Протоколы управления умным домом

Подпишись на рассылку
новых статей

Решили самостоятельно изготовить автоматику для управления умным домом, или собираетесь приобрести уже готовое решение? В таком случае вам придется уделить некоторое время на выбор подходящего протокола, при помощи которого отдельные устройства автоматики будут связываться друг с другом и передавать информацию. Сегодня существует множество хороших и не очень протоколов связи, вам стоит рассмотреть их более подробно.

1-Wire

Это наиболее простой и даже банальный способ соединить воедино массу удаленных устройств умного дома. В качестве главной магистрали для передачи информации используется двунаправленная шина. Ее устройство во многом повторяет устройство обыкновенного двужильного провода. Это значит, что создать сеть автоматизации домашних процессов можно с минимальными затратами, просто купив для этого обычный телефонный провод.

В двужильном проводе, на основе которого работает протокол соединения 1-Wire, одна жила используется для передачи информации и питания подключенных устройств. Вторая жила выполняет роль заземления. Топология сети выглядит как стандартная шина, на которую подключаются все устройства. Несмотря на простоту подобного протокола необязательно использовать дешевые компоненты. Можно применять RJ-розетки и FireWire кабель.

Преимущества и недостатки

Главное преимущество рассматриваемого протокола – дешевизна и простота самостоятельного изготовления, как уже было сказано выше. Однако протокол соединения 1-Wire может похвастаться и другими достоинствами:

  • Неприхотливость к условиям использования – для домашнего использования более чем подойдет.

  • Возможность использования напрямую через компьютер, либо через центральный контроллер.

  • Простота монтажа, настройки и эксплуатации системы, низкая стоимость комплектующих такой сети.

Недостатков у протокола управления 1-Wire тоже немало. В первую очередь, система, построенная на данном протоколе, характеризуется низкой отказоустойчивостью. Есть ненулевая вероятность, что сеть будет выходить из строя, доставляя тем самым множество неудобств. Еще один недостаток – ограниченный функционал умного дома, построенного на сети 1-Wire. В целом это экономичный и простой способ выполнить автоматизацию дома.

X10

Под этим названием скрывается стандарт, который был разработан еще в 1975 году. Несмотря на то, что апогей востребованности рассматриваемого протокола остался в далеком прошлом, он все еще применяется, когда речь идет о проектировании умного дома или квартиры. Главная причина такой долговечности стандарта, это высокая универсальность, дополненная небольшой стоимостью и в целом простой организацией такой системы.

Главная особенность протокола X10 заключается в том, что для передачи данных используются не отдельные кабели, а электрическая проводка самого здания. Для взаимодействия с пультами и дистанционными датчиками используется следующий принцип – применяются трансиверы, принимающие радиосигнал с пультов и сенсоров, после чего конвертируют его в подходящий формат и отправляют по электрической сети. Все просто и удобно.

Преимущества и недостатки

Одно из основных преимуществ рассматриваемого стандарта заключается в широком ассортименте актуаторов, совместимых с протоколом. Под актуаторами понимаются исполнительные устройства, на которых и строится вся автоматика управления умным домом. Автоматика, совместимая со стандартом X10, может управлять не только освещением, но и охранной сигнализацией, отопительной и вентиляционной системами, кондиционированием.

Серьезным минусом данной технологии является маленькая скорость передачи данных, что выливаются в очень большие задержки. В среднем оборудование откликается на сигналы управления в течение одной-двух секунд. Это делает невозможным использование стандарта X10 для динамической автоматизации, так как многократная отправка данных с задержкой приводит к зависанию системы. Еще один минус – требуется доработка проводки.

KNX

Этот протокол управления умным домом сегодня является одним из наиболее используемых в странах Европы. В качестве среды для передачи информации между компонентами умного дома может использоваться на выбор:

  • витая пара;

  • радиоканал;

  • электросеть.

Особенность рассматриваемой системы такова, что она обязательно должна иметь свой источник питания, но при этом может быть лишена центрального контроллера. Именно поэтому протокол KNX широко применяется для реализации децентрализованных решений, которые отличаются высокой надежностью и устойчивостью к отказам. Протокол популярен в автоматизации крупных строений – одна сеть поддерживает до 58000 устройств.

Недостатки у рассматриваемого протокола тоже есть. Один из серьезных минусов – достаточно высокая цена. Нельзя не отметить сложность установки и настройки оборудования. Из-за дороговизны и сложности протокол KNX плохо подходит для желающих автоматизировать квартиру или небольшой частный дом. Конечно, можно доверить реализацию системы на этом протоколе специалистам, но стоимость результата будет крайне высокой.

