O que é uma casa inteligente: princípio de funcionamento e dispositivo + dicas de criação e montagem de projetos

Requisitos de instalação e segurança

Neste parágrafo, consideraremos como conduzir o aquecimento da água com nossas próprias mãos.

Etapa 1: projeto

Primeiro, selecione o esquema apropriado e exiba-o em papel. Considere as áreas das salas, a posição dos radiadores, tubulações, suas dimensões, etc. Esse esboço ajudará você a calcular corretamente a quantidade de consumíveis. Programas especiais simplificarão muito todos os cálculos.

Etapa 2: acessórios

Vamos considerar brevemente o que uma caldeira, baterias e tubos podem ser.Os tipos de unidades de aquecimento, dependendo do combustível utilizado, são a gás, elétrico, combustível sólido e combinado. O favorito entre essas opções pode ser chamado de dispositivos a gás. As caldeiras de água vêm com uma bomba (para um esquema de aquecimento forçado para uma casa particular) ou sem ela (circulação natural), e ambos os tipos podem ser instalados com as próprias mãos. A unidade de circuito duplo provou-se bem, fornecendo não apenas calor na casa, mas também água quente.

As baterias de aço agradarão com o preço, mas ao mesmo tempo estão sujeitas à corrosão e, se você planeja drenar o refrigerante, a vida útil será significativamente reduzida. O ferro fundido, pelo contrário, pode ser considerado um material eterno. Ele aquece por um longo tempo, mas também mantém quente por um longo tempo. Mas o peso pesado, a aparência não muito atraente e o alto custo reduziram significativamente a popularidade deste material. As baterias de ferro fundido foram substituídas por baterias de alumínio. Sua aparência é muito atraente, aquecem rapidamente e são resistentes à corrosão. No entanto, o alumínio não tolera mudanças bruscas de pressão. Os resistores bimetálicos são famosos por sua excelente dissipação de calor, porém, as propriedades anticorrosivas permanecem as mesmas do alumínio.

O gasoduto de aço perdeu sua antiga glória devido à curta vida operacional. Foi substituído pelo polipropileno moderno. Fácil instalação, a capacidade de criar um design de "peça única", custo razoável e confiabilidade - todas essas são vantagens inegáveis. Os tubos de cobre também têm boas características, mas nem todos podem arcar com seu custo.

Passo 3: Caldeira

O aquecimento de água em uma casa particular é construído de tal forma que o transportador é aquecido por uma caldeira. Este esquema é o mais ideal na ausência de um fornecimento centralizado.Portanto, ao escolher um local para instalar a caldeira, deve-se levar em consideração a localização da entrada do gasoduto ou a presença de fiação elétrica. Se estamos falando de uma unidade de combustível sólido, você precisa fazer uma instalação adicional da chaminé. Se preferir a circulação natural do refrigerante, posicione a unidade de aquecimento de modo que a linha de retorno seja o mais baixa possível. Neste caso, o porão é ideal.

Etapa 4: Montando os dissipadores de calor

As baterias são colocadas sob janelas ou perto de portas. O projeto de montagem depende do material dos resistores e do número de seções. Quanto mais pesadas forem, mais fiável será a fixação de que necessitam. Deve ser deixado um espaço de pelo menos 10 cm entre as baterias e os peitoris das janelas, e mais de 6 cm deve ser deixado no chão. Ao instalar válvulas de corte em cada elemento, você pode regular a quantidade de refrigerante nas baterias, e a válvula de ar ajudará a evitar engarrafamentos indesejados.

Etapa 5: Fiação

A caldeira será o ponto de partida para a instalação da tubulação. Nesse caso, você deve seguir o esquema escolhido e esboçado no papel. Se os tubos estiverem visíveis, estamos falando de fiação aberta. Por um lado, o lado estético sofre e, por outro lado, qualquer vazamento ficará à vista e, para substituir o elemento danificado, não é necessário desmontar a caixa. A tubulação também pode ser escondida, emparedada na parede, feita de gesso cartonado, etc. Nesta fase, são conectadas baterias, equipamentos adicionais (bomba, filtros, unidade de segurança, tanque de expansão, etc.).

