Концепція розумного будинку з нуля 10 ключових моментів

Я рекомендую цю статтю для тих, хто вперше стикається з розумним будинком і хоче зрозуміти основні переваги системи. У ній я поясню концепцію SmartESP і покажу якими елементами управління буде володіти розумний будинок. Щоб заощадити Ваш час я не стану перераховувати абсолютно всі можливості, а зроблю акцент тільки на особливостях системи.

Перше. Розподілена система контролерів.

У SmartESP немає поняття головного контролера, до якого підключаються інші модулі або різні датчики і пристрої. Замість цього використовується безліч недорогих і рівноправних контролерів, на яких встановлений модуль з чіпом ESP8266. До кожного з цих контролерів підключається свій набір датчиків і пристроїв.

Друге. Сегментація розумного будинку за проєктами.

У SmartESP весь розумний будинок розбитий на окремі проєкти. Кожен проєкт це окреме завдання. Наприклад, є проєкт "Клімат-контроль" і він займається обігрівом і вентиляцією. Зазвичай це якесь приміщення. І скажімо, є інший проєкт "Сигналізація", і він займається контролем протипожежних датчиків і звуковими повідомленнями. Є інші проєкти "Метеостанція", "Теплиця" тощо. Всі ці проєкти самостійні розумні сегменти Вашого будинку, які можна збирати без строго певної послідовності.

Третє. Групування контролерів за проектами.

Кожен проєкт - це група рівноправних, але необов'язково ідентичних контролерів. Припустимо, я вирішив зробити опалення квартири. У першій кімнаті у мене буде три обігрівачі, встановлені в різних місцях. Отже, у мене буде три окремі контролери, біля кожного обігрівача.

Крім цього, мені потрібно вимірювати температуру в кімнаті та керувати витяжкою або вентилятором. У цьому випадку, у мене є безліч варіантів. Я можу під'єднати тільки один датчик температури до одного з контролерів для обігрівача, а можу і використати три датчики температури, під'єднавши кожен до свого контролера. Тоді я буду отримувати більш усереднену і точну температуру по всій кімнаті.

Аналогічним чином і йде справа з вентилятором. Я також можу під'єднати його до одного з трьох контролерів, оскільки в проєкті "Клімат-контроль" передбачено керування не тільки обігрівачем, а й вентилятором або схожим на нього пристроєм. Водночас, якщо вийшло так, що вентилятор розташований далеко від обігрівачів, то я можу додати ще й четвертий контролер, який керуватиме тільки цим вентилятором.

Природно, такий стан речей поширюється не тільки на пристрої, а й на датчики температури. За бажання, я можу додати і п'ятий, шостий, сьомий і так далі контролери, до яких будуть під'єднані тільки термодатчики і жодні інші пристрої.

Усі ці контролери я можу об'єднати в межах одного проєкту, так, наче це буде один універсальний контролер зі всілякими датчиками і пристроями. Ось наприклад тут, для одного проєкту визначено кілька контролерів і для кожного з них я можу задати які безпосередньо пристрої є на кожному. Коли ж ідеться про показники датчиків, то тут також задають і функцію їхнього опрацювання.

Подібним чином я можу вчинити і коли перейду до опалення іншої кімнати. Я створю окремий проєкт і додам у цю групу свій набір контролерів. У підсумку в мене буде кілька окремих проєктів з опалення кожної кімнати зі своїм набором контролерів у кожній із них.

Однак, якщо, скажімо, я завтра передумаю і захочу додати або прибрати обігрівач або вентилятор, то я зможу відповідно просто додати, видалити або перенести контролери з однієї групи в іншу. Наприклад, можна за бажання об'єднати проєкти. Або ж навпаки, винести окремий обігрівач у кімнаті в третій окремий проєкт, який працюватиме за особливим алгоритмом, відмінним від інших.

Що це все дає? Насамперед те, що ми отримуємо високу мобільність і динамічність проєктів. Я можу почати проєкт опалення будинку з одного обігрівача, поступово додаючи інші в міру необхідності та своїх можливостей. Плюс, я можу переміщати пристрої по кімнаті і виконувати різні перегрупування контролерів. Одним словом, мені необов'язковий генеральний проєкт усього одразу, де я маю максимум усього передбачити і розрахувати. Це дуже зручно в тому випадку, коли Ви займаєтеся поступовою побудовою розумного будинку без капітального ремонту, просто автоматизуючи окремі функції в міру першочергової необхідності.

