Автор: Ву Тунг Занг

Рубрика: Технические науки

Опубликовано в Молодой учёный №4 (27) апрель 2011 г.

Библиографическое описание:

Ву Т. З. Анализ систем автоматизированного управления умным домом // Молодой ученый. — 2011. — №4. Т.1. — С. 28-31.

В настоящее время в компьютерном и телекоммуникационном бизнесе существует понятие "интеллектуальное здание" (умный дом). Умный дом - это комплекс систем, интегрированных в единое информационное пространство, обеспечивающий максимальную безопасность людей и имущества, поддерживающий комфортные условия труда и отдыха, а также позволяющий увеличить эффективность функционирования служб при одновременном снижении эксплуатационных расходов.

Определение «умный дом», с нашей точки зрения, может быть применимо только к таким решениям автоматизации современных зданий, в которых все системы интегрированы в единый управляющий комплекс. Они способны не только функционально решать собственные задачи, но и дополнять друг друга, функционировать как части единой системы.

Существует много классов систем управления от разных производителей. Иногда, в пределах одной фирмы существуют насколько линеек систем управления в разных ценовых категориях, с различными возможностями. Если на одной системе можно автоматизировать целый город, то возможности других изначально проектировались только для одного частного дома или квартиры.

В настоящее время существуют разные подходы к системе управления домом:

  1. BPT - система домашней автоматизации с распределённым интеллектом, использующая закрытый протокол передачи данных. Реализуется управление освещением, домашней автоматикой, кондиционированием, отоплением, инженерной и охранной сигнализацией, гомофонией;

  2. LanDrive - платформа для построения шинных распределённых систем управления внутренним и уличным освещением, силовыми нагрузками, электроприборами, а также такими системами, как отопление, кондиционирование, вентиляция, охранная сигнализация, контроль доступа и протечек воды;

  3. C-Bus - протокол для домашней автоматизации, а также автоматизации зданий, спортивных сооружений и т. д. C-Bus - это система с распределённым интеллектом (без центрального процессора), использующая кабель 5-категории (Cat.5), длина которого в одном сегменте может составлять 1000 м. Таких сегментов в одну систему можно объединять до 255. Протокол C-Bus был создан Clipsal Integrated Systems для использования в системах домашней автоматизации и системах управления освещением зданий;

  4. AMX - система домашней автоматизации одноимённой компании Централизованная. Протоколы закрытые. Изначально применялись собственные шины передачи данных. Новые линейки оборудования AMX используют для передачи стандартные протоколы Ethernet, Wi-Fi и Zigbee. Имеет шлюзы для сопряжения с другими системами (EIB, LON и др.);

  5. X10 - протокол управления электроприборами. Сигнал передается по электрическим проводам либо в радиодиапазоне.

На сегодняшний день из всего многообразия представленных на рынке умных систем управления, можно выделить несколько систем, являющимися типичными представителями в своем классе[1]:

  • централизованные: CRESTRON;

  • децентрализованные EIB;

  • смешанные (псевдодецентрализованные): Х-10.


Система управления домом Crestron

Crestron – это централизованная система управления. Обычно она строится на основе применения широкого спектра управляющих центральных контроллеров и множества исполнительно-командных блоков. Управляющие контроллеры Crestron обладают большим набором встроенных возможностей, высокой производительностью и достаточной гибкостью.

Отличительные качества систем управления Crestron:

  • возможность собрать в единый комплекс все разрозненные системы жизнеобеспечения;

  • интегрированное управление из единого центра;

  • очень респектабельный дизайн и функциональность дисплеев;

  • удобство интерфейса цветных, настенных, сенсорных панелей;

  • узнаваемость и престижность.

Основной целью приложений системы управления Crestron является автоматизация объектов окружения. Данное оборудование применяется для интегрированного управления аудио-видео системами, освещением, шторами, жалюзи, микроклиматом, системами безопасности. Система позволяет с единой панели управления[2]:

  • осуществлять необходимые регулировки – включение/выключение акустических систем;

  • установку уровня громкости;

  • уровня освещённости;

  • открытие/закрытие штор;

  • выбирать желаемый источник информации (компьютер, спутниковый или обычный тюнер, CD, Cdi, LD, или DVD - проигрыватель, видеомагнитофон);

  • управлять устройствами для отображения информации (видеопроектором, проектором слайдов, монитором, проекционным экраном).


