Dans cet article, nous passerons en revue l'expérience de développement et de mise en œuvre d'une maison intelligente dans un appartement de deux pièces. Ici, le point de vue de l'auteur sur l'approche de la conception et du développement d'une maison intelligente sera présenté, ainsi qu'une solution clé en main qui fonctionne avec succès depuis 4 ans.Bienvenue à ceux qui veulent rendre leur maison intelligente.Qu'est-ce qu'une maison intelligente? Nous allons nous éloigner des définitions officielles et les regarder du point de vue du consommateur. Lorsque l'auteur a partagé pour la première fois ses idées d'une maison intelligente avec son ami, il a dit: "Vous ne pouvez pas accéder à l'interrupteur et allumer la lumière vous-même?" À sa manière, il a raison - l'auteur est paresseux (une blague). L'idée d'une maison intelligente consiste précisément dans le fait qu'il effectuerait lui-même des manipulations pour contrôler l'éclairage, l'alimentation et, en même temps, économiser des ressources et assurer la sécurité. Ainsi, une maison intelligente est un complexe de solutions logicielles et matérielles visant à améliorer la qualité de vie des personnes vivant dans la maison. Oui, c'est vrai, une maison intelligente doit être considérée comme ce qui rend votre vie plus confortable, et non comme un gros jouet cher. Dans ce concept, l'auteur de l'article reconnaît la commande vocale d'une maison intelligente comme inutile et considèrece qu'une maison intelligente devrait réaliser et, à l'avenir, anticiper également le comportement humain typique.Modèles de comportement
Par où commencer lorsque vous pensez à une maison intelligente? Avec le choix de la technologie, un contrôleur central? Non et non encore. Tout d'abord, posez-vous la question - pourquoi ai-je besoin d'une maison intelligente? Que va-t-il faire pour moi? Selon l'auteur de l'article, il existe quatre groupes de fonctions qu'une maison intelligente peut fournir:- Modèles de comportement - soutien au comportement typique de la vie dans un appartement, en termes d'utilisation d'appareils électriques et d'éclairage.
- Environnement confortable - création de confort en fonction des conditions, par exemple, jour, nuit, invités, soirée romantique, etc.
- Support d'informations - divers conseils pour les personnes vivant dans l'appartement sur la météo, les embouteillages, les événements actuels, tels que les anniversaires d'amis, etc.
- Maison sûre - prévention des urgences, arrêt rapide des appareils électriques, fonctions de sécurité.
Tous ces groupes de fonctions doivent être soigneusement pensés, coordonnés avec tous ceux qui vivent dans l'appartement, et seulement après cela, nous pouvons parler de la conception d'un système de maison intelligente. Nous montrons un exemple d'une telle conception, en utilisant l'exemple de la fonction de maison intelligente de l'auteur de l'article.Commençons donc par les modèles de comportement. Pour les voir, vous devez vous regarder et regarder votre famille pendant un certain temps. Dans le cadre des observations, nous enregistrons: à quelle heure une personne se lève-t-elle, prend-elle toujours de la nourriture en même temps ou dans un certain intervalle, l'itinéraire autour de l'appartement, à partir du moment où il se réveille pour quitter la maison, l'itinéraire le long de l'appartement depuis son arrivée à la maison jusqu'à la fin. En conséquence, nous obtenons une image dans laquelle cela est important pour nous: quel type de sources de lumière une personne utilise, ce dont elle a besoin pour une existence confortable - l'inclusion d'un sol chaud dans la salle de bain, un éclairage doux, des lumières tamisées la nuit, etc. De tels modèles doivent être trouvés pour chaque membre de la famille et obtenir quelque chose entre les deux qui ne bouleversera pas le confort des autres. Supposons qu'un mari se lève plus tôt que sa femme tous les jours.Afin de ne pas réveiller votre femme, vous pouvez allumer une lumière verte faible au plafond pendant cinq minutes au lieu d'un éclairage au plafond, puis l'éteindre (d'après l'expérience de l'auteur, une lumière verte faible n'interfère pas avec le sommeil des autres). En conséquence, deux modèles ont été réalisés - le matin du week-end et le matin de la semaine. Dans le cadre de ces modèles, la maison intelligente allume l'éclairage au bon moment, la radio s'éteint elle-même et indique à l'aide de différentes couleurs des plafonniers combien de temps il reste avant d'aller au travail. Les modèles eux-mêmes sont lancés par la maison intelligente sur la base de calculs du temps nécessaire pour les procédures du matin avant le début d'un événement à partir du calendrier Google. Pour cela, un réveil intelligent spécial a été développé qui analyse les données sur les événements à venir.Pour créer un environnement confortable, il est également nécessaire d'observer quel type d'éclairage nous nous sentons à l'aise lorsque nous allons à la cuisine la nuit, allumons-nous le sol chaud le matin tous les jours ou uniquement le week-end, quel type d'éclairage définissons-nous lorsque nous regardons la télévision? À la suite de ces observations, l'auteur a réalisé un