Сегодня Яндекс на запрос «охранные системы» выдает 26 миллионов ссылок. Так что тематика безопасности явно интересна широкому кругу пользователей. Активность в этом сегменте подтверждает и статистика профильных выставок. Например, в прошлом году на MIPS / Securika было более 200 участников и почти 17 000 посетителей.
Учитывая, что решения для умных домов часто имеют аналогичные охранным системам элементы, например датчики движения, управление светом, камеры и уведомления, вполне логично выглядит идея наделения их соответствующим функционалом. Это позволит упростить аппаратную часть, а также использовать гибкость программирования контроллера автоматизации для реализации различных сценариев.
В этом материале мы изучим, что могут предложить по данному направлению существующие решения на базе протокола Z-Wave и что может быть у них интересного по сравнению с традиционными продуктами.
Конечно, с точки зрения удобства лучше всего воспользоваться готовыми датчиками движения и открытия двери/окна для Z-Wave. Благо ассортимент очень широк, а с совместимостью проблем в большинстве случаев нет. Этот вариант подойдет тем, кому нужно с наименьшими затратами времени реализовать требуемый функционал.
Добавить устройство в систему домашней автоматизации не просто, а очень просто – устанавливаем батарейку, подключаем к контроллеру, закрепляем на нужном месте, меняем имя, распределяем в нужную комнату и пользуемся. Опционально можно изменить параметры устройства, но обычно все работает и с заводскими настройками. Также в плюсы стоит записать многофункцинальность большинства моделей, которые способны в дополнение к основной задаче выступать в роли датчиков, например, температуры, освещенности, влажности.
Наиболее интересно сегодня из представленных на нашем рынке выглядят следующие модели: Fibaro Motion Sensor (движение, температура, освещенность, демонтаж (акселерометр)), Fibaro Door/Window Sensor (открытие, температура, бинарный вход), Philio MultiSensor (движение, открытие, температура, освещенность), Aeotec мультисенсор 4 в 1 (движение, освещенность, температура, влажность) и новинка этого года – Aeotec мультисенсор 6 в 1 (движение, освещенность, температура, влажность, ультрафиолет, вибрация).
За питание автономных датчиков обычно отвечает батарея CR123A, которой хватает на год-два. О необходимости ее замены вам сообщит контроллер. Кстати, большинство устройств оборудовано также дополнительными специальными датчиками для обнаружения демонтажа и взлома.
Я использовал Fibaro Motion Sensor в гостиной, что позволило реализовать сценарий автоматического включения света (галогеновые лампы на половинной яркости через диммер) при обнаружении движения в темное время суток. Данное устройство имеет компактные размеры – диаметр «шарика» составляет менее 5 сантиметров. А удобное компактное крепление позволяет легко выбрать положение устройства.
Зафиксировать мигающий при срабатывании датчика разными цветами «глаз» не удалось, но официальные фотографии вполне точно передают его внешний вид.
Ну и дополнительно этот датчик обеспечил систему информацией о температуре в комнате. Также интересно выглядит сценарий включения основного освещения для более эффективной съемки камерой при обнаружении движения в режиме охраны.
Второе готовое устройство в системе – датчик открытия двери. Особой необходимости в данном случае не было, поскольку на входной двери был установлен стандартный геркон. Так что используем это устройство для получения данных о температуре в спальне, а также включения света в коридоре в ночное время, поскольку датчик движения в этом случае срабатывает с существенной задержкой, поскольку находится с обратной стороны этой же двери) и уже не так удобен.
Кроме датчиков, в рассматриваемом сценарии для включения световой и звуковой сигнализации будут полезны релейные модули, а также специализированные сирены. Последние бывают не только с питанием от сети, но и от аккумуляторов или батарей. Есть даже внешние модели с подзарядкой от солнечного света.
Заметим, что подобное решение является одновременно и многофункциональным – датчик движения может работать не только в охране, но и для включения света или перевода системы обогрева в конкретной комнате в экономный режим, оконный датчик – блокировать работу кондиционера при открытии окна, настенная кодовая панель пригодится для включения специальных режимов освещения или управления температурой.
