Контроллеры. Какие же варианты контроллеров доступны на рынке Z-Wave автоматизации? Автоматическое управление освещением

Системы «умный дом» - это уже не новость. Современное поколение стремится максимально автоматизировать все процессы, включая не только работу, но и свой дом. Согласитесь, гораздо комфортней жить в доме, который практически все делает сам, а управлять системой вы можете даже на расстоянии. Купить такую систему далеко не всем по карману - «умный дом» (даже с минимумом возможностей) стоит очень дорого. И если раньше, чтобы собрать такое оборудование, нужно было обладать навыками программиста, то сейчас сделать это вполне вероятно своими руками.

Главное - подобрать тот тип системы, который будет максимально простым, но в то же время не уступит по техническим характеристикам дорогим аналогам.

Z Wave - контроллер умного дома

В основе каждой такой «умной» системы для дома лежит специальный протокол. Одним из самых простых и функциональных принято считать протокол Z Wave Fibaro. Система на его базе предназначена для работы на площадях до 500 квадратных метров и высотой не больше 5 этажей. Таким образом, системы Z Wave Fibaro можно использовать не только в частном доме, но и офисном помещении. Следует отметить и то, что при разработке протокола Z Wave Fibaro разработчики ориентировались на людей, малознакомых с программированием, которые будут делать это своими руками.

Техническая сторона системы

Z Wave Smart Home Fibaro наиболее эффективно использовать в квартирах и частных домах. Контроллер этого устройства обладает следующими техническими характеристиками:

встроенным набором простых команд;
эргономичностью;
установленной сетевой технологией;
скоростью передачи данных - 100 кб/с;
автоматической маршрутизацией устройства;
подтвержденным типом доставки, с которым работает протокол;
возможностью некоторых контроллеров работать от аккумулятора.

Сенсоры и триггеры умного дома Z Wave

Однако нужно отметить и то, что в разных странах устройство работает на разной частотности. Поэтому иногда возникает несовместимость. На это нужно обратить внимание при покупке контроллера и его переустановке.

Системы «Умный дом» от Zwave Fibaro включает в себя такие компоненты:

контроллеры;
управляющие устройства (диммеры, выключатели);
датчики для управления окнами, дверьми, воротами;
термостат;
Z Wave реле;
передатчики для сопряжения с другими устройствами.

Большинство компонентов в этой системе представлены в виде небольших съемных устройств, которые легко монтировать. В некоторых случаях модули могут быть в виде розеток или выключателей . Все зависит от того, какую модель оборудования вы предполагаете устанавливать.

Также следует отметить, что при помощи дополнительных датчиков и Z Wave реле Fibaro можно существенно расширить возможности системы. К примеру: установить расширение для теплого пола, отключить автоматически воду при неполадках и т. д. В принципе, круг возможностей неограничен.

Датчики управления оконными занавесками

Безопасность протокола

Вопрос безопасности таких систем стоит на первом месте. Сегодня возможность взлома «умного дома» Fibaro сведена к минимуму. Чтобы попытаться взломать систему, нужно иметь специальное оборудование, которое позволит на расстоянии отключить контроллер, отвечающий за сигнализацию. Сделать это, мягко говоря, проблематично. Кроме этого, в системе предусмотрено специальное шифрование. Когда оборудование умного дома Fibaro запускается, контроллеры и диммеры обмениваются ключами, что делает всю дальнейшую работу оборудования дома зашифрованной.

Если такой вариант защиты системы дома вас не устроит, можно приобрести контроллер, который всегда работает с шифровкой, даже в режиме сна. Однако такой вариант работы контроллера будет стоить значительно дороже.

Построение сети

При наличии всех необходимых компонентов сделать своими руками такую систему в доме несложно. Главное - знать основы электричества и правильно соединить все диммеры и датчики между собой. В крайнем случае можно воспользоваться книгами и специализированными блогами. Для создания рабочей сети нужно использовать специальный контроллер. Чаще всего он используется только в штатном режиме работы. Но для обмена информацией между диммерами и оборудованием в доме он не особенно нужен.

Построение сети датчиков Z Wave Fibaro

Одна система Z Wave Plus может включать в себя до 232 устройств. Если есть необходимость, все подключенные диммеры можно связывать между собой посредством локальной сети (через кабель или при помощи беспроводной передачи данных).

Наиболее часто те, кто хотят установить систему своими руками, используют уже готовый комплект - контроллер, кабель для передачи данных и ПК с необходимым софтом. Такую систему очень просто настроить даже тому, кто весьма далек от электроники и программирования . Но следует понимать и то, что в таком случае набор функций будет ограничен производителем.

Основная задача при создании сети - установить контроллер и подсоединить к нему все диммеры. При начальной настройке, если не используются ретрансляторы, все устройства нужно размещать не более чем в 30 метрах от главного контроллера.

Обратите внимание на следующее:

при исключении какого-либо устройства из сети конфигурация автоматически сбрасывается;
в большинстве случаев во время установки новых устройств конфигурация устанавливается автоматически, и драйвера не требуются;
контроллер может использоваться в качестве модуля для соединения с интернетом, если нет концентратора.

Необходимые устройства

Комплект поставки Z Wave Fibaro

Насколько ваш дом будет «умным», зависит от вас. При помощи дополнительных диммеров и датчиков можно установить практически любое расширение . Но есть устройства, которые чаще всего входят в стандартный набор:

датчик открытия/закрытия двери;
диммер движения;
встраиваемый диммер для контроля движения;
реле;
контроллер на базе микрокомпьютера.

Датчик двери следит за положением конструкционного элемента. При желании можно поставить дополнительное расширение для измерения температуры.

Что касается диммера движения, то подобные модули очень часто используются в системах безопасности. Также подобное оборудование имеет дополнительное расширение для контроля уровня освещенности в помещении и температуры. Все эти параметры можно настроить при помощи контроллера Z Wave Plus. Сам датчик работает от аккумулятора.

Диммер для контроля света

Диммер нужен для управления уровнем освещенности. Как и в других компонентах системы, чувствительность параметров можно настраивать. Следует отметить и то, что это устройство может использовать для контроля энергопотребления . Например, когда вас нет дома, но нужно создать такую видимость, можно установить интенсивность освещенности и период работы.

Новинка от Fibaro - Dimmer 2

Отдельно нужно выделить концентратор. Это устройство используется для передачи команд через модуль беспроводного доступа. В некоторых случаях, вместо концентратора, можно использовать сам контроллер.

Как правило, производитель предоставляет все необходимые инструкции для каждого компонента. Если по какой-то причине их не оказалось, можно скачать их в Сети. Там же можно найти дополнительные коды для расширения функционала протокола . Вмонтировать все устройства самостоятельно не составить сложности для тех, кто знает основы электричества.

Сегодня работа «умного дома» по протоколу Z Wave Plus - это наиболее простое решение для тех, кто хочет сэкономить свои средства, но при этом получить максимум функционала. Практически все компоненты умного дома в Z Wave Plus могут работать от аккумулятора . Также нужно отметить, что работать система Fibaro может не только на ПК, но и на микросистемах. Если подобная установка вам непонятна даже с инструкцией, можно воспользоваться дополнительной литературой - книги, форумы и тематические блоги дают исчерпывающую информацию по основам разработки таких систем.

