O que é casa inteligente: princípio de funcionamento e dispositivo + criação de projeto e dicas de montagem

Numerosos sistemas de engenharia, unidos sob o nome comum «Casa Inteligente», proporcionam aos usuários um alto nível de conforto e segurança. Mas existem centenas de variedades de tais equipamentos, que resolvem tarefas radicalmente diferentes.

Vamos juntos tentar entender todos os detalhes e compreender o que é uma casa inteligente, e então passaremos para etapas práticas que permitem aumentar o conforto de moradia. Já que os componentes caros não deixam espaço para erros.

O que é esse sistema?

Qualquer conjunto de eletrônicos fabricados para casa inteligente é um equipamento de alta tecnologia. Destinado ao controle automatizado e, na maioria das vezes, centralizado, gerenciamento flexível e preciso das atividades dos sistemas de comunicação do apartamento, casa.

Principais funcionalidades da casa inteligente

Os blocos de comando inteligentes da casa inteligente são capazes de criar um microclima ideal no apartamento, casa.

Além disso, para resolver essa tarefa, é realizado o gerenciamento de todos os dispositivos de aquecimento, condicionadores de ar, split-systems, filtros, ozonizadores e outros produtos similares.

A essência do processo é a seguinte: os centros de controle, equipados com processadores, recebem os resultados das medições da composição química do ar, sua temperatura, umidade e dão sinais aos elementos necessários da estrutura.

Assim, se for necessário resfriar o ambiente, é dado um comando para ligar o condicionador de ar, e simultaneamente todo o equipamento de aquecimento é desligado, se estivesse funcionando. Ou seja, os blocos de comando dos sistemas também garantem a coordenação de todos os processos executados.

Mais detalhes sobre como funciona o sistema de controle climático e as características de sua escolha, leia a seguir.

Os sistemas inteligentes modernos para ambientes são conjuntos de automação que permitem aumentar significativamente o padrão de vida, bem como garantir economia de energia elétrica, na ordem de impressionantes 30-40%. Mas é importante lembrar que, devido ao custo considerável do equipamento, a compra se pagará após muitos anos de uso ativo.

Em geral, a «Casa Inteligente» em uma configuração avançada é capaz de gerenciar simultaneamente várias centenas de dispositivos, pertencentes aos sistemas:

• iluminação, tanto interna quanto externa;
• fontes de alimentação de emergência, que podem ser baterias ou geradores;
• controle do consumo de energia;
• aquecimento, resfriamento do ar;
• aquecimento de elementos específicos do edifício (drenagem pluvial, degraus);
• abastecimento de água;
• esgoto;
• filtragem;
• detecção de situações de emergência (vazamentos de gás, água, problemas na rede elétrica);
• monitoramento.

Além disso, pode ser realizado o gerenciamento de alarmes, câmeras de vigilância e muitos outros equipamentos, incluindo cortinas, janelas, televisores, equipamentos de áudio e vídeo espalhados por todo o apartamento ou casa.

A funcionalidade e outras características de qualquer sistema inteligente podem ser adaptadas a quaisquer condições, permitindo criar um sistema flexível de controle de todos os eletrônicos domésticos, aquecedores, condicionadores de ar, iluminação e todos os outros equipamentos.

Os processos podem ser tanto comuns quanto raros e únicos, por exemplo, os primeiros incluem o controle de temperatura, brilho da iluminação e muitos outros.

A segunda categoria inclui a configuração de fluxos individuais de ar quente ou frio. Por exemplo, capazes de aquecer os pés dos usuários que assistem TV nas noites de inverno.

A característica dos sistemas modernos de casa inteligente é que eles permitem configurar modos diferentes em todos os cômodos do apartamento ou casa. Por exemplo, a temperatura no quarto das crianças pode ser a mais alta, e no corredor a mais baixa, já que ele praticamente não precisa de aquecimento.

Ao mesmo tempo, no banheiro, o sistema pode lidar regularmente com a umidade elevada, e na cozinha, com a poluição do ar.

A eletrônica é capaz de considerar também uma série de pequenos detalhes úteis. Por exemplo, ela pode automaticamente fornecer uma temperatura mais alta no quarto à noite do que pela manhã, já que essas características favorecem um descanso completo e um despertar fácil.

Os sistemas integrados, capazes de gerenciar todos os processos importantes, são considerados os mais eficientes.

Mas até mesmo os kits de equipamentos mais simples, que executam apenas uma função, possuem características de casa inteligente. Por exemplo, isso inclui um processador que controla o ligar/desligar de um aquecedor instalado na casa de campo.

