включается ночная подсветка.

• Освещение включается, если кто-то вошел в дом.
• Система выдаёт предупреждение, если входную дверь забыли закрыть.

• Если дома никого нет, то автоматически перекрывается вода, отключается теплый пол, а термостат котла ставится на минимальную температуру.
• Также закрываются окна на мансардном этаже.
• Если в доме замечено постороннее движение — система присылает уведомление о проникновении в жилище.

• Вытяжка в санузле включается через 1 мин после включения света.
• Вытяжка выключается через 5 мин после выключения света в санузле.

Снятие показаний со счетчиков воды и газа:

• Ежедневный контроль и удалённое снятие показаний со счётчиков.
• Ежемесячная автоматическая рассылка показаний счётчиков в управляющую компанию.
• Автономная работа при отключении электричества.

• При обнаружении протечки автоматически срабатывает звуковая сигнализация, а вода перекрывается.
• Отправка уведомления при аварии.
• Удалённый доступ к крану, для перекрытия общей подачи воды.

Источник бесперебойного питания:

• От ИБП работают — газовый котёл, освещение в коридоре и санузле.
• Если электричество отключили, система присылает уведомление.
• Удалённый контроль ИБП.

Удалённое управление, установка температуры и считывание параметров.

Контроль газового котла:

• Система присылает уведомление об аварии.
• Возможность удалённой перезагрузки котла.

• Удалённое управление.
• Автоматическое закрытие при дожде.
• Автоматическое закрытие при включении режима охраны дома.

• Автоматический подсчет объёма прокаченной воды с момента замены фильтра.
• Автоматический подсчёт времени с момента замены фильтров.
• Отправка уведомления о необходимости замены фильтров.

Интерфейс «умного дома»:

• Графический интерфейс системы доступен через интернет.
• Резервный канал в виде GSM терминала и управления через SMS.

Ну, как вам объём задумок и сценариев? Глобально? А теперь расскажем, как пользователь решил эту задачу.

«Умный дом» своими руками: выбор компонентов системы

На базе чего сделать «Умный дом»? Рынок предлагает множество готовых решений, устройств и программного обеспечения. Tvema решил идти своим путём, и вот, почему.

Я профессионально занимался технологиями беспроводной передачи данных. Умею программировать под Windows. Поэтому я решил, что мой «умный дом» будет проводным, под управлением Windows 7, а контроллер изготовлю на базе процессора Intel Atom Z530. Плюсы проводной системы:

• надёжность;
• простота реализации;
• в устройствах, кроме ИБП, нет аккумуляторов.

Для электропитания всей системы, включая роутер, Ethernet коммутатор, USB хаб и PC я использовал единый блок питания на 12 вольт мощностью 60 Вт. Я не стал ставить несколько раздельных блоков питания, т. к. общий КПД будет ниже, и это бы увеличило счета за пользование электроэнергией, т. к. система «Умный дом» должна работать в режиме 7 дней в неделю, 24 часа в сутки.

Определив задачу, пользователь разбил всю систему на несколько простых узлов — блоков. Так проще всё изготовить и отладить. Затем, для каждого блока tvema нарисовал печатную плату. Объединил всё в одну заготовку и, в таком виде, послал в компанию, которая специализируется на изготовлении печатных плат на заказ.

Два комплекта плат обошлись в 3000 рублей.

Оцените «мозг» системы умного дома, установленный в электрическом шкафу.

На всю систему ушло несколько сотен метров четырёхпроводной медной витой пары. Кабели закладывалась ещё на этапе ремонта квартиры, вместе со всей электрикой.

Для системы и вводных коммуникаций, пользователь выделил место в санузле, в техническом шкафу.

Особенности реализации функций «умного дома»

В рамках одной статьи, рассказать обо всех нюансах элементов автоматизации «умной квартиры» tvema невозможно , поэтому, кратко остановимся на самых интересных моментах этого проекта.

