スマートホームとは：操作の原理とデバイス+プロジェクトの作成と組み立てのヒント

設置と安全要件

この段落では、自分の手で給湯を行う方法を検討します。

ステップ1：プロジェクト

まず、適切なスキームを選択し、紙に表示します。部屋の面積、ラジエーターの位置、パイプライン、それらの寸法などを考慮してください。このようなスケッチは、消耗品の量を正しく計算するのに役立ちます。特別なプログラムは、すべての計算を大幅に簡素化します。

ステップ2：アクセサリ

ボイラー、バッテリー、パイプが何であるかを簡単に考えてみましょう。暖房装置の種類は、使用する燃料に応じて、ガス、電気、固体燃料、およびそれらを組み合わせたものです。これらのオプションの中でお気に入りは、当然のことながらガス装置と呼ぶことができます。給水ボイラーにはポンプ付き（民家の強制暖房用）またはポンプなし（自然循環）があり、どちらも自分の手で設置できます。二重回路ユニットは、家の中の熱だけでなく、お湯も提供することで、それ自体が十分に証明されています。

スチール製のバッテリーは価格に満足しますが、同時に腐食する可能性があり、クーラントを排出する予定がある場合は、耐用年数が大幅に短縮されます。それどころか、鋳鉄は永遠の素材と言えます。長時間熱くなりますが、長時間保温します。しかし、重量があり、見た目も魅力的ではなく、コストが高いため、この素材の人気は大幅に低下しています。鋳鉄製の電池はアルミニウム製の電池に置き換えられました。それらの外観は非常に魅力的で、急速に加熱され、腐食に耐性があります。ただし、アルミニウムは圧力の急激な変化に耐えられません。バイメタル抵抗器は優れた放熱性で有名ですが、防食性はアルミニウムと同じです。

鋼管は、動作寿命が短いため、以前の栄光を失っています。それは現代のポリプロピレンに置き換えられました。簡単な設置、「ワンピース」デザインを作成する能力、リーズナブルなコストと信頼性-これらすべてが否定できない利点です。銅パイプも優れた特性を持っていますが、誰もが自分のコストを支払う余裕があるわけではありません。

ステップ3：ボイラー

民家の給湯は、ボイラーでキャリアを加熱するように作られています。このスキームは、集中供給がない場合に最適です。したがって、ボイラーを設置する場所を選択するときは、ガスパイプラインの入口の位置または電気配線の存在を考慮に入れる必要があります。固形燃料ユニットについて話している場合は、煙突を追加で設置する必要があります。クーラントの自然循環を希望する場合は、リターンラインができるだけ低くなるように加熱ユニットを配置します。この場合、地下室が理想的です。

ステップ4：ヒートシンクの取り付け

バッテリーは窓の下または出入り口の近くに配置されます。取り付け設計は、抵抗器の材質とセクション数によって異なります。それらが重いほど、より信頼性の高い固定が必要になります。バッテリーと窓枠の間に10cm以上の隙間を残し、床に6cm以上の隙間を空ける必要があります。各要素に遮断弁を取り付けることで、バッテリー内の冷却液の量を調整できます。エアバルブは、不要な渋滞を回避するのに役立ちます。

ステップ5：配線

ボイラーは、パイプラインの設置の開始点になります。この場合、選択して紙にスケッチしたスキームに従う必要があります。パイプが見える場合は、オープン配線について話しています。一方では美的側面が損なわれ、他方では漏れが見えるままであり、損傷した要素を交換するためにボックスを分解する必要はありません。パイプラインは、隠したり、壁にレンガで埋めたり、石膏ボードで作ったりすることもできます。この段階で、バッテリー、追加の機器（ポンプ、フィルター、安全装置、膨張タンクなど）が接続されます。

既製のソリューションと日曜大工の組み立て

自分で「スマートホーム」を作るには？現在、システムを構築するための幅広い選択肢があります。さまざまな大企業が新製品をリリースし、ソリューションとデバイスを提供しています。この概念を実装するためのいくつかのオプションを検討してください。

Googleホーム

Googleは長年スマートホームのアイデアを開発しており、制御システムを構築するための基礎となる製品ファミリーを持っています。

Googleホームコラム

このコラムで実行される機能のセットは非常に幅広く、その助けを借りて、その日の計画を立てたり、ニュースを聞いたり、検索エンジンを使用したり、ゲームをプレイしたりできます。音楽、ラジオ、アラーム、タイマー、リマインダーを管理し、すべてのネットワークデバイスにメッセージを送信できるようにします。しかし、あなたはそれを自分でロシア化する必要があります、指示はインターネットで見つけることができます。 Google HomeはIFTTTもサポートしており、さまざまなデバイスをシステムにリンクできます。