rétro-éclairage vert dans les chambres, et dans les lieux publics, le plafonnier était de 10% de la valeur nominale, qui est allumé et éteint par la commande de capteurs de mouvement. Lorsque les invités arrivent, vous pouvez réaliser un changement en douceur des couleurs du rétro-éclairage, «tordre» la vidéo avec une cheminée sur le téléviseur et écouter de la musique agréable à partir de la colonne audio. Et tout cela par une seule commande depuis le panneau de commande ou le télégramme. Dans le cadre de ce groupe de fonctions, l'auteur a réalisé, en plus du mode nuit, allumer le rétro-éclairage blanc brillant tout en allumant le téléviseur,mode invité avec un changement en douceur de la couleur du rétro-éclairage.Le support de l'information est facultatif, mais agréable. C'est bien, après tout, quand vous allez au travail, une maison intelligente et attentionnée avec une voix humaine vous rappelle la nécessité de prendre un parapluie, car il pleut dehors. Et le soir, en rentrant chez vous, il est toujours agréable d'écouter de la musique calme, après une longue journée de travail, que la même maison intelligente inclut automatiquement pour vous.Et enfin, une maison sûre. La fonction de base de toute maison intelligente est d'éteindre l'éclairage et les appareils lorsque les gens quittent la maison. Mais que faire si vous avez un étudiant curieux à la maison qui peut faire des choses pendant que ses parents sont au travail? Une maison intelligente éteindra toutes les prises, ne laissant presque aucune chance de causer des problèmes. Et quand les parents viennent, le système le reconnaît et allume l'alimentation électrique dans tout l'appartement. L'auteur de l'article a eu un cas où il a oublié d'éteindre la cuisinière électrique et est allé travailler. Et ce n'est que parce que la maison intelligente a automatiquement éteint tous les appareils qu'il ne s'est pas produit de malheur.Architecture
Une fois tous les souhaits formulés, vous pouvez commencer à développer l'architecture d'une maison intelligente. Ici, il est important de prendre en compte l'échelle de la pièce que le système va gérer. Vous devez décider à l'avance de la topologie des lignes électriques et de contrôle. L'option idéale est une topologie en étoile, où chaque consommateur a sa propre ligne d'alimentation, et toute l'électronique de commande est assemblée dans un panneau, à côté du panneau classique, où des commutateurs de panneau sont installés. Une option plus économique consiste à utiliser le câblage «bus commun», comme le font les constructeurs en Russie) et à relier le relais de commande au circuit directement en face de l'appareil. L'inconvénient de cette méthode est la complexité de l'entretien ultérieur du relais, car il peut alors être fermé par un plafond tendu, une tuile ou un papier peint.À ce jour, il existe des relais qui peuvent être montés directement dans les boîtiers de montage avec des équipements électriques, mais plus profonds que ceux qui sont massivement installés dans de nouveaux bâtiments dans les villes russes.Le prochain point important qui définit l'architecture d'une maison intelligente est le contrôle des communications. Les communications de gestion sont de deux types:- des lignes de communication distinctes vers chaque commutateur ou relais, ou un groupe de relais contrôlé par une ligne de communication, par exemple MegaD-2561 (https://ab-log.ru/). Avantage - fiabilité, inconvénient - coûts élevés pour des lignes de communication supplémentaires
- contrôle radio. Chaque relais est contrôlé par une commande transmise par voie hertzienne. Les avantages de cette méthode incluent la facilité d'installation et l'absence de lignes de contrôle supplémentaires. L'inconvénient est le signal radio, qui peut s'atténuer en raison d'interférences externes et la commande peut ne pas atteindre le relais. A titre d'exemple de tels relais, on peut citer le système Noolite (http://noolite.by/), qui est utilisé par l'auteur de l'article
Sur la base de considérations économiques, l'auteur de l'article pour une maison intelligente a choisi une chaîne radio. Pour augmenter la flexibilité du système, chaque "consommateur" avait sa propre ligne électrique posée.La décision la plus importante dans l'architecture d'une maison intelligente est le schéma de contrôle - décentralisé ou centralisé. Nous analyserons chacun d'eux en détailDans un schéma de contrôle décentralisé, tous les appareils sont interconnectés et il n'y a pas de centre de décision unique dans le système. Ici, la connexion «chacun avec chacun» est réalisée. En fait, cela n'est pas différent du circuit de contrôle d'éclairage habituel, sauf que les interrupteurs et les relais eux-mêmes reçoivent un peu d'intelligence et, par exemple, sont capables d'éteindre les lumières par temporisation, ou à partir d'un seul interrupteur, d'allumer immédiatement plusieurs sources lumineuses contrôlées par différents relais. Dans un tel schéma, la présence d'un contrôleur de maison intelligente est autorisée, qui reçoit également des notifications sur l'état des sources lumineuses et peut, conformément à la logique intégrée, envoyer des commandes de contrôle au relais.
