Cos'è una smart home: principio di funzionamento e struttura + creazione del progetto e consigli per l'assemblaggio

Numerosi sistemi ingegneristici, riuniti sotto il nome comune di «Casa intelligente», offrono agli utenti un elevato livello di comfort e sicurezza. Ma esistono centinaia di varianti di tali apparecchiature, che risolvono compiti radicalmente diversi.

Cerchiamo di comprendere insieme tutte le sottigliezze e capire cos'è una casa intelligente, per poi passare a passi pratici che consentono di aumentare il comfort abitativo. Poiché i componenti costosi non lasciano spazio a errori.

In cosa consiste questo sistema?

Qualsiasi kit di elettronica realizzato per la casa intelligente è un'apparecchiatura ad alta tecnologia. Progettata per il controllo automatizzato e, il più delle volte, centralizzato, nonché per una gestione flessibile e precisa delle attività dei sistemi di comunicazione di un appartamento o di una casa.

Principali funzionalità della casa intelligente

I blocchi di comando intelligenti della casa intelligente sono in grado di creare un microclima ottimale nell'appartamento o nella casa.

Per risolvere questo compito, vengono gestiti tutti i dispositivi di riscaldamento, condizionatori d'aria, sistemi split, filtri, ozonizzatori e altri prodotti simili.

I centri di controllo dotati di processori ricevono i risultati delle misurazioni della composizione chimica dell'aria, della sua temperatura, umidità e inviano segnali ai componenti necessari della struttura.

Ad esempio, se è necessario raffreddare gli ambienti, viene inviato un comando per accendere il condizionatore d'aria, mentre contemporaneamente si spegne tutta l'apparecchiatura di riscaldamento, se era in funzione. Cioè, i blocchi di comando dei sistemi garantiscono anche la coordinazione di tutti i processi eseguiti.

Per maggiori dettagli su come funziona il sistema di climatizzazione e le sue caratteristiche di scelta, legga qui.

I moderni sistemi intelligenti per ambienti sono insiemi di automazione che consentono di aumentare significativamente il tenore di vita e di ottenere un risparmio energetico, addirittura del 30-40%. Ma bisogna ricordare che, a causa del costo notevole delle apparecchiature, l'acquisto si ripagherà dopo molti anni di utilizzo attivo.

In generale, una "Casa Intelligente" in una configurazione avanzata è in grado di gestire contemporaneamente diverse centinaia di dispositivi appartenenti ai sistemi:

• di illuminazione, sia interna che esterna;
• di alimentazione di emergenza, che possono essere sia batterie che generatori;
• di controllo del consumo energetico;
• riscaldamento, raffreddamento dell'aria;
• riscaldamento di singoli elementi dell'edificio (grondaie, gradini);
• approvvigionamento idrico;
• scarico acque reflue;
• filtrazione;
• rilevamento di situazioni di emergenza (perdite di gas, acqua, problemi nella rete elettrica);
• monitoraggio.

Inoltre, può essere gestito il sistema di allarme, telecamere di sorveglianza e molte altre attrezzature, tra cui persino tende, finestre, televisori, apparecchiature audio e video distribuite in tutto l'appartamento o la casa.

È possibile adattare la funzionalità e altre caratteristiche di qualsiasi sistema intelligente a qualsiasi condizione, creando così un sistema flessibile per gestire tutti gli elettrodomestici, gli apparecchi di riscaldamento, i condizionatori, l'illuminazione e tutte le altre apparecchiature.

I processi stessi possono essere sia molto richiesti che rari o sporadici. Ad esempio, tra i primi si possono includere la regolazione della temperatura, la luminosità dell'illuminazione e molti altri.

Alla seconda categoria appartiene la regolazione di flussi individuali di aria calda o fredda. Ad esempio, in grado di riscaldare i piedi degli utenti che guardano programmi televisivi durante le serate invernali.

