Пример умного дома для квартиры

В данной статье приводится теоретический пример базовой автоматизации для однокомнатной квартиры. Для более больших квартир принцип останется таким же, только увеличится количество подключаемого оборудования.
Будут описаны возможности системы, составлена схема щита, посчитана стоимость и комплектация, а также программа для контроллера Loxone Miniserver, демонстрацию которой вы можете посмотреть по адресу demo.kickstone.ru (логин: demo, пароль: 9308651).
Квартира будет состоять из прихожей совмещенной с коридором, ванной, кухни и комнаты (спальной/гостиной).

Возможности

Прихожая

Звонок. Подключив кнопку звонка к автоматике, мы можем избавиться от самого звонка, который чаще всего имеет не самый лучший дизайн и не имеет регулировки громкости. Регулирование громкости особенно полезно тем, у кого маленькие дети, что бы неожиданные гости не разбудили их. Или просто кто-нибудь ночью по ошибке позвонит. Но по мне так они просто слишком громкие.
Уведомлять о звонке можно сделать миганием света или через уведомления на смартфоны. Таким образом вы не пропустите момент, что кто-то звонит. Если в систему добавить аудио мультирум, то звонок можно вывести на колонки с установленной необходимой громкостью в зависимости от времени суток.

Входная дверь. На неё мы поставим магнитоконтактный датчик или еще его называют герконом. Он нам позволит узнать открыта дверь или нет и определить момент открытия/закрытия. Это, во-первых, позволит вам узнавать, что кто-то пришел, когда вас нет, а во-вторых при входе будет включатся свет.
Вообще рекомендую на все двери ставить магнитоконтактные датчики, их очень часто можно использовать в разных сценариях. Кстати речь идет о встраиваемых датчиках, которых не видно, а не накладных, которые все привыкли видеть и которые совсем не радуют своим внешним видом.

Освещение. Одной группы светильников вполне будет достаточно.
Кстати если планируете светодиодные светильники, то стоит обратить на нюансы с их подключением.

Датчик движения. С ними конечно много нюансов и более детально про них в другой статье поговорим, а пока просто заложим его. Таким образом у нас получается, что, когда вы приходите домой свет включается по магнитоконтактному датчику, а выключается по датчику движения. Можно конечно сделать, что бы и включение света было от датчика движения, но он значительно медленней срабатывает. И получается вы входите в темное помещение и только после зажигается свет немного ослепляя вас, что не приятно. А при использовании магнитоконтактного датчика свет включается еще до того, как вы откроете дверь. Сложно словами передать насколько это более приятно нежели включение света с задержкой и уж тем более насколько, когда свет нужно включать самому)

Электрический теплый пол. В прихожей всегда приятно иметь небольшой теплый пол, что бы подсушивать пол/обувь после того как прошлись под дождем или зимой. Преимущество подключения теплого пола к автоматике весьма существенно. Начнем с регуляторов. Пока мне не встречались которые хорошо выглядят. А даже если и существуют такие, то зачем вам лишний регулятор на стене, который обычно один раз устанавливается и потом про него забывают. Подключив же теплый пол к автоматике можно от них избавиться. Температура регулируется через приложения для смартфонов/планшетов. Далее контроллер у нас умный, поэтому можем создать разные сценарии. Например, когда вас нет дома, то и нет смысла его держать включенным, разве что совсем на не большой температуре, что бы последующий разогрев был более быстрым. Когда вы дома, а точнее только вошли, включаем теплый пол на нормальный режим, примерно на пару часов, чтобы подсушить пол/обувь, а потом переключаем на экономичный режим или совсем выключаем.
Надо заметить, что иногда, по непонятной мне причине, под электрический теплый пол не кладут теплоизолятор (например, минвату) или кладут некую пленку, у которой теплоизоляционный свойства очень скромны. В так случаях пол будет долго нагреваться, так как помимо подогрева пола еще будет нагреваться плита перекрытия. И тогда его не стоит выключать, когда вы уходите, только когда уезжаете на долго.