Четверте. Зручна і наочна автоматизація.

Як Ви вже зрозуміли, кожен проєкт має свою спеціалізацію і може об'єднувати безліч однотипних контролерів. Крім цього, кожному проєкту можливо задати свій набір режимів автоматизації. Власне, особисто для мене, сценарії автоматизації, це найголовніше в розумному будинку. Мало толку бачити просто показники датчиків і вручну вмикати-вимикати пристрої. Першорядне завдання будинку стати розумним, а саме - вміти досягати поставлених нами цілей.

І тут ключова особливість SmartESP у тому, що він побудований за принципом спеціалізованих проєктів. Наприклад, у нас є конкретний проєкт Клімат-контроль і, відповідно, для цього проєкту розроблено як спеціалізовану прошивку контролера, так і спеціальні форми, в яких зручно і наочно створюються конкретні завдання.

Це дуже важливий момент з моєї практики. Складання та встановлення контролерів, налаштування і підключення їх до сервера та інші складні процедури можуть виконувати технічні фахівці, але управління розумним будинком має здійснювати пересічний користувач. Причому можливості користувача не повинні зводитися до мінімуму, на кшталт увімкнути-вимкнути або задати температуру.

Чесно кажучи, мене вкрай дратують огляди, коли під час демонстрації розумного будинку показують: ось, дивіться тут Ви можете змінювати температуру в будинку! Ви серйозно? Кому потрібно вручну туди-сюди змінювати температуру в будинку? Усім нам потрібен насамперед комфорт і економія, а цього не можна досягти шляхом постійного смикання терморегулятора, нехай і дуже зручним способом.

Також не можна і пропонувати користувачеві писати скрипти домашньої автоматизації, навіть якщо використовується наочна система їх візуалізації. Це складно і може викликати помилки недосвідченості. Саме тому в SmartESP і реалізовано концепцію спеціалізованих проєктів. У цьому разі користувач отримує готові складні алгоритми керування пристроями, а найголовніше бачить зрозумілі форми, де відображаються людські назви датчиків і пристроїв.

Ця форма називається завданням. Тут я можу визначити різні показники, яких потрібно досягти або дотриматися. Цих завдань може бути кілька, кожне на відповідний момент часу.

Наприклад, обігрівач може в різний час доби підтримувати різну температуру. Крім цього, може бути використана тактика поступової зміни температури, щоб уникнути дискомфорту перегрітого або різкого холодного повітря. Не кажучи вже про те, що можна визначити складний механізм роботи обігрівача, щоб унеможливити інерційність його роботи і температурні стрибки.

Зі свого боку, управління кожним пристроєм об'єднуються в Режими. Ви можете створити низку Режимів для кожного проєкту. Наприклад, це може бути звичайний режим, коли виконуються звичайні завдання зі створення комфортного клімату в кімнаті, а також інший режим, коли Ви будете відсутні тривалий час. У цьому випадку, завдання комфорту змінюються на завдання з економії.

Як Ви вже зрозуміли, перемикання режимів миттєво змінює набір завдань для кожного пристрою. Це дійсно зручно і швидко робити скажімо через додаток на смартфоні. Тому, якщо хтось запропонує Вам автоматизацію обігріву за простим принципом увімкнути-вимкнути обігрівач, виходячи з поточної температури, то будьте обережні! Домашня автоматизація має бути і функціональною, і наочною, так щоб користувач зміг з нею швидко розібратися і керував насамперед стратегіями, а не показниками.

П'яте. Багаторівнева безпека.

У SmartESP реалізовано безпеку на різних рівнях. Перш за все, наймінімальніший рівень безпеки закладений у кожен контролер. Тобто, по суті, кожен керований пристрій має свій вузол безпеки, який не залежить від зв'язку з сервером або одного головного контролера.

Наприклад, якщо у Вас у кімнаті три контролери для трьох обігрівачів, то для кожного, саме для кожного з них можна задати свій режим автономності. Він активуватиметься автоматично, коли перестане працювати будь-що: або Wi-Fi мережа, або роутер, або кабель до роутера, або провайдер, або сервер, або будь-що ще.

