Прочтите это в первую очередь, и мы обещаем, что в следующей статье начнется строительство умного дома!

В наши дни Дунай можно перекрыть системами умного дома. Хорошо то, что цены были достаточно разбиты, а плохо то, что мы легко можем зайти в тупик, выбрав товары от производителя, который исчезнет с рынка через 1-2 года, и мы останемся с полной системой, которую не сложно разработать или которую очень сложно разработать.

Xiaomi кажется хорошим выбором в этом отношении, поскольку китайский производитель находится в периоде изобилия, которое, если оно продолжится на уровне последних лет, не исчезнет, ​​а охватит рынки повсюду от Америки до Австралии.

В этой статье мы кратко опишем, что означает умный дом, каковы преимущества его создания и для каких задач большинство людей использует его. Но с другой стороны, вы также можете немного почитать о технологиях, на которых работают умные дома, как своего рода фундаменте, так что, если вы видите такие слова, как Zigbee, вам не нужно было моргать бутанами.

Вводный, или что такое умный дом

Умные дома - это не изобретения сегодняшнего дня. Раньше такие системы существовали десятилетия назад, однако они были довольно далеки от того, что мы сегодня называем умными домами. Тема, ранее известная как автоматизация зданий, произвела некоторую автоматизацию с большим количеством реле, инфракрасных пультов дистанционного управления и датчиков. По сравнению с ними, сегодняшние системы демонстрируют небольшое улучшение для внешнего наблюдателя, по крайней мере, с точки зрения работы, поскольку они включают свет, сдвигают ставни, устанавливают кондиционер, включают сигнализацию, если в комнату входит посторонний человек или, например, вспыхнет пожар. Хотя работа в этом направлении не сильно изменилась, лежащая в ее основе технология была полностью заменена.

Начнем с того, что строительство умного дома сегодня будет частью старой системы. Это не только потому, что сами устройства стали дешевле, но и потому, что с развитием технологий практически все компоненты могут работать без внешнего источника питания и даже без проводки. Из-за этого конструкция была предельно упрощенной и, конечно же, дешевой. В современных беспроводных системах создание логистических соединений между устройствами является гораздо более сложной задачей, чем создание физической сети.

Я считаю важным отметить, что многие профессиональные системы все еще вырабатывают электроэнергию, что даже сложнее, чем традиционная система 220, поскольку мы работаем здесь с низким напряжением 5 вольт, которое требует 220 (точнее 230) вольт переменного тока 5 был преобразован к постоянному току. В этом случае мы можем работать с одним преобразователем на комнату или квартиру, или мы можем выполнить преобразование для каждого элемента в системе умного дома. Последнее решение целесообразно там, где, например, обычные переключатели заменены интеллектуальными переключателями, потому что проводка 220 уже дана.

Для чего мы используем системы умного дома?

К концу статьи вы, надеюсь, увидите, что при построении экосистемы умного дома с точки зрения логистических отношений, то есть один компонент умного дома, который реагирует на другой компонент, ограничен только нашим воображением или, в худшем случае, программное решение, лежащее в основе используемого оборудования. Сферы применения настолько широки, что мы бы даже не задумались.

Для чего большинство людей используют системы умного дома? Конечно, в этой области тоже проводятся опросы, поэтому мы точно знаем, что большинство людей используют такие системы в первую очередь для задач безопасности. Это неудивительно, поскольку, как вы, возможно, читали выше, решения, используемые сегодня, являются беспроводными и даже не требуют питания для Xiaomi и многих других систем. По этой причине мы можем построить комплексные системы за считанные секунды и очень дешево, которые также включают датчики открывания дверей и окон, датчики движения и камеры. Последнее, конечно, требует блока питания, причину которого вы можете прочитать в деталях технологии.

Эти домашние системы, которые мы строим, отличаются от традиционных систем удаленного мониторинга прямо сейчас тем, что патрульная группа находится в режиме ожидания и выезжает на территорию в случае тревоги. В нашем случае, однако, мы можем наблюдать за квартирой в прямом эфире с помощью камер, и мы можем даже записывать события в квартире вручную или автоматически. Система может отправить сигнал тревоги на наш телефон в режиме реального времени, без промедления, чтобы мы могли предупредить полицию или, при необходимости, соседа.

Второй наиболее распространенной областью является контроль температуры и связанные с ним функции экранирования. Третий - управление освещением, четвертый - мультимедиа.

Мой собственный опыт показывает, что большинство людей чувствуют запах освещения с помощью технологий умного дома просто потому, что смартфоны дешевы, им не требуется какое-либо другое устройство для использования на своем телефоне или программное обеспечение, работающее на нем.

Основы технологии

В этой главе мы обсуждаем технологии, в частности беспроводные технологии, которые необходимы для создания современного умного дома. Я думаю, что важно сказать об этом несколько слов, но если вам, дорогой читатель, не интересно, вы можете смело пропустить это, потому что для систем Xiaomi, например, достаточно знать настройки программного обеспечения, вы не должны не нужно разбираться в технологии. Однако, если вы немного разбираетесь в технике, продолжите статью со следующего абзаца.

