Все эксперты по умному дому советуют aqara и zigbee. чем они так хороши?

Организация сети

За последние два-три года устройств умного дома с поддержкой технологии Zigbee и протокола mqtt появилось довольно много. Он набирает популярность, и крупные производители стараются перетянуть одеяло каждый в свою сторону, выпуская собственные дополнительные устройства, являющееся шлюзом ZigBee-Wi-Fi или ZigBee-Ethernet.

С помощью такого решения устройства могут взаимодействовать с мобильным приложением от производителя. И если производитель разрешает, то он дает возможность интегрировать шлюз в системы умного дома.

У Xiaomi был подобный прецедент, когда она разрешила в Aqara Hub интегрировать системы умного дома.

Если же родной автоматизации определенного производителя через шлюз и мобильное приложение недостаточно для реализации всех планируемых задач, то необходимость в таком шлюзе отсутствует.

Если имеется сервер умного дома и устройство — целесообразно подключить их напрямую и избавится от всего этого парка шлюзов.

Координатор Zigbee2mqtt позволяет при помощи небольшого USB стика, подключаемого к серверу умного дома и отдельного ПО, подключать Zigbee-устройства от разных производителей к серверу напрямую.

USB-стик

Есть различные варианты аппаратного исполнения USB-стика. На основе Zigbee2mqtt разработано множество проектов. Различия имеются в микроконтроллерах, от которых зависит:

  • количество подключаемых напрямую конечных ZigBee устройств к координатору;
  • различия в прошивках для выбранного микроконтроллера;
  • заявленная дальность при идеальных условиях видимости.

Множество USB-стиков можно приобрести на Aliexpress и с помощью программаторов обеспечить нужной прошивкой.

Дальность связи

Благодаря низким скоростям и особенности технологии дальность сопряжения устройств от модуля к модулю достаточно высокая.

Зависит дальность от антенны, расположенной на плате модуля. Например:

  1. EBYTE E18 MS1PA1-PCB — с заявленной дальностью 800 м.
  2. EBYTE E18 MS1PA1-IPX — с разъемом под внешнюю антенну с заявленной дальностью 1000 м.
  3. EBYTE E18 2G4Z27SI — с разъемом под подключаемую антенну может выдать дальность 2500 м.

Данная характеристика приводится в условиях хорошей видимости между связанными устройствами.

Используя в схеме узлы-ретрансляторы можно увеличить дальность сети на километры. Назначить USB-стик на роль «роутера» в сети Зигби поможет специальная прошивка ГитХаба.

Прошивка

Практически все прошивки выложены в репозитории проекта на Github. Можно прошить довольно популярной Z-Stack-firmware прошивкой для создания из USB-стика координатора.

Также в репозитории выложены прошивки для этих же стиков, которые будут выполнять функцию ZigBee-роутера.

Прошивать нужно оригинальной утилитой Texas Instruments SmartRF.

После этих операций стик-координатор можно установить в сервер умного дома.

Программное обеспечение

Следующий шаг организации сети — установка программного обеспечения Zigbee2mqtt на сервер умного дома. Инсталляция происходит через менеджера пакетов node.js. Подробную информацию можно найти на официальном сайте проекта zigbee2mqtt.io

Интеграция с системой

Далее необходимо провести интеграцию с системой умного дома. В качестве такой можно использовать MajorDoMo. Но перед интеграцией в систему нужно установить дополнительный модуль через маркет. Называется модуль zigbee2mqtt.

У модуля имеются настройки, где должны быть корректно введены настройки подключения к MQTT серверу. На странице списка никаких устройств ZigBee не будет. Их нужно сюда добавлять.

Для этого используется механизм сопряжения, и он настроен таким образом, что принимает все подключения в режиме сопряжения.

Чтобы внести устройство в систему, достаточно нажать на нем и удерживать в течении 5 секунд кнопку. Индикатор замигает и пойдет процесс сопряжения с координатором.