Выбрать контроллер Z-Wave довольно тяжело, производители делают похожие решения, но разными способами. Выбор контроллера чаще всего основывается на субъективном мнении и индивидуальных потребностях пользователей. Эта статья создана для того, чтобы объяснить разницу между Z-Wave контроллерами Fibaro, Vera и Zipato. Мы опишем различные особенности, которые следует учитывать при выборе «мозга системы». Данная статья — это субъективное мнение, здесь нет правильных и неправильных ответов.
Для чего нужен контроллер?

Давайте начнем с того, для чего нужен контроллер.

Контроллер — это устройство, задача которого контролировать систему Z-Wave. Он позволяет добавлять и настраивать устройства, создавать и запускать сцены, которые позволят системе автоматизировать, например, включение света по движению или по времени. Контроллер также позволяет управлять системой удаленно через интернет, используя ваш телефон или планшет. Это особенно удобно, когда вы далеко от дома.

Какие же варианты контроллеров доступны на рынке Z-Wave автоматизации?

Существует два основных типа таких устройств — программные, которые запускаются на компьютере или сервере (Windows, MacOSX), и коробочные решения — отдельно функионирующий Z-Wave контроллер. В этой статье мы сфокусируемся на специализированных системах, которые мы продаем, а не программном обеспечении для различных платформ. Обратите внимание, что мы будем говорить о Z-Wave контроллерах, а не о пультах дистанционного управления. Хотя в технологи Z-Wave, пульт дистанционного управления является тоже контроллером.

Контроллеры которые мы рассмотрим:

VERA Edge
Низкая цена, функциональный Z-Wave контроллер с базовым пользовательским интерфейсом (UI).
VERA Plus
Аналогичен, как VERA Edge, но включает в себя поддержку ZigBee и Bluetooth устройств.
Fibaro Home Center 2 (HC2)
Гибкий Z-Wave контроллер с интуитивно-понятным пользовательсим интерфейсом (UI), специальными панелями (плагинами) для настройки отопления, сигнализации и т.д. и расширенные возможности благодаря LUA програмированию.
Fibaro Home Center Lite (HCL)
Аналогичный пользовательский интерфейс (UI), как на Home Center 2, но c ограниченным функционалом. Это более бюджетная версия Fibaro HC2 для начального уровня пользователей (смотреть таблицу)
Zipabox
Контроллер-облако* с интуитивно понятным пользовательским интерфейсом и “правилами” создания сценариев, есть дополнительные модули расширения.
*Система настраивается на специальном сервере в интернете.

На что стоит обратить внимание.

Как мы говорили раньше, большинство контроллеров делают одинаковые вещи, но разными способами, или некоторые из них проще в использовании, чем другие. Какой контроллер лучше решать именно вам, основываясь на том, какой вид системы Z-Wave вы хотите создать и на вашем техническом умении. Управление несколькими источниками освещения легко создать на любом из контроллеров, но есть смысл в том, на каком контроллере это будет вам проще создать. Для более сложных задач, где многое будет происходить автоматически или управление отоплением в нескольких зонах, более продвинутый контроллер будет лучшим вариантом. Ниже мы приведем вещи, которые мы считаем важными и наше мнение о том, как каждый контроллер отвечает этим требованиям.

Пользовательский интерфейс и легкое использование.

Каждый контроллер имеет свой собственный пользовательский интерфейс (UI), мы его используем, когда выполняем вход в систему через браузер. Это обычный случай, когда требуется добавить устройства в систему, настроить и создать сценарии для автоматизации.

Некоторые контроллеры имеют интуитивно-понятный интерфейс, при этом позволяют настроить в графическом редакторе часто используемые функции. Другие более сложные в использовании требуют больше действий для создания необходимой последовательности действий. Контроллеры, которые мы продаем (Fibaro, Vera и Zipato) усердно работают на улучшением своего UI, что сделать его простым в использовании. При этом они до сих пор все выглядят по-разному. Fibaro, по нашему мнению, имеет лучший интерфейс на данный момент.

Помните, что кроме настройки системы, большую часть времени вы будете управлять системой с помощью телефона или планшета. Таким образом приложение для телефона или планшета так же важно как и UI, особенно для людей, которые планируют управлять домом удаленно через интернет.

Fibaro UI

Vera UI7

Zipato UI

Поддержка устройств.

Это одна из самых важных задач любого контроллера. В теории все Z-Wave устройства будут работать с любым контроллером, но по факту производители используют различную спецификацию Z-Wave. Поэтому появляются отдельные вопросы совместимости. Почему некоторые устройства не так хорошо работают на определенных контроллерах или почему некоторые устройства (такие, как замки) не поддерживают все контроллеры? Это совсем не значит, что есть проблема с контроллером, и что его создатели решили не поддерживать это устройство. Для таких случаев мы тестируем совместимость устройств с контроллерами, чтобы знать устройтва, которые отлично работают и имеют высокое качество.

Наши Z-Wave контроллеры поддерживают большее количество Z-Wave устройств и вы можете это увидеть в таблице поддержки Z-Wave устройств. Fibaro и Zipato используют закрытые “шаблоны” для поддержки оборудования, это означает, что если устройство не добавляется корректным образом в контроллер, то производители должны добавить дополнительную поддержку в дальнейших обновлениях контроллера. VERA имеет более открытую структуру, если устройство не работает корректно, есть временное решение, позволяющее запустить его. Для этого надо сделать изменения в файлах настроек – не пробуйте делать это сами без нужных знаний. Вы можете найти решение на форуме, где кто-нибудь решит эту проблему и выложит подробную инструкцию. Для целого ряда устройств мы сделали руководство для временного решения проблем.

Каждый раз когда вы находите новое устройство, проверяйте на своместимость в таблице поддержки Z-Wave устройство .

Сцены и их возможности

Сцены оживляют вашу Z-Wave систему, они позволяют одним нажатием управлять целой группой устройств. Сцена может включатся автоматически от датчика или от другого устройства в вашей системе. Например, сцена может включать свет при сработке датчика движения, отталкиваясь от уровня освещенности в комнате и его отключить через заданный промежуток времени.

Сцены создаются в редкатируются в UI, дальше различные устройства могут вызывать эту сцену или вы можете ее запустить вручную через UI или приложение в мобильном телефоне или планшете. У каждого устройства есть возможость создать сцену разной сложности графическим образом, но есть и дополнительные возможности для создания сложных сценариев, для этого спользуются язык програмирования, такой как LUA

Создание сцен Fibaro
Fibaro имеет возможность создавать сцены на интуитивном уровне, используя блок схемы и сценарии типа “Если / то”. Сцены можно запустить автоматически отталкиваясь от: времени, другого устройства, погоды или других переменных, также управлять устройствами, виртуальными устройствами или другими сценами. Большинство сценариев можно создать через блок схемы, но не все переменные устройства можно использовать в таком виде сценариев и нет возможности сделать сценарий с условием “Затем” (нужно создавать вторую сцену). Блок схемы можно создавать на обоих контроллерах Fibaro (HC2 и HCL)
Cоздание сцен Vera
Созадние сцен было обновленно в последней версии прошивки (UI7), теперь в них присутсвует мастер настроек для базовых сцен. При помощи редактора сцен вы можете без проблем создать сцены типа “Если/то”, есть ограничение, что он может сделать сцену с условием “Или”, но нет возможности добавить условие “И”. Тем не менее, вы легко можете расширить возможности редактора сцен с помощью плагинов, таких как PLEG или создавать комбинированные выключатели.
Cоздание сцена Zipato
Релактор сцен от Zipato довольно гибкий, где вы создаете сценарии с помощью блоков типа “пазл”. Поддерживает условия “Когда” и “Если/то/затем” для всех поддерживающих устройств платформой Zipabox. Главное ограничение для создания – надежность, Zipabox – облачная система, и для создания или редактирования сценариев обязательно нужен интернет.