Soluções prontas e montagem faça você mesmo

Como fazer você mesmo uma "Casa Inteligente"? No momento, há uma grande variedade de opções para construir um sistema - várias grandes empresas lançam novos produtos e oferecem suas soluções e dispositivos. Considere várias opções para implementar esse conceito.

Página inicial do Google

O Google vem desenvolvendo a ideia de uma casa inteligente há muitos anos e possui uma família de produtos com base na qual o sistema de controle é construído.

Coluna da página inicial do Google

O conjunto de funções desempenhadas pela coluna é muito amplo: com sua ajuda você pode fazer um planejamento do dia, ouvir as notícias, usar um buscador ou jogar. Ele gerencia música, rádio, alarmes, temporizadores e lembretes, permite enviar mensagens para todos os dispositivos da rede. Mas você terá que russificar você mesmo, as instruções podem ser encontradas na Internet. O Google Home também oferece suporte ao IFTTT, que permite vincular vários dispositivos ao sistema.

Dispositivo de hub doméstico

Centro de Controle, que é uma coluna para comunicação com o assistente de voz Assistant, complementado por uma tela. O dispositivo não está equipado com uma câmera para aumentar a sensação de conforto e segurança do usuário. Existe um modo noturno - o aparelho pode transmitir comandos que diminuem o brilho da luz, a temperatura da casa e fecham as fechaduras. É possível controlar funções remotamente através do aplicativo Google Home.

Casa inteligente baseada em ZigBee

O autoajuste do sistema Smart Home também pode ser feito usando o ZigBee. Este é um padrão de comunicação sem fio através do qual todos os dispositivos em uma casa ou apartamento interagem. ZigBee produz muitos dispositivos: soquetes inteligentes, lâmpadas, dimmers, sensores de movimento, vários sensores de controle.A líder entre os fabricantes de dispositivos que suportam o padrão ZigBee é a empresa chinesa Xiaomi.

A operação do sistema ZigBee é realizada usando os seguintes tipos de dispositivos:

• Coordenadores que gerenciam as atividades do sistema e garantem a segurança do processo.
• Roteadores que trabalham constantemente e são responsáveis ​​pela operação de dispositivos em modo de suspensão. Eles também são responsáveis ​​pela recuperação em caso de falhas. Eles se conectam ao coordenador, roteadores, bem como dispositivos e equipamentos periféricos para transferência de informações.
• Dispositivos finais responsáveis ​​por enviar e receber dados. Eles se conectam ao coordenador e roteadores, e também são conectados a sensores e mecanismos responsáveis ​​pela execução de comandos.

Sensores populares para Arduino

Arduino é uma placa de microcontrolador programável com a qual você pode facilmente criar ferramentas de automação ou robótica. Considere os sensores mais populares conectados a ele.

sensor de obstáculo

Consiste em um fotodiodo e um LED que emite e recebe sinais no espectro infravermelho.

Sensor de distância

O sensor HC SR04 é composto por um receptor e emissor de ondas ultrassônicas.

Sensores de pressão atmosférica

Os sensores comuns BMP180, BMP280, BME280 podem ser usados ​​em barômetros eletrônicos.

Sensor de movimento

O mais comum é o módulo HC SR501, que possui a capacidade de ajustar a velocidade de resposta e o tempo de atraso de resposta.

Sensor de luz.

Popular por sua simplicidade e confiabilidade.

Sensor de vazamento

O módulo é composto por um sensor e um comparador, a placa do comparador possui um resistor que controla a sensibilidade do sensor.

Sensor de umidade

Consiste em eletrodos e comparador. Pode ser usado para determinar a umidade do solo em sistemas de irrigação automática.

31 de março - Pacote da Wire Board

Finalmente, o pacote chegou com todas as peças inteligentes de ferro que vou usar. Aqui está a lista:

O que é um controlador doméstico inteligente?