После подсоединения умных устройств можно настроить их через систему умного дома, а затем ими управлять. Благодаря тому, что Zigbee2mqtt подключен напрямую, удаленное управление выдает более шустрое и стабильное выполнение команд, нежели использовать шлюзы с переходом ZigBee-Wi-Fi, предлагаемые компаниями.

Кому нужен умный дом?

Рост интереса россиян к умному дому очевиден, но не все понимают, что же это такое. Половина клиентов, которые к нам приходят, нуждаются в объяснении, как именно технологии автоматизации недвижимости могут решать их ежедневные проблемы. У них есть потребность в управлении жильем, в оптимизации своего быта, но как это может быть сделано, они пока не представляют.

В составе умного дома они видят домофон с видеонаблюдением и охранно-пожарную систему, но это, конечно, не так. Это всего лишь разрозненные инженерные элементы, а умный дом — это связь всех подсистем, централизованное управление освещением и кондиционированием, отоплением, контроль доступа, видеонаблюдение, контроль утечки газа и протечки воды, автополив и управление шторами. И все это осуществляется с помощью смартфона. Количество подсистем, которые можно включить в умный дом практически не ограничено.

Такая сложность современного жилья и создает потребность в умном доме. Вокруг нас стало слишком много электроники и ежедневных процессов, которые нужно рационально выстраивать, связывать друг с другом, контролировать.

Давайте представим большой загородный дом, в котором живет семья с детьми, в нем 7-10 комнат. Отходя ко сну, нужно следить, везде ли выключен свет и кондиционеры — представляете, сколько энергоресурсов будет потрачено зря, если этого не сделать? Вот тут и помогают сценарии умного дома — автоматическое выключение по времени, например. И не нужно ходить по дому и отключать все вручную. Или функция «все ушли»: хозяева покидают дом, и все электроприборы безопасно отключаются.

То есть чем больше площадь жилья, чем больше систем внутри него, тем очевиднее преимущества умного дома. И еще важный аргумент — экономия. В среднем «умные» системы понижают расходы в потреблении энергоресурсов на 20-30%, а опыт наших проектов говорит, что в полную силу умный дом начинает  «работать» на площади от 100 квадратных метров.

Профессиональное оборудование для умного дома живет примерно 10 лет, а затем требует замены из-за морального износа. Средняя стоимость оборудования — тысяча рублей на квадратный метр. В доме или квартире площадью 100 квадратных метров умный дом будет стоить от 100 тысяч рублей. А теперь можно представить, за сколько в среднем он окупит себя, экономя по 20-30% стоимости тепловых и энергоресурсов ежемесячно. По нашим подсчетам, полная окупаемость умного дома на такой площади — срок от 3 до 5 лет.

Типы устройств умного дома

Что необходимо делать домовладельцу, желающему максимально компьютеризировать своё жилище? Прежде всего ему нужно ознакомиться хотя бы с кратким перечнем доступных функций и определить свой необходимый набор. Приведём наиболее востребованные.

Климатическая система

Автоматическая коррекция работы системы отопления и кондиционирования в разных помещениях в зависимости от наличия или отсутствия людей и погодных условий. Дистанционное управление.

Система освещения

Включение и выключение света в зависимости от наличия или отсутствия людей в помещениях; автоматическая настройка уровня яркости в зависимости от естественного освещения; различные сценарии для работы и отдыха (режимы «Гости», «Домашний Кинотеатр», «Сон» и т. д.). Дистанционное управление.

Умная Wi-Fi-розетка HS110 (TP-Link) с мониторингом энергопотребления позволяет управлять подключёнными к ней устройствами в любом месте, где есть Интернет, с помощью мобильного приложения Kasa. Фото: TP-Link

Сменный модуль управления для инсталляции в различные системы «умный дом». Фото: Somfy

Система безопасности

Защита от несанкционированного доступа в жилище, от протечек воды, утечек газа, пожара, охрана периметра. Возможность удалённого контроля за положением дел в доме.