Беспроводные технологии

Я помню, как в начале 2000-х годов, когда появились первые устройства WiFi по доступной цене, требовалась серьезная подготовка и опыт, чтобы собрать хорошо работающую систему. Полоса пропускания была узкой, а мощность сигнала смехотворно слабой. Конечно, сейчас речь идет о домашних устройствах, первых роутерах, точках доступа. Позже, помимо Wi-Fi, появилась вторая беспроводная технология - Bluetooth. Эти две технологии имеют общую беспроводную связь, но области применения существенно различаются из-за технологии. Если в первом случае мы обеспечивали связь между компьютерными сетями и нашими устройствами, то во втором, например, мы создали возможность передачи данных между нашим мобильным устройством и компьютером.

С тех пор развились как Bluetooth, так и WiFi, то есть устройства, основанные на семействе стандартов IEEE 802.11. Первый смог обрабатывать больше подключений параллельно с большей полосой пропускания, а второй теперь предлагает все большую и большую полосу пропускания, благодаря многоантенным системам, использующим возможности, предлагаемые отраженными сигналами.

Однако эти два метода, стандарта или метода не стали подходящими для построения беспроводной системы умного дома с их помощью. Нет ничего плохого в низкой пропускной способности или медленном соединении. Три основные проблемы - это проектирование топологии сети, правильное распределение сетевых ресурсов и проблема электропитания.

Bluetooth остался PAN-соединением, которое позволяет нам устанавливать частное соединение и, например, передавать аудио с нашего телефона на наушники, в то время как Wi-Fi по-прежнему является устройством для создания компьютерных сетей. Устройства умного дома работают принципиально по-разному, от них разные ожидания, когда дело доходит до подключения к данным.

У нас есть два важных ожидания в отношении умных домов. Один из них - это возможность организовать как можно больше устройств в одну сеть, другой - свести потребление энергии к минимуму. Первое условие не выполняется для Bluetooth, а второе - для WiFi, поэтому в большинстве случаев от этих процедур можно отказаться. Я пишу это в большинстве случаев, потому что, как видите, Wi-Fi будет иметь смысл в определенных областях.

Поэтому было необходимо создать стандарт, обеспечивающий беспроводную связь, работу с множеством устройств и низкое энергопотребление. В настоящее время для этого доступны два метода: Z-Wave и Zigbee. Мы узнаем последнее, потому что сталкиваемся с этим с системой Xiaomi.

Технология Zigbee

Технология Zigbee разрабатывается 35 компаниями, такими известными как Motorola, Honeywell или Philips, которые работают вместе над разработкой технологии в организации под названием Zigbee Alliance.

Исходя из вышеизложенного, технология Zigbee - это технология, которая позволяет подключать множество компонентов, где высокая пропускная способность гораздо менее важна, чем обеспечение питания компонентов с минимальным энергопотреблением. Как и Wi-Fi, Zigbee стандартизирован, и завершенный стандарт получил маркировку 802.15.4.

Сети Zigbee, как и традиционный Wi-Fi, используют для связи диапазон 2,4 ГГц, но на этом сходство в значительной степени заканчивается. Например, в случае Wi-Fi мы создаем централизованную сеть, в которой пропускная способность маршрутизатора распределяется между подключенными к нему устройствами. Zigbee, с другой стороны, создает ячеистую сеть, организованную в звездообразную топологию, в которой мы даже можем устанавливать виртуальные одноранговые соединения между сетевыми узлами. Вы просто должны думать о ячеистой сети как о Wi-Fi, к которому чем больше устройств вы подключаетесь, тем сильнее она будет. В случае ячеистой сети устройства не разделяют доступную полосу пропускания, напротив, практически все устройства, подключенные к сети, дополнительно усиливают сигнал. Вокруг центрального блока в сети Zigbee можно построить максимум 255 сетевых узлов. Этот центральный блок называется шлюзом среди устройств Xiaomi.

Огромным недостатком Zigbee по Wi-Fi была бы пропускная способность, если бы Zigbee в ней нуждался. К счастью, нет, потому что для умных домов не требуется постоянного соединения между элементами системы или, по крайней мере, отсутствие непрерывных потоков данных в сети, и пакеты данных также имеют небольшой размер.

В сети Zigbee можно выделить два типичных устройства с точки зрения сетевого трафика. Один из них - это блоки, которые работают с нерегулярными интервалами, например переключатели, которые устанавливают соединение с центральным блоком только тогда, когда им нужно послать импульс. Другая важная группа - это устройства, которые обрабатывают периодический трафик, обычно это различные датчики, которые опрашивает контрольная панель.

Конечно, есть и третья группа, которая, конечно, не является группой, поскольку содержит только центральный блок. Это душа сети. Это устройство должно иметь постоянный источник питания и адекватную вычислительную мощность для обработки всей сети, до 255 сетевых узлов и данных, которые они передают, а также соответствующее шифрование AES.