1. Освещение в «умном доме»

Для плавного включения и выключения и, для ночной подсветки, пользователь использовал встраиваемый точечный светильник на светодиодных лампах с цоколем GX53. Но, переделал их на работу с пониженным постоянным напряжением. Яркостью ламп управляет ШИМ-регулятор. Лампы запитаны от отдельного AC/DC преобразователя мощностью 155 Вт, который имеет регулируемый выход 48..58 вольт.

Лампы также пришлось доработать.

Схема установки светильников.

Особенности работы «умных» светильников:

• В коридоре установлены клавишные выключатели без фиксации (на схеме отмечены точками).
• В санузле выключатели с фиксацией. Управление от них идет на контроллер.
• На контроллер также идет сигнал от пассивного инфракрасного датчика движения (PIR датчика).
• По сигналу датчика движения, контроллер включает ночную подсветку в коридоре, а также выключает свет в коридоре и прихожей, если там никто не появляется в течении 15 минут.
• Когда дверь открывается, в коридоре и прихожей включается свет.

2. Режим «никого нет дома»

При постановке квартиры на охрану, при открытии входной двери, срабатывает датчик движения и отсылается сообщение.

Ещё у меня была идея установить на входную дверь USB камеру. Если «чужой» зашел в квартиру, его фотографируют и снимают на видео.

Включением и выключением вентиляции в ванне и туалете управляет контроллер освещения.

Вентиляция включается через 1 минуту после включения света санузле и выключается через 5 минут после выключения света.

4. Снятие показаний со счетчиков воды и газа

Сначала tvema думал поставить перед счётчиками USB Web камеры с подсветкой, которые делали бы фото и оправляли картинки с показателями с текстом по заданному шаблону в управляющую компанию. Пользователь даже написал специальную утилиту для камер под Windows XP/7/8/10. Но, газовый счетчик поместили в короб и закрыли рольставней.

Теперь камера не сможет сделать фото счетчика. Стал думать, как решить задачу. Хотел:

• Автоматизировать открытие рольставни, а камеру поставить на роботизированный складывающийся кронштейн.
• Сделать из обычного планшетного сканера сканер счетчика.

Всё — не то. Слишком сложно и, — не надёжно. В результате, я отказался от камер в пользу классического подсчета импульсов.

Для этого tvema купил, для газового счётчика, внешний геркон — датчик с магнитоуправляемым герметичным контактом.

А водяной счетчик, когда подошло время поверки, пользователь заменил на модель с импульсным выходом и сделал устройство для подсчёта импульсов.

Устройство считывает и обновляет показания на экране интерфейса каждые 5 мин. А также снимает данные со счётчиков и раз в месяц рассылает письма с показаниями в управляющую компанию.

5. Защита «умного дома» от протечек

Если прорыв водопровода или батареи отопления в частном доме это — ремонт + порча имущества, то в многоэтажке к этому добавляется ремонт квартиры залитых вами соседей. Поэтому устройства контроля протечек — важные элементы «умного дома». tvema использовал стандартное решение:

Купил датчик протечки воды. Установил его контактами вверх, врезав заподлицо в напольное покрытие.

Датчик можно и просто положить на пол, контактами вниз.

Я поставил 3 датчика протечки воды:

• под котлом;
• под разводкой отопления;
• под мойкой на кухне и в туалете.

Источник

Open Source — бесплатный умный дом. Качай и пользуйся

Если вы читаете эту статью, то есть вероятность того, что вы «наигрались» с готовыми решениями от вендоров и они перестали вас удовлетворять по тем или иным причинам. Но возможно вы попали сюда по каким-то иным соображениям, поэтому советую вам ознакомиться с предыдущей статьей цикла, описывающей возможные варианты построения своего умного дома. Вдруг вам понравятся другие пути.

А если вы все-таки решили погрузиться в мир Open Source решений, то мы постараемся раскрыть для вас некоторые важные аспекты этого направления.