Um controlador de casa inteligente é um dispositivo que gerencia todos os consumidores, aparelhos e também envia um relatório ao proprietário sobre o estado desses consumidores. É guiado por sensores de temperatura, ar, luz para controlar sistemas de iluminação, aquecimento, ar condicionado. Pode ser programado para realizar várias ações ao longo do tempo, de acordo com um cronograma. Além do modo offline, o controlador pode ser contatado por meio de uma interface especial (rede de computadores, operadora de celular ou rede de rádio) e controlar os dispositivos manualmente.

Aparelhos controlados pelo controlador do sistema de casa inteligente

É necessário selecionar o controlador dependendo de como você deseja construir a arquitetura do sistema de controle.Por exemplo, existem dois tipos de sistema de governança: centralizado e descentralizado. No coração do sistema de controle centralizado está um único controlador central de alto desempenho que gerencia todos os consumidores (dispositivos) e utilitários da casa.

No caso do controle descentralizado, o sistema inteligente de casa inteligente consiste em vários controladores mais simples, cada um com as funções de controlar uma área específica - uma sala e todos os aparelhos nela, grupos de iluminação separados em toda a casa, um determinado propósito de uso doméstico eletrodomésticos, etc. (controladores regionais).

O controlador central para um sistema de casa inteligente moderno é um computador fechado em uma pequena caixa de plástico com seu próprio sistema operacional (sistema operacional), RAM e muitos componentes eletrônicos para comutação (controle) de sinais: relés eletrônicos, chaves terristor, etc.

Uma das configurações do controlador doméstico central do sistema doméstico inteligente (módulo de transmissão sem fio integrado, portas USB, COM, Ethernet)

Além disso, dependendo da configuração, pode haver um módulo GSM integrado para controle remoto via telefone celular, um transmissor Wi-Fi para controlar o sistema de qualquer lugar da casa e uma interface gráfica de toque ou botão (tela LCD). Além disso, conectores para conexão a um computador e/ou equipamento de rede: Ethernet, USB.

Tal controlador é capaz de controlar equipamentos inteligentes como geladeiras, fornos de microondas, utilidades, etc.(se tal função for fornecida na própria técnica), até mesmo relatando ao proprietário dados como a temperatura na geladeira, chamadas de linha telefônica de entrada e saída e muito mais.

Um controlador regional, um modulador discreto de entrada-saída, é uma unidade de controle eletrônico lógico de baixa potência que implementa a tecnologia de casa inteligente (para comparação, a frequência do microprocessador CK é de cerca de 500 MHz, o RK é de cerca de 50 MHz), como um regra, não possui sistema operacional e é personalizável sistemicamente. Pode ser configurado para quaisquer cenários elementares por tempo ou por sinais de determinados sensores.

Controlador programável do sistema de casa inteligente com interface (conector para conexão à rede) Ethernet

Ele gerencia tarefas e eventos elementares. Por exemplo, um sensor de luz conectado a ele dá um sinal (quando escurece); o controlador envia um sinal para o relé ou grupo executivo para controle de iluminação. Também notifica o proprietário de cada ação. Em outras palavras, um modulador de E/S discreto é um tipo de relé eletrônico programável inteligente.

Tal dispositivo também é composto por componentes eletrônicos para comutação de rede e uma parte inteligente: um microprocessador com memória. Ele (dependendo do fabricante e configuração) pode ter USB, interface Ethernet e outras portas para controle, programação e reporte ao proprietário.

Estratégia de sistema de aquecimento inteligente

Não há necessidade de falar mais uma vez sobre o quão ambígua é a questão do aquecimento de instalações residenciais.Está diretamente relacionado ao custo do consumo de energia e esses custos oneram significativamente o orçamento familiar.

Portanto, a estratégia de aquecimento "inteligente" é um tópico realmente importante e que vale a pena, não apenas para considerá-lo, mas também para tentar implementá-lo.

Basta definir o parâmetro de temperatura em um termostato separado e o aquecimento "inteligente" fará todo o trabalho necessário para fornecer ao proprietário do apartamento (casa particular) condições confortáveis

Se você aplicar a estratégia de casa inteligente ao sistema de aquecimento em sua totalidade, há todas as chances de reduzir significativamente os custos. O controle preciso do consumo e a distribuição racional do recurso térmico contribuirão para a economia.