Для тех, кому интересно поработать руками и кто не прочь сэкономить, можно предложить второй вариант – воспользоваться модулем Fibaro Universal Sensor и подключить к нему традиционные проводные шлейфы с датчиками движения и/или герконами. При этом один модуль поддерживает сразу два цифровых входа. Так что если вам не требуется информация о движении в каждой комнате индивидуально, а в квартире или доме уже есть проводка и стандартные датчики, то цена вопроса существенно снижается по сравнению с первым вариантом. Правда, здесь уже не так интересно с дополнительными функциями. Остается только вариант подключения к универсальному сенсору до четырех 1-Wire датчиков температуры Dallas DS18B20, что, впрочем, тоже неплохо.
Сам модуль приятно удивляет своими размерами – габариты не превышают 30x15x12 мм. Питание – однополярное 9-30 В (батарейка на фотографии – только для оценки размера датчика). Диапазон рабочих температур – 0..+40 градусов. Модель имеет два цифровых входа, два цифровых выхода, а также шлейф шины 1-Wire. Для реального использования желательно установить датчик в корпус. Мне попалась достаточно крупная коробочка, зато паять было несложно.
В качестве корпуса можно использовать даже один из стандартных датчиков движения, места в них обычно более чем достаточно. В этом случае в общую шину надо будет отдавать только питание.
Линию из таких датчиков, которые были ранее установлены в квартире, я подключил к первому каналу универсального сенсора. А на второй вход подключил к геркону на входной двери. Данное сочетание позволяет отслеживать основные востребованные события – движение в квартире и вход.
Интересными сценариями использования этого модуля являются также подключение проводных уличных датчиков движения и реализация «тревожной кнопки». Как вы понимаете, в последнем случае на событие можно «повесить» практически любые действия на контроллере.
В случае, если в доме или квартире уже реализована система охранной сигнализации, с использованием того же Fibaro Universal Sensor или релейных модулей в большинстве случаев можно будет к ней подключиться. Это позволяет вам существенно расширить возможности системы, а также реализовать выходящие за стандартные рамки сценарии. При этом обмен данными может проходить в двух направлениях. Варианты подключений обычно описаны в документации.
Система сигнализации может сообщать о постановке на охрану, что позволит автоматически переключать ваш «Умный дом» в режим «Никого нет дома». Это, в частности, будет полезно с точки зрения экономии электричества. Аналогичным образом можно запрограммировать на это время активное проветривание, отключение беспроводных сетей, перевод системы видеонаблюдения в активный режим, запуск уборки вашими роботами-пылесосами или чистку воздуха кварцевой лампой. Придумать здесь можно много всего, а учитывая возможности контроллера Fibaro Home Center 2, и реализовать.
Второй возможный тип сообщения от штатной системы охраны на систему автоматизации – информация о взломе. Здесь ваш умный дом тоже может сделать много всего интересного – прислать вам SMS или сообщение по электронной почте, включить звуковую и световую сигнализацию и даже отправить фотографию злоумышленника. Заметим, что данные функции обычно не требуют перенастройки самой сигнализации, что может быть существенно в некоторых инсталляциях.
Сообщения в другом направлении могут быть не менее полезны. Через реле вы можете добавить к сигнализации новые шлейфы из датчиков Z-Wave. Так что при необходимости ваша существующая система может быть расширена беспроводными датчиками, сенсорами протечки, дыма и другими не входящими в штатный комплект устройствами. Правда в большинстве случаев для эффективного использования данной схемы потребуется перенастройка блока сигнализации.
Можно реализовать с помощью контроллера Z-Wave и функции постановки и снятия с охраны. Правда, здесь надо не забыть про безопасность полученного решения. Например, если ваша система поддерживает популярные «таблетки» (Touch memory/Contact memory/iButton), то можно поступить таким образом – установить реле Z-Wave и коммутировать им этот датчик (с подключенным ключом) на соответствующий вход сигнализации.
Если описанных выше вариантов мало и хочется не только паять, но и программировать в среде Arduino IDE, то на помощь придет Z-Uno, имеющая 22 GPIO. На одной такой плате можно будет реализовать сразу несколько входов и выходов, а применений для рассматриваемого сценария можно придумать очень много. Например, вы можете возложить на Z-Uno задачу контроля за дверью – датчик открытия, управление электромеханическим замком, контроль положения ригеля (поможет ответить на вопрос «а не забыл ли я закрыть дверь?»), подсчет посетителей, датчик движения, управление внешним освещением. И все это – на единственной плате и с простой интеграцией в систему автоматизации на базе Z-Wave. Подробнее об этом устройстве можно прочитать в нашей недавней публикации.
