Ngôi nhà thông minh là gì: nguyên lý hoạt động và thiết kế + mẹo tạo và lắp ráp dự án

Nhiều hệ thống kỹ thuật, được thống nhất dưới tên gọi chung là “Nhà thông minh”, mang đến cho người dùng mức độ thoải mái và an toàn cao.Nhưng có hàng trăm loại thiết bị như vậy, tất cả đều giải quyết được những vấn đề hoàn toàn khác nhau.

Chúng ta hãy cùng nhau cố gắng tìm hiểu tất cả những điều phức tạp và hiểu ngôi nhà thông minh là gì, sau đó chuyển sang các bước thực tế để cải thiện sự thoải mái cho kỳ nghỉ của bạn. Bởi vì các linh kiện đắt tiền không có chỗ cho sai sót.

Một hệ thống như vậy là gì?

Bất kỳ bộ thiết bị điện tử nào được sản xuất cho ngôi nhà thông minh đều là thiết bị công nghệ cao. Được thiết kế để tự động hóa và thường xuyên kiểm soát tập trung, quản lý linh hoạt, chính xác các hoạt động của hệ thống thông tin liên lạc của một căn hộ hoặc ngôi nhà.

Những tính năng cơ bản của một ngôi nhà thông minh

Các khối lệnh thông minh của ngôi nhà thông minh có khả năng tạo ra vi khí hậu tối ưu trong căn hộ hoặc ngôi nhà.

Hơn nữa, để giải quyết vấn đề này, tất cả các thiết bị sưởi ấm, điều hòa không khí, hệ thống phân chia, bộ lọc, máy ozon hóa và các sản phẩm tương tự khác đều được kiểm soát.

Bản chất của quy trình như sau: các trung tâm điều khiển được trang bị bộ xử lý nhận kết quả đo thành phần hóa học của không khí, nhiệt độ, độ ẩm và đưa ra tín hiệu cho các yếu tố cấu trúc cần thiết.

Vì vậy, nếu cơ sở cần được làm mát, thì sẽ có lệnh bật điều hòa, đồng thời tắt tất cả các thiết bị sưởi, nếu có đang hoạt động. Nghĩa là, các khối lệnh của hệ thống cũng cung cấp sự gắn kết cho tất cả các tiến trình đang chạy.

Đọc thêm về cách hoạt động của hệ thống kiểm soát khí hậu và các tính năng lựa chọn của nó. Hơn nữa.

Hệ thống thông minh hiện đại dành cho cơ sở là bộ công cụ tự động hóa có thể cải thiện đáng kể mức sống cũng như tiết kiệm năng lượng ở mức ấn tượng 30-40%. Nhưng bạn nên nhớ rằng do chi phí thiết bị đáng kể, việc mua thiết bị sẽ được đền đáp sau nhiều năm sử dụng tích cực

Nhìn chung, “Ngôi nhà thông minh” ở cấu hình nâng cao có khả năng điều khiển đồng thời hàng trăm thiết bị liên quan đến hệ thống:

• chiếu sáng, cả bên trong và bên ngoài;
• nguồn điện khẩn cấp, có thể là pin hoặc máy phát điện;
• kiểm soát tiêu thụ năng lượng;
• sưởi, làm mát không khí;
• sưởi ấm các yếu tố riêng lẻ của tòa nhà (cống thoát nước mưa, bậc thang);
• cung cấp nước;
• thoát nước;
• lọc;
• xác định các tình huống khẩn cấp (rò rỉ gas, rò rỉ nước, sự cố trong mạng điện);
• giám sát.

Kiểm soát báo động cũng có thể được thực hiện, camera giám sát và nhiều thiết bị khác, thậm chí bao gồm rèm, cửa sổ, tivi, thiết bị âm thanh và video, được bố trí khắp căn hộ hoặc ngôi nhà.

Chức năng và các đặc điểm khác của bất kỳ hệ thống thông minh nào đều có thể được điều chỉnh phù hợp với mọi điều kiện, điều này sẽ tạo ra một hệ thống điều khiển linh hoạt cho tất cả các thiết bị điện tử gia dụng, thiết bị sưởi ấm, điều hòa không khí, ánh sáng và tất cả các thiết bị khác

Bản thân các quy trình có thể vừa phổ biến vừa hiếm, những quy trình diễn ra một lần, chẳng hạn như quy trình trước đây bao gồm kiểm soát nhiệt độ, độ sáng của ánh sáng và nhiều quy trình khác.