A estratégia de casa inteligente em relação ao sistema de aquecimento foi calculada e testada na prática. O resultado promete caráter de massa de tal abordagem.

Esquema de aquecimento doméstico inteligente e sistemas de controle, foto e vídeo

Um edifício inteligente por si só implica um escritório ou edifício de varejo com eficiência de recursos, que consome de forma prática e correta todas as fontes de melhoria de vida utilizadas. Casa inteligente - fornecimento de calor, energia elétrica e muito mais, além de um impacto moderado no ambiente externo.

Ou seja, um edifício deste tipo distingue-se pela produção, armazenamento e gestão de energia ideais num projeto doméstico. Hoje, as casas com eficiência de recursos podem ser não apenas casas de campo, casas fora da cidade ou casas de veraneio equipadas, mas também apartamentos tradicionais.

Tipo de sistema de casa inteligente

Em condições de mudanças bruscas de temperatura ao longo do ano, a questão do fornecimento de calor às instalações residenciais é bastante importante.A maioria dos moradores reclama que durante o tempo frio, as baterias de aquecimento fornecem muito pouco calor e, quando o calor chega, elas aquecem ao máximo. No final, o que acontece é que as pessoas pagam a mais pelo que não precisam. Se o seu sistema de aquecimento estiver em ordem, mas você não estiver familiarizado com esse fenômeno não muito agradável de boatos, não será inconveniente aprender sobre como o sistema de aquecimento em uma casa inteligente pode ser equipado.

Especificidades do fornecimento de calor inteligente

O próprio conceito de uma casa inteligente em relação ao fornecimento de calor implica uma vida confortável de uma pessoa em uma sala consistentemente quente com preços baixos. Isso significa que o sistema de aquecimento também deve ser projetado para que não haja necessidade de pagar novamente por algo que você não usa. No entanto, para qualquer arranjo, especialmente o fornecimento de calor lucrativo e eficiente em termos de recursos, é necessário apenas investir materialmente - mas ainda é necessário não esquecer que tal decisão será justificada em breve!

Portanto, o uso da automação para a operação de um sistema de aquecimento doméstico inteligente é o princípio básico para criar condições de vida confortáveis ​​e também para economizar combustível, desde que a própria automação, juntamente com os componentes de controle, seja selecionada e usada corretamente. O mesmo pode ocorrer no caso de atividade produtiva conjunta de uma caldeira de aquecimento com um centro de controle: com a ajuda de uma interface de comunicação e ferramentas de segurança da caldeira, o fornecimento de calor é realizado.

Circuito de aquecimento para uma casa inteligente

O próprio sistema altera a temperatura do fornecimento de calor, observando os indicadores de sensores especializados na sala.

Em particular, esta opção é adequada para uma casa de campo.A solução ideal aqui é o ajuste de temperatura do transportador de calor de aquecimento.

Uma direção promissora na organização

Por outro lado, existem muitas outras maneiras de organizar o fornecimento de calor em uma casa inteligente. Por exemplo, o sistema pode depender do clima fora da janela. Essa abordagem pressupõe a presença não apenas de um sensor projetado para medir a temperatura especificamente na sala, mas também de um sensor focado em indicadores de temperatura externa. Para manter com precisão a operação desse aquecimento, é melhor usar dois medidores externos.

Esquema de gerenciamento de controle

O princípio de funcionamento do respectivo controlador é considerado a curva de temperatura do transportador de calor versus clima. Em outras palavras, quando o frio entra pela janela, a água no sistema aquece e, quando está quente do lado de fora, congela. A marca de +20 na escala Celsius pode ser tomada como um ponto de base para o transportador de calor, de modo que a temperatura do sistema, figurativamente falando, é igual à temperatura externa, e o excesso de produção de calor e o aquecimento ambiente terminam .