Wi-Fi

Пожалуй, наиболее известный широкой аудитории протокол, который используется не только для подключения к Интернету, но и для управления умным домом. Этот стандарт применяется в основном не столько для связи отдельных устройств домашней автоматики в единое цело, а для соединения всей системы с пультом или же с мобильным устройством, на котором установлено управляющее приложение. Смартфон еще удобнее пульта.

Нередко протокол передачи данных Wi-Fi применяется для подключения устройств децентрализованной сети, то есть с приборами, способными работать без подключения к центральному контроллеру. Это разнообразные смарт-розетки и смарт-выключатели, а также домашняя техника, способна управляться через соединение Wi-FI. Этот тип связи набирает все большую популярность в сфере умных домов, но для сложных систем он не годится.

ZigBee

Под этим названием подразумевается протокол, использующий для передачи данных радиоканал. Он отлично вписывается в концепцию технологии умного дома. Причин для этого множество, например, возможность делать датчики с низким потреблением энергии и малой задержкой при передаче информации. Это достигается по причине того, что беспроводной модуль большую часть времени работы датчика находится в спящем режиме.

Принцип работы радиомодуля следующий – он запускается за 15 миллисекунд, после чего отправляет данные на центральный контроллер или исполнительное устройство. Сразу же после этого радиомодуль уходит в спящий режим. Еще одна особенность в том, что каждый такой прибор может выступать в качестве посредника. Даже если часть радиомодулей выйдет из строя, остальные смогут поддерживать работоспособность всей системы.

Преимущества и недостатки

Помимо высокой надежности и быстроты отклика, рассматриваемый протокол имеет массу других достоинств:

  • Разделение функций – система строится из координаторов, маршрутизаторов и конечных устройств.

  • Совместимость с широким ассортиментом оборудования – дом можно сделать многофункциональным.

  • Относительная простота настройки и дальнейшего использования технологии с протоколом ZigBee.

Несмотря на то, что рассматриваемый протокол отличается хорошей совместимостью с разными устройствами, встречаются случаи, когда даже ZigBee не могут «подружиться» друг с другом. В таком случае приходится читать инструкции и советы по тому, как наладить совместимость отдельных компонентов. Если опустить этот минус, стандарт передачи информации ZigBee – один из оптимальных для проектирования современного умного дома.

Z-Wave

Это еще один популярный протокол передачи данных между устройствами автоматики умного дома. Во многом он похож на описанный ранее стандарт ZigBee. Схожесть заключается в ячеистой топологии сети, повышающей отказоустойчивость системы, а также в небольшом энергопотреблении отдельных устройств. Рассматриваемые стандарты схожи даже по стоимости реализации и обслуживания. Однако есть между ними и важные отличия.

Главное отличие протокола Z-Wave от ZigBee – строгий подход к совместимости устройств. Любые приборы, в работе которых используется стандарт Z-Wave, гарантированно совместимы друг с другом. Это обуславливается использованием беспроводных модулей Sigma Designs – они устанавливаются во все приборы этих умных домов. Программное обеспечение не так разнообразно, как у ZigBee, но оно гарантированно совместимо с приборами.

Протокол Z-Wave по праву считается удобным конструктором в сфере умных домов. Достаточно купить нужные устройства – датчики и актуаторы – и потратить считанные минуты на соединение всех приборов в единое целое. Однако есть у рассматриваемой технологии и отрицательные стороны. Например, достаточно высокая цена. При этом надежность не самая высокая. Тем не менее, для домашней автоматизации стандарт Z-Wavе очень кстати.

Insteon

Данный стандарт связи отличается высокой востребованностью на территории США, но в России и в Европе он появился достаточно недавно. Этот протокол использует для передачи данных электрическую проводу дома, как и протокол X10. В этом и заключается проблема при использовании в Европе и США – требуется доработка электрической сети дома. Справедливо заметить тот факт, что Insteon поддерживает и беспроводную передачу.

Главным достоинством рассматриваемого стандарта является ячеистая топология сети, которая характеризуется высокой надежностью и безотказностью. Особенно этот протокол порадует людей, использующих автоматику X10. В этом случае перейти со старого стандарта на новый не составит никакого труда. Нельзя не отметить такой плюс протокола, как возможность работы автоматики умного дома без применения центрального контроллера.

Заключение

Если вы планируете сделать свой умный дом, знание протоколов автоматизированного управления будет как нельзя кстати. Определитесь с задачами, которые должна выполнять ваша система автоматизации домашних процессов, а также заранее обозначьте бюджет. После этого вам не составит труда выбрать подходящий под ваши требования и финансовые возможности протокол. Сперва рассмотрите такие, как ZigBee, Z-Wave и Insteon.

Комментарии к статьям