Tools für die Hausautomation. Theorie und Praxis von "Smart Homes". Teil eins

Beim Lesen von Habr und Giktayms stoße ich von Zeit zu Zeit auf Artikel wie "Smart Home auf dem Knie in 5 Minuten mit Ersatzteilen vom Laptop der Schwester". Ich habe keinen Zweifel daran, dass dies wirklich funktioniert, und manchmal verneige ich mich sogar vor dem Verstand und der Hartnäckigkeit dieser Menschen. Ich habe jedoch lange Zeit wirklich an der Entwicklung und Umsetzung von Smart-Home-Projekten gearbeitet. Und ich möchte über Theorie, Praxis und Schwierigkeiten bei der Umsetzung dieser Entscheidungen sprechen.

Beginnen wir also mit der Theorie. Ich werde versuchen, Ihnen kurz und verständlich zu sagen:


Wofür ist das?

Es gibt vier Hauptgründe, warum Kunden ein Automatisierungssystem in einem Privathaus, einer Wohnung oder einem Büro installieren:
1. Einsparung von Energieressourcen. Die Strom- und Wärmeerzeugung durch Verbrennung natürlicher Ressourcen wird von Jahr zu Jahr teurer. Das Automatisierungssystem ermöglicht es in einigen Fällen, den Energieverbrauch um bis zu 30% zu senken.
2. Verbesserung des Lebenskomforts und der "Lebensqualität".
3. Aussehen und Design der Geräte. (Hier, wie sie sagen: Pont - teurer als Geld.)
4. Umfangreiche Versandmöglichkeiten. Jedes Hausautomationssystem (oder fast jedes, mehr dazu weiter unten) verfügt über ein eigenes Versandsystem oder kann in ein Versandskontroll- und -verwaltungssystem eines Drittanbieters integriert werden.

Nun etwas detaillierter zu den Punkten innerhalb der bestehenden russischen Realitäten.

Punkt eins - Energie sparen. Es ist die Nummer eins für die Länder der Europäischen Union und die letzte für Russland, was auch immer, wie seltsam es auch klingt, der "relativen Billigkeit der Energieressourcen". In Litauen beispielsweise, das ich kürzlich auf Einladung unserer Partner besucht habe, sind Automatisierungsgeräte viel billiger und die Energiekosten um ein Vielfaches teurer, sodass die Amortisationszeit von Projekten 2-3 Jahre beträgt. In Russland zahlen sich einige Projekte, auch wenn der Schwerpunkt eindeutig auf Energieeinsparung liegt, in 5-7 Jahren nicht aus.

Punkt zwei und drei - Komfort und Aussehen. In 90% der Fälle für russische Kunden sind diese beiden Punkte entscheidend. Wählen Sie meistens die Steuerung der Beleuchtungs- und Engineering-Systeme des Gebäudes. Die Auswahl an Steuergeräten ist riesig: von klassischen Schaltern bis zu absolut fantastischen Geräten und Lösungen, die wir in einigen Filmen sehen. Der Funktionsumfang ist auch hier praktisch unbegrenzt, er hängt von der Vorstellungskraft und den Fähigkeiten des Kunden ab. Wenn der Kunde teuer bezahlt, sollte es natürlich teuer aussehen.

Punkt vier - Planungsfunktionen. Es ist relevant für Automatisierungssysteme, die in Verwaltungs- und Bürogebäuden arbeiten, aber für Privathäuser und Wohnungen ist dies aufgrund der Popularisierung verschiedener Geräte wie Smartphones und Tablet-Computer ebenfalls populär geworden.

Welche Gebäudeautomationssysteme gibt es?

Wenn ich dieses Problem anspreche, habe ich mir nicht das Ziel gesetzt, alle möglichen Systeme zu beschreiben. Ich werde nur einige Arten von technischen Lösungen sowie einige in Russland beliebte Technologien beschreiben, ohne auf bestimmte Marken Bezug zu nehmen (falls möglich).

