3. Интерфейс управления.

Теперь, когда закончен вопрос знакомства с технологиями передачи данных – нужно выбрать главный орган управления системой. Снова же будем исходить с точки зрения доступности и популярности.

Есть два решения данной задачи: использование ПК или микроконтроллеров.

Компьютер действительно является самодостаточным органом управления. Такая система является многофункциональной, благодаря правильно подобранному и отлаженному ПО и библиотекам.

Безусловно её возможности определяются и ограничиваются программой, но чаще всего этого достаточно для:

• Контроля за состоянием датчиков системы «Умный дом» (протечки воды, температуры, освещенности и т.п.);
• Управления на основе этих состояний различными исполнительными устройствами, в зависимости от состояния упомянутых цепей, а также по заранее заданному расписанию и дистанционно;
• Обеспечения взаимодействия между устройствами
• Контроля за состоянием устройств «Умного дома» с возможностью передачи соответствующей информации владельцу системы.

К минусам подобной системы чаще всего относят:

• Низкая надежность персонального компьютера
• Избыточная вычислительная мощность
• Высокая стоимость
• Шум
• Высокое энергопотребление

В качестве альтернативы можно использовать систему на базе промышленных микроконтроллеров, которые могут работать как сами по себе, так и в общем алгоритме, используя возможности друг друга. Персональный компьютер в данной схеме является лишь частью общей системы, но не ее центральным модулем. Считается, что такая система действительно является значительно более надежной в работе.

На базе контроллеров рассматриваются два способа работы системы: централизация и децентрализация.

При децентрализации все элементы работают сами по себе, и поломка одного элемента не способствует выходу из строя всех элементов. Они обмениваются информацией и посылают друг другу команды, поэтому на этой базе нет единого центра. Такая примитивная система сильно ограничена и не имеет органа, который отвечает за принятие решений и анализ информации. Учитывая это обстоятельство, а также то, что вычислительные ресурсы отдельных элементов очень невелики, в децентрализованных схемах невозможно реализовать какие-либо интеллектуальные алгоритмы управления. Поэтому подобный способ организации мы рассматривать не будем.

При централизации же, элементы подчиняются главному управляющему элементу (контроллер, компьютер, сервер), соединяясь воедино в центре, а ядро принимает решение и отправляет команды к действию. Такая система способна не только управлять инженерными системами, безопасностью, освещением, но и взять на себя многие ресурсоемкие мультимедийные задачи, видеонаблюдение, распознавание речи, образов и многое другое.

Плюсы централизованной системы:

• Централизованное расположение интеллектуального оборудования в одном или нескольких щитах (поэтажно, поквартирно);
• Высокие интеллектуальные возможности даже самого простого контроллера;
• Возможность использовать для задач Умного Дома дешёвое оборудование с простыми интерфейсами (например, простой выключатель с интерфейсом «сухой контакт»);
• Возможность использовать любое сложное оборудование с любыми открытыми интерфейсами (LON, EIB (KNX), RS232, RS485, и т.д.).

Минусы данной системы:

• Централизованное интеллектуальное оборудование: при выходе из строя процессора или программы работы процессора вся подсистема обслуживаемая контроллером парализуется;
• Высокая стоимость контроллера делает невыгодным его использование для простых задач (например, управление с пяти выключателей пятью группами света);
• Помимо использования микроконтроллеров, каждый из которых требует программирования с подключением к ПК, требуется подключение дополнительного устройства в виде сервера, которые будет ответственен за принятие решений и связь с внешним миром, что, по сути возвращает нас к вопросу использования ПК в качестве ядра системы. Поэтому из выше сказанного следует, что целесообразнее использовать систему на базе ПК, к тому же существуют решения, которые лишены вышеуказанных для ПК минусов.

Одним из таких решений является микрокомпьютер семейства Raspberry, производства Великобритании.

Технические характеристики Raspberry Pi 2:

• Процессор: Четырехядерный ARM Cortex-A7
• Объем оперативной памяти: 1GB.
• Видеоускоритель: двухъядерный VideoCore IV.
• Интерфейсы:
• 4 USB версии 2.0;
• Разъем расширения GPIO;
• Порт Full HDMI;
• Сетевой порт Ethernet 100 Mbit;
• Комбинированный разъем 3.5мм для вывода аналогового аудио и композитного видеосигнала;
• Порт для подключения камеры (CSI);
• Порт для подключения дисплея (DSI);
• Разъем microUSB;
• Слот для карт MicroSD;
• Питание: 5V, 2A (минимум 800mA);
• Размеры: 85 x 56 x 17мм;

Он обладает малыми размерами и низким энергопотреблением, полным отсутствием шума. Его вычислительной мощности вполне достаточно как для самостоятельного управления системой, так и для связи с пользователем. Многие разработчики отдают предпочтение микрокомпьютерам такого типа ещё и из-за их доступности как по стоимости, так и по наличию.

Теперь рассмотрим ПО, необходимое для управления системой. Большинство из доступного в сети является коммерческими продуктами, заточенными под оборудование определённой компании-производителя.

Бесплатные же версии чаще всего сильно ограничены в функционале и являются лишь пробной версией к полноценной платной программе, либо незаконченным проектом.

В сети появился независимый проект, созданным энтузиастами, как раз для создания систем автоматизации дома, под названием MajorDoMo. Cистема домашней автоматизации MajorDoMo (Major Domestic Module или Главный Домашний Модуль) представляет собой бесплатную и открытую программную платформу для комплексного управления домашней автоматикой, а так же для информационной поддержки жизнедеятельности. Данная система может быть установлена практически на любой персональный компьютер (на платформе Windows и Linux) и совершенно не требовательна к ресурсам. Присутствует полная оптимизация для Raspberry. Даже без привязки к оборудованию она может быть использована для организации персональной инфо-среды. Данный проект является частью эко-системы SmartLiving, которая, к слову, обладает отличными возможностями для подобных проектов.