Fibaro Home Center Block Scene

Vera Scene Editor

Zipato Scene Rules

Поддержка языка программирования (LUA /Lupp )

LUA – язык программирования для создания более сложных сценариев, которые невозможно создать с помощью блок схем. Почти вся автоматизация вашей Z-Wave системы создается с помощью сцен. Например, сцену включить свет в комнате по обнаружению движения в зависимости от времени суток или запустить много действий в вашей системе при нажатие одной кнопки. Большинство сцен можно создать с помощью просто редактора сцен, более сложные можно намного проще сделать с помощью LUA кода, а в некоторых случаях сцены можно создать только с помощью LUA кода. Это очень актуально для создания автоматизации в многозонных системах отопления или более сложного сценария для включения света, отталкиваясь от датчика движения.

Создавать сценарии с помощью языка програмирования LUA можно на контроллерах Fibaro HC2 и Vera, контроллеры Fibaro HCL и Zipabox лишены такой возможности.

Приложения и плагины

Приложения и плагины отличаются друг от друга, но мы их объединим в один пункт, так как они не являются критичными компонентами для вашей системы.

Приложения
Приложения позволяют мониторить и контролировать вашу систему удаленно с помощью телефона/планшета. Каждый контроллер имеет свое уникальное бесплатное приложения для Andorid, iOS и Windows телефонов. Для VERA доступны 3 дополнительных сторонних приложения, у вас есть широкий выбор приложении на ваш вкус. Наши любимые приложения для веры представлены . Сейчас нет доступных сторонних приложении для систем Fibaro и Zipato, хотя такое приложение, как “Roomie”, поддерживают Vera и Fibaro.**

** Уже появились приложения для поддержки таки систем как Fibaro и Vera – ImperiHome.

Плагины
Плагины чем-то похожи на приложения, но они устанавливаются непосредственно на контроллер. Они расширяют текущие возможности контроллера, такие как: расширение возможностей базового редактора сцен без применения LUA, также для поддержки других технологий и устройств, таких как Sonos и других мультимедийных устройств.
VERA имеет огромный выбор плагинов на MIOS Marketplace , большинство из них бесплатны.
Fibaro ввели плагины в последних прошивках версии Fibaro 4.х. Изначально они были разработаны самой компанией Fibaro, и уже в себя включают поддержки таких устройств как Sonos, различных мультмедийных устройств, Philips Hue, Nest, Netatmo и других.
Zipato не поддерживает никакие плагины.

Плагины – отличное решение для поддержки сторонних систем вашим контроллером. Также вы сможете управлять ими, используя домашнюю систему Z-Wave.

Fibaro Home Center Plugins Section

VERA MIOS Marketplace

Облачная или автономная основа.

Мы привыкли, что большинство нашей информации храним “в облаке”, но это вызывает много споров, когда это касается вашей системы автоматизации, учитывая, что контроллер управляет всем вашим домом.

Zipato – Облачная система, это значит, что внести изменения в вашу систему (добавить устройство, изменить сцену) возможно только если контроллер подключен через интернет к серверу Zipato. После сделанных изменений, контроллер и сервер синхронизируются и изменения переносятся на контроллер. Проблема заключается в том, что если сервер не доступен, вы никак не сможете внести изменения, что может очень расстроить. Это значит, что ваша система очень сильно зависит от внешних служб, над которыми вы не имеете никакого контроля.

Fibaro и Vera все необходимое содержит на контроллере. Для внесения изменения вы подключаетесь к контроллеру через вашу локальную сеть (обычно используют IP адрес), для этого не нужно подключение интернета. Так вы получаете больше контроля над своей системой, и вам надо меньше полагаться на внешние службы или сервер компании.

Ключевая фраза “меньше полагаться”. Любой Z-Wave контроллер в том или ином случае требует интернет подключения. Несмотря на то, что Fibaro и VERA могут работать в автономном режиме, они нуждаются в интернет подключении для обновления прошивок контроллера, удаленного доступа, и для сохранений резервной копии на контроллере Vera (Fibaro сохраняет резервное копировании в локальной сети).

Расширение сети.

Обычно Z-Wave контроллеры используют для управления Z-Wave сетью, но как показывает практика, очень часто их используют для управления другими системы автоматизации, например 433МГц или LightwaveRF. Есть два способа для выполнения такой задачи, все зависит от от системы/устройств, которые вы хотите контролировать.

Управление через IP-сеть (Ethernet или Wi-Fi)
Большинство современных мультимедийных приборов подключаются в вашу систему через Ethernet или Wi-Fi соединение (IP-сеть), например Smart TV, AV Receivers, Sonos и другие. Другие технологические централи выполняют такие же задачи, как ZigBee, LightwaveRF, Philips Hue и остальные. Если устройство или централь подключены в IP-сеть, тогда есть большая вероятность того, что ваш Z-Wave контроллер сможет управлять ей посылая HTTP или UDP команды, используя ваш Wi-Fi роутер.
Vera может использовать LUA код или плагины для управления IP-устройствами.
Fibaro имеет новые плагины для IP контроля, также вы всегда можете использовать LUA код.
Zipato программируется при помощи схем типа “Пазл”, поэтому хорошо подумайте если вам необходимо управлять оборудованием при помощи HTTP (TCP/IP) команд.

Для IP управления Fibaro HC2 и VERA предоставляет полноценную поддержку других устройств, из-за гибкости системы и поддержки LUA, большинство плагинов Fibaro также доступны для Home Center Lite, так что всегда проверяйте.

Адаптеры и модули расширения
Z-Wave контроллеры разработаны для управления Z-Wave устройствами, так что если вы хотите управлять устройствами с другой технологии, вам нужен будет адаптер или модуль расширения, который использует нужную частоту и протокол для обмена данных.
RFXtrx433e – RFXtrx433E адаптер можно подключать через USB порт к контроллеру Vera или Zipato в модуль резервного копирования, и позволяет управлять устройствами системы LightwaveRF, устройствами с частотой 433 МГц таких систем, как HomeEasy, Oregon Scietific, Owl… К Fibaro также можно подключить RFX адаптер, но для этого надо использовать платформу RaspBerry PI, так что это очень трудный процесс.
Модули расширения Zipato – система Zipato имеет большое количество уникальных модулей для управления устройствами различных систем, таких как LightwaveRF, 433 МГц, ZigBee, KNX, также есть специальный модуль защиты для интерфейса в системе сигнализации.
Встроенная подержка
Vera Plus имеет встроенную подержку устройст систем ZigBee и BlueTooth. Сейчас в Европе доступно небольшое количество устройств системы ZigBee, но скоро это изменится. Выбирая контроллер, который может поддерживать технологию других производителей, в дальнейшем вы сможете выбирать устройства из различных технологий.

