«Умный дом» своими руками. Строим интеллектуальную цифровую систему в своей квартире - Елена Тесля

Радиочастота от источника Bluetooth скачкообразно меняется 1600 раз в секунду. Последовательность переключения между частотами известна только источнику и приемнику, поэтому даже при наличии нескольких пар Bluetooth-устройств в одном помещении они друг другу не мешают. Каждые 625 микросекунд приемник и источник синхронно перестраиваются с одной частоты на другую по заданной последовательности. Такой алгоритм переключения частот и передачи данных называется FHSS (Frequency Hopping Spread Spectrum – широкополосный сигнал по методу частотных скачков). Метод прост в реализации, и, что важно, оборудование для него сравнительно дешево. Кроме того, такой метод обеспечивает устойчивость к широкополосным помехам. Кстати, алгоритм FHSS одновременно и защищает передаваемую информацию, так как переключение частот определяется для каждого соединения отдельно.

Если передаются цифровые данные, в случае потери какой-либо части информации сигнал передается еще раз – автоматически. В случае же передачи аудиоданных сигнал теряется безвозвратно, то есть не повторяется.

Благодаря поддержке EDR (Enhanced Data Rate – дословно «усовершенствованная передача данных», англ.) современные версии Bluetooth 2.0 и 2.1 позволяют развивать скорость передачи информации до 2,1 Мбит/с и 480 Мбит/с соответственно и совместимы с предыдущими версиями. В Bluetooth 2.1 введена поддержка энергосбережения, позволяющая устройствам работать гораздо дольше, улучшена защищенность, а также есть возможность присоединить к источнику два устройства одновременно.

Таким образом, технология Bluetooth как нельзя лучше подходит для использования ее в «умном доме».

Инфракрасное излучение

Многие устройства «умного дома» имеют фотоэлементы инфракрасного излучения, а пульты дистанционного управления – диоды. Каким же образом происходит их «общение», если между ними нет проводов?

Электромагнитное излучение, которое занимает спектральную область от видимого света (длина волны – 0,74 мкм) до микроволнового излучения (длина волны – 2 мм), называется инфракрасным. То есть на самом деле любое тело, нагретое до определенной температуры, излучает энергию в инфракрасном спектре (длина волны, излучаемой телом, зависит от температуры нагревания: чем выше температура, тем короче длина волны и выше интенсивность излучения). Поэтому инфракрасное излучение иногда называют тепловым. Кстати, наиболее известным природным источником инфракрасных лучей является Солнце.

Излучающая и поглощающая способность тел во многом зависит от их природы, плотности, поверхности и т. д.

Диапазон инфракрасного излучения делится на три составляющие:

□ коротковолновая область: длина волны – от 0,74 до 2,5 мкм;

□ средневолновая область: длина волны – от 2,5 до 50 мкм;

□ длинноволновая область: длина волны – от 50 мкм до 2 мм.

Длинноволновая часть спектра примыкает к области микроволнового диапазона, а коротковолновая – к области видимого света. Из-за этого свойства радиоволн и видимого света присущи и инфракрасному излучению, то есть инфракрасные лучи могут проходить сквозь некоторые непрозрачные для видимого излучения материалы, а также отражаться, преломляться и передаваться прямолинейно.

ИНТЕРЕСНО

Инфракрасное излучение было открыто в 1800 году английским физиком Уильямом Гершеле. Сегодня инфракрасные диоды и фотоэлементы применяются повсеместно как в пультах дистанционного управления, так и в системах автоматики, охранных системах и т. п.

Как и радиоволны, инфракрасные сигналы не требуют проводов для передачи информации от одного устройства к другому. Однако, в отличие от радиосигнала, инфракрасные волны нечувствительны к электромагнитным помехам, что, конечно, является большим достоинством этой технологии. С другой стороны, высокая стоимость техники с устройствами преобразования электрического сигнала в инфракрасный и наоборот, а также низкая скорость передачи сигнала (меньше 5 Мбит/с) являются недостатком. Тот факт, что сигнал передается, как правило, всем устройствам, имеющим приемный фотоэлемент в пределах прямой видимости, может быть и достоинством, и недостатком. Передача сигнала каждому прибору может быть полезной, если нужно их синхронное включение, например. Но таким образом не обеспечивается секретность передаваемых данных.

