Архитектура
После того, как все пожелания сформулированы, можно приступать к разработке архитектуры умного дома. Здесь важно принять во внимание масштаб помещения, которым будет управлять система. Вы заранее должны определиться с топологией электрических и управляющих линий. Идеальный вариант — топология «звезда», когда к каждому потребителю идет своя линия электроснабжения, а вся управляющая электроника собрана в одном щитке рядом с классическим щитком, где установлены щитовые выключатели.
Более экономичный вариант – использовать разводку электролиний «общая шина» (как прокладывают строители в России), а управляющее реле включается в цепь непосредственно перед устройством. Недостаток этого способа кроется в сложности последующего обслуживания реле, так как потом оно может быть закрыто натяжным потолком, кафелем или обоями. На сегодняшний день есть реле, которые можно монтировать непосредственно в монтажные коробки вместе с электрооборудованием, но более глубокие, чем те, которые массово устанавливают в новостройках российских городов.
Следующий важный момент, определяющий архитектуру умного дома, это управляющие связи. Управляющие связи бывают двух видов:
-
Отдельные линии связи до каждого реле, либо группа реле, управляемая по одной линии связи, например MegaD-2561 (https://ab-log.ru/) . Достоинство — надежность, недостаток — высокие затраты на дополнительные линии связи.
-
Управление по радиоканалу. Каждое реле управляется командой, передаваемой по радиоканалу. К достоинствам такого способа относятся простота монтажа и отсутствие дополнительных управляющих линий. Недостаток — радиосигнал, который может затухать под воздействием внешних помех, и тогда команда до реле может не дойти. В качестве примера таких реле можно привести систему Noolite (http://noolite.by/), которая используется автором статьи.
Исходя из экономических соображений, автором статьи для умного дома был выбран радиоканал. Для повышения гибкости системы до каждого «потребителя» была проложена своя электрическая линия.
Наиболее важным решением в архитектуре умного дома является схема управления — децентрализованная или централизованная. Разберем подробно каждую из них.
В децентрализованной схеме управления все устройства связываются между собой, и в системе нет единого центра принятия решения. Здесь реализуется связь «каждый с каждым». По сути это ничем не отличается от обычной схемы управления освещением, разве что выключатели и сами реле получают чуть-чуть «интеллекта» и, например, способны по таймауту выключить свет, или от одного выключателя сразу включить несколько источников света, управляемых разными реле. В такой схеме допускается наличие контроллера умного дома, который также получает уведомления о состоянии источников освещения и может в соответствии с заложенной логикой подавать команды управления на реле.
На показанной схеме видно, что команда от кнопки (Button) поступает напрямую в связанные с ней реле, однако же и эта команда передается в контроллер, который просто уведомляется о факте нажатия. В тоже самое время реле при изменении своего состояния тоже уведомляют об этом контроллер. Такая схема является абсолютно надежной, так как, в случае выхода контроллера из строя, освещение по-прежнему будет работать, но будут отсутствовать дополнительные функции. С другой стороны, такая схема менее гибкая, так как будет сложнее реализовать изменения логики работы одного выключателя с разными реле, например, в зависимости от времени суток. Для такой задачи подойдет централизованная схема.
Из этой схемы видно, что все команды поступают на контроллер умного дома, и все управление также осуществляется этим контроллером. Основной недостаток такой схемы — единая точка отказа. При выходе из строя контроллера вся система становится неработоспособной, однако, важным достоинством такого решения является большая гибкость в управлении устройствами, возможность полного изменения логики работы в зависимости от предпочтений проживающих. Исходя из того, что вероятность отказа контроллера мала (за время четырехлетней эксплуатации системы был только один серьезный отказ из-за карты памяти), автором была выбрана централизованная схема архитектуры умного дома.
В следующей статье автор покажет готовое решение, которое уже успешно работает 4 года.
Первая часть серии статей.