Общее.

Независимо от особенностей каждого контроллера, нужно подумать о постоянном обновлении программного обеспечение и общей поддержки

Обновления
Все Z-Wave контроллеры нуждаются в постоянном обновлении, поэтому нужно следить, чтобы ваш контроллер получал их вовремя. Обновления программного обеспечения автоматически становятся доступны, и вы сможете выбрать, когда вы их установите по собственному желанию.
Поддержка
На большинство технических вопросов мы предоставим вам помощь в виде инструкции, предложения или возможного решения. Если контроллер имеет фактическую проблему или неисправность, мы также поможем вам в этом вопросе. Быстро решим вашу проблему, и вы сможете дальше двигаться вперед с настройкой вашей системы автоматизации Z-Wave.

Итог.

Все рекомендации по контроллерам — достаточно субъективны. То что кто-то предпочитает в контроллере, вам может вообще не нравится. Поэтому мы попытались сделать эту статью сбалансированной, насколько это было возможно. Она не заставляет вас выбирать какой-то определенный контроллер, мы просто перечисли все вещи, которые надо учитывать при его выборе.

Особенности	Vera Edge	Vera Plus	Zipato	HCL	HC2
Основное
Облачная основа			Требуется интернет для подключении к облачному серверу Zipato
Максимальное количество подключаемых устройсвт	220	220	200	200+	200+
Версия Z-Wave	Z-Wave Plus (500)	Z-Wave Plus (500)	Z-Wave (500)	Z-wave (300)	Z-Wave (300)
ZigBee			Требуется модуль расширения
BlueTooth
Пользовательский интерфейс
Графический редактор сцен
Редактор сцен с мастером подсказки
Комнаты (Настройка)
Панель и виджеты			Виджет климата и охраны	Панель: Охранная, Отопление, Кондиционирования, Влажность, Полив и VoIP
Уведомления	SMS и email	SMS и email	SMS и email	SMS, email и Push уведомления
Виртуальное устройство	Базовое	Базовое	Базовое	Базовое (без LUA)	Базовое и LUA
Мультимедиа (HTTP)
Голосовое управление
VoIP — Voice over IP
«Железо»
Внешняя антенна Z-Wave
USB	1	1	1		4
Ethernet	1	1	1	1	1
Wi-Fi
Cлоты расширения			2	2
Размер (ДхШхВ)	116 х 80 х 31 мм	198 х 128 х 33 мм	86 х 86 х 43 мм	90 х 90 х 33 мм	225 х 185 х 44 мм
Модули расширения
RFXtrx433E				Нужен RaspBerry PI (RPI)
Альтернативная технология		ZigBee, BlueTooth	ZigBee, BlueTooth, 433МГц и KNX
GSM
Модуль резервного копирования

Мы решили сравнить два контроллера Z-Wave разных ценовых диапазонов и реализовать на них несколько тестовых сценариев умного дома с использованием набора самых ходовых датчиков и устройств.

Многие используют в быту различные умные штучки - это могут быть RGB лампы или розетки, датчики качества воздуха или освещенности. Но каждый производитель предлагает свое собственное приложение для каждого устройства, и это неудобно, когда нужно выключить все или посмотреть статистику по многим датчикам. С помощью технологии Z-Wave можно совместить устройства, управляя ими и просматривая статистику с одного контроллера.

На рынке представлены модели в разных ценовых сегментах. Чтобы понять общую картину, сравним два популярных контроллера Z-Wave: FIBARO Home Center 2 и Z-Wave.Me RaZberry.

FIBARO Home Center 2: «самый» по всем фронтам

Z-Wave контроллер Home Center 2 производства польской компании FIBARO - самый продвинутый и дорогой на российском рынке. Он поддерживает практически все Z-Wave устройства и может выступать в качестве SIP-сервера для организации видеосвязи.

Продуманный и простой веб-интерфейс позволяет быстро создать свой умный дом даже новичку. Большинство сценариев реализуется с помощью графических блоков, использующих логику IF-THEN. Когда их не хватает, на помощь приходит встроенная среда для написания скриптов автоматизации на языке LUA.

Контроллер разрешает установку дополнительных плагинов, и это сильно расширяет его возможности, позволяя, например, добавить поддержку лампочек Philips Hue или управление Samsung Smart TV.

Широкие возможности интерфейса позволяют отслеживать энергопотребление и просматривать различную статистику (например, по включению-выключению света, приходу и уходу). Это открывает простор по оптимизации расходов: например, если в течение дня часто никого нет дома, можно снижать температуру отопления в это время.

Устройства в интерфейсе FIBARO Home Center 2

Панель энергоресурсов и температуры в интерфейсе FIBARO Home Center 2

Z-Wave.Me RaZberry: умный и недорогой

Z-Wave контроллер RaZberry российско-немецкой компании Z-Wave.Me основан на продвинутом программном обеспечении Z-Way, которое используется во многих других Z-Wave контроллерах. Железная часть контроллера основана на одноплатном компьютере Raspberry Pi, который в кругу гиков ценится за возможность кастомизации, как железа, так и софта.

RaZberry в первую очередь нацелен на максимальную совместимость со всеми Z-Wave устройствами, поэтому в его экспертном интерфейсе есть множество тонких настроек для полного контроля над Z-Wave сетью.

RaZberry отлично подойдет и для не продвинутых пользователей, поскольку имеет простую систему автоматизации в виде более 150 отдельных приложений. 50 из них установлены по умолчанию, остальные можно бесплатно загрузить из онлайн-магазина.

Встроенная поддержка Apple HomeKit предоставляет пользователям iPhone голосовое управление с помощью Siri и управление устройствами из приложения Дом.

RaZberry также может работать как Wi-Fi роутер и поэтому хорошо подходит для загородных домов, позволяя обходиться без дополнительной покупки сетевого оборудования.

Устройства в интерфейсе Z-Wave.Me RaZberry

Приложения автоматизации в интерфейсе Z-Wave.Me RaZberry

Таблица сравнения характеристик Z-Wave контроллеров

Датчики для тестирования

Для того, чтобы протестировать контроллеры, мы выбрали несколько типовых для умного дома сценариев и подобрали самые ходовые датчики и устройства, которые встречаются в умных домах чаще всего.