Um dimmer instalado na rede elétrica, que regula o brilho das lâmpadas e ao mesmo tempo reduz o consumo de energia, também é considerado equipamento inteligente.

Como funciona e é estruturado o sistema?

Vamos tentar entender como funciona o tão demandado sistema de casa inteligente hoje e quais são seus tipos. A base de qualquer conjunto de equipamento inteligente é um processador, que é um computador bastante potente e moderno.

A eficiência é garantida por software com dezenas, ou até centenas, de modos predefinidos, que estão entre os mais demandados.

Como resultado, em muitos casos, os usuários só precisarão inserir os parâmetros necessários, por exemplo, temperatura etc., e ativar o programa desejado.

Em seguida, a unidade de controle realizará o monitoramento comparando os valores atuais com os programados. Todas as informações necessárias vêm dos órgãos internos de controle do equipamento que faz parte do sistema, controladores, sensores instalados em cada cômodo.

O princípio fundamental de funcionamento de qualquer sistema inteligente é proporcionar conforto, flexibilidade e simplicidade no controle de todos os equipamentos instalados na residência. Isso é feito para minimizar a necessidade de participação do usuário, aumentando a eficiência, economia e segurança operacional. Ou seja, o usuário deve obter benefícios e prazer com a atividade do sistema, praticamente sem dedicar atenção a ele.

Se os dados obtidos em tempo real não correspondem aos definidos, a unidade de controle envia comandos apropriados para fazer ajustes. Além disso, todos eles garantem um funcionamento coordenado do equipamento.

Ou seja, para aumentar a temperatura no cômodo desejado, primeiro o ar condicionado é desligado e só então o equipamento de aquecimento é ligado. Isso permite economizar até 40% de energia elétrica e também elimina a perigosa carga crítica na rede.

Variedades de casa inteligente

Os fabricantes consideram as necessidades de diferentes categorias de usuários, resultando em um mercado repleto de tipos distintos de equipamentos inteligentes.

Assim, ele pode ser:

• com fio;
• sem fio.

No primeiro caso, a unidade de comando, sensores de atuação, servomotores, controladores e outros elementos estruturais são conectados entre si por fios.

A vantagem desse método é a alta precisão na execução dos comandos. Isso significa que praticamente não há probabilidade de sobrecarga do barramento de transmissão com um grande número de sinais. Além disso, os cabos de fibra óptica proporcionam alta velocidade de resposta.

A principal desvantagem é considerada a complexidade da instalação, pois é necessário passar e esconder uma grande quantidade de fios.

Isso também leva a custos adicionais significativos com materiais de construção necessários, portanto, o momento ideal para instalar sistemas com fio é durante a realização de reformas nos cômodos.

Além disso, a passagem de fios é trabalhosa, portanto, muito tempo é gasto nesse procedimento.

Em qualquer residência, há equipamentos que permitem resolver diversas tarefas – aquecer ambientes, iluminá-los, garantir segurança, etc. E a casa inteligente é capaz de lidar com todas as funções listadas ou gerenciar cada uma individualmente. Além disso, qual método será o ideal, caberá ao usuário decidir em cada caso específico. Isso também demonstra que as principais vantagens de qualquer sistema inteligente são a flexibilidade e a adaptabilidade.

As variedades sem fio de equipamentos se diferenciam pelo fato de que a comunicação entre os elementos da estrutura é realizada por meio de sinais de rádio, para os quais são utilizadas as comunicações correspondentes.

Uma importante vantagem dessa opção de equipamento é a simplicidade da instalação. Durante a qual não é necessário modificar a estrutura dos ambientes, gastar com materiais de construção, o que torna a instalação um procedimento fácil e rápido.

A principal desvantagem dos sistemas sem fio é o próprio método de comunicação entre os componentes. Pois os sinais de rádio limitam significativamente sua funcionalidade, além disso, será necessário substituir as pilhas com bastante frequência, o que é inconveniente e representa uma despesa regular.

Outra classificação dos sistemas de casa inteligente por tipo de controle – pode ser uma opção centralizada ou descentralizada.

Embora a centralização do controle seja uma das principais vantagens de qualquer conjunto desse equipamento e na maioria dos casos ele pertence exatamente a essa variedade, os sistemas descentralizados também têm direito à existência.

A razão é que esse método permite mitigar as consequências da falha de qualquer componente individual da casa inteligente.

Além disso, o uso de subsistemas com diferentes unidades de controle permite aumentar a confiabilidade das funções-chave.