Что такое Open Source?

Open Sourcе — в буквальном переводе означает «открытый код». Это означает, что разработчики не скрывают свой программный код, и его может модернизировать или использовать для своих целей абсолютно любой желающий. Естественно, эти программы являются бесплатными. Их разработкой обычно занимаются программисты-энтузиасты, которые, чаще всего группами, занимаются реализацией идей и превращают их в работоспособный продукт.

Конечно, эти программы можно использовать как для личного использования, так и в коммерческих целях. Обычно, его распространяют, базируясь на идеологии GNU GPL.

Плюсы и минусы

Плюс ко всему, у OpenSource проектов есть один огромнейший минус. Если основная группа разработчиков потеряла интерес к продукту, то он очень быстро «умирает», так как перестает развиваться. Такая же ситуация возможна, если лидер команды решает коммерциализировать продукт, или приходит инвестор, который вообще может закрыть проект или интегрировать его в свой. То есть конечный пользователь останется с тыквой и без туфелек.

Выбор системы

Как мы упоминали в более ранних статьях, у нас уже сформировался некий рейтинг используемых нашими пользователями бесплатных систем управления. Мы не будем рассказывать обо всех, но кратко опишем лидеров нашего рейтинга, чтобы вы понимали особенности каждого из них.

Home Assistant

Home Assistant — open source система автоматизации, написанная на языке Python3. Она очень активно развивается, выходят постоянные обновления и появляется поддержка очень большого количества новых устройств. Также она довольно простыми способами интегрируется с большинством популярных экосистем и в ней осуществляется поддержка популярных онлайн-сервисов. В рейтинге сообщества Sprut.ai она занимает первое место.

Данную систему можно установить как на практически любой, достаточно производительный одноплатный ПК, так и на любой полноценный компьютер.

Что касается инструкций по установке, то помимо официальных мануалов от разработчиков, у нас есть целый цикл по установке и настройке системы от Александра Жабунина. Система поддерживает различные способы, в том числе и установку в виде распаковки образа на флешку (у нас на портале есть готовый образ для наших пользователей), но существуют и альтернативные способы установки.

Что касается особенностей системы, то одна из самых главных заключается в том, что система имеет два варианта — простой Home Assistant и Hass.io. Разница между ними в том, что в Hass.io есть раздел с аддонами, которые можно установить прямо из веб интерфейса. В простом Home Assistant такой возможности нет. Плюс к этому, есть еще один нюанс. Официальный образ от разработчика отличается от образов и вариантов установки на нашем портале тем, что у официального варианта нет полноценного доступа до хост-системы. В наших вариантах — доступ есть и он полноценный. Иногда это важно. Но некоторым может быть нет, поэтому они могут воспользоваться обычным вариантом установки, предлагаемым разработчиками. А что касается дополнительных настроек, то на нашем портале есть огромное количество информации на эту тему, которую вы можете с легкостью найти по тегу Home Assistant.

Пример внешнего вида интерфейса.

Немного статей по данной системе, с которыми рекомендую ознакомиться.

Homebridge

Homebridge — сервер, написанный на Nodejs с использованием API Apple, который позволяет добавить устройства в ваш Дом, которые не имеют сертификацию и изначально не поддерживают интеграцию в Apple HomeKit.

Благодаря слаженной работе разработчиков, на сегодняшний день, в систему интегрировано очень большое количество устройств. На нашем портале вы можете найти очень много статей на тему Raspberry Pi, которые могут вам помочь в настройке и изучении этой системы.

Homebridge является кросс-платформенным решением, которое можно установить на Windows, Linux и Mac OS X.

Также участниками общества были сделаны образы для Raspberry Pi уже с установленными Homebridge Вариант 1 и Вариант 2.