Loại thứ hai bao gồm việc thiết lập các luồng không khí ấm hoặc lạnh riêng lẻ.Ví dụ, có khả năng làm ấm đôi chân của người dùng xem chương trình TV vào buổi tối mùa đông.

Điểm đặc biệt của hệ thống nhà thông minh hiện đại là với sự trợ giúp của chúng, bạn có thể thiết lập các chế độ khác nhau trong tất cả các phòng của căn hộ hoặc ngôi nhà. Ví dụ, nhiệt độ trong vườn ươm có thể cao nhất và ở hành lang là thấp nhất, vì thực tế không cần sưởi ấm.

Đồng thời, hệ thống có thể thường xuyên chống lại độ ẩm cao trong phòng tắm và ô nhiễm không khí trong nhà bếp.

Điện tử cũng có thể tính đến rất nhiều điều nhỏ nhặt hữu ích. Ví dụ, nó có thể tự động cung cấp nhiệt độ trong phòng ngủ vào buổi tối cao hơn buổi sáng, vì những tính năng như vậy góp phần giúp bạn nghỉ ngơi hợp lý và dễ dàng thức dậy.

Các hệ thống phức tạp có khả năng quản lý tất cả các quy trình quan trọng được coi là hiệu quả nhất.

Nhưng những bộ thiết bị đơn giản nhất chỉ thực hiện một chức năng cũng mang dấu ấn của một ngôi nhà thông minh. Ví dụ: điều này bao gồm một bộ xử lý điều khiển việc bật/tắt máy sưởi được lắp đặt trong một ngôi nhà nông thôn.

Được cài đặt trong nguồn điện Bộ điều chỉnh độ sáng, điều chỉnh độ sáng của đèn, đồng thời giảm mức tiêu thụ năng lượng, cũng được áp dụng cho thiết bị thông minh.

Hệ thống hoạt động và cấu trúc như thế nào?

Chúng ta hãy cố gắng hiểu hệ thống nhà thông minh đang được yêu cầu ngày nay hoạt động như thế nào và nó như thế nào. Cơ sở của bất kỳ bộ thiết bị thông minh nào là bộ xử lý, đây là một máy tính khá mạnh mẽ và hiện đại.

Hiệu quả của nó được đảm bảo bằng phần mềm với hàng chục, thậm chí hàng trăm chế độ cài sẵn, nằm trong số những chế độ phổ biến nhất.

Do đó, trong nhiều trường hợp, người dùng chỉ cần nhập các thông số cần thiết, ví dụ như nhiệt độ, v.v. và kích hoạt chương trình mong muốn.

Tiếp theo, bộ điều khiển sẽ tiến hành điều khiển bằng cách so sánh các giá trị thực tế với các giá trị được lập trình. Tất cả thông tin cần thiết đều đến từ bộ điều khiển bên trong của thiết bị có trong hệ thống, bộ điều khiển, cảm biến được lắp đặt trong mỗi phòng.

Nguyên tắc hoạt động cơ bản của bất kỳ hệ thống thông minh nào là đảm bảo sự thuận tiện, linh hoạt và dễ quản lý tất cả các thiết bị đặt trong nhà ở. Điều này được thực hiện nhằm giảm thiểu nhu cầu tham gia của người dùng, tăng hiệu quả, tiết kiệm chi phí và an toàn vận hành. Nghĩa là, người dùng sẽ nhận được lợi ích và niềm vui từ các hoạt động của hệ thống mà hầu như không chú ý đến nó

Nếu dữ liệu nhận được trong thời gian thực không tương ứng với dữ liệu đã thiết lập, bộ điều khiển sẽ đưa ra các lệnh thích hợp để thực hiện điều chỉnh. Hơn nữa, tất cả đều đảm bảo hoạt động phối hợp của thiết bị.