Por exemplo, se o proprietário do imóvel deseja protegê-lo de forma confiável contra invasões não autorizadas, o uso de dois sistemas descentralizados é uma solução mais prática do que um sistema centralizado.

Muitos acreditam que o controle centralizado de todos os equipamentos domésticos é uma vantagem importante e uma característica da casa inteligente. Mas essa afirmação nem sempre é justa, pois sistemas descentralizados individuais podem aumentar a segurança, a confiabilidade e a eficiência do uso do controle inteligente. Por exemplo, é vantajoso tornar os sistemas de segurança (conforme indicado na foto), de detecção de situações de emergência, independentes.

A principal desvantagem de usar vários sistemas de casa inteligente simultaneamente é a complexidade na configuração e ajuste.

Isso acontece porque o número de componentes aumenta – cada sistema descentralizado possui um processador separado, o que frequentemente causa confusão na interação entre eles ou no controle pelo usuário. Além disso, essa característica leva ao aumento do custo do conjunto de equipamentos.

Como resultado, recomenda-se usar sistemas descentralizados apenas em casos específicos, quando as vantagens claramente superam os aspectos negativos.

Uma característica importante é a divisão por tipos de protocolos, que podem ser:

• abertos;
• fechados.

À primeira categoria pertencem os sistemas cujo controle é feito por meio de uma linguagem utilizada por diversos fabricantes.

As vantagens desse tipo de equipamento são a funcionalidade, acessibilidade e versatilidade, o que proporciona uma ampla variedade de componentes que podem ser incluídos. Porém, muitas vezes será necessário adaptá-los previamente para uso conjunto, o que, no entanto, não exclui falhas.

São considerados sistemas fechados aqueles que são controlados por uma linguagem criada e usada por apenas um fabricante, o que permite incluir no conjunto apenas componentes desenvolvidos e fabricados por ele.

Isso reduz a funcionalidade e a versatilidade, mas garante um alto grau de compatibilidade entre dispositivos e aparelhos.

Esquema do sistema inteligente de controle

Qualquer conjunto de equipamentos para casa inteligente é semelhante a um kit de montagem, com o qual se pode criar qualquer coisa.

Portanto, é improvável que um usuário que deseje montar em casa algum tipo de sistema encontre um esquema adequado para suas condições domésticas. Por exemplo, uma versão padrão para um apartamento de 3 quartos ou para uma casa de determinada área e número de andares.

Qualquer ambiente tem suas particularidades, e seus proprietários têm preferências e orçamentos próprios. Como resultado, são utilizados diferentes órgãos de controle e elementos executivos.

O esquema necessário terá que ser elaborado por conta própria ou com ajuda de especialistas. Exceções podem ser as versões mais simples de casa inteligente ou sistemas descentralizados, que também não se destacam pela complexidade.

Um exemplo pode ser o esquema de instalação de um dimmer na rede elétrica e de um sensor de movimento que trabalha em conjunto com ele, pois é padrão e igual em todos os casos.

Aqueles que desejam montar um sistema inteligente por conta própria devem saber que é necessário possuir certas habilidades e conhecimentos em diversas áreas. Por exemplo, na foto é mostrada uma interface gráfica que permite gerenciar, controlar e obter as informações necessárias. E ela é criada para cada caso separadamente, por meio de programação.

Mas mesmo neste e em casos semelhantes, é recomendável consultar especialistas. O motivo é que todos os sistemas funcionam com eletricidade e alguns erros graves podem causar incêndios, choques elétricos e danos a componentes caros da estrutura.

Recomendações para montagem independente

Como o custo dos sistemas inteligentes é elevado, e sua instalação acarretará despesas adicionais, consideráveis (até 50% do valor do kit de equipamentos), a instalação por conta própria pode ajudar a economizar significativamente.

Além disso, esse trabalho é prazeroso, por isso a montagem de uma casa inteligente com as próprias mãos, desde a criação do projeto, pode ser considerada um hobby.

Um dos conselhos mais importantes para quem deseja montar um sistema inteligente por conta própria é que a elaboração de um projeto deve anteceder o início dos trabalhos. Pois ele ajudará a identificar muitas particularidades e sutilezas, evitando assim erros.

Mas é preciso entender que nem todo usuário interessado é capaz de realizar a montagem manual de um sistema como esse – para isso, é necessário ter um conjunto de conhecimentos e habilidades.