Кожен із цих трьох обігрівачів працюватиме незалежно один від одного і доти, доки на нього подається живлення. Так, звісно, це буде аварійний режим підтримання якоїсь температури в критичному інтервалі, але в будь-якому разі - Ви уникнете катастрофи.

Наступний рівень безпеки полягає в тому, що кожне вмикання-вимикання пристрою практично завжди обмежується за часом. Дуже часто, коли Ви створюєте будь-яке завдання, то в цьому ж вікні присутнє поле "Час максимальної роботи". Таким чином, практично будь-яке ввімкнення пристрою можна обмежити за максимальним часом роботи на той випадок, коли подальші команди раптом перестануть проходити.

Але і це ще не все. У SmartESP кожен режим проєкту може містити свій набір повідомлень. Як показує практика, важливо своєчасно і швидко отримувати попередження на смартфон про можливі порогові значення.

І нарешті найцікавіший рівень безпеки розумного будинку, це можливість одних контролерів слідкувати за іншими та автоматично змінювати режими роботи один одного.

Власне кажучи це буде вже шоста особливість. Називається вона "Розумна мережа". Як Ви пам'ятаєте, у проєкті SmartESP ми маємо справу з набором спеціалізованих проєктів, а не єдиним суперконтролером, який покликаний правити всіма.

Шосте. Розумна мережа контролерів.

Отже, ми поступово створюємо проєкт за проєктом, а потім, коли приходить час об'єднати їх у щось ціле, щоб вони працювали узгоджено один з одним, то ми об'єднуємо їх через "Розумну мережу". Ця унікальна особливість дає можливість налаштувати взаємозв'язки між проєктами. Наприклад, для цього проєкту я можу встановити особливий режим на підставі показників зовсім іншого проєкту. Тобто, при виконанні цієї низки умов, автоматично буде встановлено потрібний мені режим.

Знову ж таки, інший проєкт, показники якого ми перевіряємо, може мати свої правила, які зі свого боку перемикають режим і для нього. Просто уявіть, яку складну стратегію поведінки всіх проєктів ви зможете створити, причому крок за кроком, додаючи цілком конкретні та зрозумілі прив'язки. По суті, Ви ніби вручну створюєте свою нейромережу розумного будинку, протягуючи логічні ниточки від кожного проєкту до інших. У результаті, певна подія може стати тригером, що спричинив ланцюг змін режимів проєктів, який було б дуже складно прорахувати й організувати за класичного структурного програмування сценаріїв.

Сьоме. Єдина панель управління для різних будинків.

А що якщо у Вас кілька розумних будинків? Або ж, а що якщо різні проєкти одного будинку, або навіть контролери одного проєкту знаходяться на значній відстані один від одного? Цікава особливість SmartESP у тому, що якщо Ви використовуєте хмарний сервер, то завдяки Маршрутизації можна об'єднувати контролери, що перебувають в абсолютно різних мережах і відповідно місцях дислокації.

Наприклад, у мене є мій туристичний контролер, який я часто беру під час поїздок. Навіть будучи в орендованій кімнаті, мені зручно керувати якимось пристроєм, коли я поза домом. І мені не потрібен окремий сервер або окремий обліковий запис, все розташоване просто тут в одному місці і доступне для управління як з комп'ютера, так і зі смартфона.

Природно, це може бути особливо зручно, коли ми стикаємося з великим об'єктом автоматизації, де в межах одного об'єкта нам не вистачає одного роутера.

Восьме. Суперпозиція сервера SmartESP

Розумний будинок від SmartESP містить поняття "Сервер". Отже, всіма контролерами всіх проєктів керує один комп'ютер, на якому встановлено спеціальне програмне забезпечення. Це головний "мозок" розумного будинку, який розмірено раз на хвилину надсилає "нервові імпульси" і опитує всі контролери, відправляючи їм необхідні команди.

У цьому є плюс у тому, що не потрібна надлишкова потужність сервера, як якби на ньому був встановлений брокер. З брокером датчики і пристрої працюють у режимі підписки і асинхронно, що означає, що проєктувальнику системи треба закладати підвищену продуктивність. Робиться це для підтримки великої кількості сокетів або випадку одночасного звернення всіх контролерів до сервера. Власникам таких серверів доводиться вибирати між неефективними витратами або небажаними ризиками.