Una caratteristica dei moderni sistemi di casa intelligente è che consentono di impostare modalità diverse in tutti gli ambienti dell'appartamento o della casa. Ad esempio, la temperatura nella camera dei bambini può essere la più alta, mentre nel corridoio la più bassa, poiché non necessita quasi di riscaldamento.

Contemporaneamente, in bagno il sistema può combattere regolarmente l'umidità elevata, mentre in cucina l'inquinamento dell'aria.

L'elettronica è in grado di tenere conto anche di molti piccoli dettagli utili. Ad esempio, può garantire automaticamente una temperatura più alta in camera da letto la sera rispetto al mattino, poiché tali caratteristiche favoriscono un riposo completo e un risveglio facile.

I sistemi integrati, in grado di gestire tutti i processi importanti, sono considerati i più efficaci.

Tuttavia, anche i set di apparecchiature più semplici, che svolgono una sola funzione, possiedono caratteristiche di casa intelligente. Ad esempio, un processore che controlla l'accensione/spegnimento di un riscaldatore installato in una casa di campagna.

Il dimmer installato nella rete elettrica, che regola la luminosità delle lampade e al contempo riduce il consumo di energia elettrica, è anch'esso considerato un'apparecchiatura intelligente.

Come funziona e come è strutturato il sistema?

Proviamo a capire come funziona l'ambito sistema di casa intelligente e quali tipi esistono. La base di qualsiasi kit di apparecchiature intelligenti è un processore, che è un computer abbastanza potente e moderno.

L'efficienza è garantita dal software con decine, se non centinaia, di modalità preimpostate, che sono tra le più richieste.

Di conseguenza, in molti casi, agli utenti rimane semplicemente da inserire i parametri necessari, ad esempio la temperatura, ecc., e attivare il programma desiderato.

Successivamente, l'unità di controllo effettuerà il monitoraggio confrontando i valori effettivi con quelli programmati. Tutte le informazioni necessarie provengono dagli organi di controllo interni dell'apparecchiatura che fa parte del sistema, dai controllori, dai sensori installati in ogni ambiente.

Il principio fondamentale di funzionamento di qualsiasi sistema intelligente è garantire comfort, flessibilità e semplicità nella gestione di tutte le apparecchiature installate nell'abitazione. Ciò viene fatto per ridurre al minimo la necessità dell'intervento dell'utente, aumentando l'efficienza, l'economicità e la sicurezza operative. In altre parole, l'utente deve trarre beneficio e piacere dall'attività del sistema, quasi senza prestarvi attenzione.

Se i dati ricevuti in tempo reale non corrispondono a quelli impostati, l'unità di controllo invia i comandi appropriati per apportare modifiche. Inoltre, tutti garantiscono un funzionamento coordinato dell'apparecchiatura.

Cioè, per aumentare la temperatura nell'ambiente desiderato, prima si spegne il condizionatore e solo dopo si accende l'impianto di riscaldamento. Ciò consente di risparmiare fino al 40% di elettricità ed evita anche un pericoloso carico critico sulla rete.

Tipologie di casa intelligente

I produttori tengono conto delle esigenze di diverse categorie di utenti, di conseguenza il mercato è saturo di diversi tipi di apparecchiature intelligenti.

Quindi, può essere:

• cablate;
• wireless.

Nel primo caso, l'unità di comando, i sensori attuatori, i servomotori, i controllori e altri elementi costruttivi sono collegati tra loro tramite cavi.

Il vantaggio di questo metodo è l'elevata correttezza nell'esecuzione dei comandi. Ciò significa che praticamente non esiste il rischio di sovraccarico del bus di trasmissione con un gran numero di segnali. Inoltre, i cavi in fibra ottica garantiscono un'elevata velocità di risposta.

Lo svantaggio più importante è considerata la difficoltà di installazione, poiché è necessario posare e nascondere alla vista un gran numero di cavi.

Ciò comporta anche costi aggiuntivi significativi per i materiali da costruzione necessari, quindi il momento ottimale per l'installazione di sistemi cablati è durante la ristrutturazione degli ambienti.