Nghĩa là, để tăng nhiệt độ trong phòng mong muốn, trước tiên hãy tắt máy điều hòa và chỉ sau đó mới bật thiết bị sưởi. Điều này cho phép bạn tiết kiệm tới 40% điện năng và cũng loại bỏ tải trọng nguy hiểm trên mạng.

Các loại nhà thông minh

Các nhà sản xuất tính đến nhu cầu của các nhóm người dùng khác nhau, kết quả là thị trường đã bão hòa với nhiều loại thiết bị thông minh khác nhau.

Đây là cách nó xảy ra:

• có dây;
• không dây.

Trong trường hợp đầu tiên, bộ điều khiển, cảm biến truyền động, động cơ servo, bộ điều khiển và các bộ phận cấu trúc khác được kết nối với nhau bằng dây.

Ưu điểm của phương pháp này là độ chính xác cao khi thực hiện lệnh. Điều này có nghĩa là hầu như không có nguy cơ gây quá tải cho bus truyền tải với số lượng lớn tín hiệu. Ngoài ra, dây cáp quang cho tốc độ thu hồi cao.

Nhược điểm quan trọng nhất là sự phức tạp của việc lắp đặt, vì một số lượng lớn dây phải được đặt và ẩn khỏi tầm nhìn.

Điều này cũng dẫn đến chi phí bổ sung đáng kể cho các vật liệu xây dựng cần thiết, vì vậy thời điểm tối ưu để lắp đặt hệ thống có dây là tiến hành cải tạo mặt bằng.

Ngoài ra, việc đặt dây tốn nhiều công sức nên mất khá nhiều thời gian cho quy trình này.

Bất kỳ ngôi nhà nào cũng có thiết bị cho phép bạn giải quyết nhiều vấn đề khác nhau - sưởi ấm mặt bằng, chiếu sáng, đảm bảo an ninh, v.v. Và một ngôi nhà thông minh có thể đáp ứng tất cả các chức năng được liệt kê hoặc kiểm soát từng chức năng một cách riêng biệt. Hơn nữa, phương pháp nào tối ưu sẽ phải do người dùng quyết định trong từng trường hợp riêng lẻ. Điều này cũng chỉ ra rằng ưu điểm quan trọng của bất kỳ hệ thống thông minh nào là tính linh hoạt, khả năng thích ứng

Các loại thiết bị không dây khác nhau ở chỗ việc liên lạc giữa các phần tử kết cấu được thực hiện bằng tín hiệu vô tuyến, trong đó việc liên lạc thích hợp được sử dụng.

Một lợi thế quan trọng của tùy chọn thiết bị này là dễ cài đặt. Trong thời gian đó, không cần phải thay đổi thiết kế của mặt bằng hoặc tốn tiền mua vật liệu xây dựng, điều này khiến cho việc lắp đặt trở thành một thủ tục dễ dàng và nhanh chóng.

Nhược điểm chính của hệ thống không dây là phương thức liên lạc giữa các thành phần.Vì tín hiệu vô tuyến hạn chế đáng kể chức năng của chúng, ngoài ra, pin sẽ phải được thay thế khá thường xuyên, điều này gây bất tiện và là một khoản chi phí thường xuyên.

Một cách phân loại khác của hệ thống Nhà thông minh theo loại điều khiển - đó có thể là tùy chọn tập trung hoặc phi tập trung.

Mặc dù tập trung quyền kiểm soát là một trong những lợi thế quan trọng nhất của bất kỳ bộ thiết bị nào như vậy và trong hầu hết các trường hợp nó thuộc loại này, các hệ thống phi tập trung cũng có quyền tồn tại.

Lý do là phương pháp này có thể vô hiệu hóa hậu quả của sự hỏng hóc của bất kỳ thành phần riêng lẻ nào của ngôi nhà thông minh.

Ngoài ra, việc sử dụng các hệ thống con với nhiều bộ điều khiển khác nhau giúp tăng độ tin cậy của các chức năng chính.

Ví dụ: nếu chủ sở hữu của một cơ sở muốn bảo vệ nó một cách đáng tin cậy khỏi sự xâm nhập trái phép, thì việc sử dụng hai hệ thống phi tập trung là giải pháp thiết thực hơn so với một hệ thống tập trung.