Умным домом Domotix.PRO можно управлять как с настенных выключателей, так и из бесплатного приложения для iOS или Android. Фото: Domotix.PRO

Солнцезащита

Система управления шторными карнизами, жалюзи, рольставнями в автоматическом режиме — в зависимости от времени суток и количества солнечного света, возможность задать открытие штор точно по времени или дням недели. Удалённое управление.

Шторные карнизы Somfy. Фото: Somfy

Для автоматизации штор необходимо подобрать оборудование, которое было бы совместимо с системой «умный дом». Например, приводы для электрокарнизов Somfy оснащаются радиоприёмником Glydea Receiver RTS, поддерживающим протокол передачи данных RTS (Radio Technology Somfy). Это закрытый протокол с высочайшей степенью защиты. Для интеграции других производителей систем «умный дом» предусмотрены сменные модули управления электропривода Glydea. Инсталляторам достаточно будет поменять модуль управления самого привода. У других производителей шторных карнизов могут быть свои варианты. Например, привод Xiaomi поддерживает протокол ZigBee и может подключаться к умному дому от тех же Xiaomi, а также, скажем, к системе «умный дом» MyHome Legrand, использующей тот же протокол. 

Энергопотребление и энергосбережение

Система управления устройствами, потребляющими электроэнергию, распределение нагрузки и подключение в зависимости от загрузки сети. Отслеживая определённые параметры, система не допустит несоответствующей работы разных систем (например, включение освещения в дневное время на улице или отопления при оттепели). Благодаря интеллектуальному управлению достигается значительное сокращение потребления электроэнергии (на 30–38 %), воды (на 15–25 %), газа (на 20–35 %).

Умная LED Wi-Fi-лампа LB130 с регулировкой цвета (TP-Link). Подключение по Wi-Fi, удалённое управление освещением, совместимость с Android и iOS. Фото: TP-Link

Управление аудиовидеотехникой

Элементы инженерной системы «умный дом». Детектор дыма. Фото: Fotolia.com

Система позволяет управлять любой аудио- и видеоаппаратурой, домашним кинотеатром, акустическими системами. С помощью сценариев можно настроить включение каналов, громкость звука, запись программ и их воспроизведение в определённое время. 

Как работает Aqara в обычной квартире

Один хаб позволяет подключать до 32 устройств одновременно.

Дополнительный Aqara Hub потребуется только для усиления помехоустойчивости сети или увеличения количества подключаемых устройств.

Для всех устройств можно указать место размещения для последующей корректной работы «сценариев»-макросов.

Сценарий использования можно создать после подключения необходимых устройств, создав новую карточку в разделе приложения «Автоматизация».

Будто в старинном Basic, только на русском: выбираем устройство, задаем условия во вкладках «Если» и «Тогда», устанавливаем периодичность.

С их помощью можно задавать достаточно сложные комбинации действий. Например, выключить свет и включить охранную систему по нажатию кнопки «Ухожу из дома».

Активация возможна
► в полностью автоматическом режиме по сигналу датчиков,
► по нажатию соответствующей клавиши в приложении,
► по заранее заданному действию куба или кнопки.

Другим часто используемым сценарием в России является включение обогревателя при снижении температуры в комнате, для чего достаточно объединить умную розетку с датчиком температуры.

Кнопка, подключенная к хабу, превращается в «умный» дверной звонок: нажатие клавиши заставит его мигать определенным образом или издавать заранее заданные звуки.

Управлять светом через интернет

Сложность настройки: ★Бюджет: 300—400 Р на каждую комнату

Для этого сценария нужно купить реле — устройство, которое получает сигнал от центра управления или смартфона и подает напряжение на подключенный в него прибор.

Реле управляется через приложение eWeLink или яндексовскую Алису.