ホームハブデバイス

アシスタント音声アシスタントと通信するための列であるコントロールセンターには、画面が追加されています。ユーザーの安心感と安心感を高めるため、カメラは搭載していません。ナイトモードがあります-デバイスは、ライトの明るさ、家の温度を下げ、ロックを閉じるコマンドを送信できます。 Googleホームアプリを介してリモートで機能を制御することが可能です。

ZigBeeをベースにしたスマートホーム

スマートホームシステムの自己調整は、ZigBeeを使用して行うこともできます。これは、家やアパートのすべてのデバイスが相互作用するための無線通信規格です。 ZigBeeは、スマートソケット、電球、調光スイッチ、モーションセンサー、さまざまな制御センサーなど、多くのデバイスを製造しています。ZigBee標準をサポートするデバイスのメーカーのリーダーは、中国の会社Xiaomiです。

ZigBeeシステムの操作は、次のタイプのデバイスを使用して実行されます。

• システムアクティビティを管理し、プロセスのセキュリティを確保するコーディネーター。
• 常に動作し、スリープモードでのデバイスの動作を担当するルーター。また、障害が発生した場合の復旧も担当します。これらは、コーディネーター、ルーター、および周辺機器や機器に接続して情報を転送します。
• データの送受信を担当するエンドデバイス。これらはコーディネーターとルーターに接続され、コマンドの実行を担当するセンサーとメカニズムにも接続されます。

Arduinoで人気のセンサー

Arduinoは、自動化ツールやロボットツールを簡単に作成できるプログラム可能なマイクロコントローラーボードです。それに接続されている最も人気のあるセンサーを考えてみましょう。

障害物センサー

これは、フォトダイオードと、赤外線スペクトルの信号を送受信するLEDで構成されています。

距離センサー

HC SR04センサーは、超音波の受信機とエミッターで構成されています。

大気圧センサー

一般的なセンサーBMP180、BMP280、BME280は、電子気圧計で使用できます。

モーションセンサー

最も一般的なのはHCSR501モジュールで、応答速度と応答遅延時間を調整する機能を備えています。

光センサー。

そのシンプルさと信頼性で人気があります。

リークセンサー

モジュールはセンサーとコンパレーターで構成され、コンパレーターボードにはセンサーの感度を制御する抵抗があります。

湿度センサー

電極とコンパレータで構成されています。自動灌漑システムの土壌水分を測定するために使用できます。

3月31日-WirenBoardからのパッケージ

最後に、私が使用するすべてのスマートな鉄片が入ったパッケージが届きました。リストは次のとおりです。

名前	量	DIN/個	DIN/合計
WB6セルフコントローラー	1	6	6
最大構成のWB-MSWv.3CO2VOC多機能センサー	8	—	—
最小構成のWB-MSWv.3多機能センサー	3	—	—
WBIO-DI-DR-16「ドライコンタクト」、窓/ドア開口センサー、シナリオボタン	2	3	6
水の消費量の計算と漏れの制御のため	1	3	3
カーテンと窓のモーターコントロール	5	3	15
WB-MAP12H電力量計	1	6	6
WB-MR6Cリレーモジュール	4	3	12
コントローラモジュールを別のキャビネットに移すためのWB-MIO-E	1	2	2
WBIO-AO-10V-80-10V調光制御	1	2	2
WB-MRGBW-DLEDストリップコントロール	4	2	8
razumdomによるDDM845Rv3電球調光モジュール	3	6	18

スマートホームコントローラーとは何ですか？

スマートホームコントローラーは、すべての消費者、アプライアンスを管理し、これらの消費者の状態に関するレポートを所有者に送信するデバイスです。それは、照明、暖房、空調システムを制御するための温度、空気、光センサーによって導かれます。タイムスケジュールに従って、時間の経過とともにさまざまなアクションを実行するようにプログラムできます。オフラインモードに加えて、コントローラーは特別なインターフェース（コンピューターネットワーク、モバイルオペレーター、または無線ネットワーク）を介して接続され、デバイスを手動で制御できます。

スマートホームシステムコントローラーによって制御されるアプライアンス

制御システムのアーキテクチャをどのように構築するかに応じて、コントローラを選択する必要があります。たとえば、ガバナンスシステムには、集中型と分散型の2種類があります。集中制御システムは、家の中のすべての消費者（デバイス）とユーティリティを管理する単一の高性能中央コントローラーに基づいています。