Inoltre, la posa dei cavi richiede molto lavoro, quindi questa procedura richiede parecchio tempo.

In ogni abitazione ci sono apparecchiature che consentono di svolgere vari compiti – riscaldare gli ambienti, illuminarli, garantire la sicurezza, ecc. E la casa intelligente è in grado di gestire tutte le funzioni elencate o di controllarle singolarmente. Inoltre, il modo ottimale dovrà essere deciso dall'utente caso per caso. Ciò dimostra che i principali vantaggi di qualsiasi sistema intelligente sono la flessibilità e l'adattabilità.

Le varietà wireless di apparecchiature si distinguono per il fatto che la comunicazione tra gli elementi del sistema avviene tramite segnali radio, per i quali vengono utilizzate le opportune comunicazioni.

Un importante vantaggio di questa opzione di apparecchiatura è la facilità di installazione. Durante la quale non è necessario modificare la struttura degli ambienti né spendere in materiali edili, rendendo l'installazione una procedura semplice e veloce.

Il principale svantaggio dei sistemi wireless è il metodo stesso di comunicazione tra i componenti. Poiché i segnali radio ne limitano notevolmente la funzionalità, inoltre sarà necessario sostituire spesso le batterie, il che è scomodo e rappresenta una spesa regolare.

Un'altra classificazione dei sistemi di casa intelligente per tipo di controllo – può essere un'opzione centralizzata o decentralizzata.

Sebbene la centralizzazione del controllo sia uno dei vantaggi più importanti di qualsiasi kit di tali apparecchiature e nella maggior parte dei casi esso appartenga proprio a questa varietà, anche i sistemi decentralizzati hanno diritto di esistere.

Il motivo è che questo metodo consente di annullare le conseguenze del guasto di un singolo componente della casa intelligente.

Inoltre, l'uso di sottosistemi con diversi moduli di controllo permette di aumentare l'affidabilità delle funzioni chiave.

Ad esempio, se il proprietario dell'abitazione vuole proteggerlo efficacemente da intrusioni non autorizzate, l'uso di due sistemi decentralizzati è una soluzione più pratica rispetto a uno centralizzato.

Molti pensano che la gestione centralizzata di tutte le apparecchiature domestiche sia un importante vantaggio e una caratteristica della casa intelligente. Ma questa affermazione non è sempre vera, poiché i singoli sistemi decentralizzati possono aumentare la sicurezza, l'affidabilità e l'efficacia dell'uso del controllo intelligente. Ad esempio, è vantaggioso realizzare separatamente i sistemi di sicurezza (come mostrato nella foto) e di rilevamento delle situazioni di emergenza.

Il principale svantaggio dell'uso simultaneo di più sistemi di casa intelligente è la difficoltà di configurazione e messa a punto.

Ciò accade perché aumenta il numero di componenti – ogni sistema decentralizzato ha un processore separato, il che spesso crea confusione nella loro interazione o nella gestione da parte dell'utente. Inoltre, questa caratteristica porta a un aumento del costo del set di apparecchiature.

Di conseguenza, si consiglia di utilizzare i sistemi decentralizzati solo in casi particolari, quando i vantaggi prevalgono chiaramente sugli aspetti negativi.

Una caratteristica importante è la suddivisione in base ai tipi di protocollo, che possono essere:

• aperti;
• chiusi.

Alla prima categoria appartengono i sistemi la cui gestione avviene tramite un linguaggio utilizzato da vari produttori.

I vantaggi di questo tipo di apparecchiatura sono la funzionalità, l'accessibilità, la versatilità, che garantiscono una notevole scelta di componenti che possono essere inclusi. Ma spesso è necessario adattarli preliminarmente per un uso congiunto, il che, tuttavia, non esclude malfunzionamenti.

Per sistemi chiusi si intendono quelli gestiti da un linguaggio creato e utilizzato da un solo produttore, il che consente di includere nel set solo componenti progettati e fabbricati dallo stesso.