Достоинства системы Crestron

Одним из основных достоинств систем управления Crestron является широчайший ассортимент интерфейсов пользователя: сенсорные панели, сенсорные радио-панели, клавишные панели управления, радио и ИК-пульты.

Сенсорные панели (настольные и встраиваемые в стену) характеризуются высоким разрешением, цветными сенсорными экранами XVGA и создают живое, четкое графическое изображение. Экраны имеют размер 15 или 12 дюймов, могут быть настольными или встраиваемыми, имеют plug-in модули для Ethernet, компьютера, видео и аудио, беспроводных соединений.

Сенсорные радио-панели. В поставляемых моделях используется улучшенная RF-технология Crestron, позволяющая осуществлять управление по радиоканалу и не быть привязанным к определенному месту помещения.

Клавишные панели обеспечивают простое управление широким спектром функций. Кнопки с подсветкой дают возможность использовать панели в любое время суток. Они позволяют проигрывать WAV-файлы, обладают встроенными температурными сенсорами, позволяя управлять системой климат-контроля из любой комнаты.

Радио и ИК-пульты обеспечивают дистанционное управление всеми приборами дома.


Недостатки системы Crestron

Система управления домом Crestron имеет некоторые недостатки:

  • самая высокая цена;

  • ограниченный выбор дизайнерских решений внешнего вида и цветов сенсорных и клавишных пультов управления.

 

Система управления домом EIB

EIB - это европейский стандарт международной ассоциации ЕIВА (European Installtion Bus Association), объединяющей десятки ведущих европейских производителей электротехнической продукции.

Система EIB - децентрализованная. Децентрализованное управление осуществлено в пределах устройств - являются ли они передатчиками или приемниками, они связываются друг с другом непосредственно, без иерархии или сетевого контролирующего устройства. Все устройства (компоненты, абоненты) обмениваются информацией по общему каналу - шине EIB. Передача данных осуществляется в соответствии с протоколом шины. Компоненты осуществляют передачу последовательно, асинхронно (система является событийно-управляемой), конфликты разрешаются расстановкой приоритетов сообщений. Передаваемая информация собирается в телеграммы и через шину передается от источника (сенсора, датчика) приемнику (активатору, полезной нагрузке) или группе приемников. Сообщения получают все абоненты, но реагируют на него только те, кому оно адресовано. В случае успешной передачи каждый приемник подтверждает получение телеграммы. При отсутствии подтверждения передача повторяется. После трех неудачных попыток передача прекращается, а в запоминающем устройстве передатчика фиксируется информация о неисправности.

Сеть EIB отличается простой, наглядной иерархической структурой, созданной специально для схемотехники зданий. Системы EIB интегрируются в энергетические системы зданий, домов или квартир и осуществляют[3]:

  • управление энергопотреблением;

  • управление освещением;

  • управление микроклиматом (отопление, кондиционирование, вентиляция);

  • оперативный контроль, индикацию, мониторинг;

  • охрану и сигнализацию;

  • управление жалюзи;

  • взаимодействие с другими системами.

Система EIB устанавливается как в больших зданиях (банки, больницы, школы, производство), так и в частных коттеджах и квартирах. Система управляет всем комплексом электрики.


Достоинства системы EIB

  • Система управления, выполненная на EIB , полностью автономна и независима от работоспособности компьютера визуализации, она может работать и хранить в памяти логических модулей все режимы независимо от него. EIB - надежна в работе, элегантна в исполнении, многофункциональна и позволяет гибко перепрограммировать систему под желания пользователя;

  • Монтаж компонентов в стандартном электрощите, или установка в стандартные монтажные коробки;

  • Выбор внешнего вида универсальных выключателей для EIB огромен и представлен различными производителями ABB, BERKER, GIRA, MERTEN, JUNG, SIEMENS;

  • Отличная проработка программно-аппаратного обеспечения компонентов, огромные возможности расширения Хорошие средства создания графического интерфейса.


Недостатки системы EIB

Система управления домом EIB имеет некоторые недостатки:

  • достаточно высокая цена;

  • невысокая скорость передачи команды (около 0,3 сек);

  • низкая помехозащищенность;

  • невозможность оборудования большого объекта, из-за ограниченного адресного пространства;

  • небольшой ассортимент датчиков движения.