Датчики температуры. Для управления теплым полом нам нужен датчик температуры. В система умного дома Loxone в основном используются датчики температуры 1-wire. Они цифровые, очень миниатюрны и стоят немного, но требуют дополнительного расширения (на прямую к Loxone Miniserver не подключаются). Аналоговые датчики весьма дороже и если к одному расширению 1-wire можно подключить до 20 датчиков, то аналоговых только по четыре на Miniserver и каждое расширение Extension, то есть если рассматривать систему целиком, то датчики 1-wire получаются дешевле, если конечно вам не нужно всего парочку, чего в умном доме не бывает.

Выключатель. Помимо управления света в прихожей/коридоре на него программируется функция включения сценария “все ушли”. Например, когда вы уже готовы выйти, по средством долгого нажатия на клавишу включается этот сценарий, который выключает весь свет, включает сигнализацию, а отопление и теплые полы переводит в экономичный режим. Если у вас есть умная мультимедия (умные ТВ, AV-ресиверы) на них можно послать команду по локальной сети, что бы они тоже выключились. Кстати свет в прихожей выключается не сразу, а с задержкой, что бы вы могли покинуть квартиру не в темноте.

Электрический счетчик. Подключение счетчика к автоматике позволит, во-первых, не лазить в щит, что бы посмотреть сколько электричества израсходовали (иногда их прячут, что бы не портили интерьер, что в свою очередь затрудняет к ним доступ), а во-вторых можно подключить статистику и тогда сможете смотреть, когда и сколько было израсходовано. Это бывает полезно для анализа потребления электричества.
Бывает, что счетчик уже подключен к центральному управлению дома, тогда можно или попробовать договорить, что бы и вы могли подключиться к нему или после него поставить еще один и уже к нему подключиться, заодно проверить как считает тот, что от снабжающей компании.
В данном примере мы подключаемся к счетчику через импульсный выход. То есть мы получаем импульс на определенное количество ватт (зависит от счетчика). И таким образом можем получить среднее потребление за час (можно и за минуту) и общее потребление. Есть счетчики к которым можно подключиться по какому-нибудь протоколу. В таком случае нам будет доступно больше показателей, например, текущее напряжение, потребление тока, коэффициент мощности, частота и т.д. В большинстве случаев такие данные не особо нужны, но иногда бывают весьма полезными.
Еще можно запрограммировать программные счетчики. Они не требуют дополнительного оборудования и их можно установить на практически всё чем управляется с помощью автоматики умного дома. Это позволит вам видеть, что и сколько потребляет. И благодаря этому возможно подправить сценарии управления для больше экономии, а может и заменить оборудование (например, поменять лампы на светодиодные).

Ванная

Дверь. Как и с прихожей ставим магнитоконтактный датчик. С помощью него свет будет всегда включаться при открытии двери. Не думаю, что вы заходите в ванную без включения света. Исключение конечно составляют ванны в которых есть окно и на улице светло, но даже в таком случае часто требуется включение света или как вариант можно запрограммировать, что бы в светлое время суток свет от датчика не включался.
В данном примере не предполагается датчик движения в ванной. Поэтому свет будет включатся при открытии двери, а выключать уже придется выключателем. В таком случае выключатель лучше разместить в ванной комнате. Во-первых, это будет удобней, так как выключатель будет находиться по ходу движения и во-вторых в ванне мне кажется он будет лучше смотреться нежели в коридоре.

Освещение. Как мне видится минимальное количество групп света для ванной две. Первая это основной, освещающий всю комнату, а второй это подсветка зеркала, то есть свет, который светит от зеркала на вас. Почему-то многие про неё забывают, а ведь совсем не удобно смотреться в зеркало, года свет идёт со спины! Так же подсветка обычно более слабо светит чем основной свет, поэтому её можно использовать как ночной, чтобы себя не ослеплять. Таким образом задаем в программе, что, например, после половины первого при открывании двери будет включатся не основной свет, а подсветка зеркала. Это очень удобно!