Managementsysteme unterteilt nach ihrer Struktur:
1. Zentralisierte Managementsysteme. Systeme, bei denen ein oder mehrere zentrale Geräte für den Betrieb des gesamten Systems verantwortlich sind und die Sensoren und Aktoren als Peripheriegeräte fungieren.
2. Dezentrale Managementsysteme. Systeme, in denen jeder Sensor und jeder Aktuator autonom ist.
Tatsächlich ist diese Trennung eher willkürlich, da Sensoren in Form von Peripheriegeräten an nahezu jedes verteilte System angeschlossen werden können und jedes zentralisierte System verteilt werden kann.
Steuerungssysteme können in Datenübertragungsmedien unterteilt werden:
1. Twisted Pair. Das beliebteste von allen. Es ist nicht nur und nicht so sehr Ethernet. Dies ist eine Vielzahl von Industriestandards für die Datenübertragung.
2. Stromleitung. Die Übertragung erfolgt über Stromleitungen. Es wird selten verwendet. Grundsätzlich im Falle einer Modernisierung der bestehenden Elektroinstallation.
3. Der Funkkanal. Das auf dem Funkkanal aufgebaute Steuerungssystem hat mehrere Vorteile, aber noch mehr Nachteile. Es wird hauptsächlich zum Aktualisieren vorhandener Systeme verwendet. Und hat sich auch für die Steuerung von Licht- und Engineering-Systemen in Blockhäusern bewährt. Die Ausrüstung ist in Russland nicht immer zertifiziert.

Steuerungssysteme sind auch nach Datenübertragungsprotokollen unterteilt:

Es gibt eine große Anzahl von Industrieprotokollen und Industriegeräten, die im Prinzip für die Implementierung von Automatisierungssystemen auf jeder Ebene, einschließlich zu Hause, geeignet sind. In diesem Artikel werden sie jedoch nicht behandelt.
Jeder Hersteller von Hausautomationssystemen sieht es als seine Pflicht an, sein System von Grund auf neu zu entwickeln und es so unvereinbar wie möglich mit den anderen zu machen. Es gibt jedoch Systeme, die von gemeinnützigen Organisationen entwickelt werden, die von einer Reihe von Geräteherstellern finanziert werden.

Also, über bestimmte Systeme:

1. KNX. Das Protokoll wurde ursprünglich von der Vereinigung mit dem Namen EIBA entwickelt, der für die russische Sprache nicht geeignet ist. Der Verein wurde 1990 gegründet. in Brüssel von 15 Herstellern. Zu den wichtigsten Gründungsunternehmen zählen Siemens, Gira, ABB, Berker, Jung. Der Verein heißt derzeit Konnex. Website des Verbandes: http://www.konnex-russia.ru. Die Organisation ist gemeinnützig. Ziele: Zertifizierung der Ausrüstung und Ausbildung der Technologie. Ab dem 1. Januar 2013 wurden alle Rechte und Befugnisse zur Ausbildung von EIB / KNX-Spezialisten auf die MGSU (Moskauer Staatliche Universität für Bauingenieurwesen) übertragen.

Beschreibung:
Kommunikationsmedien: Twisted Pair, Stromleitung, Funkkanal (868 und 433 MHz) und KNX / IP (KNX über TCP / IP). Dezentrales Automatisierungssystem.
Bei Verwendung eines Twisted Pair oder einer Stromleitung als Medium wird eine freie Netzwerktopologie unterstützt. Systemkomponenten können in einer freien Reihenfolge miteinander verbunden werden. Die Geräte werden über den Informationsbus mit Strom versorgt. Bei der Auslegung auf Basis von Twisted Pair muss die vom Bus verbrauchte Leistung berücksichtigt werden. Theoretisch unterstützt ein System 65535 physische Adressen, es gibt jedoch eine Reihe von Dienstadressen. Physikalische Adressen sind in 3 Ziffern unterteilt und gemäß dem Prinzip "Region Nr. Zeile Nr. Gerätenummer" durch Punkte getrennt. Es können bis zu 255 Geräte in einer Leitung vorhanden sein, es dürfen nicht mehr als 15 Leitungen und nicht mehr als 15 Bereiche vorhanden sein. Die Datenübertragungsgeschwindigkeit hängt vom Datenübertragungsmedium ab. Die Umgebung zum Konfigurieren von Geräten ist ETS. Die 4. Version ist derzeit relevant. Von mir selbst kann ich hinzufügen, dass das System ziemlich langsam ist,Für 99% der bereitgestellten Funktionen reicht diese Datenrate jedoch aus. Für alles andere gibt es Ethernet.

