Организация умного дома на KNX своими руками – программирование и оборудование

Когда появилась идея управлять всеми системами и коммуникациями жилища с помощью автоматизированного комплекса, многие компании стали активно разрабатывать и продвигать на рынок свои изделия. Новые технологии и элементы системы, получившие название «Smart Home» или «Умный дом» были востребованы, но взаимозаменяемости отдельных узлов не было. С появлением технологии KNX все проблемы были решены. Умный домна KNХ – это современное и оптимальное решение, позволяющее избежать очень многих проблем.

Что такое технология KNX

Система автоматического управления инженерными коммуникациями жилища состоит из многих компонентов. Это управляющие блоки, сенсоры различного типа и исполнительные устройства. Все они должны взаимодействовать между собой. До определённого времени электронные компоненты от разных компаний могли отличаться напряжением питания, рабочими частотами радиоканального управления, протоколами приёма и передачи данных. Это не позволяло использовать в системах управления, комплектующие от разных производителей. В 1990 году произошло объединение нескольких крупных компаний, занимавшихся автоматизацией зданий.

В результате появилась Ассоциация KNX, куда входили известные производители электронных устройств. Была разработана и принята технология KNX (коммуникационная шина) которая, в настоящее время имеет статус мирового стандарта. За основу технологии была принята ранее разработанная в Европе система EIB.

Для всех устройств KNX создан единый протокол приёма-передачи данных и другая стандартизация, поэтому любая сеть, организованная на шине KNX может быть расширена, переконфигурирована, а любые устройства, входящие в неё легко заменяемы.

Элементы KNX

Для обмена данными в среде KNX используются следующие каналы:

• Провод «витая пара»
• Линии бытовой электрической сети
• Радиочастоты
• Ethernet

Все устройства, подключенные к сети, могут обмениваться информацией через единую шину. Если передача прошла успешно, и исполнительный механизм её принял, то от него приходит подтверждение. Если оно не поступило, абонент сети повторяет передачу ещё два раза. При отсутствии подтверждения передача заканчивается. Для того чтобы сеть начала работать необходимо соединить устройства между собой,  обеспечить их электрическим питанием и запрограммировать каждое устройство. Для этой цели используется программный пакет ETS, который предназначен для реализации автоматизированного управления инженерными системами зданий.

Умный дом на шине KNX

Изначально разработанная для промышленных и офисных зданий технология KNXнашла широкое применение в квартирах и жилых домах, благодаря следующим преимуществам:

• Небольшие расходы на установку и эксплуатацию
• Наглядность управления
• Возможность неограниченного расширения и модификации
• Изменение настроек и параметров в процессе работы

В подсистемах Умного дома, устройства, организованные в KNXсеть, могут выполнять следующие функции:

• Управление освещением
• Поддержание в помещениях оптимальной или заданной температуры
• Управление бытовой техникой по заданной программе
• Мониторинг датчиков охранной и пожарной сигнализации

Этот список, в зависимости от требований, может быть значительно расширен. Для управления осветительными приборами используется цифровой интерфейс с индивидуальной адресацией, с помощью которого можно поддерживать постоянный уровень освещённости или выбирать любой необходимый режим. Системы отопления, кондиционирования и вентиляции объединены в одну подсистему, в которую интегрированы внешние и внутренние датчики температуры и влажности. Вся информация, полученная с датчиков, обрабатывается контроллером, который управляет исполнительными устройствами, что позволяет поддерживать в помещении максимально комфортный режим.

Бытовые приборы могут управляться по заданной программе, в которую можно вносить коррективы с помощью дистанционного управления по радиоканалу.

Одной из наиболее важных функций системы «Умный дом» на шине KNX — это обеспечение безопасности жилища. Эта функция реализуется с помощью датчиков различного назначения, которые в режиме реального времени передают информацию о состоянии окружающей среды на контроллер системы. Датчики могут зафиксировать несанкционированное открытие окон и дверей, присутствие постороннего в помещении, наличие дыма, утечку газа или протекание системы водоснабжения.

Элементы Умного дома на базе KNX

Система «Умный дом» состоит из следующих устройств:

• Датчики или сенсоры
• Исполнительные устройства
• Системные узлы и блоки

Датчики выполняют информативную функцию, исполнительные устройства предназначены для выполнения соответствующих команд, а системные узлы выполняют вспомогательную функцию. К ним относятся блоки питания, расширители, GSM-модули, пульты дистанционного управления и сенсорные панели.

Одним из несомненных удобств сети KNX является возможность использовать различные линии для передачи сигналов контроля и управления. Кабель витая пара позволяет обмениваться данными со скоростью 9 500 бит/сек. По стандартной бытовой электрической сети с напряжением 230 В можно передавать информацию со скоростью 1 200 бит/сек. в виде импульсных посылок. Данные передаются пакетом по восемь байт со старт-стопной синхронизацией и контролем чётности.

Для обмена данными по радиоканалу используются фиксированные частоты 433 и 868 МГц.

Все устройства, подключенные к шине KNX, за исключением радиоканальных, образуют структуру, организованную по иерархическому принципу. Устройства с радиоканалом могут быть установлены в произвольных местах, и каждое устройство может сообщаться с любым другим, находящимся в зоне действия передатчика. Чтобы избежать взаимного влияния устройств друг на друга в процессе работы, каждый блок, оборудованный передатчиком, имеет свой номер, который всегда отправляется вместе с сообщением. Поэтому на сигналы каждого передатчика реагируют только те устройства, у которых прописан его номер.

По технологии KNX, для передачи информации, могут одновременно использоваться все коммуникационные линии. Для их объединения предусмотрены соединители коммуникационных сред. Например, если некоторые устройства объединены по электрической сети, они так же могут принимать команды по витой паре или радиоканалу через соединители.

Заключение

Система KNX предоставляет реальные преимущества,как для производителей работ, так и для владельцев недвижимости. Простота монтажа и установки позволяет снизить трудоёмкость и себестоимость системы. Владельцы недвижимости получают экономию электроэнергии и низкие расходы на эксплуатацию. Готовая система может быть легко расширена, дополнена и сориентирована на выполнение новых задач.