Устройство	Фото	Описание
FIBARO Dimmer 2		Диммер - регулирует уровень яркости освещения, поддерживает лампы: светодиодные диммируемые, галогенные и накаливания общей мощность до 250 Вт.
Z-Wave.Me Dual Paddle WC		Выключатель с двумя клавишами. Позволяет управлять не только освещением, но и замками, кондиционером, жалюзи и любыми другими Z-Wave устройствами, а также запускать различные для каждой клавиши сценарии. Работает от батарейки CR2032.
Aeotec Multisensor 6-in-1		Многофункциональный датчик движения, детектирует: Движения Температуру Влажность Освещенность Ультрафиолет Вибрацию
Danfoss Living Connect		Термоголовка на отопительную батарею. Температуру можно задать с помощью кнопок, с телефона и из сценариев на контроллере.
Remotec ZXT-120		Устройство управления кондиционером. Содержит в себе огромную база кодов кондиционеров разных производителей. Получает команды по Z-Wave и отправляет кондиционеру по ИК. Предусмотрено питание от Mini-USB или от 3-х батареек ААА. Для скрытого монтажа к Remotec ZXT-120 можно подключить провод удлинитель с ИК светодиодом на конце.
FIBARO Door/Window Sensor		Герконовый датчик открытия окна/двери. Используется в сценария включения освещения, управления климатом и охранных функциях. Cостоит из двух частей: магнита и основной части с герконом и Z-Wave чипом. При каждом соединении/удалении магнита с герконом отправляется радио команда.
FIBARO RGBW		RGBW модуль для управления цветной светодиодной лентой или 4-мя одноцветными лентами. Поддерживаются ленты 12 и 24 В с общей мощность до 12 А.

Тестовые сценарии

Для объективного сравнения функций на каждом из контроллеров создадим одни и те же сценарии с одинаковым набором устройств. Сразу же отмечу, что оба контроллера имеют отличную совместимость со всеми Z-Wave устройствами и поддерживают все их функции.

Автоматическое управление освещением

Используемые устройства:

FIBARO Dimmer 2
FIBARO RGBW модуль

Начнем с автоматического управления освещением. Посмотрим характерные сценарии для наших датчиков. Так, датчик движения AEOTEC Multisensor 6-in-1 чаще всего используется в проходных помещениях, то есть там, где люди находятся непродолжительное время, - например, в прихожих, коридорах и пр. Также его можно установить в жилых помещениях - спальне или гостиной, чтобы автоматически выключать освещение, когда в комнате никого нет.

FIBARO Dimmer 2 в связке с ним позволяет регулировать яркость: например, днем включать свет на 100%, а ночью - лишь на 20%, чтобы не слепить глаза.

Датчик движения также может включить светодиодную ленту, подключенную к FIBARO RGBW, при определенных условиях на необходимый цвет и уровень яркости.

Для тестирования контроллеров мы выбрали два простых сценария: отключение света в комнате, в которой в течение получаса никого не было, и автоматическая регулировка яркости освещения в зависимости от времени суток. Посмотрим, что получилось.

Сценарий «Выключить свет через 30 минут, если нет движения» с помощью FIBARO Home Center 2.

В Home Center 2 этот сценарий можно сделать графическими блоками или скриптом LUA. Первый способ быстрее, но если необходимо задать дополнительные параметры, например, проверить, выключался ли свет вручную, то без LUA не обойтись.

Сценарий «Выключить свет через 30 минут, если нет движения» с помощью RaZberry.

В RaZberry для решения задачи используется приложение «Автовыключение». У него есть три параметра: устройство, которое нужно выключить, время задержки и возможность не сбрасывать таймер при получении повторной команды включения от датчика движения: нам нужно, чтобы таймер при любом новом движении перезапускался, поэтому галочку не ставим.

Сценарий «Днем включать свет на 100%, ночью на 20%» с помощью RaZberry.

Для реализации этого сценария в RaZberry можно использовать готовое приложение «Умное освещение». Несколькими кликами мышки выбираем диммер, датчик движения, задаем время «дня» и «ночи» и ночной и дневной уровень яркости - и задача решена.

Сценарий с автовыключением света реализуется одинаково просто и на Home Center 2 и на RaZberry, навыков программирования не требуется. Но задать изменение яркости в зависимости от времени суток в RaZberry проще, так как у этого контроллера есть готовое приложение, а на Home Center 2 пришлось бы писать большой скрипт.

Перенос выключателя в удобное место

Используемые устройства:

Выключатель на батарейке Z-Wave.Me Dual Paddle WC
FIBARO Dimmer 2
FIBARO RGBW модуль

Управлять освещением в комнате - бра, светодиодной подсветкой и пр, можно с помощью двухклавишного батареечного выключателя Z-Wave.Me Dual Paddle WC, который крепится на двусторонний скотч в удобном для пользователя месте. Посмотрим, как организовать это с помощью наших тестовых контроллеров.

Сценарий «ВКЛ/ВЫКЛ бра и светодиодную ленту с выключателя» с помощью FIBARO Home Center 2.

Сценарий кажется простым, но отловить, какие события отправляет выключатель, можно только с помощью скрипта на LUA.

Сценарий «ВКЛ/ВЫКЛ бра и светодиодную ленту с выключателя» с помощью RaZberry.

Батареечный выключатель в RaZberry отображается как 2 клавиши с кнопками ВКЛ/ВЫКЛ. Приложение «Ассоциации» создает связь между выключателем и исполнительными устройствами, нажал вверх, всем отправилась команда ВКЛ, нажал вниз, всем отправилась команда ВЫКЛ.

Итог простой. В Home Center 2 реализация сценария выглядит посложнее, так как в интерфейсе контроллера нет элементов управления для батареечного выключателя, и для того, чтобы добраться до скрытых функций, нам пришлось написать скрипт в LUA. В RaZberry же все получилось быстро и доступно, поскольку все функции управления для любого устройства отображаются в виде виджетов.

Управление климатом

Используемые устройства:

Устройство управления кондиционером Remotec ZXT-120
Термоголовка на батарею Danfoss Living Connect

Обычно отопление и кондиционирование умного дома работают в автономном режиме и не требуют вмешательства человека. Но вряд ли стоит продолжать нагревать или охлаждать помещение, в котором открыто окно.

Поэтому для тестирования контроллеров мы выбрали достаточно очевидный и полезный сценарий временного отключения управления климатом.

Сценарий «При открытии окна выключить кондиционер» с помощью FIBARO Home Center 2.

В нашем дорогом контроллере такой сценарий быстро реализуется с помощью легкой в настройке «магической сцены», которая работает по принципу IF - THEN.

Сценарий «При открытии окна выключить кондиционер» с помощью RaZberry.

В более бюджетном RaZberry также есть приложение IF-THEN, аналогичное Home Center 2, - там аналогичным образом нужно выбрать датчик открытия, команду, по которой будет выполняться действие, и само действие - в нашем случае отключение кондиционера.

Подведем итог. При реализации типового сценария по управлению климатом разницы между контроллерами нет: и там, и там используется популярная конструкция IF-THEN и установка нужных нам настроек займет от силы несколько минут.

Охрана помещения

Используемые устройства:

Датчик движения AEOTEC Multisensor 6-in-1
Датчик открытия двери/окна FIBARO Door/Window Sensor

Z-Wave хорош тем, что позволяет задействовать одни и те же устройства для решения разных задач. Например, используемые нами в предыдущих сценариях датчики открытия окна FIBARO Door/Window Sensor и движения AEOTEC Multisensor 6-in-1 в режиме «охрана» можно настроить так, чтобы они сигнализировали об опасности. Алгоритм работы может выглядеть так: "Если установлен режим «Дом на охране», при срабатывании любого из датчиков отправлять тревожное сообщение, если установлен режим «Охрана снята», при срабатывании любого из датчиков выключаем кондиционер или управляем освещением ".