Nhiều người cho rằng việc điều khiển tập trung tất cả các thiết bị trong nhà là một ưu điểm, tính năng quan trọng của ngôi nhà thông minh. Nhưng tuyên bố này không phải lúc nào cũng đúng vì các hệ thống phi tập trung riêng lẻ có thể tăng tính an toàn, độ tin cậy và hiệu quả của điều khiển thông minh. Ví dụ: sẽ có lợi nếu tách biệt hệ thống an ninh (như được chỉ ra trong ảnh) và hệ thống phát hiện trường hợp khẩn cấp

Nhược điểm chính của việc sử dụng nhiều hệ thống nhà thông minh cùng lúc là khó khăn trong việc thiết lập và điều chỉnh.

Điều này xảy ra do số lượng thành phần tăng lên - mỗi hệ thống phi tập trung có một bộ xử lý riêng, điều này thường tạo ra sự nhầm lẫn khi chúng tương tác hoặc bị người dùng điều khiển. Đặc điểm này cũng dẫn đến giá thành của bộ thiết bị tăng lên.

Do đó, các hệ thống phi tập trung được khuyến nghị chỉ sử dụng trong một số trường hợp nhất định khi lợi ích rõ ràng vượt trội hơn các khía cạnh tiêu cực.

Một tính năng quan trọng là sự phân chia thành các loại giao thức, đó là:

• mở;
• đóng cửa.

Loại đầu tiên bao gồm các hệ thống được điều khiển bằng ngôn ngữ được các nhà sản xuất khác nhau sử dụng.

Ưu điểm của loại thiết bị này là chức năng, khả năng tiếp cận và tính linh hoạt, mang lại sự lựa chọn ấn tượng về các thành phần có thể được đưa vào bố cục. Nhưng thường thì trước tiên chúng sẽ phải được điều chỉnh để sử dụng chung, tuy nhiên, điều này không loại trừ các lỗi

Hệ thống khép kín là hệ thống được điều khiển bằng ngôn ngữ chỉ được tạo ra và sử dụng bởi một nhà sản xuất, điều này cho phép đưa vào bộ công cụ chỉ các thành phần do nhà sản xuất phát triển và sản xuất.

Điều này làm giảm chức năng và tính linh hoạt nhưng đảm bảo mức độ tương thích cao của các thiết bị và thiết bị.

Sơ đồ hệ thống điều khiển thông minh

Bất kỳ bộ thiết bị nào cho ngôi nhà thông minh đều tương tự như một bộ công trình mà từ đó bạn có thể tạo ra bất cứ thứ gì bạn muốn.

Vì vậy, người dùng muốn lắp ráp bất kỳ loại nào tại nhà sẽ khó tìm được phương án phù hợp với điều kiện sống của mình.Ví dụ: tùy chọn tiêu chuẩn cho căn hộ 3 phòng hoặc cho một ngôi nhà có diện tích và số tầng nhất định.

Bất kỳ cơ sở nào cũng có những đặc điểm riêng và chủ sở hữu của chúng có sở thích và ngân sách riêng. Kết quả là, nhiều cơ quan kiểm soát và các yếu tố điều hành khác nhau được sử dụng

Bạn sẽ phải tự mình vẽ sơ đồ cần thiết hoặc với sự trợ giúp của các chuyên gia. Các trường hợp ngoại lệ có thể là các lựa chọn nhà thông minh đơn giản nhất hoặc các hệ thống phi tập trung, cũng không phức tạp lắm.

Một ví dụ có thể là sơ đồ lắp đặt bộ điều chỉnh độ sáng trong mạng điện và hoạt động song song với nó cảm biến chuyển động, vì nó là tiêu chuẩn và do đó giống nhau trong mọi trường hợp.

Những người muốn tự mình lắp ráp một hệ thống thông minh nên biết rằng họ phải có những kỹ năng và kiến ​​thức nhất định trong nhiều lĩnh vực khác nhau. Ví dụ: ảnh hiển thị giao diện đồ họa cho phép bạn quản lý, kiểm soát và lấy thông tin cần thiết. Và nó được tạo riêng cho từng trường hợp bằng phương pháp lập trình

Nhưng ngay cả trong trường hợp này và những trường hợp tương tự, bạn nên liên hệ với các chuyên gia. Nguyên nhân là do tất cả các hệ thống đều hoạt động bằng điện và một số lỗi nghiêm trọng có thể dẫn đến hỏa hoạn, điện giật và hư hỏng các bộ phận kết cấu đắt tiền.