Ciò riduce la funzionalità e la versatilità, ma garantisce un elevato grado di compatibilità tra dispositivi e apparecchi.

Schema del sistema di gestione intelligente

Ogni set di apparecchiature per la casa intelligente è simile a un kit di costruzione con cui si può creare qualsiasi cosa.

Pertanto, è improbabile che un utente che desideri assemblare a casa propria una qualsiasi variante trovi uno schema adatto alle proprie condizioni domestiche. Ad esempio, una versione standard per un appartamento di 3 stanze o per una casa di una certa superficie e numero di piani.

Ogni ambiente ha le proprie caratteristiche, e i proprietari hanno le proprie preferenze e budget. Di conseguenza, vengono utilizzati diversi organi di controllo ed elementi attuatori.

Lo schema necessario dovrà essere realizzato da soli o con l'aiuto di specialisti. Eccezioni possono essere le versioni più semplici di casa intelligente o i sistemi decentralizzati, che non sono particolarmente complessi.

Ad esempio, può essere considerato lo schema di installazione del dimmer nella rete elettrica e del sensore di movimento che funziona in coppia con esso, poiché è standard e quindi identico in tutti i casi.

A coloro che desiderano assemblare un sistema intelligente da soli è necessario sapere che occorre possedere determinate competenze e conoscenze, e in diversi ambiti. Ad esempio, nella foto è mostrata un'interfaccia grafica che consente di gestire, controllare e ottenere le informazioni necessarie. Ed essa viene creata per ogni caso singolarmente, mediante programmazione.

Ma anche in questo e in casi simili si consiglia di rivolgersi a specialisti. Il motivo è che tutti i sistemi funzionano con l'elettricità e alcuni errori grossolani possono provocare incendi, scosse elettriche e danni a componenti costosi della struttura.

Consigli per il montaggio autonomo

Poiché il costo dei sistemi intelligenti è elevato e la loro installazione comporta spese aggiuntive, e non indifferenti (fino al 50% del costo del kit di apparecchiature), la loro installazione autonoma può far risparmiare in modo significativo.

Inoltre, un lavoro del genere dà piacere, quindi l'assemblaggio di una casa intelligente con le proprie mani, a partire dalla creazione del progetto, può essere considerato un hobby.

Uno dei consigli più importanti per chi desidera assemblare un sistema intelligente da soli è che l'inizio dei lavori sia preceduto dalla creazione di un progetto. Poiché esso aiuterà a identificare molte particolarità e sfumature, e quindi a evitare errori.

Ma bisogna capire che non ogni utente interessato è in grado di effettuare personalmente l'installazione di un tale sistema – per questo è necessario possedere un intero insieme di conoscenze e competenze.

Tra queste:

1. Capacità di lavorare con apparecchi elettrici. Inoltre, in questo settore è necessario possedere ampie conoscenze, ad esempio competenze elementari come quella di collegare in modo sicuro gli elementi della struttura e i cavi tra loro. Sarà necessaria anche l'abilità nell'assemblaggio di quadri elettrici, la comprensione dei principi di controllo degli apparecchi elettrici moderni e altre competenze simili. La conoscenza delle norme di sicurezza è anch'essa obbligatoria.
2. Competenze di programmazione, e per diversi sistemi operativi. Sono necessarie perché in ogni installazione di un sistema intelligente si dovrà creare un'interfaccia grafica, attraverso la quale si effettuerà in seguito la gestione.
3. Conoscenza dei principi di costruzione dei moderni sistemi di automazione. Cioè, è necessario almeno capire i tipi di controller, i loro ingressi/uscite, comprendere quali sensori e altre apparecchiature è consentito utilizzare con essi, ecc.
4. Comprensione degli algoritmi di funzionamento del sistema nel suo complesso e di tutte le sue singole parti.

Se tutte le conoscenze e competenze elencate sono presenti, allora è necessario passare alle procedure preparatorie. Per iniziare, è importante definire i compiti che il kit di apparecchiature deve risolvere.