Разберем реализацию сценария настройки охраны помещения на наших тестовых устройствах.

Сценарий «Режим комфорт - режим охрана» с помощью FIBARO Home Center 2.

В FIBARO Home Center 2 с помощью виртуального устройства можно сделать панель охраны, которая в режиме «охраны» будет проверять все датчики, и если хоть один из них сработает, отправит тревожное сообщение.

Сценарий «Режим комфорт - режим охрана» с помощью RaZberry.

У RaZberry есть приложение «Охрана», которое позволяет задать список датчиков, тревожное сообщение и действия (например, включение сирены), активируемые при срабатывании датчиков в режиме охраны. Автоматически генерируется виртуальное охранное устройство с кнопками ВКЛ/ВЫКЛ, которое можно также использовать в других сценариях, например, автоматически ставить дом на охрану при определенных условиях.

Реализация сценария по постановке дома на охрану в обоих контроллерах - дело не двух кликов. В принципе в Home Center 2 на каждом датчике есть кнопка «На охрану» и «Снять с охраны», которая позволяет поставить любой датчик на охрану вообще без каких либо настроек. Но если датчиков много, процесс лучше автоматизировать путем написания скрипта на LUA. На RaZberry настраивать режим «Охраны» приходится вручную. Пользователю, у которого несколько датчиков, удобнее ставить на охрану с помощью Home Center 2. В большом доме с множеством охранных зон предпочтительнее RaZberry.

Итог: стоит ли переплачивать

Контроллеры FIBARO Home Center 2 и Z-Wave.Me RaZberry находятся в разных ценовых категориях, но тем не менее очень схожи по набору функций и легко решают любую задачу по автоматизации.

Home Center 2 обладает более приятным для пользователя интерфейсом с множеством полезных панелей и хорошо детализированными иконками. В плане автоматизации встроенное средство разработки на языке LUA с подсказками и удобной подсветкой синтаксиса - это большой плюс для профессионалов. Home Center 2 подойдет как новичкам, которым нравится удобный и красивый интерфейс, так и опытным пользователям, которые ценят возможности расширения и расширенного программирования.

RaZberry имеет более простой, но не менее функциональный веб-интерфейс. Каждая функция отображается как отдельный виджет, это очень удобно для приложений автоматизации. Большой ассортимент приложений позволяет парой кликов мыши решить почти любую задачу по автоматизации. Если же приложений недостаточно, можно написать свой скрипт на JavaScript. RaZberry также может работать как Wi-Fi роутер и в отличие от многих других контроллеров поддерживает Apple HomeKit. Устройство отлично подойдет тем, кто хочет недорого, но эффективно автоматизировать свой дом.

Контроллер Z-Wave.Me Hub идеально подойдет для создания индивидуального продукта. Встроенный программный интерфейс позволяет разрабатывать свои графические приложения для домашней автоматизации. Широкие возможности интеграции с OpenRemote и iRidium и наличие приложений для iOS делают контроллер уникальным. Предусмотрена интеграция в любые существующие системы умного дома для создания сложных, смешанных систем. Создание собственных скриптов, позволит реализовывать гибкие настройки для автоматизации управления умным домом. Самая полная информация о возможностях устройств и о маршрутах в сети, удобные средства диагностики сети и безопасный удаленный доступ для управления из любой точки мира.

Миниатюрный корпус позволяет установить в любом месте.
5-е поколение чипа увеличивает дальность действия сети.
Встроенный аккумулятор позволяет контроллеру работать 2 часа после потери питания и сообщить об этом пользователю.
Тампер вскрытия делает сет Z-Wave еще более надежной.
Встроенный Wi-Fi, сетевой порт и световая индикация состояния — ваше удобство.

Огромные возможности в маленьком корпусе

Контроллер Z-Wave.Me Hub позволяет реализовать ваши самые смелые идеи по управлению умным домом с собственным интерфейсом работающем через веб-браузер или мобильный телефон. Встроенное программное обеспечение предлагает простой для понимания и использования интерфейс. Приложение домашней автоматизации никогда ещё не было проще и доступнее.

Решение сложных задач

Контроллер Z-Wave.Me Hub позволяет управлять сетью Z-wave, включать, исключать устройства, реорганизовывать сеть. Автоматически проводится интервью устройств для определения их возможностей и настроек. Z-Wave.Me Hub позволяет управлять прямыми ассоциациями между устройствами, опрашивать датчики. Поддерживается широкий набор классов команд: Association, Basic, Battery, Configuration, Manufacturer Specific, Meter, Multichannel, Multichannel Association, MultiCommand, NodeNaming, SensorBinary, SensorMultilevel, SwitchAll, SwitchBinary, SwitchMultilevel, ThermostatMode, ThermostatSetpoint, Version, Wakeup.

Технические характеристики

Рабочая частота:	869.0 МГц/ 868.42 МГц (переключается из ПО)
Поколение чипа Z-Wave:	5-е поколение
Интерфейс Ethernet:	WAN (1 порт)
Интерфейс USB:
Интерфейс Wi-Fi:
Операционная система:
Процессор:
Оперативная память:
Флэш-память:	Карта SD 2 Гб

	Блок питания 110-240 В
	110 мм × 100 мм × 16 мм
Дополнительно:	Z-Wave Plus, Шифрование

Решения для реализации «Умного дома» присутствуют на рынке уже достаточно давно. Первое время они были достаточно дороги в реализации, однако ситуация постепенно меняется, но говорить о массовом использовании подобных систем сегодня пока преждевременно. И дело не только в цене. В реальности востребованность этих решений у потребителей не очень высока. Хотя стоит признать, что в некоторых ситуациях они вполне могут оказаться полезными и здесь уже вам стоит самостоятельно серьезно подумать об этом и оценить возможные для себя сценарии. Мы же упомянем некоторые из них, которые показались нам интересными.

Чаще всего упоминаются решения по управлению освещением. Использование единого центра управления и полный контроль за всеми приборами позволяет реализовать работу со сценами (включая выбор источников, их яркость и даже цвет), автоматизацию с использованием датчиков движения и расписания. Можно реализовать систему контроля доступа в помещение и его охрану, включая работу с замками и датчиками. Для владельцев загородных домов может быть интересен вариант комплексного решения задачи обеспечения температурного режима коттеджа с управлением системой отопления, теплыми полами и электрическими нагревателями и кондиционерами. Здесь можно использовать расписание, удаленное управление и режим ожидания для экономии ресурсов. Учитывая практически неограниченную гибкость системы, пользователь может реализовать любые свои фантазии. Справедливости ради стоит сказать, что многие задачи могут быть решены и более простыми (и доступными) способами, если речь идет о небольших по масштабу проектах. Кроме того, описание и реализация алгоритмов взаимодействия в рамках системы управления может быть очень непростой задачей.

В решениях для домашней автоматизации сегодня используется несколько протоколов. Каждый из них имеет свои особенности и явного лидера выбрать просто невозможно, поскольку решение существенно зависит от технических требований и конкретной ситуации. Одним из вариантов является беспроводной Z-Wave - запатентованный протокол, которому уже около десяти лет. В этой статье мы рассмотрим общие принципы построения сетей и проверим на практике некоторые сценарии.