Электрический теплый пол. Все что написано по этому поводу в прихожей справедливо и в данном случае. За исключением, что тут будут немного другие сценарии.
Когда никого нет дома он выключен или поддерживается экономичная температура. Когда вы дома поддерживается температура, которая по ощущениям и не холодная и не теплая, а такая, что бы при наступлении на плитку не чувствовалась, что она холодная. А когда вы в ванной комнате температура поднимается для того что бы после принятия ванной или душа пол чувствовался теплым, так как ваше тело будет немного более высокой температуры и обычная температура пола будет казаться вам холодной.

Вытяжной вентилятор. Чаще всего делают так, чтобы он включался и постоянно работал при включенном свете. А так как, что бы на них не указывали какие они тихие, они весьма шумные. И когда он постоянно включен, то это весьма не приятно. Существуют и более-менее тихие, так называемые канальные вентиляторы, но для их размещения требуется много места,которое не всегда и есть. Еще бывают более продвинутые с датчиком влажности и таймером. Тогда они включаются когда в помещении высокая влажность, но иногда нужно включить вытяжку принудительно.
Подключение вентилятора и датчика температуры/влажности к умному дому позволяет более гибко им управлять. По умолчанию он работает по датчику влажности, то есть от самого простого варианта подключения отличается тем, что работает только тогда когда это необходимо. Например, во время принятия душа/ванной или когда сушится белье после стирки. И так как у нас еще и датчик температуры есть, то он так же будет включатся при работе сушильной машины, чтобы удалить избыточное тепло и влажность. Если же вам потребуется принудительное включение, то как вариант это можно сделать длительным нажатием на клавишу включения света, а выключение так же клавишей или по таймеру, например через двадцать минут после выключения света.

Датчики температуры. Так как в ванной как такового отопления нет, то можно воспользоваться теплым полом для этого. Поэтому добавим датчик температуры воздуха в дополнении к датчику температуры пола. Конечно можно использовать датчик температуры воздуха, который расположен в датчике влажности, но этот датчик располагаю ближе к потолку и поэтому его показания не совсем корректны. Хотя можно внести корректировку, но все же предпочитаю отдельный датчик.

Система защиты от протечки. Как не крути, но стоимость установки системы защиты от протечки в разы меньше чем стоимость устранения последствий! Поэтому эта система должна ставится по умолчанию.
Если использовать готовые комплекты, которых на рынке хватает, то есть без подключения к автоматике, то если произойдет протечка система конечно перекроет краны, но для того, чтобы узнать где она произошла вам нужно будет лезть в шкаф где располагается контроллер протечки, так как вся индикация расположена на нем. И порой это не так и просто. А при использовании автоматики умного дома можно узнать о том где произошла протечка просто запустив приложение, а еще точнее вы получите уведомление на смартфон как только она произойдет.

Счетчики воды. Как и в случае с электрическим счетчиком можно подключить и счетчики воды (в данном примере так же используем импульсный выход для подключения). Таким образом для того, чтобы посмотреть сколько было израсходовано достаточно просто открыть приложение на смартфоне/компьютер, а так же у вас будет статистика по потреблению.

Кухня

Освещение. В минимальном количестве это две группы. Основная, которая освещает все пространство и подсветка рабочего пространства (где происходит само приготовление еды). Как и в случае с ванной почему-то не все уделяют должно внимание подсветке рабочего пространства. Или делают её слабой или совсем про неё забывают. И потом тот кто готовит явно с этим очень мучается.

Выключатель. Достаточно часто на кухне нет входной двери и поэтому сценарий как в ванной, что бы ночью включалась подсветка можно реализовать на выключателе. То есть нажимая одну и туже клавишу включения света в зависимости от времени суток будут включатся или основной свет или подсветка. Конечно в данном случае у нас всего две группы и мы можем использовать двухклавишный выключатель, но две группы это минимум для кухни. Поэтому, когда у вас достаточно много групп света и вы не хотите ряд из большого количества выключателей, то можно создавать сценарии и уже их переключать всего с одного выключателя.

Электрический теплый пол. Кухней конечно пользуются существенно чаще чем прихожей и ванной комнатой, поэтому, когда вы дома все время поддерживается комфортная температура, а когда вас нет можно её немного снизить, что бы когда вы вернулись пол мог быстро разогреться до нормальной.