Para se aproximar do nível de conforto aquecimento em uma casa inteligente, é possível ajustar o aquecimento para que a temperatura do apartamento tenha características locais. Em outras palavras, em locais individuais pode ser corrigido em relação ao definido por um sensor externo. Se houver muitas pessoas em uma das salas que, por motivos reais, aquecem a sala, o sistema pode calcular o aumento de temperatura nesta zona, compará-lo com o definido no controlador climático e depois dividir o calor ao redor do apartamento em relação ao ajuste dos indicadores nesta sala.

De maneira semelhante, o arranjo fornecido do sistema de aquecimento em um edifício inteligente pode definitivamente ser considerado uma direção promissora para criar conforto em sua casa e também reduzir os custos monetários de pagar pelo fornecimento de calor.

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O princípio de funcionamento de uma casa inteligente

O elemento chave do sistema é o controlador. Ele coleta e analisa os sinais de todos os sensores localizados no apartamento. Seu trabalho nunca para.

O controlador permite controlar todos os gadgets conectados em tempo real, além de agendar um lançamento atrasado. Basta definir os parâmetros necessários para o sistema uma vez e ele os apoiará constantemente.

Mas com todas as vantagens, esse equipamento também apresenta várias desvantagens. Como qualquer técnica, pode falhar e congelar. Portanto, pode ser necessário reiniciá-lo e reconfigurá-lo. Às vezes, isso requer o envolvimento de profissionais.

De acordo com o tipo de transmissão do sinal dos sensores, os sistemas são divididos em com fio e sem fio. No primeiro caso, todos os componentes são conectados entre si por cabos. Os sistemas com fio são caracterizados pela confiabilidade, alta velocidade de resposta e longa vida útil. Em complexos sem fio, o sinal é transmitido por um canal de rádio dedicado. Isso permite simplificar e acelerar a instalação da estrutura.

Com base no método de controle, as casas inteligentes são divididas em:

1. Centralizado. Todas as informações são coletadas em um módulo lógico. Seu papel é muitas vezes desempenhado pelo controlador, que possui um grande número de entradas.Um programa é escrito nele, com a ajuda do qual os dispositivos são controlados. Esse design permite criar cenários complexos para a operação do equipamento.

2. Descentralizado. Cada dispositivo está equipado com um microprocessador separado. Se um elemento falhar, o resto continua a funcionar normalmente. Os sistemas descentralizados são confiáveis ​​e duráveis.

3. Combinado. Eles consistem em uma unidade central e vários módulos de controle descentralizados. Esse design é facilmente personalizável e, portanto, hoje é o preferido pela maioria dos fabricantes.

As casas inteligentes também podem ser classificadas de acordo com o tipo de protocolo: aberto e fechado. Um protocolo é uma linguagem pela qual todos os dispositivos se comunicam. A maioria dos fabricantes trabalha com um protocolo aberto. As empresas que desejam reduzir o custo de seus produtos e implementar soluções não padronizadas usam um protocolo fechado.

Tipos de sistemas

Você pode fazer uma casa inteligente de acordo com diferentes esquemas, dependendo do tipo de equipamento e do protocolo de comunicação. Os sistemas de software e hardware para casas inteligentes são divididos condicionalmente em vários tipos.

Com fio

Sem fio

Soluções centralizadas

descentralizado

Rede com protocolos abertos

Equipamento de protocolo fechado

Principais elementos e sensores:

• bloco principal (pode não estar em um esquema descentralizado);
• sensores de vazamento de água;
• sensores de fumaça;
• sensores de temperatura;
• sensores de movimento e luz;
• câmeras de vigilância;
• ventilação doméstica inteligente;
• sistema de abertura/fecho remoto de estores;
• gerenciamento de mídia;
• dispositivos de controle para aquecimento, eletricidade e abastecimento de água;
• pode haver transmissores de informações de medidores de água e eletricidade (tais projetos estão sendo implementados, por exemplo, por Moscou como parte da introdução de inovações no setor de habitação e serviços comunitários);
• gateway de software ou hardware para conexão e controle externo e transmissão de alertas ao proprietário;
• tomadas e interruptores inteligentes;
• alarme.

Em vários esquemas, sensores e outros elementos servem como gateways para transmitir um sinal sem fio para dispositivos de rede vizinhos.