Повелеваю светом в спальне через Алису и ее навык «Альфред — Умный дом»

В приложении eWeLink можно включать свет со смартфона, задавать цикличные и одноразовые сценарии

В приложении eWeLink можно включать свет со смартфона, задавать цикличные и одноразовые сценарии

Схема работы проста: реле получает сигнал от приложения и включает подключенную к нему лампу.

Реле может работать как «умная розетка»: если подвести к нему провод переменного тока, а с другой стороны приделать штепсель, то получится управлять приборами — например дистанционно включать телевизор или чайник. Свет в детской я сделал с помощью такой розетки, чтобы не подключать датчик к люстре.

Реле, установленное на потолке в моей квартире. Выглядит не очень, но другого варианта установки не было из-за конструкции люстры и натяжных потолковДля детской я придумал такой способ установки — чтобы не присоединять датчик к люстре, решил сделать из модуля Sonoff вайфай-розетку и к ней подключить ночник

Как выбрать комплектующие

«Ардуино» — самый дешевый вариант, но нужно дружить с паяльником и C++. У «Ардуино» открытый код, над которым работают энтузиасты со всего мира, поэтому здесь нет доплаты за маркетинг.

На «Алиэкспрессе» можно найти датчики и плату управления, а на форумах и в блогах — исходный код. Если вы не боитесь паять, устанавливать драйверы для платы на компьютер и программировать на C++, то этот вариант вам подходит.

Мне не хотелось возиться с припоем и настройкой кода, поэтому я не стал покупать этот вариант умного дома.

Sonoff — понятная настройка, но паяльник все еще нужен. Это китайский производитель, модули которого стоят меньше тысячи рублей. Я нашел его через обзоры на Ютубе.

Я взял несколько вайфай-модулей Sonoff basic для контроля за светом, центр управления Sonoff bridge, датчики Sonoff DW1 и панель управления Sonoff 433. Все перечисленное обошлось в 3239 Р. Во время распродажи можно купить дешевле.

Мне понравилась совместимость Sonoff со сторонними системами. Для подключения понадобится мост Sonoff RF bridge и датчики, работающие на частоте 433 МГц.

Я без проблем смог связать Sonoff с датчиками Rubetek. Правда, теперь мне на смартфон приходят уведомления от обеих систем.

Датчики Sonoff в фирменном магазине на «Алиэкспрессе»

Приложение глючит. При попытке подключиться к лампочке через вайфай пишет, что сеть не работает, приходится заходить через мобильный интернет К Sonoff bridge можно подключить сторонние датчики Настройка датчиков делается в приложении — достаточно войти в режим добавления и активировать датчик

Xiaomi — китайский Эпл. У Xiaomi классный дизайн, но высокая цена. Я не взял, потому что не хотел переплачивать за бренд.

Плюсы Xiaomi — русскоязычная поддержка, имидж, удобные приложения, связь с экосистемой. Минусы — стоимость. Для тех, кто захочет попробовать, есть хороший обзор про умный дом с нуля на датчиках этой компании.

Rubetek — умный дом из России. Я выбрал этот комплект, потому что он есть в каждом «Ашане» и «Леруа». Это дает гарантию: если система не заработала или не подошла, то ее можно просто вернуть по кассовому чеку. Рассуждал так: продавцы-консультанты помогут выбрать подходящие датчики, а за поддержкой можно обратиться на горячую линию.

Есть и минусы. Первый минус — это цена устройств. Для сравнения, панель для управления светом от Rubetek стоит в «Леруа Мерлен» 1483 Р. Аналог на «Алиэкспрессе» — вдвое дешевле.

Панель для управления светом от Rubetek стоит в «Леруа Мерлен» 1483 рубляДополнения для российской системы Rubetek можно докупить в Китае. Это сэкономит вам деньги

Приложение для Андроида у меня получилось настроить лишь с третьей попытки: вначале оно было недоступно в «Гугл-плее», поэтому мне понадобилась помощь поддержки. Про то, как настраивал, напишу ниже.