Khuyến nghị cho việc tự lắp ráp

Vì chi phí của các hệ thống thông minh rất đắt và việc lắp đặt chúng sẽ mang lại những chi phí bổ sung và đáng kể (lên tới 50% chi phí của một bộ thiết bị), việc lắp đặt độc lập chúng sẽ giúp tiết kiệm rất nhiều.

Và công việc như vậy cũng rất thú vị, vì vậy việc tự tay mình lắp ráp một ngôi nhà thông minh, bắt đầu từ việc tạo ra một dự án, có thể coi là một sở thích.

Một trong những lời khuyên quan trọng nhất dành cho những ai muốn tự mình lắp ráp một hệ thống thông minh là nên bắt đầu công việc bằng việc lập một dự án. Vì nó sẽ giúp xác định được nhiều đặc điểm, sự tinh tế và từ đó tránh được sai sót

Nhưng cần hiểu rằng không phải mọi người dùng sẵn lòng đều có thể cài đặt một hệ thống như vậy một cách độc lập - để làm được điều này, bạn cần phải có cả bộ kiến ​​​​thức và kỹ năng.

Bao gôm:

1. Khả năng làm việc với các thiết bị điện. Hơn nữa, trong lĩnh vực này, bạn cần phải có kiến ​​thức rộng, chẳng hạn như kiến ​​thức cơ bản như kỹ năng kết nối các phần tử kết cấu và cáp với nhau một cách đáng tin cậy. Bạn cũng sẽ cần có kỹ năng lắp ráp các bảng điện, hiểu biết về nguyên tắc điều khiển các thiết bị điện hiện đại và những thứ tương tự khác. Kiến thức về các quy định an toàn cũng là bắt buộc.
2. Kĩ năng lập trình, và cho các hệ điều hành khác nhau. Chúng cần thiết vì mỗi khi một hệ thống thông minh được cài đặt, một giao diện đồ họa sẽ phải được tạo ra để thực hiện việc kiểm soát sâu hơn.
3. Kiến thức về nguyên lý xây dựng hệ thống tự động hóa hiện đại. Nghĩa là, ít nhất bạn cần hiểu các loại bộ điều khiển, đầu vào/đầu ra của chúng, hiểu những cảm biến và thiết bị nào khác được phép sử dụng cùng với chúng, v.v.
4. Tìm hiểu các thuật toán vận hành của hệ thống như một tổng thể và tất cả các bộ phận riêng lẻ của nó.

Nếu tất cả các kiến ​​\u200b\u200bthức và kỹ năng được liệt kê đã có sẵn thì bạn cần chuyển sang các thủ tục chuẩn bị. Để bắt đầu, điều quan trọng là xác định các nhiệm vụ mà một bộ thiết bị sẽ giải quyết.

Một điểm quan trọng khi tự lắp ráp một ngôi nhà thông minh là cần phải lắp đặt chất lượng cao.Nếu bỏ qua điều này, kết quả có thể là toàn bộ bộ thiết bị hoạt động không chính xác, giảm an toàn cháy nổ, v.v.

Sau đó, bạn cần tìm hiểu xem liệu về mặt kỹ thuật có thể thực hiện được điều này hay không - liệu mạng điện có chịu được hay không, đặc tính của các bộ phận có đủ hay không. Ngoài ra, nhà ở cần được kiểm tra để xác định vị trí lắp đặt. Bạn cũng cần hiểu liệu mình có đủ tiền để mua nó hay không.

Và sau đó, bạn có thể bắt đầu tạo một bản phác thảo hoạt động của hệ thống trong tương lai.

Nếu việc khảo sát mặt bằng để xác định những vị trí tối ưu để lắp đặt từng bộ phận riêng lẻ của bộ nhà thông minh vẫn có thể được bạn tự thực hiện mà không có kỹ năng và kinh nghiệm trong những vấn đề đó thì việc phát triển dự án chỉ nên được thực hiện với kiến thức về sự việc.