Протокол был разработан компанией Zen-Sys, которая позже была приобретена Sigma Designs. Для согласования действий, развития направления и обеспечения совместимости в 2005 году был организован альянс . Сегодня в него входят более 150 компаний. Отметим, что сам протокол является закрытым, а непосредственно чипы передатчиков производятся только очень ограниченным числом компаний. Система ориентирована на работу в помещениях площадью до 500 м² и высотой до 5 этажей. При создании устройств учитывалась ориентация на сегмент рынка «сделай сам» (DIY).

Основные технические характеристики Z-Wave позволяют говорить об эффективном использовании его для квартир и частных домов:

беспроводная работа в диапазоне около 900 МГц (в России - 869 МГц);
скорость 40 Кбит/с (100 Кбит/с в новых устройствах);
среднее расстояние между двумя устройствами - 30 метров на открытом пространстве, 10 метров в кирпичном доме;
поддержка ретрансляции (ячеистая сетевая технология);
автоматическая маршрутизация;
протокол с подтверждением доставки;
низкое потребление энергии и режим сна;
возможность работы некоторых типов устройств от батарей;
управляющие и управляемые устройства;
встроенная реализация набора простых команд.

В разных странах используются разные частоты для работы сети Z-Wave, что может быть причиной несовместимости. В России с конца позапрошлого года разрешается работать с ним на 869 МГц. Так что если вы планируете покупку оборудования, обязательно проверяйте данный параметр.

Сегодня набор устройств для работы в сети Z-Wave очень широк и в нем можно найти практически любой элемент для построения системы умного дома, в том числе:

контроллеры (включая USB-адаптеры для ПК, платы расширения для микроПК, шлюзы и автономные модели);
управляющие устройства (пульты ДУ, сенсорные панели, кнопки, выключатели и брелки);
управление светом (выключатели и диммеры) и розетками;
управление дверьми, воротами, жалюзи;
термостаты;
сенсоры (датчики открытия дверей, дыма, движения, протечки воды, температуры, влажности, удара);
сопряжение с другими системами управления (ИК-передатчики).

Многие устройства представлены как в виде встраиваемых решений, которые устанавливаются вместо стандартных выключателей или розеток, так и в формате быстросъемных моделей, например проходных розеток и накладных выключателей. В целом монтаж системы очень простой и не должен вызвать сложностей у большинства пользователей. Используя универсальные датчики и реле, можно легко расширить систему. Например, реализовать управление теплым полом или отключение воды в случае появления протечки. Во многих случаях есть возможность инсталляции системы уже в готовое помещение без прокладки дополнительных кабелей и каких-либо строительных работ, что также можно отнести привлекательным особенностям.

Низкое потребление чипов и специальные особенности самого протокола с реализацией режимов сна позволяют говорить о работе от одного комплекта батарей в течение года. Однако цифра существенно зависит от режимов и сценариев. Все устройства с батареями обязательно поддерживают информирование контроллера об их состоянии, так что проблем со своевременной заменой батарей быть не должно.

Жесткий контроль и сертификация обеспечивают возможность устройствам разных производителей успешно работать в одной сети и не испытывать проблем с совместимостью. Однако некоторые несогласования все-таки встречаются, так что при выборе конфигурации системы желательно уточнить у поставщика возможность совместной работы устройств.

Большинство моделей прошлого поколения не позволяют обновлять заводскую прошивку. Однако современные устройства смогут этим воспользоваться для исправление недочетов или изменения набора функций.

Немаловажным является и вопрос безопасности протокола. В настоящий момент устойчивость протокола Z-Wave к взлому малоизучена, но в случае реализации охранных систем стоит иметь его в виду. Сегодня большинство устройств и контроллеров обмениваются информацией в открытом виде и без какого-либо шифрования. Однако взломщику придется находиться очень близко и приобрести специализированное оборудование. Предусмотренное в протоколе шифрование (уровня AES128) используется в некоторых замках и других устройствах. В момент включения в сеть они обмениваются с контроллером ключами и в дальнейшем вся информационная часть пакетов будут зашифрована. Однако реализация алгоритма в некоторых устройствах оказалась не очень удачной - год назад на мероприятии BlackHat был представлен доклад о возможности смены ключа замка злоумышленником, что позволяет получить над ним полный контроль и блокировать отправку его сообщений на основной контроллер. По информации от производителя, данный баг реализации защищенного канала уже исправлен. Ожидается, что новое поколение устройств сможет использовать шифрование для всей информационной части пакета. Однако надо понимать, что этот вариант является более затратным с точки зрения ресурсов и при принятии решения об использовании шифрования стоит учитывать конкретные особенности и требования проекта.

Как уже понятно по этому краткому описанию, решения на базе Z-Wave могут быть чрезвычайно гибкими. Потребитель может остановиться на готовом «коробочном» решении для своей частной задачи, например для управления температурой в помещении, заказать индивидуальный проект у профессиональных инсталляторов, купить универсальный контроллер и написать собственные правила взаимодействия устройств или даже просто купить требуемое оборудование и USB-адаптер и написать собственное программное обеспечение для его обслуживания. Выбор решения зависит от требований, возможностей, уровня подготовки и других критериев конкретного пользователя. Подобное разнообразие существенно затрудняет анализ стоимости конечного продукта, поскольку собственные знания и потраченное время каждый оценивает в индивидуальном порядке.

Построение сети

Для создания и настройки сети Z-Wave необходимо использовать специальный контроллер. В большинстве случаев, он будет использоваться и в штатном режиме работы, однако формально он не является необходимым для прямого обмена информацией между устройствами. Всего в одном сегменте сети может использоваться до 232 устройств, чего вполне достаточно для большинства профильных конфигураций. Благодаря ячеистой структуре сети, возможна реализация проектов с диаметром более 100 метров. При необходимости можно использовать несколько адаптеров/контроллеров и связать их по сети (Ethernet или Wi-Fi). В большинстве случаев, контроллер использует постоянное электропитание для возможности приема сообщений от устройств и обработки служебной информации.

Тестирование показало, что в условиях прямой видимости рабочее расстояние действительно составляет не менее 30 метров. Однако при выборе мест установки стоит учитывать несколько особенностей. В частности ретрансляторами могут выступать только те устройства, которые имеют постоянное питание. Оборудованные батареями модели большую часть времени проводят в режиме сна и поэтому не могут использоваться для передачи «чужих» сообщений по цепочке.

Второй момент касается реализации системы автоматического построения таблицы маршрутизации. В случае, если взаимное расположение устройств изменилось, на определение новой конфигурации может уйти некоторое, хотя и небольшое, время. Стоит обратить внимание и на реализацию автономной работы устройств. Поскольку используется протокол с подтверждением доставки, в работе системы используются таймауты, которые также могут вызывать задержки в определенных ситуациях.

Для автономных устройств обычно заявлено время работы от одного комплекта батарей в один-два года. Это достаточно приблизительные цифры, которые существенно зависят как от интенсивности использования, так и настроек устройств и сети. В любом случае, все эти устройства имеют датчик уровня заряда батареи, что позволяет держать этот вопрос под контролем.