Еще один вариант, который явно может быть востребован в описываемой задаче – управление панелью контроля доступа, включая индикаторы и матричные экраны, кодовую панель, считыватель «таблеток» или карт доступа. К сожалению, штатные возможности Z-Wave в этом направлении не очень интересны и удобны. Да и с устройствами, выполняющими такие задачи, дела обстоят сегодня не очень хорошо.
Традиционный вариант программирования охранных систем и систем контроля доступа, мягко говоря, очень грустный. Например, используется «фирменная» программа с локальным подключением компьютера к системе. Некоторые из них даже имеют в качестве интерфейса программирования устаревший последовательный порт, который большинство потенциальных потребителей видели если только на картинках или в старых хакерских фильмах. Встречается и вариант загрузки из устройства конфигурационного файла с последующим редактированием его на компьютере (также в специальной утилите, пример на следующей иллюстрации) и последующая загрузка его обратно в систему.
Работа с контроллером Z-Wave выглядит по сравнению с этим как ноутбук против программируемого микрокалькулятора (если кто помнит такие устройства). Во-первых, все операции по изменению конфигураций и схем работы могут проводиться удаленно и без прерывания работы системы. Во-вторых, даже в базовом варианте программирования «в кубиках» можно создать достаточно сложные алгоритмы работы системы автоматизации. Ну и в-третьих, использование LUA практически снимает с вас ограничения и позволяет реализовать максимально гибкие и универсальные варианты взаимодействия элементов системы.
В базовом варианте у нас получилась следующая конфигурация: общая шина датчиков движения по квартире, геркон на входной двери, датчик движения в коридоре (обычного проводного там не было), датчик на двери спальни и камера в коридоре.
В общем случае, имея в наличии программируемый контроллер и датчики, вы самостоятельно создаете требуемые алгоритмы работы системы. При использовании Fibaro Home Center 2, можно начать с предустановленных в устройстве функций. Основная часть настроек «вшита» в систему, а некоторые выделены в «Панель Сигнализации».
В ней вы можете проверить журнал событий, а также выбрать требуемые действия при срабатывании сигнализации. В списке есть несколько готовых вариантов (например, отправить уведомления, включить определенные лампы или прислать снимки с камер), а можно добавить и свои сцены.
Каждый датчик, который способен работать в режиме охраны, может, независимо от других устройств, находиться в двух состояниях – «обычном» и «на охране». В зависимости от него, срабатывание датчика приводит к генерации разных событий, что позволяет использовать устройство в разных сценариях.
Кроме того, вы можете исключить датчик из системы охраны, а также настроить дополнительные таймауты для постановки и снятия с охраны.
Операции постановки и снятия с охраны доступны как в интерактивном режиме через Web-интерфейс и мобильное приложение, так и могут осуществляться из пользовательских скриптов. Отметим, что для снятия с охраны требуется ввод PIN-кода. Штатных вариантов кодовой панели или iButton в системе не предусмотрено, но можно реализовать из с использованием внешних устройств и скриптов.
Как мы говорили выше, гибкость системы позволяет реализовать на тех же датчиках и дополнительные функции в обычном режиме. Например, так может выглядеть скрипт включения ночной подсветки.
Здесь проверяются сразу три условия – движение, низкий уровень освещения и выключенное состояние лампы. Для выключения подсветки нужно будет добавить еще один простой скрипт.
В реальности стоит предусмотреть более гибкие алгоритмы, учитывающие, например, время дня, или состояние других датчиков.
Как мы видим, реализация охранной системы на базе контроллера автоматизации с протоколом Z-Wave вполне осуществима. Решение имеет определенные преимущества перед традиционными продуктами, включая гибкость конфигурации, возможность многоцелевого использования датчиков, удаленный контроль и программирование, беспроводное подключение датчиков без прокладки новых кабелей, постепенное наращивание возможностей системы.
При этом возможно создание и гибридных конфигураций – сочетания контроллера Z-Wave с обычными датчиками или с блоками сигнализации. Из минусов отметим сложность или даже невозможность использования с традиционными сервисами пультовой охраны сторонних компаний.
