Между бункером и виллой: как я строил умный дом в российской глубинке

Умный домИнтернет вещейDIY или Сделай самИнженерные системы
Читая про умные дома, зачастую натыкаешься просто на обзоры множества гаджетов. Умные колонки, розетки, холодильники со встроенным компьютером и прочие штучки, слабо связанные друг с другом. На самом деле всё это будет просто нагромождением различных автономных систем с кучей точек отказа. Поэтому мой умный дом начинался задолго до условного похода по магазинам — с кропотливого планирования. Под катом я расскажу, что и как я лично реализовал и какие плюшки это привнесло в мою жизнь.

Ещё год назад я работал в столице в офисе, собирался покупать квартиру в новостройке-человейнике за МКАДом, но потом всё взвесил и передумал. Договорился с работодателем и уехал на малую родину, где тихо, зелено и просторно.
Возвращение, знаете, немного отрезвляет. За те несколько миллионов, что я приберёг на трёшку в Новой Москве, здесь я смог купить «черновой» дом на участке у леса с рекой и видом на закат, да ещё и сделать его умным денег хватило. Теперь, когда мир живёт на удалёнке, а не мечтает о ней, я почувствовал, каким же правильным оказался этот выбор.
Ну это была минутка лирики, а теперь возвращаемся к сути. Я решил, что умный дом не должен быть умным «просто потому что» или «для вот этого и ещё, может, чего-нибудь», иначе я просто выброшу деньги на ветер. Моя крепость должна была решить три вполне конкретные главные задачи:
  • Обеспечить безотказное снабжение электричеством и водой, если дешёвые городские вводы начнут работать с перебоями (да-да, это Россия: не угадаешь, где какой-нибудь ураган повалит где-нибудь ЛЭПы и когда к месту аварии доберутся монтёры). Кто хотя бы одно лето в детстве провёл на даче в глубинке, тот знаком с этим не понаслышке.
  • Обеспечивать в доме нужную температуру и уметь на этом экономить — всё-таки котел жрёт больше всех энергии. За мой на 12 киловатт и так набегает нехилая сумма, и это у меня ещё скромный, а есть ведь и вдвое мощнее. Так что мне хотелось, чтобы дом мозговал не только на уровне «ой, на улице потеплело, отключаю нагрев», но и, например, самостоятельно определял, что сейчас никого нет, и понижал температуру, и наоборот: хозяева скоро вернутся — пора «подкинуть дровишек».
  • Обеспечить, так сказать, безопасность периметра — от, увы, такой важной в наше время и в нашем мире видеофиксации всей «наружки» (и не 24/7, конечно, а только когда что-то происходит) до входа-въезда в дом «только для своих». И ещё фишечка: если мы долго в отъезде, то создавать видимость, что на самом деле хозяева здесь: периодически включать и выключать свет. Дедовский способ, но безопасность (особенно в нашем микропосёлке) лишней не бывает.

Итак, отталкиваясь от своих целей, я проработал и прописал прямо на листочке все возможные ситуации. Тут только кажется, что это сложно, на самом деле сложность разве что в числе сценариев, а любую глобальную задачу можно представить в виде простого алгоритма. Я погрыз ручку и решил прямо так и писать: «если внешняя подача электроэнергии отключается, то нужно перейти на резервное питание и запустить генератор и переключиться обратно после возобновления внешней подачи электроэнергии». Или «если к воротам подъезжает моя машина, авто супруги или родителей, то нужно открыть ворота, во всех остальных случаях не открывать ворота, включить запись на локальный видеосервер и в облако и отправить уведомление о прибывшей машине на мой смартфон».
Когда я всё прописал, то смог быстро разобраться, какие гаджеты и какой софт мне нужны. Например, чтобы дом сам понял, что в нём сейчас никого нет, он должен проанализировать картину датчиков движения, потребления электроэнергии и состояние света в комнатах. Окей, нужны датчики, но сколько? Не тыкать же их по всем углам! Так что следом я взялся за планы помещений: разбил дом на функциональные зоны, разрисовал будущее расположение мебели и предметов интерьера. Начал прямо с гостиной, потому что там обеденный стол и выход на кухню, значит, там кто-либо из нашей семьи появлялся бы в течение дня чаще всего. Так стало понятно необходимое расположение датчиков, различных источников освещения и выключателей, отопления, розеток, точек водоснабжения.
Тогда же появилось чёткое представление о минимальных функциональных группах будущих электрических нагрузок. Понятно, что для каждого мощного прибора-потребителя, такого как котёл или автомобильные ворота, и для каждой мощной функциональной группы я сделал свои силовые и сигнальные кабельные трассы — тут редкие распаечные коробки выдержат. А вот бытовые розетки не грех было и на единый кабель для каждой комнаты посадить — ну что, я из кабинета кабель к прожекторам городского стадиона выведу? Или супруга на кухне внезапно горячий цех захочет открыть?
Конечно, уже понятно, что на каждом этапе я всё детально документировал, дабы впоследствии можно было нормально обслуживать все системы. Я предполагал, что схем и расчётов будет много, поэтому с листочков перешёл сразу на специализированный софт. Так что обновленные планы дома я допиливал в AutoCAD, а для схем использовал Microsoft Visio.
Кстати, когда я сообразил, сколько всего мне предстоит где-то скоммутировать и свести, то судорожно и громко, как в кино, сглотнул — откуда место-то взять? Думал, крутил планы, и в итоге решил потеснить будущую котельную и разделить её на два помещения, зарезервировав второе под щитовую. И тут же победно вскинул руки вверх «хорошо, что всё не на листочках», ведь пришлось не только переделать планировку помещения, но и передвинуть часть коммуникаций и спланировать вход всех кабельных трасс.

