Как я шатал рынок «умных» домов: часть 3

В этом цикле статей мы делаем доступный и надёжный «умный» дом. Во второй части мы сформировали концепцию решения, его архитектуру и сделали MVP. Здесь мы доводим продукт до стабильной версии и планируем кардинальные изменения. И сталкиваемся с дилеммой.

Сделав MVP, мы получили первую обратную связь и первые проблемы надежности системы. Следующий этап — выпуск стабильной версии, готовой к мелкосерийному производству.

Мелкосерийное производство — это мы выпускаем стандартные наборы для установки, а обычные электрики ремонтной бригады читают документацию и ставят оборудование. Всё должно быть не сложнее конструктора: прикрутил, подключил, подал питание — работает.

Итак, приступим.

Для первой версии мы решили не делать велосипедов и собрать систему из доступных на рынке устройств. Ведь проектирование и изготовление действительно надежного оборудования — очень дорогая и долгая процедура, к которой мы пока не готовы.

Во второй части я уже описывал общую архитектуру системы. Она состоит из четырёх слоев: в квартире ставятся сенсоры и актуаторы, контроллеры и сервер управления; также есть общее облако для всех систем. Каждый из слоёв нам нужно проработать.

Это наши лампочки, выключатели, сервоприводы и так далее. То, что нажимается, измеряет, двигается или включается. Здесь у нас три категории:

Освещение и выключатели. Согласно нашим требованиям мы не должны сковывать дизайнеров в выборе светильников и выключателей. Но здесь мы наложили ограничения для того, чтобы наша автоматика с ними дружила:

Пример работы кнопочного выключателя:

В эту же категорию мы добавляем любые устройства, которыми нужно управлять подачей питания: вентиляторы, полотенцесушители и так далее. То есть, считаем их условными светильниками.

Датчики утечки воды и сервоприводы. Нужны для перекрытия воды в случае протечек. Диаметр труб везде стандартный и устройства не влияют на эстетику квартиры, поэтому мы поставляем их вместе с системой.

Позднее в эту категорию мы включили и счетчики воды, которые позволяют раньше детектировать утечку (но об этом позже).

Стандартный стояк воды с нашей системой выглядит так:

Тёплый пол. Нагревательные элементы сильно зависят от планировки квартиры, поэтому их покупает заказчик. А вот датчики температуры стандартные, поэтому включены в поставку.

Далее шагаем на уровень выше — к контроллерам.

Эти устройства с помощью сенсоров управляют актуаторами: включают лампочку по сигналу выключателя, перекрывают воду или регулируют температуру пола.

Контроллер освещения. Мы спроектировали стандартный щит управления на базе ПЛК Siemens, под них написали программу управления светом. Это недорогое и надежное решение, которое не позволяет выстреливать себе в ногу. В MVP мы использовали их же, но столкнулись с проблемой залипания контактов. Поэтому к ним ставим промежуточные реле.

Управление водой. Тот же самый ПЛК Siemens с более хитрой программой — он оценивает наличие влаги на датчике и считывает показания счетчиков. А также знает о том, есть ли пользователь дома. Если никого нет, и пролился хотя бы литр воды — значит что-то не так и нужно уведомить пользователя. Если на этом источнике ещё и нет стиральной/посудомоечной машин — значит вода протекает и нужно её перекрывать.

Оба контроллера мы собираем в одном щите, и выглядит он так:

На фотке можно разглядеть маркировку. Именно благодаря ей обычные электрики могут установить и запустить систему — в документации всё чётко прописано.

Термостаты тёплого пола. Мы нашли китайских поставщиков термостатов для гостиниц и бизнес-центров — там тоже нужна надёжность и удаленное управление. С виду они как обычные, но имеют проводной интерфейс RS-485. Так мы связываем термостаты в единую сеть и управляем ими.

Вот так они выглядят (слева):

Ещё на этот уровень мы добавили контроллеры управления шторами, приточной вентиляцией, камеры наблюдения и прочие ништяки. Но о них как-нибудь в другой раз.

Это как раз и есть тот самый мозг, связывающий разные системы воедино. Прямо сейчас он работает на Home Assistant — полноценная операционная система для умных домов.

Для поддержки наших контроллеров мы написали свои интеграционные плагины к этой ОС. Но этим система не ограничивается. С ней пользователь сможет подключить к системе свои бытовые устройства: робот-пылесос, увлажнитель и многое другое. Широкое комьюнити этого открытого проекта разработало огромное количество интеграций.

Проблема, с которой мы столкнулись в MVP — летящие карты памяти у компьютеров Raspberry Pi, поэтому в новых проектах мы заменили их на Intel NUC с SSD-накопителем.

Сервер управления поставляется в своём коммуникационном щите вместе с Wi-Fi роутером, коммутатором и прочими слаботочными вещами, чтобы ремонтникам не нужно было париться. Всё продумано до них.

Вот как он выглядит. Снова всё промаркировано, чтобы не ошибиться при монтаже.