Учитывая, что решения для умных домов часто имеют аналогичные охранным системам элементы, например датчики движения, управление светом, камеры и уведомления, вполне логично выглядит идея наделения их соответствующим функционалом. Это позволит упростить аппаратную часть, а также использовать гибкость программирования контроллера автоматизации для реализации различных сценариев.
В этом материале мы изучим, что могут предложить по данному направлению существующие решения на базе протокола Z-Wave и что может быть у них интересного по сравнению с традиционными продуктами.
Быстро и просто
Конечно, с точки зрения удобства лучше всего воспользоваться готовыми датчиками движения и открытия двери/окна для Z-Wave. Благо ассортимент очень широк, а с совместимостью проблем в большинстве случаев нет. Этот вариант подойдет тем, кому нужно с наименьшими затратами времени реализовать требуемый функционал.
Добавить устройство в систему домашней автоматизации не просто, а очень просто – устанавливаем батарейку, подключаем к контроллеру, закрепляем на нужном месте, меняем имя, распределяем в нужную комнату и пользуемся. Опционально можно изменить параметры устройства, но обычно все работает и с заводскими настройками. Также в плюсы стоит записать многофункцинальность большинства моделей, которые способны в дополнение к основной задаче выступать в роли датчиков, например, температуры, освещенности, влажности.
Наиболее интересно сегодня из представленных на нашем рынке выглядят следующие модели: Fibaro Motion Sensor (движение, температура, освещенность, демонтаж (акселерометр)), Fibaro Door/Window Sensor (открытие, температура, бинарный вход), Philio MultiSensor (движение, открытие, температура, освещенность), Aeotec мультисенсор 4 в 1 (движение, освещенность, температура, влажность) и новинка этого года – Aeotec мультисенсор 6 в 1 (движение, освещенность, температура, влажность, ультрафиолет, вибрация).
За питание автономных датчиков обычно отвечает батарея CR123A, которой хватает на год-два. О необходимости ее замены вам сообщит контроллер. Кстати, большинство устройств оборудовано также дополнительными специальными датчиками для обнаружения демонтажа и взлома.
Я использовал Fibaro Motion Sensor в гостиной, что позволило реализовать сценарий автоматического включения света (галогеновые лампы на половинной яркости через диммер) при обнаружении движения в темное время суток. Данное устройство имеет компактные размеры – диаметр «шарика» составляет менее 5 сантиметров. А удобное компактное крепление позволяет легко выбрать положение устройства.
Зафиксировать мигающий при срабатывании датчика разными цветами «глаз» не удалось, но официальные фотографии вполне точно передают его внешний вид.
Ну и дополнительно этот датчик обеспечил систему информацией о температуре в комнате. Также интересно выглядит сценарий включения основного освещения для более эффективной съемки камерой при обнаружении движения в режиме охраны.
Второе готовое устройство в системе – датчик открытия двери. Особой необходимости в данном случае не было, поскольку на входной двери был установлен стандартный геркон. Так что используем это устройство для получения данных о температуре в спальне, а также включения света в коридоре в ночное время, поскольку датчик движения в этом случае срабатывает с существенной задержкой, поскольку находится с обратной стороны этой же двери) и уже не так удобен.
Кроме датчиков, в рассматриваемом сценарии для включения световой и звуковой сигнализации будут полезны релейные модули, а также специализированные сирены. Последние бывают не только с питанием от сети, но и от аккумуляторов или батарей. Есть даже внешние модели с подзарядкой от солнечного света.
Заметим, что подобное решение является одновременно и многофункциональным – датчик движения может работать не только в охране, но и для включения света или перевода системы обогрева в конкретной комнате в экономный режим, оконный датчик – блокировать работу кондиционера при открытии окна, настенная кодовая панель пригодится для включения специальных режимов освещения или управления температурой.
