О дизайне
Основная идея концепции – художественная трактовка последних достижений науки и техники. Было решено воплотить ее при помощи таких приёмов, как прямые, жесткие, стремительные линии, обилие стекла, широкое применение передовых технологий, использование новейших бытовых приборов, частое обращение к серебристому, металлическому цвету, сдержанный, «немногословный» декор.
Цветовая схема, использованная при дизайне помещений, в частности стен, проста и лаконична: белый, черный, серый, цвет хрома и серебра. В качестве цветовых акцентов был использован красный цвет.
В качестве напольного покрытия было решено использовать паркет или высококачественный ламинат спокойного цветового оттенка – в жилых комнатах и кухне, в ванной комнате и туалетной комнате – плитка из натурального камня темного цвета. Украшением пола комнат может стать монохромный ковер, представленный на визуализации.
При освещении предполагается использовать лампы и люстры простого дизайна, правильной геометрической формы. В спальной комнате центральное освещение организуется потолочной люстрой со светодиодными лампами, разбросанными по ее поверхности. В коридоре, ванной комнате и туалетной комнате – точечные светильники. Кроме того, в спальной комнате и коридоре, помимо обычного освещения используется встроенная в потолок периметральная подсветка, представляющая собой светодиодную ленту.
Светодиодная подсветка выступает в интерьере и как часть декора – подсвечивает картины на стене спальни и зеркало в ванной комнате.
Главные качества мебели, используемой в интерьере – простота и функциональность. В комнатах используется в основном стеклянная и пластиковая глянцевая мебель. Стулья напоминают офисные, но обиваются экокожей, кофейный и обеденный столы – из пластика, натурального дерева, металла и стекла.
Мягкая мебель простых геометрических форм, обитая плотной тканью успокаивающих цветов: бежевой, белой, серой.
О системе «Умный дом»
В качестве разрабатываемого решения было выбрано «Пакет минимум».
Было принято решение построить систему с использованием микроконтроллера NodeMCU (аналог Arduino, но со встроенным Wi-Fi). Обозревая имеющиеся аналоги был выделен их ключевой недостаток: зависимость системы от какого-либо центрального пульта (например, от центрального хаба, который собирает информацию от всех датчиков). В связи с этим было принято решение строить модульную систему, то есть, в каждой комнате должен находиться отдельный, независимый не от чего модуль. Модули расположили следующим образом:
- Ванная комната
- Защита от протечек
- Система контроля освещенности
- Туалетная комната
- Защита от протечек
- Система контроля освещенности
- Система контроля вытяжки
- Коридор
- Система контроля освещенности
- Видеонаблюдение
- Система удаленного закрытия замка
- Кухня
- Система защиты от протечек
- Система оповещение о ЧС
- Система контроля освещенности
- Гостиная
- Система оповещения о ЧС
- Система контроля освещенности
- Система климат-контроля
- Система управления домашним кинотеатра
- Система открытия/закрытия жалюзи
- Спальная комната
- Система оповещения о ЧС
- Система контроля освещенности
- Система климат-контроля
- Система открытия/закрытия жалюзи
Описание работы подсистем:
Защита от протечек: датчик протечек устанавливается в месте возможной протечке (на полу, под трубами). При попадании воды на датчик сигнал передаётся на микроконтроллер, который отсылает сигнал на устройство для перекрытия воды. Отменить перекрытие или удаленно перекрыть воду можно с помощью интерфейса системы.
Система контроля освещенности: благодаря датчикам движения имеется возможность использовать свет только в тех местах, где в данный момент присутствуют люди. При чем, особый алгоритм, контролирует освещение таким образом, что при пробуждении (в то время, на которое установлен будильник), свет автоматически включается на 90% своей мощности. Затем, до 12 часов дня мощность освещения будет постепенно снижаться. В середине дня освещение будет находиться на минимуме (10%). Далее, с 15 часов, и до вечера, уровень освещения будет опять подниматься до 100%. Затем, он будет уменьшаться, вплоть до 0%, в то время, когда все будут спать. Такой подход поможет сэкономить до 50% затрат электроэнергии на освещение. Так же имеется возможность через любое устройство задать необходимый на данный момент уровень освещенности, выключить отдельные устройства, либо полностью отключить освещение в доме.
Система контроля вытяжки. Располагаясь в туалетной комнате, она предназначена для устранения неприятного запаха. В тот момент, когда человек покинул туалетную комнату, запускается таймер. Спустя полторы минуты включается вытяжка на короткое время. В альтернативу вытяжки можно использовать простой электронный освежитель воздуха.
Видеонаблюдение. Данная функция должна поставляться профессионалами, для обеспечения невозможности проникновения в систему, поэтому в данной работе она будет рассмотрена исключительно как необходимый атрибут.
Система удаленного закрытия замка. Система довольно простая: устанавливается электронный замок, либо обычный сервопривод, который может закрыть замок, при подаче на него напряжения. При нажатии кнопки «закрыть замок» на интерфейсе микроконтроллера, NodeMCU подаёт на напряжение на устройство закрытия замка. Может возникнуть логичный вопрос: «почему только закрытия замка? А если я хочу не носить ключи, и открывать удаленно?» Да, такую функцию добавить очень просто, однако не рекомендуется, так как нынешний уровень знаний людей в области информационной безопасности недостаточно высок, чтобы безопасно пользоваться данными устройствами.