Еще оказалось, что смс-уведомления не работают с камерой, для них нужно докупать центр управления Rubetek за 7960 Р. Без него будут приходить только пуш-уведомления от приложения. Из описания это было непонятно.

В «Леруа Мерлен» есть отдел устройств для умного дома. Я сфотографировал его содержимое. Девайсы в три раза дороже, чем на «Алиэкспрессе», зато есть быстрый возврат, гарантия и русскоязычная поддержка

На стенде в «Леруа» можно посмотреть сценарии применения отдельных комплектующих Это удобно: становится понятно, нужно оно тебе вообще или нет

На стенде в «Леруа» можно посмотреть сценарии применения отдельных комплектующихЭто удобно: становится понятно, нужно оно тебе вообще или нет

Вечер

Первый сценарий: пятничный вечер. Система загружает список ивентов в городе на сегодня из фейсбука и выбирает лучшие возможности. Сеты любимых диджеев, световые шоу или литературные посиделки — в зависимости от интересов и прошлых чекинов.

Второй: диванная картошка. Освещение приглушается, включается цветовая схема «тупёжь», запускается Plex, Kino.pub, Netflix или что у вас там для этого. Под каждый фильм скачивается собственная тема освещения. Удачного разложения.

Третий: блоггинг или кодинг. Отключаются все уведомления, освещение становится максимально комфортным для работы, включается ритмичная музыка без слов и дальше всё старается минимально меня раздражать. А то ща как выгорю!

Четвертый: патихард. Постоянная проблема: приходишь домой уже прибухенький, но хочется продолжать. Сцена включает одобренный плейлист для патихарда на шаффле и заставляет освещение мигать в такт. Дым-машина вот там в углу.

Технологии умного дома

Иными словами эта технология представляет собой систему домашней автоматизации. Это набор электроприборов, которые способны самостоятельно принимать решения и осуществлять монотонные ежедневные домашние обязанности. В целом умные системы управления являются набором огромного количества технологий, которые можно совмещать исходя из потребностей жильцов дома. Площадь и число пользователей также влияют на выбор концепции Smart Home. Для частного дома актуальны умные автоматические ворота и двери, тогда как для отдельно взятой квартиры модули с микроконтроллерами встраиваются в мультиварки, осветительные и другие бытовые электроприборы.

Основными компонентами умного дома являются:

  • датчики, анализирующие условия окружающей среды;
  • хаб, или центральный контроллер, обрабатывающие данные и принимающие решения;
  • электроприборы, осуществляющие различные бытовые задачи.

Системы управления освещением

Освещение придомовой территории и жилого пространства включает комплекс механизмов и оборудования. Это позволяет выбирать любые режимы работы. Пользователю доступны следующие параметры: световое оповещение о событиях, программирование «световых сценариев» для выделения определенных предметов интерьера, и создание алгоритмов для чтения, приготовления обеда и прочих мероприятий. Переключение источников светового потока с энергосберегающих ламп на естественное освещение осуществляется посредством автоматизации штор, жалюзи или ставней.

Умные лампочки оснащены опцией изменения яркости в зависимости от условий окружающей среды. Также для экономии электроэнергии встроенные детекторы движения включают свет только в присутствии людей. Включать и отключать световые приборы можно и с помощью голосовых команд, принимаемых смартфоном.

Системы отопления вентиляции и кондиционирования

Создание комфортных условий обеспечивают радиаторы отопления и система кондиционирования, которые объединяются в единый комплекс умным домом. Для стабильной работы они работают независимо от прочих элементов Smart Home. Это позволяет в случае сбоев другого типа техники продолжать создавать идеальный микроклимат.

Встроенные микроконтроллеры позволяют системе умный дом:

  • понижать температуру до комфортной в летний период;
  • автоматически регулировать уровень влажности посредством увлажнителей, осушителей и ионизаторов;
  • обеспечивать подачу свежего потока воздуха через кондиционеры, фанкойлы и вентиляторов.