Радиатор. Возможно вам знакомо, когда за окном еще не совсем холодно осенью или уже тепло весной или зимой в солнечный день солнце нагревает комнату, а радиаторы работают на полную. И вам приходится в ручную как-то регулировать комнатную температуру, например открывать окно, что может привести к сквознякам, или перекрывать радиатор. Или у вас гости, а когда много людей в небольшом помещении то их тепла становиться достаточно для отопления, а радиатор без автоматики как работал на полную так и работает. Автоматика же регулирует радиаторы так, что бы поддерживать постоянную температуру. А если у вас еще и теплосчетчик установлен, то автоматика позволит экономить на отоплении. Кстати если у вас теплосчетчик, то стоит поставить магнитоконтактные датчики на окна, чтобы в случае проветривания отключать отопление, а так же напоминать, чтовы забыли закрыть окно если оно долго открыто или вы ушли.

Защита от протечки. Предполагаем, что для ванной и кухни разные стояки. Поэтому устанавливаем еще одну зону защиты аналогично как в ванной.

Холодильник. Бываю холодильники к которым подводиться вода, например для изготовления льда. И в этом случае использовать датчик протечки становиться само собой разумеющимся. А для холодильников, которым вода не нужна, тоже стоит заложить датчик протечки. Так мы узнаем, что по какой-то причине с холодильника потекла вода, например он сломался и разморозился. Хотя в современных холодильниках наледь не образуется, но на всякий случай стоит установить, тем более, что датчики стоят не дорого.

Датчик температуры. Закладываем датчик температуры поверхности пола по которому будет управляться теплый пол и датчик температуры воздуха, для управления радиатором.

Счетчики воды. Так как у нас отдельные стояки для ванной и кухни, то так же как счетчики в ванной подключаем счетчики на кухне.

Комната

Освещение. Освещение в комнате которая в нашем примере является и как гостиной и как спальней весьма индивидуально. В таком помещении у всех могут быть свои предпочтения. Поэтому для примера возьмем, что-нибудь простое. Например, две группы света так что бы одна была слабей другой. Первая, что по мощней, будет освещением в дневное и вечернее время, а вторая, что послабей, ночным освещением, при этом когда включены обе группы, то света достаточно для приема гостей.

Дверь. В однокомнатной квартире ей явно нечасто пользуются или её вообще нет. Но если она у вас есть и вы её пользуетесь, то стоит поставить магнитоконтактный датчик. Тогда как и в случае с ванной свет в комнате будет включаться при входе и свет в прихожей/коридоре при выходе.

Выключатель. Так как групп света всего две, то возьмем двухклавишный выключатель. То есть по клавише на каждую группу. Если групп света больше, то что бы не использовать кучу выключателей, клавиши уже будут переключать сценарии. Вообще Loxone продвигает идею управление освещением одной кнопкой, которая переключает сценарии.

Розетки. В комнате обойтись только верхним светом не всегда получается. Обычно еще присутствуют торшеры и/или настольные лампы. В таком случае стоить в дополнении к обычной линии розеток добавить управляемую через контроллер. Таким образом у нас появляется возможность отчасти ими управлять. Отчасти потому, что мы будет их не выключать, а отключать им питание. То есть если лампа горела до того как вы отключили линию, то при повторном включении линии лампа снова будет гореть. Это так же относится и ко всем приборам, которые вы подключите к этой линии.
Такое подключение актуально если вы хотите при уходе из дома не думать, а забытом включенном свете.

Радиатор. Все что было написано для радиатора на кухне относится и к этому. Разве, что можно добавить сценарий, что бы в ночное время в комнате было по прохладней для более комфортного сна.

Управление

Управлять всей системой можно через приложения для iPhone/iPad/Android или через любой современный браузер (Crome, Opera, Firefox, IE) на компьютере или другом устройстве. Все приложения бесплатны. Количество одновременно подключенных управляемых устройств более 100.
Только для освещения и включения разных сценариев дополнительно используются выключатели, так как включением и выключением света пользуются чаще всего и исключительно из приложения это делать совсем не удобно.