Используем паяльник
Для тех, кому интересно поработать руками и кто не прочь сэкономить, можно предложить второй вариант – воспользоваться модулем Fibaro Universal Sensor и подключить к нему традиционные проводные шлейфы с датчиками движения и/или герконами. При этом один модуль поддерживает сразу два цифровых входа. Так что если вам не требуется информация о движении в каждой комнате индивидуально, а в квартире или доме уже есть проводка и стандартные датчики, то цена вопроса существенно снижается по сравнению с первым вариантом. Правда, здесь уже не так интересно с дополнительными функциями. Остается только вариант подключения к универсальному сенсору до четырех 1-Wire датчиков температуры Dallas DS18B20, что, впрочем, тоже неплохо.
Сам модуль приятно удивляет своими размерами – габариты не превышают 30x15x12 мм. Питание – однополярное 9-30 В (батарейка на фотографии – только для оценки размера датчика). Диапазон рабочих температур – 0..+40 градусов. Модель имеет два цифровых входа, два цифровых выхода, а также шлейф шины 1-Wire. Для реального использования желательно установить датчик в корпус. Мне попалась достаточно крупная коробочка, зато паять было несложно.
В качестве корпуса можно использовать даже один из стандартных датчиков движения, места в них обычно более чем достаточно. В этом случае в общую шину надо будет отдавать только питание.
Линию из таких датчиков, которые были ранее установлены в квартире, я подключил к первому каналу универсального сенсора. А на второй вход подключил к геркону на входной двери. Данное сочетание позволяет отслеживать основные востребованные события – движение в квартире и вход.
Интересными сценариями использования этого модуля являются также подключение проводных уличных датчиков движения и реализация «тревожной кнопки». Как вы понимаете, в последнем случае на событие можно «повесить» практически любые действия на контроллере.
Подключение к существующей охранной системе
В случае, если в доме или квартире уже реализована система охранной сигнализации, с использованием того же Fibaro Universal Sensor или релейных модулей в большинстве случаев можно будет к ней подключиться. Это позволяет вам существенно расширить возможности системы, а также реализовать выходящие за стандартные рамки сценарии. При этом обмен данными может проходить в двух направлениях. Варианты подключений обычно описаны в документации.
Система сигнализации может сообщать о постановке на охрану, что позволит автоматически переключать ваш «Умный дом» в режим «Никого нет дома». Это, в частности, будет полезно с точки зрения экономии электричества. Аналогичным образом можно запрограммировать на это время активное проветривание, отключение беспроводных сетей, перевод системы видеонаблюдения в активный режим, запуск уборки вашими роботами-пылесосами или чистку воздуха кварцевой лампой. Придумать здесь можно много всего, а учитывая возможности контроллера Fibaro Home Center 2, и реализовать.
Второй возможный тип сообщения от штатной системы охраны на систему автоматизации – информация о взломе. Здесь ваш умный дом тоже может сделать много всего интересного – прислать вам SMS или сообщение по электронной почте, включить звуковую и световую сигнализацию и даже отправить фотографию злоумышленника. Заметим, что данные функции обычно не требуют перенастройки самой сигнализации, что может быть существенно в некоторых инсталляциях.
Сообщения в другом направлении могут быть не менее полезны. Через реле вы можете добавить к сигнализации новые шлейфы из датчиков Z-Wave. Так что при необходимости ваша существующая система может быть расширена беспроводными датчиками, сенсорами протечки, дыма и другими не входящими в штатный комплект устройствами. Правда в большинстве случаев для эффективного использования данной схемы потребуется перенастройка блока сигнализации.
Можно реализовать с помощью контроллера Z-Wave и функции постановки и снятия с охраны. Правда, здесь надо не забыть про безопасность полученного решения. Например, если ваша система поддерживает популярные «таблетки» (Touch memory/Contact memory/iButton), то можно поступить таким образом – установить реле Z-Wave и коммутировать им этот датчик (с подключенным ключом) на соответствующий вход сигнализации.
Еще больше возможностей
Если описанных выше вариантов мало и хочется не только паять, но и программировать в среде Arduino IDE, то на помощь придет Z-Uno, имеющая 22 GPIO. На одной такой плате можно будет реализовать сразу несколько входов и выходов, а применений для рассматриваемого сценария можно придумать очень много. Например, вы можете возложить на Z-Uno задачу контроля за дверью – датчик открытия, управление электромеханическим замком, контроль положения ригеля (поможет ответить на вопрос «а не забыл ли я закрыть дверь?»), подсчет посетителей, датчик движения, управление внешним освещением. И все это – на единственной плате и с простой интеграцией в систему автоматизации на базе Z-Wave. Подробнее об этом устройстве можно прочитать в нашей недавней публикации.