Устройства Wi-Fi

Для Xiaomi и, конечно же, других систем умного дома мы также находим устройства, которые используют традиционное соединение Wi-Fi. Эти центральные блоки, шлюз, который также достигает нашей компьютерной сети, маршрутизатор, должны быть доступны - почему об этом чуть позже - и устройствам, которым в любом случае требуется постоянное питание, например, светильникам. Для последнего, поскольку источник питания является непрерывным, Wi-Fi является более простым и дешевым решением, а для первого важно, чтобы трафик к маршрутизатору также требовал высокой пропускной способности, например, из-за встроенного Интернет-радио.

В случае центрального блока пропускная способность также особенно важна, потому что по умолчанию все наши интеллектуальные устройства связываются с нашим телефоном через облачный сервис Xiaomi. Благодаря этому мы можем получить удаленный доступ к умным домашним устройствам, включить или выключить кондиционер, запустить робот-пылесос или даже включить свет во время праздников, чтобы мы чувствовали себя как дома.

Подведем итоги по технологии!

Экосистема умного дома Xiaomi состоит из двух частей. Из звездообразной топологии Zigbee, который создает ячеистую сеть, и традиционную сеть Wi-Fi. Первые устройства работают без проводов и внешнего источника питания, питание осуществляется от батарейки типа «таблетка», которая при среднем использовании может работать без замены полгода или даже два года. Последние требуют бесперебойного питания от сети 220 В, как обычное устройство Wi-Fi.

Центральным элементом сети является шлюз, который также имеет соединения Wi-Fi и Zigbee. Он обменивается данными, например, с переключателями и датчиками на Zigbee, а также, например, со светильниками и интеллектуальными разъемами в сетях Wi-Fi. Между устройствами, будь то устройства Zigbee или WiFi, могут быть установлены даже виртуальные одноранговые соединения.

Примеры работы устройств умного дома

Хотя я сохраню реальные практические примеры для следующих частей этой серии, я процитирую вам несколько примеров здесь.

Те, кто плохо знаком с технологиями умного дома, первыми покупают устройства Wi-Fi. Это связано с тем, что для их использования не требуется центральный блок, достаточно телефона с умным домом Xiaomi. Возможно, это удивительно, но с их помощью можно построить и довольно серьезные системы. Умные фонари и интеллектуальные разъемы, такие как управление кондиционированием воздуха, работают по Wi-Fi, но также и инфракрасный блок, с помощью которого практически все традиционные устройства с инфракрасным управлением могут быть интегрированы в систему умного дома.

Те, кто доволен этими инструментами, почти наверняка позже дополнят свою систему инструментами Zigbee. Их можно использовать, например, для непосредственного включения света или управления камерами видеонаблюдения.

Как вы, возможно, читали выше, вы можете создавать одноранговые соединения между Zigbee, но даже между устройствами, находящимися в сетях Zigbee и WiFi. На практике это означает, что, например, соединение между датчиком открытия окна и очистителем воздуха может быть настроено на остановку очистителя воздуха при открытии окна. Кроме того, конечно же, сохраняются другие установленные функции датчика открытия окна, например, связанные с системой безопасности. Вы можете начать запись с камеры видеонаблюдения, отправить сигнал тревоги на свой телефон.

Также есть много функций, которые можно настроить для умного освещения. Они могут реагировать на музыку в комнате, автоматически включать ее, когда нам нужно встать утром, или изменять ее яркость, когда на наш телефон поступает звонок. Таким же образом больше не будет проблемой позвонить нам во время просмотра телевизора, поскольку телевизор автоматически отключает звук при входящем вызове.

Кондиционер выключается, когда мы открываем окно, или включается летом, когда мы выходим из дома с работы, поэтому, когда мы вернемся домой, нас встретит приятный климат.

Эти функции могут показаться сложными, но к концу серии вы увидите, что мы можем построить систему почти за гроши, шаг за шагом, чтобы она не обременяла наши кошельки. Возможно, это не имеет значения, что полноценная, хорошо функционирующая система умного дома может сильно сказаться на цене нашего дома, но, по крайней мере, она облегчает продажу. Итак, суть в том, что мы получаем более удобный, пригодный для жизни и ценный дом с небольшими вложениями.

В нашей следующей статье мы познакомились с шлюзом Xiaomi как базовым элементом системы. Если вы не хотите ждать до тех пор, прочтите нашу статью об интеллектуальном пылесосе, интеллектуальном освещении и настольном интеллектуальном освещении, которые могут быть интегрированы в систему, и сначала первую часть нашей серии об умном доме, The Favorite!

• 5 веских причин, по которым вам может понадобиться умный дом

• Подметайте, пропылесосьте и даже помойте робот-пылесос Xiaomi Roborock S50

• Мы также пробовали это - настольный интеллектуальный светильник Xiaomi Philips Eyecare

• Просветимся мудростью - тест Xiaomi Yeelight с большим количеством секретной информации!