Схема

Схема щита умного дома

Некоторые моменты по схеме

Первый ряд состоит из клеммных модулей. Они служат для отсечения кабелей которые проложены в квартире от разводки внутри щита. Это дает возможность в любой момент внести изменения в схему, что часто бывает из-за дополнительных пожеланий клиента. Без клеммых модулей в некоторых случаях при внесении изменений в схему может понадобится удлинять кабель, так как в обновленной схеме модуль, к которому нужно переключить провод, может находится гораздо дальше от первоначального месторасположения, а кабель то уже обрезан. И разводка в щите начинает походить на какую-то запутанную лапшу)
Так же клеммные модули обладают некоторыми дополнительными полезными свойствами. Например, вы можете заметить, что некоторые клеммные модули соединены перемычкой, в этом случае они также выполняют роль распределения питания. В противном случае нужна была бы еще шина. Или, например, в каждой зоне протечки у нас по два крана, но так как датчик протечки не может определить протекла горячая или холодная вода, то по отдельности кранами нет смысла управлять. Поэтому с помощью перемычки на клеммном модуле мы объединили управляющие провода от приводов. Или же клеммный модуль UT 2,5-PE/L/N у которого клемма PE соприкасается с рейкой на которой расположен. В таком случае получается, что рейка выполняет роль шины PE, что тоже очень удобно и не нужно делать отдельную шину.

Кстати, когда сначала написал статью, то в ней не было подключения счетчиков воды и электричества. Но оставалось четыре входа и всё пытался придумать под, что их использовать. А потом вспомнил про счетчики. Но был момент, что оставалось только четыре свободных входа, а счетчиков пять (один на электричество и четыре на воду). Добавлять еще одно расширение совсем не хотелось. Поэтому пришлось выключатель в ванной, который при входе, сделать одноклавишным, а не двухклавишным как в начале и изменить его алгоритм. В первом варианте каждой клавише соответствовала своя группа света (у нас их как раз две), а в одноклавишном варианте принцип такой, что если никакой свет не горит, то включается группа света в зависимости от времени суток, а если горит хоть одна, то нажатие на клавишу выключает весь свет в ванной. Кому-то это может показаться не удобным, но вся прелесть умного дома, что все и всегда можно перепрограммировать и сделать так как вам удобно)
Счетчики специально подключены в цифровые входы, а не в аналоговые, которые могут быть и цифровыми, так как был прецедент, что при подключении к аналоговым входам они не корректно работали, а при подключении к цифровым работали без нареканий. Возможно это уже подправили, так как это было давно, но на всякий случай так и подключаю к цифровым входам.

Роль шины нейтрали выполняют клеммные модули входящие в комплект щита. В большинстве случаев мы используем щиты Schneider Electric Pragma, так как это чуть ли не единственные щиты (не промышленные) рассчитанные на большое количество модулей и расстояние между рейками 150мм. Даже 150мм мне кажется не совсем достаточные, а у большинства остальных 125мм.

Питание для контроллера и расширений подключено напрямую к блоку питания, а питание для всего остального через размыкающийся клеммный модуль. Это сделано, чтобы при подключении/обслуживании датчиков, выключателей и т.д. снять с них напряжения не выключая контроллер, что бы система продолжала работать. Да и просто под напряжением не стоит работать, хоть это и сверх низкое напряжение)

Клеммы с предохранителем UT. В применении предохранителей взамен автоматических выключателей есть как плюсы так и минусы.
К плюсам отнесем меньший размер. Три клеммных модуля занимают практически столько же места как и один автоматический выключатель. В нашем примере автоматические выключатели заняли бы целую рейку.
Они более выгодны. Автоматический выключатель на 4 ампера стоит в пять раз дороже, чем на 16 ампер! Это в этом примере групп света минимальное количество и поэтому еще хоть как-то можно смениться с ценой. Поэтому предохранители становятся существенно выгодней.
А минус в основном один, если он сгорит, то его нужно менять, а не просто щелкнуть выключателем как в случае автоматического выключателя. Что иногда вызывает трудность у людей, которые не дружат с электричеством. Поэтому на свет и другие не мощные элементы системы, в которых шанс перегрузки или короткого замыкания минимален, обычно ставим предохранители, а на розетки и мощное оборудование автоматические выключатели. Но если есть возможность, то на все ставим автоматические выключатели.

