ДОМАШНЯЯ АВТОМАТИЗАЦИЯ И БЫТ В УСЛОВИЯХ ИНФОРМАЦИОННОГО ОБЩЕСТВА

HOME AUTOMATION AND EVERYDAY LIFE IN THE INFORMATION SOCIETY

Anna Shamkova

student, Department of Instrumental and Applied Software, MIREA – Russian technological University (RTU MIREA),

Russia, Moscow

Tatiana Smolentseva

scientific supervisor, candidate of technical sciences, associate professor, MIREA – Russian technological University (RTU MIREA),

Russia, Moscow

АННОТАЦИЯ

На сегодняшний день современные технологии играют огромную роль в обществе. Система домашней автоматизации является одной из них. Она позволяет автоматизировать управление всеми базовыми процессами обеспечения комфортных условий проживания. В данной статье будут рассмотрены существующие системы домашней автоматизации, а также перспективы данной технологии в ближайшем будущем.

ABSTRACT

Today, modern technologies play a huge role in society. The home automation system is one of them. It allows you to automate the management of all the basic processes of providing comfortable living conditions. This article will review the existing home automation systems, as well as the prospects of this technology in the near future.

Ключевые слова: домашняя автоматизация; умный дом; умный город; IoT; центральный блок управления; управляющее устройство; датчики; актуаторы.

Keywords: home automation; smart home; smart city; IoT; central control unit; control device; sensors; actuators.

Понятие домашней автоматизации, или «умный дом», заключается в комплексе устройств, обеспечивающих комфортные условия проживания (отопление, кондиционирование, вентиляция, освещение), управление системами контроля и предупреждения опасных явлений (таких как пожар, затопление, проникновение в дом и на придомовую территорию преступников), а также различными бытовыми приборами (кухонными электроагрегатами, пылесосом) и домашним медийным оборудованием (телевизор, домашний кинотеатр, звуковоспроизводящая и записывающая аппаратура) [1].

На сегодняшний день системы «умный дом» стали для современного общества такими же привычными, как и другие технологические разработки последнего поколения. Современные модели этих устройств оснащены новейшим ПО с интеллектуальным управлением и большим количеством разнообразных функций. Однако, чтобы получить столь совершенный продукт, была проделана огромная работа, которая началась еще в прошлом веке.

История «умного дома» началась в 1961 году, когда Джоэль и Рут Спира изобрели и запатентовали специальное устройство для плавной регулировки света – диммер. Именно это изобретение стало поводом для создания всемирно известной сегодня компании Lutron Electronics Company, Inc. Данная фирма продолжала работать над «умными» технологиями, параллельно внедряя в обиход такие понятия, как световая зона и сцена.

Крупным событием в дальнейшем развитии технологии «умного дома» было создание шведской компанией Pico Electronics бытовой автоматики в 1975 году, которую впервые начали использовать для управления музыкальными проигрывателями. Усовершенствовали домашнюю автоматику американцы Скотт и Росслин Миллер.

Первым полноценным проектом «умного дома» стал небольшой жилой дом на южном берегу Англии. В основу его автоматики легло использование широкополосной KNX-системы, отвечающей за управление освещением, сигнализацией, жалюзи, отоплением и дверями гаража. Также в данном доме был создан бассейн, который впоследствии дополнили LED-системой с оригинальными цветовыми эффектами.

В 1987 году организация ASHRAE создала новый протокол домашней автоматизации, который в дальнейшем был усовершенствован группой компаний Berker, Merten, Insta, Gira, Jung и Siemens и преобразован в совершенно новую модель автоматики European Installation Bus. В 1999 году на ее основе было разработано новое поколение полевых шин KNX, которые до сих пор считаются лучшим стандартом европейских систем домашней автоматизации.

Современные системы ушли далеко вперед, существенно расширив свои технические возможности. Сегодня в них используются встраиваемые домашние кинотеатры, объединяются все инженерные системы, применяется интеллектуальное управление на основе специального ПО. Благодаря модульности системы у пользователей появилась возможность самостоятельно выбирать функционал «умного дома» [2].

«Умный дом» на данный момент является одним из наиболее востребованных направлений развития Интернета вещей (IoT), в котором работает большое количество компаний, начинающих активно включать в свои решения функции по управлению потребительской аппаратурой и обмену данными между устройствами. Эксперты прогнозируют большой рост спроса на комплексные системы уже через пять лет. Глобальные компании, обладающие необходимыми для исследований ресурсами, инвестируют в технологии «умного дома».