Верно говорят, что думать — самая тяжёлая работа в мире. После такого даже закупка всего необходимого ничуть не выглядит адом, хотя одних только проводов мне понадобилось несколько километров. Мужик-экспедитор, который привозил кабели, разгружал их с таким лицом, словно я тут алхимией занимаюсь и точно знаю, как из всей этой меди добыть столько же золота.
Итак, у меня был силовой щит на 192 модуля с вводным автоматом, всей «модулькой» и контроллером, и я тянул от него кабельные трассы до каждой распаечной коробки, подрозетника и точки установки датчиков. Понадобилось точь-в-точь, как я и рассчитал. 175 метров четырёхжильного кабеля крупного (4×6 мм²) сечения для трассы от столба до главного щита. Для разводки до розеток — 1450 метров трехжильного сечением 2,5 мм². И 1800 метров потоньше, сечением 1,5 мм², для освещения — там нет больших нагрузок, и я решил сэкономить за счёт уменьшения сечения кабеля. Ну и вишенка на торте — два с лишним километра экранированной витой пары.
Почему так много? Потому что иначе пришлось бы городить различные беспроводные интерфейсы и кучу разных исполнительных механизмов на местах: всякие умные розетки и другие автономные устройства. Они по беспроводным каналам взаимодействовали бы с центральным устройством, то взаимодействовало бы ещё с чем-то — и так до бесконечности. Какой тут «ум» в умном доме, если количество точек отказа и сложности диагностики и обслуживания необоснованно растут?! Да и стоящая неподалёку от дома базовая станция сотовой связи стабильности радиоканалу не добавила бы. И не забывайте, что часть потребителей у меня на улице — ворота, видеонаблюдение, домофон, греющие кабели водостока и скважины (погода в дельтах даже небольших рек часто капризная), освещение… Ну и скважинный насос, и дизельный генератор, конечно.

К слову, об улице. Как только я закончил с проводкой, то сразу взялся за видеонаблюдение. Когда-то я проектировал для одного строящегося крупного производственного кластера комплексную архитектуру IТ-систем — от видеонаблюдения до ЦОДа. Конечно, на работе всё приходилось согласовывать с «безопасниками». На схемах им порой тяжко что-то было объяснить, поэтому я брал 3D-редактор, план местности и, исходя из планировки земельного участка, расположения зданий и их высот, освещения, расположения дверей, окон и дорог, всё отрисовывал в 3D. А потом с помощью специального плагина для 3D-редактора выбирал места установки камер, их характеристики, углы обзора и т. д.
Подход коммерческий, но мне пригодился и для себя. Так как дом находится на окраине, я сделал систему контроля пересечения периметра и периметральную систему видеонаблюдения. Софт я взял попроще, но и с ним можно переключиться на вид из камеры, выбирать модель, смотреть угол обзора и все регулировки, наклоны и т. д. Ну и наконец, как и хотел, поставил автоматические ворота и видеодомофон, чтобы открывать калитку удалённо. Когда папа с мамой впервые побывали в гостях и я не выходя из дома пустил на участок курьера с праздничным ужином, отец усмехнулся — я, говорит, всю жизнь мечтал не ходить почём зря к калитке.
Всё это я свёл в единый охранный комплекс. Даже если камера не заметит движения, сработает система контроля пересечения периметра, которая автоматически включит уличное освещение и активирует запись на всех камерах системы видеонаблюдения. Видеопоток уходит на видеосервер, а там у меня стоит небезызвестный Anycam.