Un aspetto importante nell'assemblaggio autonomo di una casa intelligente è la necessità di un'installazione di alta qualità. Se ciò viene ignorato, il risultato potrebbe essere un funzionamento errato dell'intero set di apparecchiature, una riduzione della sicurezza antincendio e altro.

Successivamente, bisogna capire se è tecnicamente realizzabile – se la rete elettrica può sopportarlo, se le caratteristiche dei componenti sono sufficienti. Inoltre, è necessario ispezionare l'abitazione per individuare i luoghi di installazione. Occorre anche sapere se c'è abbastanza denaro per l'acquisto.

E dopo si può procedere alla creazione del progetto operativo del futuro sistema.

Se l'ispezione dei locali per individuare i punti ottimali per l'installazione delle singole parti del kit per la casa intelligente può essere eseguita da soli anche senza competenze ed esperienza in materia, la progettazione dovrebbe essere affrontata solo con cognizione di causa.

In caso di mancanza di esperienza e incertezza nelle proprie capacità, è meglio consultare specialisti prima della procedura stessa o dopo per effettuare una verifica. Ciò consentirà di ridurre la probabilità di errori e successive perdite finanziarie, e altri problemi.

Anche se si hanno a disposizione sufficienti competenze e conoscenze pratiche, si consiglia di iniziare a conoscere i sistemi intelligenti con le opzioni più semplici.

Cioè, è opportuno acquistare un kit che includa un controller, un set di sensori e altre apparecchiature che consentano di risolvere un unico problema importante.

Ad esempio, controllare la comparsa di perdite d'acqua, effettuare la videosorveglianza o regolare la luminosità della luce. E poi approfondire a fondo tutte le caratteristiche.

L'approccio descritto consentirà di acquisire esperienza pratica, trovare specialisti qualificati in grado di fornire un aiuto efficace e, inoltre, evitare significative perdite finanziarie, anche se l'interesse per il sistema intelligente dovesse svanire o qualcosa non andasse secondo i piani.

Se si decide di assemblare autonomamente il sistema, bisogna iniziare con le opzioni più semplici. Ciò consentirà di acquisire esperienza, capire se si ha voglia di continuare con questo lavoro, e nel frattempo le spese saranno minime.

Inoltre, per il primo tentativo autonomo di assemblare un sistema intelligente, è consigliabile acquistare apparecchiature controllate da controller Beckhoff, Siemens, OVEN, e altri simili. Poiché sono liberamente programmabili, facili da usare e adatti a risolvere vari problemi.

Se insieme a uno qualsiasi dei controller elencati si utilizza un kit software speciale, progettato per gestire il sistema da un computer dotato di Windows, da un tablet, da uno smartphone con iOS o Android, si avrà la possibilità di modificare facilmente gli scenari.

Oltre a trasformare rapidamente l'interfaccia, eliminare gli elementi superflui e aggiungere nuovi elementi strutturali.

Inoltre, tutto quanto elencato potrà essere eseguito autonomamente da ogni utente, anche con competenze di programmazione di base. Un esempio di software di gestione è Easy Home, in grado di funzionare con tutti i sistemi operativi più richiesti elencati sopra.

Conclusioni e video utili sull'argomento

Il primo video darà l'opportunità di comprendere le potenzialità della casa intelligente, come e con cosa vengono equipaggiati questi sistemi semplici e in che modo si può procedere autonomamente.

Il successivo materiale video è anch'esso dedicato all'installazione di sistemi intelligenti fai-da-te.

L'automazione intelligente moderna non solo è in grado di aumentare il comfort, ma anche di migliorare la qualità della vita di tutti gli abitanti della casa. Ma per questo è necessario comprendere il principio di funzionamento della casa intelligente.

In caso contrario, il proprietario non dovrà affrontare solo delusione, ma anche perdite finanziarie significative, poiché i kit funzionali costano non poco.

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