В настоящее время, по данным немецкого онлайн-портала статистики Statista [3], большая часть доходов рынка домашней автоматизации приходится на Соединенные Штаты. Количество «умных домов» в различных странах мира на момент 2020 года представлено на рисунке 1.

Рисунок 1. Количество «умных домов» в странах мира

Система «умный дом» состоит из центрального блока управления, управляющего устройства, например, планшет или компьютер, датчиков и актуаторов. Датчики – это устройства, получающие информацию о внешних условиях, например, датчики движения и присутствия, датчики вибрации, датчики разбития стекла, датчики открытия окна или двери, видеонаблюдение, видеодомофоны и видеоглазки, датчики влажности и температуры, датчики протечки воды. Актуаторы – исполнительные устройства, непосредственно исполняющие команды. Это самая многочисленная группа, в которую входят электронные замки и модули управления воротами, сирены, умные выключатели и диммеры, умные розетки, модули управления шторами и жалюзи, контроллеры для управления светодиодными светильниками, автоматические клапаны для труб, термостаты для поддержания и регулирования постоянной температуры, гигростаты для поддержания постоянной влажности, управление аудио- и видеоаппаратурой, бытовой техникой. Пример конструкции системы «умного дома» приведен на рисунке 2.

Рисунок 2. Пример конструкции системы «умный дом»

На рисунке 3 изображен пример алгоритма работы системы управления освещением.

Рисунок 3. Пример алгоритма работы системы управления освещением

Данный алгоритм работы системы позволяет оптимизировать освещенность внутри помещения с помощью светодиодных ламп освещения. Для определения наличия движения используется инфракрасный датчик движения. Его применение обусловлено необходимостью поддержания работоспособности системы в темное время суток. В темное время суток система при активации системы освещения устанавливает неяркий теплый свет, так как это причиняет наименьший дискомфорт жильца из-за световой адаптации глаза. Для исключения частого изменения освещенности в помещении после установления значения освещенности жильцы могут самостоятельно установить частоту фиксирования движения по их усмотрению.

Рассмотрим некоторые наиболее известные системы домашней автоматизации.

SmartThings. Данная система представляет собой мобильное приложение, разработанное компанией Samsung, позволяющее добавлять любые новые устройства, поддерживающие технологию SmartThings. На сегодняшний день с помощью данной системы можно автоматизировать практически любую домашнюю технику: охранную сигнализацию, дверные звонки, освещение, детектор дыма, входные двери, различную бытовую электронику, теле- и аудиоустройства, камеры видеонаблюдения и многое другое. При этом взломать систему невозможно: разработчики Samsung реализовали по-настоящему безопасную технологию [4].

Среди преимуществ системы можно выделить следующее: простота установки, поддержка разных платформ, качественно разработанное приложение, развитое сообщество разработчиков, поддержка многих стандартов в одном устройстве, возможность усовершенствования уже имеющейся системы, адаптивность. Однако, у системы имеются некоторые недостатки, такие как недостаточная универсальность и трудность обходных путей для устройств, не адаптированных под систему SmartThings [5].

Apple HomeKit. Система HomeKit может реагировать на следующие события: изменение состояния среды, наступление определенного времени суток или дня недели, получение голосовых команд от пользователя, присутствие людей в помещении. На основе шаблонов пользователь может проектировать комплексные сценарии, который будут выполнятся системой при наступлении определенного события. Выбор устройств «умного дома» под управлением HomeKit ограничен, так как они должны быть сертифицированы Apple. Среди них можно выделить лампы и световые модули, интеллектуальные выключатели и розетки, системы вентиляции и кондиционирования, различные датчики, интернет-устройства и мультимедиа, системы охраны и обнаружения.

Основными достоинствами HomeKit являются легкость в подключении, возможность использования Apple-устройств для управления домашними приборами, использование голосовых приказов для управления системой, сертификация приборов компанией Apple, гарантирующая качественность разработанного продукта. К недостаткам данной системы можно отнести узкий выбор приборов, поддерживающих систему HomeKit, приоритизация рынка США, сложность подключения приборов, неоправданно высокая стоимость элементов системы [6].