Trong trường hợp thiếu kinh nghiệm và không chắc chắn về khả năng của mình, tốt hơn hết bạn nên tìm kiếm lời khuyên từ các bác sĩ chuyên khoa trước hoặc sau khi thực hiện thủ thuật để tiến hành kiểm tra. Điều này sẽ làm giảm khả năng xảy ra sai sót, tổn thất tài chính sau này và các rắc rối khác.

Ngay cả khi có nhiều kỹ năng và kiến ​​thức thực tế, bạn nên bắt đầu làm quen với các hệ thống thông minh với những phương án đơn giản nhất.

Nghĩa là, bạn nên mua một bộ bao gồm bộ điều khiển, một bộ cảm biến và các thiết bị khác cho phép bạn giải quyết bất kỳ vấn đề quan trọng nào.

Ví dụ: theo dõi sự xuất hiện rò rỉ nước, thực hiện giám sát video hoặc điều chỉnh độ sáng của đèn. Và sau đó hiểu kỹ tất cả các tính năng.

Cách tiếp cận được mô tả sẽ cho phép bạn tích lũy kinh nghiệm thực tế, tìm các chuyên gia có trình độ có thể hỗ trợ hiệu quả và ngoài ra, tránh được tổn thất tài chính đáng kể, ngay cả khi sự quan tâm đến hệ thống thông minh biến mất hoặc có điều gì đó không diễn ra theo kế hoạch.

Nếu bạn quyết định tự lắp ráp hệ thống, thì bạn cần bắt đầu với những tùy chọn đơn giản nhất. Điều này sẽ cho phép bạn tích lũy kinh nghiệm và hiểu liệu bạn có muốn tiếp tục làm loại công việc này hay không, trong khi chi phí sẽ ở mức tối thiểu.

Ngay cả đối với nỗ lực độc lập đầu tiên để lắp ráp một hệ thống thông minh, bạn nên mua thiết bị được điều khiển bởi bộ điều khiển của Beckhoff, Siemens, ARIES và các thiết bị tương tự khác. Bởi vì chúng có thể lập trình tự do, dễ sử dụng và phù hợp để giải quyết nhiều vấn đề khác nhau.

Nếu cùng với bất kỳ bộ điều khiển nào được liệt kê, bạn sử dụng một bộ phần mềm đặc biệt được thiết kế để điều khiển hệ thống từ máy tính được trang bị Windows, máy tính bảng, điện thoại thông minh chạy iOS, Android thì có thể dễ dàng thay đổi kịch bản.

Và cũng nhanh chóng chuyển đổi giao diện, loại bỏ những yếu tố không cần thiết và thêm các yếu tố thiết kế mới.

Hơn nữa, mọi người dùng đều có thể thực hiện tất cả những điều trên một cách độc lập, ngay cả với các kỹ năng lập trình cơ bản. Một ví dụ về phần mềm điều khiển là Easy Home, có thể hoạt động với tất cả các hệ điều hành phổ biến được liệt kê ở trên.

Kết luận và video hữu ích về chủ đề này

Video đầu tiên sẽ cho bạn cơ hội hiểu các khả năng của một ngôi nhà thông minh, cách thức và những hệ thống đơn giản như vậy được trang bị những gì cũng như cách bạn có thể tự làm điều đó.

Tài liệu video sau đây cũng dành cho việc cài đặt hệ thống thông minh bằng chính đôi tay của bạn.

Tự động hóa thông minh hiện đại không chỉ có thể nâng cao sự thoải mái mà còn cải thiện mức sống của tất cả cư dân trong nhà. Nhưng để làm được điều này, bạn cần hiểu nguyên lý hoạt động của một ngôi nhà thông minh..

Nếu không, chủ sở hữu sẽ không chỉ phải đối mặt với sự thất vọng mà còn bị tổn thất tài chính đáng kể. Vì bộ dụng cụ chức năng tốn rất nhiều tiền.

Bạn vẫn còn thắc mắc về chủ đề của bài viết? Hoặc bạn có thể bổ sung tài liệu của chúng tôi những thông tin có giá trị về nguyên lý hoạt động của hệ thống Nhà thông minh không? Vui lòng để lại ý kiến ​​​​của bạn và chia sẻ kinh nghiệm của bạn trong khối bên dưới.