Система управления домом X-10

Х-10 - это проверенная технология, получившая широкое распространение на рынках США и Европы. X10 - широкий используемый стандарт в области домашней автоматизации[4]. X-10 - метод и протокол передачи управляющих сигналов-команд (включить, выключить, ярче, темнее и т.д.) по силовой электропроводке на электронные модули, к которым подключены управляемые электробытовые и осветительные приборы.

С функциональной точки зрения сеть Х-10 включает следующие компоненты: передатчики, приемники, трансиверы, пульты ДУ, линейное оборудование, измерительное оборудование.

Передатчики - позволяют передавать специальные коды команд в формате Х-10 по электросети. Такими устройствами являются: программируемые таймеры, посылающие сигналы в нужное время; компьютерные модули, выполняющие заданные программы по управлению электроприборами; датчики температуры, освещенности, движения и др., которые при наступлении определенных событий посылают соответствующие сигналы приемникам.

Приемники - принимают команды Х-10 и выполняют их: включают или выключают свет, регулируют освещенность и т. д. На каждом приемнике имеются селекторы установки его адреса: 16 возможных кодов дома (А - P) и 16 возможных кодов модуля (1 -16), то есть всего 256 различных адресов. Несколько приемников могут иметь тот же адрес, в этом случае они управляются одновременно.

Трансиверы - принимают сигналы от инфракрасных или радио пультов дистанционного управления и передают их в электросеть, преобразовав в формат Х-10.

Пульты ДУ - обеспечивают дистанционное управление устройствами Х-10 по ИК или радио каналам. Наиболее удобны универсальные пульты ДУ, с их помощью можно управлять как устройствами Х-10, так и аудио/ видео аппаратурой.

Линейное оборудование - повторители/ретрансляторы сигналов, фильтры скачков напряжения или тока, противопомеховые фильтры, блокираторы сигналов. Эти устройства используются для повышения надежности и безотказности системы в целом. Хотя в простых системах возможно достижение прекрасных результатов и без использования этих средств, но всегда лучше подстраховаться.

Измерительное оборудование - используется для измерения уровней полезных сигналов Х-10 и помех в электросети при выполнении монтажных и пуско-наладочных работ.


Достоинства протокола Х-10

Протокола Х-10 имеет следующие достоинства:

  • Низкая цена;

  • Легкий монтаж компонентов в стандартном электрощите, или простое включение модулей в электрические розетки. Элементарное программирование;

  • Открытый протокол. Возможность легкой интеграции в любую систему управления от самых разных производителей. Совместимость с любыми электроустановочными изделиями от большинства производителей. Средств визуализации много, но от сторонних разработчиков.


Недостатки протокола Х-10

Протокола Х-10 имеет следующие недостатки:

  • Низкая скорость передачи информации;

  • Низкая помехозащищенность: X-10 использует амплитудную модуляцию, поэтому помехи в электросети легко могут "забить" полезный сигнал;

  • Проблема ложного срабатывания: ложные срабатывания от помех в электросети, вызванных бытовыми электроприборами маловероятны;

  • Отсутствие обратной связи приемника с передатчиком;

  • Возможны конфликты устройств X10 разных производителей;

  • Возможен несанкционированный доступ к устройствам X-10 по электросети.


Выводы


После анализа существующих систем автоматизированного управления умным домом можно делать следующие выводы:

  • самой надежной системой управления домом является централизованные система, так как она обеспечивает высокую скорость работы, интегрированное управление из единого центра; удобство интерфейса цветных, настенных, сенсорных панелей;

  • система управления домом на основе микроконтроллера дает возможность соединения с другими системами от разных фирм.


Литература:

  1. Умный дом [Электронный ресурс] [2008] .- Режим доступа: http://www.iqhome.perm.ru/info.htm.

  2. X10 Powerline Carrier (PLC) Technology [Электронный ресурс] .- Режим доступа : http://www.x10.com/support/technology1.htm.

  3. Акустические системы, системы освещения, конференц-системы и системы оповещения [Электронный ресурс] [2008].- Режим доступа : http://www.iberi.ru/?trid=693.

  4. Управление умным домом через интернет [Электронный ресурс] [2006].- Режим доступа: http://smarthouse.rostov.ru.

  5. Архипов, В. Системы для «умного» здания / В. Архипов .- М. : "СтройМаркет", 1999.- № 45.- 170-182с.

Обсуждение

Социальные комментарии Cackle