В таблице 1 приведено сравнение некоторых систем «умного дома» по цене, совместимости, поддержке устройств, сложности установки, локализации.

Таблица 1.

Сравнение систем «умного дома»

К преимуществам систем домашней автоматизации можно отнести безопасность, представляющую собой систему охраны и пожарной сигнализации; экономию электроэнергии и водоснабжения; комфорт, включающий в себя все остальные функции системы. На рисунке 4 изображена диаграмма оценки экономического эффекта домашней автоматизации в России до 2025 года [7]. Общий экономический эффект от внедрения устройств «умных домов» в потребительском секторе за период до 2025 года составит порядка 387 млрд рублей.

Рисунок 4. Оценка экономического эффекта за счет внедрения «умного дома» в домохозяйствах России до 2025 года

Следует отметить, системы домашней автоматизации отличаются высокой ценой оборудования и устройств. Такие системы сложны в установке, а в некоторых случаях и в эксплуатации, их использование в малых помещениях нецелесообразно. Выход из строя определенного элемента, перебои электропитания и подключения к Интернету могут послужить недееспособности всей системы.

Внедрение систем и составляющих «умного дома» на этапе возведения офисного или жилого здания дает возможность в дальнейшем соединять эти интеллектуальные системы между собой. В будущем это явление начнет развиваться на уровне кварталов и районов, и впоследствии будет создан один большой «умный город». Внедрение систем автоматизации, диспетчеризации и безопасности на объектах жизнеобеспечения обладает рядом преимуществ: проведение сбора и учета статистических данных, формирование отчетности для административных служб; осуществление постоянного контроля работы инженерных систем и оборудования, формирование графика выполнения профилактики и ремонта для увеличения срока их эксплуатации; осуществление учета и контроля потребляемых ресурсов города (газа, воды, электроэнергии), способствующих увеличению эффективности их использования; сокращение трудовых затрат на эксплуатацию объектов жизнеобеспечения города, минимизация возможности «человеческого фактора» [8].

На сегодняшний день технология «умный дом» позволяет автоматизировать практически все составляющие быта человека, обеспечивая безопасность, экономию ресурсов и комфорт. Наибольший спрос на оборудование и устройства домашней автоматизации приходится на страны с развитыми промышленностью, экономикой и информационными технологиями. На рынке систем «умный дом» представлен большой выбор устройств домашней автоматизации конкурентоспособных производителей. На основе проведенного анализа можно проследить тенденции развития данной технологии, которая является одной из приоритетных направлений IoT.

Список литературы:

1. «Умные дома» в мире и в России: статистика и прогнозы [Электронный ресурс]. – Режим доступа: http://www.aethra.ru/umnye-doma-v-mire-i-v-rossii-statistika-i-prognozy/ (дата обращения: 29.10.2021)
2. История развития системы «умный дом» [Электронный ресурс]. – Режим доступа: http://www.aptech.ru/istoriya-razvitiya-sistemy-umnyj-dom (дата обращения: 29.10.2021)
3. Statista: Smart Home [Электронный ресурс]. – Режим доступа: https://www.statista.com/outlook/279/smart-home (дата обращения: 23.11.2021)
4. Преимущества жизни со SmartThings [Электронный ресурс]. – Режим доступа: https://www.samsung.com/ru/blog/umnee-chem-prosto-dom/ (дата обращения: 05.12.2021)
5. Обзор системы умного дома Samsung SmartThings [Электронный ресурс]. – Режим доступа: https://smart-home.market/obzor-sistemy-umnogo-doma-samsung-smartthings-s3026 (дата обращения: 05.12.2021)
6. Умный дом Apple: тонкости организации систем управления домом от “яблочной” компании [Электронный ресурс]. – Режим доступа: https://sovet-ingenera.com/umniy-dom/umnyj-dom-apple.html (дата обращения: 05.12.2021)
7. Центр компетенций RwC в области IoT в России [Электронный ресурс]. – Режим доступа: https://www.pwc.ru/ru/publications/iot/iot-in-russia-research-rus.pdf (дата обращения: 10.12.2021)
8. Перспективы рынка систем «умный дом» [Электронный ресурс]. – Режим доступа: http://www.220help.ru/uslugi/umnyj-dom/perspektivy-rynka (дата обращения: 15.12.2021)