MajorDoMo

MajorDoMo — система автоматизации, написанная на языке PHP. Система быстро развивается и так же, как и все системы, является OpenSource проектом. Имеет свою армию фанатов. Но чтобы настроить данную систему идеально под себя, потребуются немалые знания языка PHP. Хотя есть поддержка модульной структуры и большое количество готовых модулей. К тому же, в отличии от большинства продуктов, Мажордомо имеет очень мощную Российскую команду разработчиков.

Если вы хотите почитать больше материалов на эту тему, воспользуйтесь поиском по тегу MajorDomo на нашем портале.

ioBroker

ioBroker — еще одна система для построения умного дома, написанная на NodeJS как и Homebridge.

Система тоже очень хорошо развивается и имеет большое количество интегрируемых устройств. Имеет армию своих фанатов, но интерфейс программы оставляет желать лучшего — дизайн остался еще в 2000х годах. Но, как говорится, «на вкус и цвет».

Хотя некоторые участники нашего сообщества утверждают, что для высоконагруженных систем с большим количеством устройств, ioBroker — это единственное подходящее решение. Это, конечно, может относиться к промышленным автоматизациям, но факт наличия подобного мнения означает, что систему используют даже в таких целях.

Что касается обычного использования системы для классического умного дома, то у нас на портале есть несколько интересных статей на эту тематику:

А если вы хотите почитать побольше, то можете воспользоваться тегом ioBroker на нашем портале.

Node RED

Node RED — визуальная среда программирования, использующая API и онлайн сервисы, соединяющая между собой исполнительные устройства. NodeRED можно установить на любую систему, главное, чтобы можно было установить NodeJS.

Так как данная система является визуальной, то тут Минимум кода и максимум визуальности. Система на нашем портале пользуется большой популярностью и имеет много статей.

Хотя малое количество кода — это не совсем правда. Чтобы создать нечто сложное, вам придется все равно писать и писать код. Для каждого блока в вашей блок-схеме.

Но система обладает значительным преимуществом перед остальными. Она может быть интегрирована с чем угодно.

Например, мы можем использовать Home Assistant только в качестве визуального интерфейса управления и сервера для подключения устройств, а все автоматизации можно выполнять в Node-Red. Он и сам является полноценной системой автоматизации. Есть огромное количество модулей для интеграции тех или иных устройств и систем. Поэтому он и является одним из самых универсальных решений, которое можно водрузить поверх уже существующей системы как дополнение, или создавать на его базе новую, полноценную систему управления вашим умным домом.

Статьи по данной теме можно найти на нашем портале по тегу Node Red.

Domoticz

Domoticz — еще одна система управления умными домами. На данный момент тоже активно развивается и можно установить на любую ОС, но система, на сегодняшний день, не является идеальной. Начиная со страшненького дизайна и заканчивая довольно медленным развитием, относительно конкурентов. Именно поэтому в нашем сообществе она не сильно пользуется популярностью.

OpenHab

openHAB — это специальный сервер, который может работать на любом компьютере под управлением любой ОС (вы даже можете использовать RaspberryPi). Вся установка заключается в распаковывании дистрибутива сервера и установке Java машины. Далее начинается процесс настройки и созидания.

OpenHAB, по сравнению с предыдущим участником нашего рейтинга — ioBroker, имеет более современный интерфейс и насчитывает поддержку более 50 протоколов и типов устройств.

У системы есть свои плюсы и минусы, для описания которых понадобилось написать отдельную статью.

Но в целом — это довольно популярная система, которой многие с удовольствием пользуются.

Выбор железа

Эта тема достойна отдельной статьи, так как вариантов, куда установить систему для вашего умного дома, существует огромное множество. И мы ее таки напишем. Но в контексте данной статьи, было бы кощунственно не упомянуть самые популярные варианты, которые используют наши участники в качестве ядра для своего умного дома.

Выбор железа ограничен только вашей фантазией, но народ руководствуется прагматичными критериями.