Еще один вариант, который явно может быть востребован в описываемой задаче – управление панелью контроля доступа, включая индикаторы и матричные экраны, кодовую панель, считыватель «таблеток» или карт доступа. К сожалению, штатные возможности Z-Wave в этом направлении не очень интересны и удобны. Да и с устройствами, выполняющими такие задачи, дела обстоят сегодня не очень хорошо.
На сладкое – программирование
Традиционный вариант программирования охранных систем и систем контроля доступа, мягко говоря, очень грустный. Например, используется «фирменная» программа с локальным подключением компьютера к системе. Некоторые из них даже имеют в качестве интерфейса программирования устаревший последовательный порт, который большинство потенциальных потребителей видели если только на картинках или в старых хакерских фильмах. Встречается и вариант загрузки из устройства конфигурационного файла с последующим редактированием его на компьютере (также в специальной утилите, пример на следующей иллюстрации) и последующая загрузка его обратно в систему.
Работа с контроллером Z-Wave выглядит по сравнению с этим как ноутбук против программируемого микрокалькулятора (если кто помнит такие устройства). Во-первых, все операции по изменению конфигураций и схем работы могут проводиться удаленно и без прерывания работы системы. Во-вторых, даже в базовом варианте программирования «в кубиках» можно создать достаточно сложные алгоритмы работы системы автоматизации. Ну и в-третьих, использование LUA практически снимает с вас ограничения и позволяет реализовать максимально гибкие и универсальные варианты взаимодействия элементов системы.
В базовом варианте у нас получилась следующая конфигурация: общая шина датчиков движения по квартире, геркон на входной двери, датчик движения в коридоре (обычного проводного там не было), датчик на двери спальни и камера в коридоре.
В общем случае, имея в наличии программируемый контроллер и датчики, вы самостоятельно создаете требуемые алгоритмы работы системы. При использовании Fibaro Home Center 2, можно начать с предустановленных в устройстве функций. Основная часть настроек «вшита» в систему, а некоторые выделены в «Панель Сигнализации».
В ней вы можете проверить журнал событий, а также выбрать требуемые действия при срабатывании сигнализации. В списке есть несколько готовых вариантов (например, отправить уведомления, включить определенные лампы или прислать снимки с камер), а можно добавить и свои сцены.
Каждый датчик, который способен работать в режиме охраны, может, независимо от других устройств, находиться в двух состояниях – «обычном» и «на охране». В зависимости от него, срабатывание датчика приводит к генерации разных событий, что позволяет использовать устройство в разных сценариях.
Кроме того, вы можете исключить датчик из системы охраны, а также настроить дополнительные таймауты для постановки и снятия с охраны.
Операции постановки и снятия с охраны доступны как в интерактивном режиме через Web-интерфейс и мобильное приложение, так и могут осуществляться из пользовательских скриптов. Отметим, что для снятия с охраны требуется ввод PIN-кода. Штатных вариантов кодовой панели или iButton в системе не предусмотрено, но можно реализовать из с использованием внешних устройств и скриптов.
Как мы говорили выше, гибкость системы позволяет реализовать на тех же датчиках и дополнительные функции в обычном режиме. Например, так может выглядеть скрипт включения ночной подсветки.
Здесь проверяются сразу три условия – движение, низкий уровень освещения и выключенное состояние лампы. Для выключения подсветки нужно будет добавить еще один простой скрипт.
В реальности стоит предусмотреть более гибкие алгоритмы, учитывающие, например, время дня, или состояние других датчиков.
Заключение
Как мы видим, реализация охранной системы на базе контроллера автоматизации с протоколом Z-Wave вполне осуществима. Решение имеет определенные преимущества перед традиционными продуктами, включая гибкость конфигурации, возможность многоцелевого использования датчиков, удаленный контроль и программирование, беспроводное подключение датчиков без прокладки новых кабелей, постепенное наращивание возможностей системы.
При этом возможно создание и гибридных конфигураций – сочетания контроллера Z-Wave с обычными датчиками или с блоками сигнализации. Из минусов отметим сложность или даже невозможность использования с традиционными сервисами пультовой охраны сторонних компаний.