Система оповещения о ЧС (чрезвычайной ситуации). Данная система работает по принципу отслеживания уровня открытого огня, а также дыма. В случае повышения значения датчиков до определенного уровня сработает система, которая немедленно оповестит пользователя телефонным звонком о наличии ЧП в его квартире, что позволит своевременно среагировать и вызвать спец. службы. Стоит отметить, что на кухне, возможно интеграция с вытяжной системой, в таком случае, при незначительном объеме дыма, просто будет передаваться сигнал о необходимости включения сплит системы. Подробнее о данном устройстве можно почитать в, написанной членом нашей команды, статье, в сборнике ЮФУ, на странице 283. http://ictis.sfedu.ru/wp-content/uploads/2019/05/Sbornik-V.pdf . В случае возникновения ЧС данный модуль способен не только сэкономить огромные средства, которые были бы потрачены на устранения последствий, к примеру, затопления соседей, но и так же спасти жизни обитателей, в случае пожара.
Система климат-контроля. Данная система предполагает управление сплит системой с помощью ИК передатчика. С помощью интерфейса умного дома можно выбрать температуру, которая будет поддерживаться в комнате. Следить за температурой помогут датчики температуры и влажности. Так же можно установить системы проветривания, которые будут включаться автоматически, при достижении уровня углекислого газа в воздухе выше допустимого минимального уровня.
Система управления домашним кинотеатром. Данная система подразумевает возможность нажатием одной кнопки, в системе управления, приглушить свет, закрыть шторы, и включить сплит систему.
Система открытия/закрытия жалюзи. Данная система очень проста. По нажатию кнопки будут включаться сервоприводы, которые будет закрыть, либо открывать жалюзи.
Для управления системой предполагается использовать web-сервис, который будет установлен на хостинг потребителя. Макет системы управления:
Так же макет системы можно просмотреть по адресу: http://35.228.19.214/
Разумеется, сайт был адаптирован под все устройства:
При заказе модулей из Китая, с учетом доставки, выходят следующие цифры:
Расчет стоимости модулей
| Название |
Количество, шт. |
Стоимость одной штуки, ₽ |
Стоимость всего, ₽ |
| Arduino UNO |
1 |
220 |
220 |
| Датчик дыма |
2 |
63 |
126 |
| Датчик пламени |
2 |
22 |
44 |
| Реле |
8 |
38 |
304 |
| Драйвер MOSFET |
5 |
30 |
150 |
| Преобразователь |
1 |
58 |
58 |
| Модуль SIM800L |
1 |
190 |
190 |
| Датчик движения |
5 |
50 |
250 |
| Датчик утечки |
3 |
23 |
69 |
| Датчик DHT-11 |
1 |
41 |
41 |
| ИК передатчик |
1 |
41 |
41 |
| Датчик света
| 1
| 23
| 23
|
| NodeMCU |
4 |
220 |
880 |
| ESP-01 |
1 |
74 |
74 |
| Итого за модули: |
2470 |
Дополнительные расходы: 80 рублей в месяц на хостинг (либо, можно организовать использование хостинга, купленного компанией, для работы систем сразу многих пользователей).
Каждый модуль можно расположить в любом месте комнаты, и далее необходимо провести датчики к нужным местам. Кроме того, необходимо иметь дома Wi-Fi роутер, для подключения через него модулей к системе управления.
Как результат: мы имеем недорогую систему, из доступных компонентов, которую можно установить в каждый дом. Систему можно запрограммировать любым образом, для выполнения задач любого заказчика. Для прошивки модулей используется готовый код, и время прошивки составляет не более одной минуты.
Спальная комната:
Ванная комната:
Кухня:
Пример внешнего вида модуля для кухни (показан размер по сравнению с зажигалкой и пятирублевой монетой).
Каждый модуль помещается в пластиковую коробочку, под цвет стены, или любой другой, что делает его гармоничным, и аккуратно вписывающимся в дизайн.
Пример программного кода, для системы предупреждения о чрезвычайном происшествии:
#include
#define flame A0
#define metan A1
#define speaker 3
SoftwareSerial SIM800(8,9);
unsigned long time = millis();
bool wait = 0;
void setup() {
pinMode(speaker, OUTPUT);
pinMode(flame,INPUT );
pinMode(metan,INPUT );
SIM800.begin(9600);
SIM800.println("AT"); //синхронизация скорости
}
void loop() {
int f = 1018-(analogRead(flame)); //считываем и преобразуем значение
int m = analogRead(metan)-440; // считываем значение
if( f>100 || m>450){
if (f>100){
tone (speaker, 200); //включаем на 500 Гц
delay(1400-f); //ждем 100 Мс
tone(speaker, 400); //включаем на 1000 Гц
delay(1400-f); //ждем 100 Мс
noTone(speaker);
}
if (m>450){
tone (speaker, 2000); //включаем на 500 Гц
delay(1050-m); //ждем 100 Мс
tone(speaker, 4000); //включаем на 1000 Гц
delay(1000-m); //ждем 100 Мс
noTone(speaker);
}
if (wait == 0) {
time = millis();
wait=1;
SIM800.println("ATD+79001204757;");
}
if (millis()-time>300000){ //5 минут
wait = 0;
}
}
delay(700); //задержка для стабильной работы
}