Инфракрасный сигнал может передаваться на расстояние до нескольких километров, правда, только в условиях прямой видимости. Но чаще всего такие расстояния не используют – технологии инфракрасного излучения используются, как правило, для связи компьютеров, ноутбуков, мобильной и бытовой техники, которая находится в одном помещении. В таких условиях отражения сигнала от стен, пола и потолка придают надежность и устойчивость связи.

Следует заметить, что инфракрасные лучи совершенно безопасны для человеческого организма, что, несомненно, способствует их массовому применению в быту.

1.5. Системы безопасности

Жизненный опыт показывает, что профилактика обычно лучше борьбы с последствиями. Поэтому лучше подстраховаться, а не доводить до беды. Речь, конечно же, идет о безопасности нашего «умного дома»: это и информационная безопасность, и защита от утечек воды и газа, и система пожарной сигнализации. Установив подобную систему дома, можно спокойно отдыхать или работать где-то далеко, зная, что ваш дом защищен. А если все-таки что-то произойдет, датчики и системы автоматического контроля тут же оповестят вас через Интернет или при помощи мобильного телефона. Более того, с помощью этих же средств удаленно вы сможете управлять системами «умного дома» и контролировать их.

Датчики утечки воды

Чтобы обезопасить свой дом от утечек воды, в местах, где возможны такие происшествия: на полу под раковиной, под ванной, возле стиральной машины и т. д., – можно устанавливать специальные датчики. Такие устройства, называемые датчиками утечки воды (рис. 1.12), могут «обнаруживать» появление воды из систем водоснабжения или отопления – в тех местах, где ее быть не должно. Более того, такие датчики утечки воды могут подать сигнал хозяевам о том, что произошла авария, с помощью SMS-сообщения или через Интернет, да еще и перекрыть воду, чтобы она не распространялась дальше. Кроме того, такие системы могут быть снабжены звуковой и световой сигнализаций на случай аварийной обстановки.

Рис. 1.12. Датчик утечки воды

Датчики утечки воды следует использовать вместе с контроллерами и клапанами: первый – для управления системой, второй – для того, чтобы воду можно было перекрыть (для этого они врезаются в трубу с водой – рис. 1.13). Контроллеры обрабатывают сигналы от датчиков и выдают управляющие сигналы, которые подаются на клапаны, перекрывающие воду. Эти же контроллеры могут обеспечивать питание всех элементов системы, управлять сигнализацией и отправлять оповестительные сигналы (либо в таком контроллере может иметься реле, которое дает возможность подключения сигнализации или передачи сигнала на другие системы безопасности). Установка самих контроллеров, в отличие от датчиков утечки, которые должны находиться в непосредственной близости к потенциальному источнику воды, должна производиться в местах, где их контакта с водой не будет.

Рис. 1.13. Клапан для перекрытия воды

Клапаны для перекрытия воды в случае аварии получают сигнал от контроллера и перекрывают воду, удерживая ее до того момента, когда поломка не будет устранена.

Датчики утечки воды могут подключаться к безопасным источникам питания, предотвращая опасность при прикосновении к контактам, реагирующим на воду. Существуют также датчики, работающие не от электросети, а от аккумуляторов.

Последовательность установки системы:

1. Составление схемы размещения датчиков утечки воды, контроллера, клапанов.

2. Разметка мест установки устройств.

3. Прокладка проводов для питания устройств.

4. Врезка клапанов в трубы.

5. Установка датчиков.

6. Установка контроллера.

7. Подключение и установка параметров системы.

Некоторые системы датчиков утечки используют не блокировку воды клапанами, а отключение работы насоса, если в доме используется он.

Для уверенности в работоспособности системы датчиков утечки воды следует раз в несколько месяцев проводить проверку.

Система контроля утечки газа

Что может быть ужаснее, чем авария газопровода? Как минимум, это может привести к взрыву и пожару, кроме того, это опасно для жизни. Чтобы дом был защищен от таких неприятностей, можно установить систему контроля утечки газа. Конечно, если в вашем доме все плиты электрические, эту часть можно опустить. Но если газовые трубы на вашей кухне имеются, лучше обезопасить себя от таких бед.

Рис. 1.14. Датчик утечки газа