分散型制御の場合、スマートホームインテリジェントシステムはいくつかのより単純なコントローラーで構成され、各コントローラーは特定の領域を制御する機能を備えています-部屋とその中のすべての電化製品、家全体の個別の照明グループ、家庭の特定の目的電化製品など（地域のコントローラー）。

最新のスマートホームシステムの中央コントローラーは、独自のOS（オペレーティングシステム）、RAM、および信号を切り替える（制御する）ための多くの電子コンポーネント（電子リレー、テリスターキーなど）を備えた小さなプラスチックケースに収められたコンピューターです。

スマートホームシステムのセントラルホームコントローラーの構成の1つ（オンボードワイヤレス伝送モジュール、USB、COM、イーサネットポート）

また、構成によっては、携帯電話を介したリモートコントロール用のGSMモジュール、家のどこからでもシステムを制御するためのWi-Fi送信機、およびグラフィカルタッチまたはボタンインターフェイス（LCD画面）が組み込まれている場合があります。さらに、コンピュータおよび/またはネットワーク機器に接続するためのコネクタ：イーサネット、USB。

このようなコントローラーは、冷蔵庫、電子レンジ、ユーティリティなどのインテリジェント機器を制御できます。（そのような機能が技術自体に提供されている場合）、冷蔵庫の温度、入出力電話回線などのデータを所有者に報告することさえできます。

ディスクリート入出力変調器であるリージョナルコントローラーは、スマートホームテクノロジーを実装する低電力の論理電子制御ユニットです（これに対して、マイクロプロセッサーCKの周波数は約500 MHz、RKは約50 MHzです）。ルールは、オペレーティングシステムを持たず、体系的にカスタマイズ可能です。時間または特定のセンサーからの信号によって、任意の基本シナリオに合わせて構成できます。

インターフェイス（ネットワークに接続するためのコネクタ）イーサネットを備えたスマートホームシステムのプログラマブルコントローラ

彼は基本的なタスクとイベントを管理します。たとえば、それに接続された光センサーは信号を出します（暗くなると）。コントローラは、エグゼクティブリレーまたはグループに信号を送信します 照明制御用。また、各アクションの所有者に通知します。言い換えれば、ディスクリートI / O変調器は、一種のインテリジェントなプログラム可能な電子リレーです。

このようなデバイスは、ネットワークスイッチング用の電子コンポーネントとインテリジェントな部分（メモリを備えたマイクロプロセッサ）でも構成されています。 （製造元と構成に応じて）USB、イーサネットインターフェイス、および制御、プログラミング、および所有者へのレポート用の他のポートを備えている場合があります。

スマート暖房システム戦略

住宅の暖房の問題がどれほど曖昧であるかについてもう一度話す必要はありません。それはエネルギー消費のコストに直接関係しており、これらのコストは家計に大きな負担をかけます。

したがって、「スマート」加熱の戦略は、それを検討するだけでなく、それを実装しようとすることも非常に重要で価値のあるトピックです。

別のサーモスタットに温度パラメータを設定するだけで十分であり、「スマート」暖房はアパート（民家）の所有者に快適な状態を提供するために必要なすべての作業を行います

スマートホーム戦略を暖房システム全体に適用すると、コストを大幅に削減できる可能性があります。消費量の正確な管理と熱資源の合理的な配分は、節約に貢献します。

暖房システムに関連するスマートホーム戦略は、実際に計算され、テストされています。結果は、そのようなアプローチの大衆性を約束します。

スマートホーム暖房スキームと制御システム、写真とビデオ

スマートビルディング自体は、リソース効率の高いオフィスまたは小売ビルを意味し、使用される生活改善のすべてのソースを実際的かつ正確に消費します。スマートホーム-熱供給、電気エネルギーなど、および外部環境への適度な影響。

言い換えれば、このタイプの建物は、国内プロジェクトにおけるエネルギーの理想的な生産、貯蔵、および管理によって区別されます。今日、資源効率の高い家は、カントリーハウス、都市の外の家、設備の整ったサマーコテージだけでなく、伝統的なアパートにもなり得ます。