После первых проблем мы подняли своё облако, куда наши системы сбрасывают свое состояние и ошибки. Так мы отлавливали плохие соединения между устройствами и прочие интеграционные проблемы. Звонит грустный прораб с описанием проблемы, мы смотрим в логи и определяем причину.

Веб-интерфейс смотрит на нас Графаной:

Для полной приватности у пользователя всегда есть возможность это отключить.

В комплект входит всё необходимое для установки системы:

В таком виде это поставляется клиенту:

Конечно, всё это мы сделали не просто так. Вот что получает пользователь.

Мультикнопки. Наши выключатели поддерживают два типа взаимодействия:

Здесь же есть мастер-кнопки, которые по долгому нажатию переводят всю квартиру в новое состояние. Выключатель в коридоре отправляет квартиру в гибернацию, кнопка у кровати переводит её в состояние сна.

Мы сделали так, чтобы пользователю не нужно было открывать приложение для Умного дома, когда он находится в помещении. Быстрее нажать на кнопку на стене, чем искать телефон.

Машина состояний. У квартиры есть три глобальных состояния:

Таким образом вся квартира работает как единый организм, и не нужно управлять всем по-отдельности.

Интерфейс приложения. Мы предоставляем базовую настройку интерфейса, но ее можно с легкостью менять (как и интегрировать свои устройства). Вот пример:

Стоимость. Сильно зависит от курса валют и размеров квартиры:

Простота установки. Мы написали подробные инструкции и промаркировали все разъемы, поэтому адекватные электрики ремонтных бригад без проблем устанавливают и запускают систему. Конечно, звонят нам, но часто для подстраховки. Иногда присылают фотки:

На объекты мы не выезжаем, всё решаем удаленно.

Надежность. Эта версия работает стабильно и без нареканий. Единственная особенность — иногда пользователи сами обновляют Home Assistant, и при обновлении он может сломать зависимость для наших плагинов. Поэтому иногда возникают запросы в техподдержку.

Объемы. Прямо сейчас наша система работает в трёх квартирах в Санкт-Петербурге и в одной квартире в Москве. Результаты не хвастливые, и на то есть причина.

Как вы могли заметить, в этих статьях нет ссылок на сайты, телефонов и прочей рекламы. Мы работали в стелс-режиме, чтобы перед раскаткой на рынок понять, что текущее решение — это действительно то, как должна выглядеть система управления домом будущего. И здесь закрались сомнения.

Первую версию системы мы собирали из доступных на рынке устройств. Этим мы разделили нашу систему на домены: освещение, климат, водоснабжение и так далее. При этом вся автоматика сконцентрирована в одном месте.

В этом заключается основной недостаток первой версии. Представьте себе множество кабелей от выключателей и светильников, идущих в один щит. На последнюю трехкомнатную квартиру у ремонтников ушло около 3.5 км проводов. С одной стороны, для опытных монтажников это всего лишь дополнительная неделя работы, кабель тоже стоит недорого. Но похоже ли это на систему будущего?

Мы далеко не единственные, кто сталкивается с проблемой количества кабелей для надежных систем. Автоиндустрия постоянно борется за оптимизацию проводки в машинах. Например, Тесла сократила длину кабелей с 3 до 1.5 км в Model 3, и хочет сократить еще больше — до 100 метров (и нет, там НЕ будут использоваться беспроводные интерфейсы).

Идея проста — делать не контроллеры управления отдельными доменами, а контроллер управления комнатой.

Мы предполагаем, что большинство комнат имеют одинаковые свойства:

Представьте себе контроллер с универсальными входами/выходами, который может настроить обычный электрик со своего смартфона. Электрик заводит в комнату один питающий кабель и одну витую пару. Далее он ставит на потолок контроллер, подключает к нему выключатели, светильники, розетки и прочее. И вуаля — комната уже в системе квартиры!

Никаких километров проводов и множества устройств — одна коробка с простой и понятной настройкой. Это действительно похоже на платформу для внедрения новых технологий в массовом сегменте (спойлер — ничего подобного сейчас на рынке нет). Как раз и Matter вовремя подъезжает.

Как я уже упоминал ранее, сделать своё по-настоящему надёжное устройство — это долго и дорого. Проектирование, разработка, отладка и тестирование, соответствие всем законодательным требованиям и прочее-прочее. Я как раз писал статью о Systems Engineering, который позволяет учесть все тонкости и собрать сложную неубиваемую систему.

Но без инвестиций это не поднять.

И тут мы переходим к настоящему времени. Есть два пути:

Пока мы поставили проект на паузу и разбежались по компаниям. Но всё же есть непреодолимое желание сделать действительно крутую платформу для зданий, которые строит человечество. Прямо сейчас вся индустрия «умных» домов свернула явно не туда.

Я написал этот цикл статей, чтобы поделиться с вами опытом и соображениями. Было бы круто почитать ваши мысли на эту тему.

Каким вы видите дом, который работает как единая система?

Что вы думаете насчет двух версий и дилеммы?

Захотели бы вы поставить что-то подобное в свою квартиру или дом?

Любой фидбек будет полезен.