As quais incluem:

1. Habilidade para trabalhar com aparelhos elétricos. Além disso, nesta área é necessário ter amplo conhecimento, por exemplo, habilidades básicas como conectar de forma segura os componentes da estrutura e os cabos entre si. Também será necessário saber montar quadros elétricos, compreender os princípios de controle de aparelhos elétricos modernos, entre outros. O conhecimento das normas de segurança também é obrigatório.
2. Habilidades de programação, para diferentes sistemas operacionais. Elas são necessárias porque, em cada instalação de um sistema inteligente, será necessário criar uma interface gráfica, por meio da qual o controle será realizado posteriormente.
3. Conhecimento dos princípios de construção de sistemas de automação modernos. Ou seja, é necessário pelo menos entender os tipos de controladores, suas entradas/saídas, compreender quais sensores e outros equipamentos podem ser usados com eles, etc.
4. Compreensão dos algoritmos de funcionamento do sistema como um todo e de todas as suas partes individuais.

Se todos os conhecimentos e habilidades mencionados estiverem presentes, então é necessário passar para os procedimentos preparatórios. Para começar, é importante definir as tarefas que o conjunto de equipamentos deve resolver.

Um ponto importante ao montar uma casa inteligente por conta própria é a necessidade de alta qualidade de instalação. Se isso for ignorado, o resultado pode ser o funcionamento incorreto de todo o conjunto de equipamentos, redução da segurança contra incêndios, entre outros.

Em seguida, é preciso entender se isso é tecnicamente viável – se a rede elétrica suportará, se as características dos componentes são suficientes. Além disso, deve-se inspecionar a residência para identificar locais de instalação. E também é necessário saber se há dinheiro suficiente para a compra.

E depois disso, pode-se começar a criar o projeto funcional do futuro sistema.

Se a inspeção do ambiente para identificar os melhores locais para instalar as partes individuais do kit de casa inteligente ainda pode ser feita por conta própria, mesmo sem habilidades e experiência nesses assuntos, então o desenvolvimento do projeto deve ser realizado apenas com conhecimento técnico.

Em caso de falta de experiência e insegurança, é melhor consultar especialistas antes do procedimento ou depois, para realizar uma verificação. Isso permitirá reduzir a probabilidade de erros e perdas financeiras subsequentes, além de outros problemas.

Mesmo que as habilidades práticas e o conhecimento sejam suficientes, recomenda-se começar a se familiarizar com os sistemas inteligentes pelas opções mais simples.

Ou seja, deve-se adquirir um kit que inclua um controlador, um conjunto de sensores e outros equipamentos que permitam resolver uma única tarefa importante.

Por exemplo, controlar o aparecimento de vazamentos de água, realizar videovigilância ou ajustar o brilho da luz. E então compreender a fundo todas as particularidades.

A abordagem descrita permitirá obter experiência prática, encontrar profissionais qualificados capazes de oferecer ajuda eficaz e, além disso, evitar perdas financeiras significativas, mesmo que o interesse pelo sistema inteligente desapareça ou algo não saia como planejado.

Se a decisão for montar o sistema por conta própria, é preciso começar pelas opções mais simples. Isso permitirá ganhar experiência, entender se há vontade de continuar com esse trabalho, e os custos serão mínimos.

Além disso, para a primeira tentativa de montar um sistema inteligente por conta própria, é recomendável adquirir equipamentos controlados por controladores Beckhoff, Siemens, OVEN e outros similares. Pois eles são livremente programáveis, fáceis de usar e adequados para resolver diversas tarefas.

Se, juntamente com um dos controladores mencionados, for utilizado um kit de software especial projetado para controlar o sistema a partir de um computador com Windows, tablet, smartphone com iOS, Android, então será possível alterar facilmente os cenários.

E também transformar rapidamente a interface, remover elementos desnecessários e adicionar novos elementos de construção.

Além disso, tudo o que foi mencionado pode ser feito de forma independente por qualquer usuário, mesmo com habilidades básicas de programação. Um exemplo de software de controle é o Easy Home, que pode trabalhar com todos os sistemas operacionais populares listados acima.

Conclusões e vídeo útil sobre o tema

O primeiro vídeo permitirá entender as possibilidades da casa inteligente, como e com o que essas sistemas mais simples são equipados e como isso pode ser feito de forma independente.

O próximo vídeo também é dedicado à instalação de sistemas inteligentes faça você mesmo.

A automação inteligente moderna pode não apenas aumentar o conforto, mas também melhorar o nível de vida de todos os moradores da casa. Mas para isso, é necessário entender o princípio de funcionamento da casa inteligente.

Caso contrário, o proprietário não apenas ficará desapontado, mas também terá perdas financeiras significativas. Já que os conjuntos funcionais custam caro.

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