Напускам жилището и цялата автоматизация трябва да остане там – вече не!

Противно на разбиранията, автоматизацията в много случаи не означава опростяване. Обикновено автоматизираната система представлява множество свързани компоненти, ръководени от управляващ софтуер. Тя може да се самодиагностицира, да „преценява“, да работи с голямо количество информация и да анализира много обстоятелства. Включително атмосферни условия, местоположение, други външни фактори, или казано по друг начин – смущения. Крайната цел е нашето желание или задание да бъде изпълнено въпреки външните влияния. Например без значение от времето навън, температурата в жилището да се поддържа 22 °C. Подобни системи в момента присъстват на много места, но все още в голяма част от случаите преобладават кабелните връзки между отделните звена. “Жицата” понякога си остава най-добрият и надежден начин за свързване, но не винаги е удобно решение. Особено при вече изградени жилища, производствени или обществени сгради. Също така в случаите, когато има голяма вероятност да се преместиш скоро – например ако си под наем. В този контекст логично се замисляме дали преносима домашна автоматизация е възможна. С безжичните решения, които могат да се използват при автоматизацията на дома, проблемът е решим.

Какво трябва да знаем преди да започнем?

Всъщност какво трябва да знаем, за да имаме добре изградена безжична система? Естествено на първо място е ясно задание от потребителя. Какво ще управляваме? Изобщо има ли нужда да правим автоматизация само за да гасим лампата в коридора или един датчик за присъствие/движение може да свърши същата работа? Този тип въпроси трябва да са предварително добре обмислени преди да започне етапът на проектиране. След определянето на изискванията се подбира подходяща комбинация от т.нар. изпълнителни звена и софтуер, които оптимално да ги изпълнят. Обикновено в този момент вече е налице готова концепция с ясно задание за работата на системата, примерни визуализации на потребителският интерфейс и не на последно място – схеми на свързване на компонентите. Но да се върнем на темата за без-жицата. Наименованието “Wire-less” съвсем не означава „без никакви кабели“, по-скоро би трябвало да се разбира като “много по-малко кабели”. Изпълнителните звена са определена порода “джаджи”, които обикновено се състоят от две части – силова (електрическа) и комуникационна. Силовата част отговаря за превключването на електрическите товари, каквито са например осветлението, щорите и завесите, задвижванията на вентилите на парното/подовото отопление и др. Комуникационната част най-често използва някой или няколко от стандартизираните безжични протоколи за автоматизация, например ZigBee, EnOcean, Z-Wave и др.

Преносима домашна автоматизация (примерна архитектура)

Тук ще дадем пример за изграждане на система за автоматизация в малко двустайно жилище (около 65 кв.м), което се отоплява от централен ТЕЦ. В жилището има изискване да се управляват осветлението (кухня, баня, спалня) и отоплението (кухня/хол и спалня). Примерно разпределение на жилището:

                                         План на малко жилище 65 кв. м.

Най-важното условие, към което ще се придържаме и е причината за заглавието на темата е фактът, че жилището не е наше и не желаем инвестицията да бъде изцяло загубена, когато го напуснем. Също така в много случаи хазяинът забранява каквито и да е модификации по електрическата инсталация. Тези ограничения ни подтикват да отговорим на много важен въпрос – как да сме автоматизирани, но незабележимо?
Решението, което ще използваме за примера,
се нарича Struxureware Building Expert. То е разработка на Шнайдер Електрик и е предназначено именно за този случай. Защо използваме това решение? Първо – то отговаря на изискванията за единна безжична платформа за автоматизация. Второ не изисква супер задълбочени знания в областта на програмирането, автоматизацията и електрическата част на нещата и трето – EnOcean комуникацията е идеална за не големи жилища до 120 кв.м. С други думи, от наличните към момента безжични решения, това е едно от най-бързо “оживяващите” и приложими в конкретният проект. Разбира се същата концепция може да се приложи и в по-голямо жилище, но нека започнем с по-проста и лесна задача.
За
начало сме преброили предварително всички електрически “неща”, които ще управляваме или казано на технически език т.нар. електрически товари. Нашият двустаен апартамент разполага с 2 радиатора, за които ще са ни необходими 2 броя безжични задвижвания и 2 броя безжични термостати. Имаме и 4 кръга на осветление (Антре, Хол/Кухня, Баня, Спалня). В допълнение искаме да управляваме и вентилаторът в банята. Той също е електрически товар в този пример. Ето и как изглежда нашият проект, след като сме установили какво точно желаем да управляваме и какъв брой/тип електрически товари имаме:


Схема на преносима домашна автоматизация в малко жилище

Управление на осветлението

За ключовете за лампи ще използваме модел с вградена EnOcean безжична комуникация. Той е енергийно независим – няма батерия в себе си. При натискане се захранва на принципа на пиезо запалките и изпраща управляващ импулс. Поради това може да бъде разположен на практика навсякъде – буквално се залепва, където желаете или се монтира на мястото на старите ключове.
В случай, че ги монтирате на мястото на старите еднополюсни ключове, трябва да оставите електрическите връзки на стария ключ така, че веригата да е затворена (да свържете двата края на кабелите заедно след като демонтирате ключа). Ако не се разбирате с електротехниката, може и изобщо да не се занимавате с кабели, а просто да оставите съществуващите ключове във включено положение и да ги забравите.
В антрето имаме една лампа и един ключ за нея. Вече сме наясно какво се прави с ключа и се заемаме с лампата. Тя се явява нашият електрически товар. Т.е. ако следваме първоначалната логика при нея трябва също да поставим някаква “джаджа”. Тя ще бъде свързана едновременно към централният контролер, който ще поставим в последствие и ще управляваме през смарт устройства, и към безжичният ключ, които вече монтирахме. Необходимата “джаджа” в случая е безжично реле, което може да се монтира в непосредствена близост до самата лампа (както е показано на примера).
Полилей с монтирано безжично реле

Свързваме релето според инструкциите, които пристигат с него и го скриваме в горната част на полилея. Свързването прилича на това на обикновен ключ за лампа, така че всеки с фазомер и отвертка може лесно да се научи да го прави.
Едно “смарт-реле” може да бъде свързано с повече от един ключ и обратното, един безжичен “смарт-ключ” може да бъде свързан към повече от едно реле, въпрос на концепция. За сега ще го запазим по-простичкко, като се придържаме към тривиалният вариант един ключ – едно реле. След като монтираме ключът и релето следва т.нар процес на “обучение” между ключа и релето. Това е моментът, в който смарт-релето пита “Кой е моят ключ?”, при което с едно натискане на съответният ключ той изпраща съобщение “Аз!” и процесът на обучение завършва. Ако се чувствате неуверени при тази стъпка, може да ви бъде от помощ и електричар с добър английски или познат, който има вроден технически ентусиазъм. Свързали сме релето и ключът в Антрето, ред е да продължим с останалите стаи.

По същия начин се подхожда и в спалнята, кухнята и банята. Там, където смарт-релето не се побира в полилея или няма полилей, може да се сложи в самия плафон или да се скрие в гипс-картона (който вече повечето стаи, включително и баните имат). Със спалнята, както може да се види и от схемата, трябва към едно реле да се свържат 2 ключа. Така домакинът може да пуска/спира осветлението щом влезе в стаята и след като си легне, от ключът до леглото. Винаги остава вариантът ключът да е един и да си го носим в джоба, но все пак ще обърнем внимание на по-тривиалният случай. За целта, релето се “обучава” с 2 ключа по описания по-горе начин. Теоретичното ограничение на използваните смарт-релетата е около 30 управляващи ключа за едно реле.