2. LONWorks. Das Protokoll wurde ursprünglich von Echelon entwickelt. Im Dezember 2008 wurde es als internationale Norm ISO / IEC 14908 in 4 Teilen übernommen. Derzeit wird der Standard vom internationalen Verband LonMark unterstützt. Die Organisation ist gemeinnützig. Ziele: Zertifizierung der Ausrüstung und Ausbildung der Technologie. Website des Verbandes: www.lonmark.org .
Beschreibung:
Kommunikationsmedien: Twisted Pair (TP / FT-10), Stromleitung (PL-20), Ethernet (IP-852). Jedes LONWorks-Gerät verfügt über eine eigene 48-Bit-Neuron-ID, die als physikalische Adresse verwendet werden kann. Außerdem kann jedes Systemobjekt einen individuellen Namen haben. Der Name wird beim Erstellen eines Objekts im System einmal festgelegt. Es gibt ein CNP-Adressierungssystem, in dem die Adressierung nach dem Prinzip domain.network.node erfolgt und das auch im Multicast-Modus arbeiten kann. Weitere Details finden Sie im Dokument.. Derzeit wird für die Konfiguration und Programmierung eine Software namens OpenLNS CT verwendet. Um im Programm arbeiten zu können, ist Microsoft Visio (2003, 2010) erforderlich. Ich selbst möchte hinzufügen, dass das LON-System technisch viel schneller und funktionaler ist als KNX. Dieses System wird jedoch selten als Grundlage für ein „Smart Home“ verwendet, da Sensoren, Schalter, Thermostate und andere Komponenten des Systems vom Endbenutzer kontaktiert werden beängstigend wie der Tod und bestenfalls Industriedesign.

Es gibt auch viele Systeme auf dem Markt, die von nur einem Hersteller hergestellt werden, wie My Home von Btchino (Legrand), LCN (Issendorff KG) und viele andere, die keine Datenaustauschprotokolle in ihrem Netzwerk öffnen wollten. Die Besonderheit dieser Systeme besteht darin, dass es aufgrund der geschlossenen Schnittstellen schwierig ist, Automatisierungssysteme von Drittanbietern in sie zu integrieren. Außerdem verfügen sie über eine begrenzte Anzahl von Entwurfslösungen für Leitungsgremien.

Ich möchte auch in einer speziellen Gruppe Systeme und Technologien für Sondierungsräume (oder "Multiroom") wie Crestron, AMX, Vantage Controls und andere hervorheben. Diese Technologien waren ursprünglich für Warnmeldungen, Sprachausgabe und Multimedia-Unterhaltung gedacht. Derzeit handelt es sich jedoch um leistungsstarke zentralisierte Automatisierungssysteme mit sehr umfangreichen Funktionen und der Fähigkeit zur Integration in andere Automatisierungssysteme.

Hier möchte ich erklären, warum nur diese beiden Systeme ausgewählt und beschrieben wurden. Es gibt verschiedene Gründe. Erster. Diese beiden Systeme haben einen klaren Fokus speziell auf die Hausautomation. Der zweite. Eine große Anzahl von Unternehmen auf der ganzen Welt ist an der Entwicklung von Geräten für diese Systeme beteiligt, darunter „Bisons“ wie ABB, Schneider Electric und Siemens. Der dritte. Eine riesige Auswahl an Geräten mit nahezu unbegrenzter Funktionalität. Vierte. Die Kompatibilität von Geräten innerhalb des Systems wird durch die Zertifizierung durch eine einzelne gemeinnützige Organisation kontrolliert. Nun, der fünfte. Ich habe Erfahrung in der Entwicklung von Automatisierungssystemen, die auf diesen Geräten basieren.

Der erste Teil ist vorbei. Der zweite Teil über die Standardfunktionen von Systemen und der dritte Teil über die Praxis der Implementierung ähnlicher Projekte stehen jedoch zur Veröffentlichung bereit.
Der zweite Teil vonhier .

Source: https://habr.com/ru/post/de381647/