Системы безопасности

Защитить жильцов дома от злоумышленников, выхода из строя сантехники и прочих неблагоприятных ситуаций позволяют современные умные системы безопасности. К примеру, для автоматизации работы водопроводных систем, на них устанавливают современные запорные клапаны, которые перекрывают воду, когда все жильцы дома на работе или в отпуске, а также при обнаружении протечек. Это позволит сэкономить средства на ремонт помещения и на возмещение ущерба соседям этажом ниже. Умные замки автоматически откроют двери владельцу дома. Обнаружив задымленность, умный дом автоматически запустит систему дымоудаления и пожаротушения. Датчики открывания дверей или створок окон при несанкционированном доступе посторонних, вызовут охранные и прочие службы.

Системы наблюдения

Пользователь может контролировать все происходящее в доме с помощью видеодомофонов, камер и датчиков. На устройство может поступать постоянный видеопоток через интернет соединение  либо периодические дистанционные уведомления.

Датчики

Функционирование системы умного дома выполняется за счёт команд, получаемых центральным контроллером от пользователя либо от датчиков. Встроенная программа управления передает технике сигналы для включения в определённое время согласно расписанию, или самостоятельно выбирает режим работы, полагаясь на показания датчиков.

К примеру, данные с термометра позволяют настраивать работу отопительной системы и кондиционирования. И также если датчики зафиксируют несанкционированную активность в доме, то умный дом распознает это как сигнал для запуска сигнализации или отправления уведомления охранной службе. В качестве датчиков устанавливаются индикаторы протечек,  задымлённости, движения, и термостаты.

Умные розетки

Интеллектуальные розетки представляют собой наиболее простые элементы, которые управляются через wifi, gsm или Bluetooth соединение. Они позволяют контролировать использование бытовыми приборами электроэнергии дистанционно.

Что умеет система умный дом?

Умная система включает в себя набор датчиков, которые отслеживают работу всех подключенных устройств. Информация стекается на единый пульт управления. Полный перечень функций такого комплекса зависит от конкретной модификации. Среди самых популярных возможностей выделяют:

  1. Дистанционное управление бытовой техникой. Можно программировать время ее включения, выбирать режимы работы и так далее.

  2. Контроль функционирования инженерных систем: отопления, водоснабжения, вентиляции и прочих. Благодаря этому удается регулировать температуру воздуха и влажность в помещении, освещенность и другие параметры.

  3. Разрешение доступа в здание. Система подключается к сигнализации и запорным устройствам на дверях. При несанкционированном проникновении она оповестит об этом не только хозяина, но и охранную службу.

  4. Видеонаблюдение. Владелец жилища может просматривать записи с камер, находясь в любой точке мира.

  5. Управление мультимедиными комплексами.

  6. Открывание и закрывание гаражных ворот, жалюзи, рольставен и прочего оборудования.

Современные модели умного дома имеют доступ в интернет. Достаточно подать голосовую команду, и программа запустит поиск нужной информации в сети. А результаты выводятся на телевизор или при помощи проектора на специальный экран.

Шаг 2. Прошивка устройства

st-device-sdk-c-ref/apps/esp8266/st_switch

  • Скачайте onboarding_profile.json в окне обзора вашего устройства в кабинете разработчика.
  • Скопируйте скачанный файл onboarding_profile.json в директорию вашего приложения – в нашем случае apps/esp8266/st_switch/main.

    Там уже есть пример такого файла – просто замените его своим.

  • Аналогично, скопируйте файл device_info.json из папки tools/keygen/linux/output_{serialNumber}, в котором находится специфичная для устройства информация, в ту же папку, заменив существующий файл.

    В этом файле помимо ключей и серийного номера есть строка „firmwareVersion“ – её можно заменить на версию вашей программы.

  • Теперь соберите и прошейте программу.

    Или то же самое, но покороче:

Оцените статью
Рейтинг автора
5
Материал подготовил
Андрей Измаилов
Наш эксперт
Написано статей
116
Добавить комментарий