スマートホームシステムの種類

年間を通じて急激な気温変化の状況では、住宅地への熱供給の問題は非常に重要です。ほとんどの住民は、寒い時期には暖房用バッテリーはほとんど熱を提供せず、熱が来ると最大限に熱くなると不満を漏らしています。結局、何が起こるかというと、人々は必要のないものに対して過剰に支払うということです。あなたの暖房システムが正常であるが、伝聞からのこのあまり快適ではない現象に精通していない場合、スマートホームの暖房システムをどのように装備できるかを学ぶのは場違いではありません。

スマート熱供給の詳細

熱供給に関連するスマートホームの概念そのものが、低価格で一貫して暖かい部屋で人が快適に暮らせることを意味します。これは、暖房システムも、使用していないものに再度支払う必要がないように設計する必要があることを意味します。しかし、どんな取り決め、特に収益性の高い熱供給と資源効率の良いものについては、実質的に投資する必要があります-それでも、そのような決定はすぐに完全に正当化されることを忘れないでください！

したがって、スマートホーム暖房システムの操作に自動化を使用することは、自動化自体と制御コンポーネントが正しく選択されて使用されている場合、快適な生活条件を作成し、燃料を節約するための基本原則です。暖房ボイラーと制御センターの共同生産活動の場合にも同じことが存在する可能性があります。通信インターフェースとボイラー安全ツールの助けを借りて、熱供給が実現されます。

スマートホームの暖房回路

システム自体が熱供給の温度を変更し、部屋の専用センサーからのインジケーターを確認します。

特に、このオプションはカントリーハウスに適しています。ここでの最適な解決策は、加熱熱媒体の温度調整です。

組織における有望な方向性

一方、スマートホームで熱供給を整理する方法は他にもたくさんあります。たとえば、システムは窓の外の天気に依存している可能性があります。このアプローチは、特に室内の温度を測定するように設計されたセンサーだけでなく、外部の温度インジケーターに焦点を合わせたセンサーの存在を前提としています。このような加熱の動作を正確に維持するには、2つの外部メーターを使用するのが最適です。

制御管理スキーム

それぞれのコントローラーの動作原理は、熱媒体の温度と天候の曲線であると考えられています。つまり、窓の外に冷気が入るとシステム内の水が熱くなり、外から熱くなると凍結します。摂氏スケールの+20のマークは、熱媒体の基点と見なすことができるため、比喩的に言えば、システムの温度は外気温と等しくなり、過剰な熱出力と暖房は終了します。 。

快適なレベルに近づくために スマートホームでの暖房、アパートの温度が地域の特性を持つように暖房を調整することが可能です。つまり、個々の場所で、外部センサーによって設定された場所に関連して修正することができます。本当の理由で部屋を暖める人が部屋の1つにたくさんいる場合、システムはこのゾーンの温度上昇を計算し、それを気象コントローラーに設定されたものと比較して、熱を周囲に分割することができます。この部屋のインジケーターの調整に関連するアパート。

同様に、スマートビルディングに設置された暖房システムは、家に快適さをもたらし、熱供給の費用を削減するための有望な方向性と言えます。

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スマートホームの動作原理

システムの重要な要素はコントローラーです。アパートにあるすべてのセンサーからの信号を収集して分析します。彼の仕事は止まることはありません。

コントローラを使用すると、接続されているすべてのガジェットをリアルタイムで制御したり、起動の遅延をスケジュールしたりできます。システムに必要なパラメータを一度設定すれば十分であり、常にそれらをサポートします。

しかし、すべての利点があるので、そのような機器にはいくつかの欠点もあります。他のテクニックと同様に、失敗してフリーズする可能性があります。したがって、再起動して再構成する必要がある場合があります。時にはこれは専門家の関与を必要とします。

センサーからの信号伝送の種類に応じて、システムは有線と無線に分けられます。最初のケースでは、すべてのコンポーネントがケーブルで相互に接続されています。有線システムは、信頼性、高い応答速度、および長い耐用年数が特徴です。無線複合施設では、信号は専用の無線チャネルを介して送信されます。これにより、構造物の設置を簡素化およびスピードアップできます。

制御方法に基づいて、スマートホームは次のように分類されます。

1. 一元化。すべての情報は1つの論理モジュールに収集されます。その役割は、多くの場合、多数の入力を持つコントローラーによって実行されます。その上にプログラムが書かれており、それを利用してデバイスを制御します。この設計により、機器の操作に関する複雑なシナリオを作成できます。

2. 分散型。各デバイスには、個別のマイクロプロセッサが装備されています。 1つの要素に障害が発生しても、残りの要素は正常に動作し続けます。分散型システムは信頼性と耐久性があります。