Промежуточное реле ABB. На в самом деле оно не промежуточное, а обычное, но в нашем примере, так как реле (выход) на расширении ограничен пятью амперами, а мы рассчитываем, что нагрузка будет весьма больше, то ставим между расширением и нагрузкой необходимое по мощности реле, которым управляем расширением, а оно в свою очередь управляет нагрузкой. Поэтому и получается промежуточное)

Расположение в щите

Расположение оборудования в щите умного дома

Можно заметить в щите еще есть место, и оно там не просто так. Оно нужно для как раз того случаю, когда клиент в процессе, войдя во вкус, просит расширить систему. Поэтому хорошо иметь в запасе как минимум одну свободную рейку.
Кстати на схеме представлен только щит автоматики, вам еще нужен щит для ввода, вводной защиты и автоматических выключателей для розеток и других приборов. В нашем примере можно взять более большой щит и поместить все в одном щите.

Спецификация

Наименование Кол-во, шт.
Щит Schneider Electric Pragma встраеваемый 72 модулей (4х18) 1
Контроллер Loxone Miniserver 1
Расширение Loxone Extension 1
Расширение Loxone 1-Wire 1
Блок питания Phoenix Contact STEP-PS/1AC/12DC/3 1
Блок питания Phoenix Contact STEP-PS/1AC/24DC/1.75 1
Автоматический выключатель Schneider Electric iC60N 1P B16 2
Реле ABB в сборе 16А 24В 2
Клемма Phoenix Contact UT 2,5-3L 17
Клемма Phoenix Contact UT 2,5-PE/L/N 14
Клемма Phoenix Contact UTTB 2,5 8
Клемма Phoenix Contact UT 2,5-QUTTRO 1
Клемма Phoenix Contact UT 2,5-MT 1
Клемма Phoenix Contact UT 4-HESILA 250 14
Акксессуары для клемм (комплект) 1
Предохранитель Siba 5x20 T 1A 3
Предохранитель Siba 5x20 T 2A 8
Предохранитель Siba 5x20 T 2.5A 1
Предохранитель Siba 5x20 T 4A 2
Магнитоконтактный датчик Honewell встраеваемый для металлической двери 1
Магнитоконтактный датчик Honewell встраеваемый 1
Датчик движения Pyronix 1
Датчик температуры воздуха Loxone 1-wire 3
Датчик температуры пола Loxone 1-wire probe 3
Датчик влажности/темепературы Loxone 1
Термостатический сервопривод Loxone 2
Датчик протечки Gidrolock 7
Кран шаровый с приводом Gidrolock 4
Дополнительное оборудование (комплект) 1

Этот щит автоматики со всеми датчиками и управляющими механизмами стоит ~170 000 руб. (на 11.2015).

Программа для системы

Loxone Config File

К сожалению, чтобы описать программу нужна еще одна большая статья. Но старался сделать схемы наиболее понятным образом и в некоторых местах написал примечания. Вы можете посмотреть как выглядит интерфейс программ скачав программу для iOS/Android или прям через браузер подключившись к нашему демо серверу по адресу http://demo.kickstone.ru/ (логин: demo, пароль: 9308651). В него как раз загружена программа от этой статьи.

Заключение

В данном примере попытался показать основную автоматику, что она дает и сколько это стоит. Что бы вы могли с ориентироваться. И еще хотел сказать, что чем раньше вы начнете планировать автоматику, тем больше её возможностей можно использовать. Конечно, что бы мы могли что-то рассчитать и предложить хорошо бы иметь дизайн проект или как минимум планы и приблизительную расстановку оборудования которым нужно управлять.
Консультация, оценка и выезд к вам на объект всегда бесплатно. Так что обращайтесь не прогадаете и уж точно ничего не потеряете)



Автор: Максим Кулешов
maksim@kickstone.ru