Когда у меня появилась целостная картина всего, что происходит снаружи, я вернулся внутрь доделывать дом.
Когда-то раньше, во времена молодости родителей, техника существовала сама по себе. Отдельно насос, который только качал воду, бойлер, который её только грел, и котёл, который только отапливал помещения. В наше время водоснабжение и отопление можно рассматривать в комплексе, потому что их, как правило, обеспечивает и поддерживает одна энергоустановка. В моём доме это котельная, где происходит и нагрев горячей воды, и нагрев теплоносителя контура отопления.
Развести трубы и поставить радиаторы — дело нехитрое, но помните, я говорил, что хочу, чтобы дом превентивно включал нагрев при снижении температуры на улице ещё до того момента, как похолодает в помещениях? Поэтому я заранее запланировал добавить к котлу «обвязку» из датчиков — температурных датчиков внутри и снаружи помещений, датчиков влажности и давления. Получилась, по сути, целая мини-метеостанция, способная поддерживать температуру на заданном уровне.
Ещё одно «тайное знание» для жизни в России: подача воды из города внезапно может прекратиться, так что должен быть независимый источник. Я сразу знал, что нельзя надеяться на централизованную сеть — мало того, что за перебой непонятно кто отвечает и непонятно когда его исправят, так потом ещё несколько дней из кранов идёт жидкость цвета виски. Так что я почти сразу привёл на участок «бурилку» и вырыл скважину, благо водоносные слои у нас в районе ещё не испорчены жизнедеятельностью и промышленностью. Затем «обвесил» насосную станцию необходимой автоматикой — датчиками давления и расходомером — и «прикрутил» новый ввод к умному котлу.

Как я уже сказал, по мне нельзя называть умным домом оторванные друг от друга гаджеты, иначе ума в этом ни на грош; умный дом — это полноценная инженерная инфраструктура. Всю логику и все сценарии я зашивал в «мозг» дома — программируемый контроллер (ПЛК).
Исходя из предыдущего опыта работы с различным оборудованием, я решил остановиться на контроллере Siemens S7 1500 серии с необходимой релейной и контакторной обвязкой. Щит управления получился довольно внушительных размеров — тут я порадовался, что заранее решил оттяпать место у котельной.
Я использую SmartThings от Samsung в качестве сервера, но это фактически интерфейс, который визуализирует текущее состояние инфраструктуры и транслирует нужные команды. А сами команды выполняются только на ПЛК.
Это лучше с точки зрения безопасности — ПЛК воспримет только валидные вещи. Что-то отключить или создать аварийную ситуацию не даст уже внутренняя защита, которая прописана в программе самого ПЛК, и повлиять извне на неё в принципе нельзя — надо физически находиться рядом с оборудованием.
Контроллер, который я поставил, программируется языком функциональных диаграмм. Квадратиками выстраиваются логические модули, задаются входы, логика обработки кодов. Фактически там везде булева логика с вкраплением аналоговых входов от датчиков.

Собственно, теперь я тот счастливый человек, у которого не болит голова по поводу капризов природы, адекватности местных коммунальщиков и визитов нечаянных гостей.
Когда мы на неделю уехали на отдых, дом снял информацию с датчиков и сам понизил температуру до 17 °C. А перед приездом, получив информацию от GPS и «узрев» мой телефон на удалении 10 км, автоматически начал повышать температуру. Когда мы подъехали к воротам, дом считал номер машины, увидел, что MAC-адрес моего телефона зарегистрировался в сети, и впустил нас внутрь, а ещё включил свет в гараже, на крыльце, в гостиной, ну и везде, где был нужен. Ну и, как ни странно, буквально следующей ночью какие-то ох… охотники за цветметом смотали целую бухту с ЛЭПа, а мы, по сути, ничего не заметили, потому что сразу же включился генератор.
Вообще, после тесной и тронутой временем съёмной квартиры привыкать к своему дому, такому просторному и комфортному, было непросто. Но едва я дописал эту статью, как понял, что теперь мы окончательно освоились и готовы и к очередному пополнению в своей семье, и, может, перевезти под наше крыло моих родителей, которые всё ещё живут в древней трёхэтажке в городской черте. Думаю, у них тоже найдутся свои хотелки, но теперь всё это устроится за несколько минут.
Теги:IoTумный домдиспетчеризацияавтоматическое управлениеавтоматизацияsmart homeинтернет вещей
Хабы: Умный дом Интернет вещей DIY или Сделай сам Инженерные системы
+15
24,7k 101
Комментарии 70