В банята също има особеност – ако искаме да управляваме осветлението и вентилатора по отделно, ключът трябва да е сериен. Серийният ключ представлява два единични, двойно по-тесни ключа, монтирани в общ модул с размерите на един стандартен. Ако ще управляваме осветлението заедно с вентилатора, може да използваме и обикновен единичен (еднополюсен) ключ. Освен ключ, тук имаме и 2 релета, които трябва да свържем към него по вече познатият начин.
При физическият монтаж на “смарт релетата” те трябва да се свържат към осветителното тяло. Това може да звучи сложно за неспециалист, но не налага кардинални промени на съществуващото окабеляване. Единствено се добавят 2 много къси проводника а.к.а “мостчета” към монтираното реле, за да може да се изпълни неговата ел. схема и то да заработи нормално. Работата между ключовете и релетата може да се координра и на по-следващ етап, когато се добави централен контролер, в който се съдържа визуализацията и логиката на работа на системата. “Смарт-релетата” изглеждат така:

Смарт реле“Смарт-ключовете”, за които споменахме, че са изцяло самозахранващи се (не са им необходими батерия или какъвто и да е тип ел.захранване) и изглеждат така:
Безжични смарт ключове

Отопление

Останаха радиаторите и термостатът. И тук ще използваме един иновативен продукт, а именно термостат със соларна клетка, който е изцяло безжичен и също няма нужда от батерии (трябва да мислим и за околната среда, нали 🙂 ). Примерно изображение на термостатът може да видите на долната картинка:
Термостат със соларна клеткаВ конкретният пример, термостатът има опция за локална температурна настройка от въртящ се селектор и за отдалечена настройка през софтуерът за автоматизация и визуализация, който ще разгледаме по-късно.
Сега е ред да се добави и задвижката за главата на радиатора, която на практика се управлява от термостата. Тя отново е безжична и не изисква допълнително окабеляване за комуникация с контролера. Монтира се просто – сваляте старата и поставяте новата “глава”. Как се захранва ли ?
В решението, което разглеждаме тя е единственият елемент, които изисква наличие на батерия – 3 броя 1,5V батерии са достатъчни за необходимата функционалност.
Безжичната задвижка за радиаторът изглежда ето така:
Безжична задвижка за радиатор

Дотук добре – окомплектовахме всичко необходимо, за да управляваме осветлението, вентилатора в банята и отоплението в спалнята и хола/кухнята.

Главен контролер

Остана само да добавим централният контролер – мозъкът на системата или “главната джаджа”.
В днешната тема разглеждаме контролерът на наречен Multi-Purpose Manager, които визуално прилича на рутер с 2 антенки (реално двете антенки служат за комуникация с безжичните устройства на територията на жилището по 2 от безжичните протоколи – EnOcean и ZigBee). Контролерът разполага с вграден WEB интерфейс, в който могат да се създават потребители, графични екрани на жилището, графици, записи, потребителски скриптове. Най-важното – чрез него могат да се свържат всичките безжични устройства разположени в жилищата, така че да работят като едно цяло. Изградената по този начин система спестява енергия и носи основните предимства на автоматизацията – удовлествореност и комфорт за ползвателите си. Иновативното в случая е необвързването с “жици” и възможността за мобилност на цялото решение, буквално. Важно е да отбележим, че за контролерът трябва да се вземе малко допълнително захранване на 24VAC, около 60W, тъй като не може да работи директно с 220 волта от мрежата. Той може да се монтира на директно на стена или на DIN шина, монтажна плоча или дори да не се фиксира никъде в жилището – да се постави на бюро или дори да се скрие под него.
За да имате отдалечен достъп до контролера, трябва да се осигури LAN връзка към вашият рутер или суич. От тук насетне се започва частта с конфигурацията, за която ще разкажем в следващите теми.
Централен безжичен контролер
Тук ще добавим само визуална представа за контролера и ще ви припомним отново заглавието на темата. Това всъщност дава смисъл на инвестицията, позволявайки ви за не повече от час на демонтирате абсолютно всички елементи, да ги приберете в един сак и да занесете
целия комфорт и енергийна ефективност на следващото място, което ще обитавате. Системата не е обвързана с оборудване на определен производител. Крайните елементи от нея лесно могат да променят местоположението си.

В следващата тема, свързана с конфигурацията, ще може да видите и детайлен списък с количествата и моделите на използваните компоненти. Ще се радваме да отговорим на всички ваши въпроси към тази статия в нашия форум.

Вашият коментар

Вашият имейл адрес няма да бъде публикуван. Задължителните полета са отбелязани с *