Например, Raspberry Pi — это не очень дорого, потребляет мало электричества и обладает миниатюрным размером. Но производительность, для некоторых задач, может быть недостаточна. Да и флешка — достаточно ненадежное устройство для установки системы с постоянно обновляющимися базами данных. А решения с покупкой б/у-шного неттопа, за смешные деньги, имеют место быть. Причем с производительностью не возникает вообще никаких проблем. И хранение на SSD вполне себе оправдывает все. Ну а тем, кто владеет NAS от Synology — вообще повезло. Туда можно поставить все что угодно в Docker.

Но как я раньше и говорил, все это достойно отдельной статьи, ибо вариантов огромное количество, а плюсы и минусы есть у каждого из них.

Выводы

Основной вывод — вам придется подтягивать свои навыки программирования. Придется читать много на английском языке, так как оказывается даже самые «безумные», на первый взгляд, автоматизации для вашего дома, кто-то уже придумывал и задача так или иначе была решена. Но придется продираться через обсуждения различных вариантов решений задачи, и они будут содержать значительные куски кода, которые вам надо будет переписывать под себя. Это не так сложно, как может показаться, но занимает много времени. Хотя это, скорее, полезный навык в сегодняшних реалиях, когда даже для простейших автоматизаций в HomeKit уже необходимо понимание машинной логики. Иначе никак.

Второй основной вывод — бесплатность. С одной стороны — вам не придется покупать программное обеспечение. С другой — вы будете тратить свое время, а оно тоже стоит денег. Поэтому все подобные решения можно считать условно-бесплатными. К тому же, на железо все равно придется тратиться. Просто выбор намного богаче. И это несомненный плюс.

Третий основной вывод — установленная система без датчиков и исполнительных устройств вам ничего не даст. Вам все равно нужно покупать устройства. Плюс в том, что вы теперь не ограничены одним производителем и вольны выбирать любые подходящие вам решения. И подключать устройства вы сможете как через купленные ранее шлюзы (если они поддерживают эту функцию), так и через USB стики для соответствующих протоколов. Полная свобода.

Поэтому если вы все-таки решили остановить свой выбор на OpenSource решениях, то на данный момент, среди нашего сообщества, наибольшей популярностью пользуются 3 системы: Home Assistant, Homebridge и MajorDoMo.

Если вы хотите немного покодить, хотите хорошую поддержку большинства устройств, продаваемых на рынке, большое и дружное сообщество, которое вам всегда поможет, то ваш выбор — это Home Assistant.

Если перед вами стоит задача только сделать доступными ваши устройства в приложении Дом на вашем iPhone или iPad, то ваш выбор очевиден — HomeBridge. Возиться с кодом все равно придется, но намного меньше, чем в других вариантах.

Если вам нравится веб интерфейс, вы придерживаетесь классических подходов к визуализации, немного знаете язык программирования PHP и обладаете временем и терпением, то ваш выбор — MajorDomo.

Если хотите более функциональную систему с красивым дизайном, но с плохой русскоязычной поддержкой, то это openHAB.

Хотите систему функциональную, но более менее поддерживаемую русскоязычным сообществом, но с убогим дизайном, Domoticz — ваше все. Хотя, сомнительный выбор.

Ну и если вы хотите программировать визуально, то для вас подходит NodeRed.

А вот если для вас определяющим выбором является голосовой ассистент, с помощью которого вы хотите управлять своим умным домом, то в принципе Open Source системы как раз являются лучшим выбором для интеграции, так как у них, обычно, есть поддержка нескольких ассистентов одновременно. И это огромный такой плюс для тех, у кого члены семьи пользуются, например, и Android и iPhone.

Home Assistant интегрируется с Яндекс Алисой, Siri и Google Assistant

HomeBridge — только Siri и Яндекс Алиса

NodeRED — вообще с чем угодно, зависит от того, как вы его ставите и с чем он взаимодействует.

Источник