Le diagramme montre que la commande du bouton (Button) est envoyée directement aux relais qui lui sont associés, cependant, cette commande est également transmise au contrôleur, qui est simplement averti du fait d'appuyer. En même temps, le relais, en changeant son état, en informe également le contrôleur. Un tel schéma est absolument fiable, car en cas de défaillance du contrôleur, l'éclairage fonctionnera toujours, mais il n'y aura pas de fonctions supplémentaires. En revanche, un tel schéma est moins flexible, car il sera plus difficile de mettre en œuvre des changements dans la logique de fonctionnement d'un interrupteur avec différents relais, par exemple, en fonction de l'heure de la journée. Pour une telle tâche, un schéma centralisé convient.
À partir de ce diagramme, il est clair que toutes les commandes sont envoyées au contrôleur de la maison intelligente et que tout le contrôle est également effectué par ce contrôleur. Le principal inconvénient d'un tel système est un point de défaillance unique. Lorsque le contrôleur tombe en panne, l'ensemble du système devient inopérant, cependant, un avantage important d'une telle solution est une grande flexibilité dans la gestion des appareils, la possibilité de changer complètement la logique de travail, en fonction des préférences des résidents. En se basant sur le fait que la probabilité de défaillance du contrôleur est faible (pendant les quatre années de fonctionnement du système, il n'y a eu qu'une seule défaillance grave due à une carte mémoire), l'auteur a choisi un schéma d'architecture centralisée pour une maison intelligente.la mise en oeuvre
Pour mettre en œuvre une maison intelligente, en plus des solutions matérielles, dont l'examen n'est pas le but de cet article, vous devez choisir une plate-forme logicielle. Maintenant, sur le marché, il existe de nombreuses solutions basées sur des logiciels libres. Selon l'auteur, les projets suivants méritent d'être pris en considération (y compris les systèmes avec lesquels l'auteur a travaillé directement):- Majordomo - le système est écrit en PHP. Pour la programmation, le concept des objets, leurs propriétés et méthodes est utilisé. Il prend en charge un grand nombre d'appareils et dispose d'une grande communauté russe. Il est bon pour un démarrage rapide, cependant, l'utilisation du SGBD MySQL et de l'architecture de l'application Web classique par ce système est son inconvénient majeur. Ce système a été utilisé par l'auteur dans la première version de la maison intelligente. Vous pouvez utiliser PHP ou Google Blockly comme outil de programmation logique.
- OpenHAB — , Java. , . Google Blockly
- Node-red — , , (rest, mqtt . .). , , , . .
- ioBroker — JavaScript (Node JS). , . — . JavaScript, Google Blockly Node-red, ioBroker . , 2019 .
La maison intelligente elle-même est actuellement mise en œuvre sur la base du Rapsberry PI 3 et du système d'exploitation Rapsberrian. Comme déjà mentionné, le système ioBroker est utilisé comme système de contrôle. La gestion de l'éclairage et de l'alimentation est basée sur la technologie Noolite. En tant qu'add-on matériel, un module GSM est utilisé, qui est utilisé pour la notification d'urgence en l'absence d'Internet, et également comme canal de contrôle du système supplémentaire via SMS à partir de téléphones de confiance.La logique d'interaction entre les appareils est implémentée sur la base de scripts JavaScript, Google Blockly et Node-red.JavaScript est un programme régulier pour NodeJS. Par exemple, le carillon de carillons est implémenté dans la maison intelligente de l'auteur comme ceci:schedule('0 0,8-23 * * *',() =>
{
let currentTime = new Date();
let hour = currentTime.getHours();
if(hour > 12)
hour -= 12;
let file = hour.toString() + 'h.mp3';
playSound('audio/' + file);
});
Ici, le code ioBroker appelle toutes les heures dans l'intervalle 8: 00-23: 00 une fonction qui génère le nom du fichier dans lequel le carillon du carillon est enregistré pour l'heure correspondante et lit le fichier audio requis sur le périphérique externe.Google Blockly vous permet d'écrire du code dans un langage de programmation visuel sans entrer dans les détails de JavaScript. Par exemple, l'inclusion de lumière dans le couloir en fonction du capteur de mouvement est mise en œuvre de cette manière: lorsque le soleil s'est couché, la lumière s'allume à 100%, en mode nuit - à 10% de luminosité:
nous voyons ici un abonnement à l'événement d'un changement d'état du capteur de mouvement. Ce code sera appelé lorsque l'état change et contient «true».En utilisant Node-red, nous pouvons implémenter des scénarios de contrôle simples. Par exemple, dans la salle de bain, nous pouvons utiliser un code simple pour contrôler la lumière du capteur de mouvement:
Au moment où le capteur de mouvement change d'état, les blocs de script Node-red sont automatiquement exécutés. Lorsque le capteur de mouvement envoie une commande «éteindre», le script donne un délai de 5 minutes, après quoi il éteint la lumière. Si dans les 5 minutes, le détecteur de mouvement envoie une commande «allumer», le délai sera réinitialisé et la lumière restera allumée. Une discussion sur les détails d'implémentation des blocs Node-red dépasse le cadre de cet article.Ainsi, grâce à l'approche de la maison intelligente en tant que système qui améliore la qualité de vie, l'auteur du projet a pu réaliser son rêve d'une maison intelligente sans subir de coûts économiques importants. Au moment du lancement du projet d'un appartement de deux pièces, les coûts s'élevaient à environ 50 000 roubles (811 $).