3. 組み合わせる。それらは、1つの中央ユニットといくつかの分散型制御モジュールで構成されています。このデザインは簡単にカスタマイズできるため、今日ではほとんどのメーカーに好まれています。

スマートホームは、プロトコルのタイプ（オープンとクローズ）に従って分類することもできます。プロトコルは、すべてのデバイスが相互に通信するための言語です。ほとんどのメーカーはオープンプロトコルで動作します。製品のコストを削減し、非標準のソリューションを実装したい企業は、クローズドプロトコルを使用しています。

システムの種類

機器の種類や通信プロトコルに応じて、さまざまなスキームに従ってスマートホームを作成できます。スマートホーム用のソフトウェアおよびハードウェアシステムは、条件付きでいくつかのタイプに分けられます。

有線

システム機能	プロ	短所と起こりうる問題
コンポーネントは有線接続を介して直接通信します。 センサーはセンサーを介して制御ユニットに信号を送信し、エンドデバイスは制御コマンドを受信します。	応答速度が速く、信号強度が不十分なワイヤレス環境でのパルス送信の問題を排除します。 データバスは多くのパルスで過負荷になっていません。	電線の敷設が必要で、家を建てる段階で通信を計画しています。 インストールは複雑で、多くの作業が必要です。 複合体またはそのセグメントの完全な再設計が必要になる場合があります。

無線

システム機能	プロ	短所と起こりうる問題
デバイスは、ワイヤレスチャネルを介してコントロールユニットに接続されます。	配線は必要ありません。このソリューションは、変更を加えることなく、ほとんどすべての施設の構成に適しています。	一部の周辺機器は電池を交換する必要があります（ただし、最新の「スマートデバイス」は、1つの電池で最大数年間動作できます）。 無線チャネルを介した通信は、システムの機能と空間でのその規模をいくらか制限します。すべてのデバイスがネットワークのカバレッジエリア内にある必要があります。この問題は、メッシュネットワークを使用することで部分的に解決されます。 IRを使用する場合、デバイスは互いに視線内にある必要があります。

一元化されたソリューション

システム機能	プロ	短所と起こりうる問題
セントラルコントロールユニットを装備。ユニットは、共通バスを介して「スマートホーム」コンポーネントの相互作用を制御および同期し、ユーザーコマンドの実行を保証します。	ヘッドユニットは、ネットワークの要素を統合および調整します。	機能は、制御モジュールのハードウェア機能とそれに組み込まれているソフトウェアによって異なります。 システムの「頭脳」に障害が発生すると、その機能が失われます。

分散型

システム機能	プロ	短所と起こりうる問題
デバイスは同じネットワークで動作しますが、単一のコントロールセンターはありません。各要素は独立したサーバーです。	中央ユニットの問題により機能が失われる心配はありません。	構成とデバッグをより複雑で混乱させる可能性のある多くのコントロール。

オープンプロトコルのネットワーク

システム機能	プロ	短所と起こりうる問題
機器で特定の通信プロトコルとコマンド形式を使用するさまざまなメーカーがあります。	非互換性の問題を恐れることなく、異なるベンダーの機器をペアリングできます。	場合によっては、プロトコルの実装のニュアンスのために、スキームの要素を適応させる必要があるかもしれません。

クローズドプロトコル機器

システム機能	プロ	短所と起こりうる問題
開発者は、独自のプロトコルとコマンド言語を使用してデバイスを実装します。ベンダーが作成した（または認定した）要素のみを使用できます。	すべてのコンポーネントは高度な互換性があります（通常、古い周辺機器との下位互換性も含まれます）。	サードパーティの機器はシステムに接続できません。場合によっては、この問題は開発者がAPIを開くことで解決されます。

主な要素とセンサー：

• メインブロック（分散型スキームではない場合があります）;
• 水漏れセンサー;
• 煙センサー;
• 温度センサー;
• モーションセンサーと光センサー。
• 監視カメラ;
• スマートホーム換気;
• ブラインドの遠隔開閉システム;
• メディア管理;
• 暖房、電気、給水用の制御装置。
• 水と電気のメーターからの情報の送信機があるかもしれません（そのようなプロジェクトは、例えば、住宅と共同サービス部門の革新の導入の一部としてモスクワによって実施されています）。
• 外部接続および制御と所有者へのアラートの送信のためのソフトウェアまたはハードウェアゲートウェイ。
• スマートソケットとスイッチ。
• 警報。

多くのスキームでは、センサーやその他の要素が、隣接するネットワークデバイスにワイヤレス信号を送信するためのゲートウェイとして機能します。