Крім цього, є інше принципове питання: а де ж має знаходитися цей сервер? І відповідь на нього потішить усіх. Сервер SmartESP може перебувати як у хмарі, так і у Вас вдома.

Перший хмарний варіант зручніший і універсальніший. Він чудово підходить для простого користувача, який не має достатньо знань для облаштування домашнього сервера або ж просто не хоче з ним возитися на початковому етапі. Саме тому, з хмарним сервером можна дуже швидко запустити свій перший розумний дім і провести низку експериментів.

З іншого боку, що більшим і критичнішим стає Ваш розумний дім, то частіше виникає питання: а хто насправді контролює мій дім? Плюс, виникають сумніви в надійності далекої хмари або провайдера Інтернету. Це все зрозумілі мені питання, тому так, у Вас завжди є можливість встановити сервер SmartESP і локально у себе вдома.

Хоча, в принципі для себе я вибрав одночасно два варіанти. Тобто, як правило, я використовую хмарний сервіс, але при цьому я налаштував і свій локальний сервер на невеликому комп'ютері, який виконує низку інших функцій домашнього сервера. Наприклад, він також містить у собі і мережеве сховище, міні-АТС і, звісно ж, завдяки docker-технології, він містить у собі резервний сервер SmartESP.

Що ще досить важливо, це те, що завдяки розділу "Обслуговування" можна не тільки здійснювати резервне копіювання Розумного будинку, а й швидко перекидати всі проєкти з одного сервера на інший. Відповідно з хмарного сервера на локальний і з локального в хмару.

Дев'яте. Використання звичної мережі Wi-Fi.

Контролери SmartESP засновані на недорогому чипі ESP 8266, який використовує популярну мережу Wi-Fi, яка, найімовірніше, вже є у Вас вдома. Так, зараз є альтернативні варіанти використання Bluetooth-контролерів, але на ділі не все так однозначно.

По-перше, Вам буде потрібно придбати спеціалізований шлюз певного виробника, який має обмежену сумісність з іншими пристроями і датчиками.

По-друге, для стабільної роботи відстань між пристроями і шлюзом або проміжним ретранслятором має бути невеликою. Це відразу вимагає купівлі безлічі контролерів, щоб покрити відстані.

По-третє, міні-контролери використовують слабкий блютуз, тому що розраховані для роботи від батарейок. З одного боку це зручно, але на практиці не завжди. Коли Ваш розумний дім стане середнього розміру і у Вас буде скажімо півсотні контролерів, то в кожному з них буде батарейка, яка працює один рік. Виходить, якщо 365 днів розділити на 50 і якщо пристрої розряджатимуться по черзі, то кожні 7 днів треба буде десь поміняти батарейку. Звичайно, так не буде, але все одно доведеться міняти батарейки по кілька штук і щомісяця.

Тому SmartESP використовує більш звичний і універсальний WiFi-сигнал, живлячи контролери від мережі. Це схема впевнено працює і в однокімнатній квартирі, і в заміському будинку, де до того ж особливо часто потрібна тривала автономність.

Єдине, що я рекомендую, за можливості не використовувати домашню WiFi-мережу Вашого роутера для випадку, якщо в ній перебувають споживачі з високими об'ємами передавання даних. Взагалі-то подібні домашні пристрої як телевізор або стаціонарний комп'ютер завжди краще підключати через кабель. Якщо ж у Вас немає такої можливості, то недорогим і оптимальним рішенням буде використовувати окремий маршрутизатор для Розумного будинку, який потрібно просто підключити до основного. Дві роздільні WiFi-мережі, це більш стабільне і професійне рішення.

Десяте. Відкрита проєктна документація.

SmartESP надає відкриті креслення для своїх проєктів. Завдяки цьому, у Вас як у користувача завжди є вибір, зібрати контролер самому або ж купити готовий у майстра. Кожен варіант має свої плюси і мінуси, тому я не стану агітувати Вас на користь одного чи іншого варіанту, просто скажу, що у Вас, як і з сервером SmartESP, реалізовано право вибору.