Отметим реализацию специального режима «частого прослушивания» (FLiRS) для исполнительных устройств с автономным питанием. Это позволяет им не быть включенными постоянно, а с определенной периодичностью прослушивать эфир для приема сигнала пробуждения. В случае его обнаружения, устройство полностью «просыпается» и выполняет требуемые команды, сообщает свое состояние или исполняет другие операции. В качестве примера такого сценария работы можно привести электронные замки.

Наиболее популярные варианты контроллера - готовое решение все-в-одном, ПК с установленным USB-приемопередатчиком и микроПК с платой интерфейса Z-Wave. Контроллер является аппаратной частью сети Z-Wave и уже через него работает программное обеспечение, непосредственно реализующее алгоритмы и схемы работы умного дома. В случае готового решения вы будете ограничены заложенными производителем устройства возможностями (поддержка датчиков, сценарии и способы взаимодействия, удаленный доступ и т.п.). Второй и третий вариант позволяют более гибко и удобно программировать систему с компьютера, хотя надо не забывать, что реализация всех возможностей требует определенного уровня подготовки пользователя.

Стоит также упомянуть об облачных реализациях системы управления, когда у пользователя установлены только датчики и управляемые устройства, а также приемник, выступающий в роли моста. А вся алгоритмическая часть работает на серверах обслуживающей компании. Правда, в этом случае предъявляются повышенные требования к надежности канала связи.

Еще одним вариантом контроллера могут служить устройства, рассчитанные на решения определенной задачи небольшого масштаба. В качестве примера таких комплектов можно привести термостат и управляемые реле или брелок и автоматику для ворот. В этом случае термостат или брелок выступают как контроллеры для исполнительных устройств. Но допускается также интеграция всего оборудования в «большую» сеть с другим контроллером.

Основной этап создания сети - подключение устройств к главному контроллеру. Обычно это делается выбором соответствующего пункта в программном обеспечении сети и последующим нажатием кнопки на устройстве. Более детально процедура описана в руководстве пользователя к каждой модели. Желательно во время этой операции размещать устройства близко друг от друга, поскольку включение в сеть (обычно) не работает через ретрансляторы. Для переподключения к новому контроллеру нужно сначала сбросить устройство к заводским настройкам, путем исключения из сети старого контроллера. Эта операция может осуществляться и без доступа к прошлому контроллеру. Отметим, что многие рассмотренные модели способны взаимодействовать и напрямую без этой серверной части. Это может пригодиться для таких ситуаций, как пожары и стихийные бедствия, когда контроллер выведен из строя, или решения небольших локальных задач, например включения освещения подвала по датчику движения. В общем случае контроллер выполняет функции обслуживания всех событий, сценариев и алгоритмов сети (в том числе проверки состояния батарей автономных датчиков), может служить мостом к другим системам и отвечать за взаимодействие с сотовой сетью и Интернет.

Протокол описывает также возможности автоматического конфигурирования устройств, когда контроллер получает от них информацию об их возможностях, реализованных датчиках и модулях управления. Поэтому использование внешних конфигурационных файлов или драйверов не требуется и обеспечивается высокий уровень совместимости. Аналогичное замечание касается и сообщений, которыми обмениваются устройства. Например, любой датчик можно легко настроить на управление любой розеткой.

Некоторые из устройств могут иметь собственные нестандартные опции, которые не попадают в предусмотренные категории. Например, цвет светодиодной подсветки. Для работы с ними потребуется поддержка данной модели в используемом на контроллере программном обеспечении.

В большинстве случаев, при исключении устройства из сети конфигурация устройств сбрасывается, но некоторые из параметров могут сохраниться. Детали указываются в документации.

Устройства

Для практического исследования работы системы мы использовали несколько устройств от разных производителей.

Датчик открытия двери/окна Fibaro FGK-101-107 (Door/Window Sensor)

Данный сенсор может использоваться для проверки состояния двери, окна или в других подобных ситуациях. Дополнительно в устройстве есть возможность подключения 1-Wire сенсора температуры (DS18B20) и один вход для внешней кнопки.

Он состоит из двух частей - собственно блока детектора со встроенным герконом и магнитом, устанавливаемым на створку. Размер основного блока - 75×17×19 мм, магнита - 35×11×8 мм. Корпуса устройств выполнены из пластика. Исполнение данной модели позволяет использовать ее только внутри помещения. Есть возможность выбора цвета корпуса из нескольких вариантов. В комплекте идет инструкция на английском языке (по информации от поставщика, ожидается появления и русской документации для всех продуктов), винты с дюбелями и двухсторонние клейкие полоски для крепления (использовать можно любой из двух вариантов).

Питание основного блока осуществляется от батареи ER14250 (1/2AA) на 3,6 В. Антенна в виде провода длиной около 8 см находится внутри корпуса. Также есть один светодиодный индикатор и две кнопки. Последние используются для включения в сеть контроллера и контроля за демонтажом/взломом устройства. Для опциональных датчика температуры (DS18B20) и внешней кнопки есть отверстия в корпусе для проводки кабелей. Причем датчик можно расположить на значительном удалении от сенсора (до 30 метров), а кнопка заменяет встроенный геркон, что можно использовать для работы одного датчика на окне с несколькими створками.

Датчик движения Express Controls EZ-Motion

Этот традиционный датчик движения можно использовать в системах безопасности, для автоматического включения света и других приложениях. Устройство также имеет встроенные сенсоры уровня освещенности и температуры.

Питание осуществляется от трех батарей AAA. Единственная кнопка на корпусе используется для включения в сеть/исключения из сети, включения и выключения. Чувствительность и другие параметры датчика можно настроить через контроллер Z-Wave. Есть возможность питания устройства от внешнего источника.

Розетка Fibaro Wall Plug FGWPE/F-101

Компактная проходная розетка позволяет быстро реализовать функцию удаленного управления для любых устройств. Поддерживается нагрузка до 2500 Вт. Розетка имеет встроенный многоцветный индикатор уровня потребления нагрузки.

На боковой стороне есть кнопка для включения в сеть/исключения из сети и локального включения/выключения. Питание осуществляется от сети. Устройство может использоваться и для мониторинга энергопотребления, поскольку способно отправлять информацию о нем на центральный контроллер сети.

Встраиваемый диммер Fibaro Dimmer FGD-211

Диммирование (управление интенсивностью) света часто используется для реализации различных сцен, снижения потребления в дежурном режиме и других задачах. Модель Fibaro Dimmer позволяет управлять нагрузкой до 500 Вт (но не менее 25 Вт) нескольких типов, включая обычные лампы накаливания, галогеновые лампы и димируемые светодиодные лампы. В режиме электронного выключателя поддерживаются и другие нагрузки.

Для подключения к сети предусмотрена колодка на шесть контактов. Три из них используется для питания и нагрузки, а вторая тройка может быть задействована для локального управления одной или двумя клавишами.

На корпусе также есть скрытая кнопка для включения в сеть или удаления, а антенна представлена небольшим отрезком провода. Сам блок очень компактный (37×42×18 мм) и может без труда уместиться в стандартный подрозетник.

Встраиваемое реле Z-Wave.Me Switch

Данный блок тоже можно поставить на место обычного выключателя в стандартный подрозетник. Правда она должна быть заранее подготовлена с точки зрения проводки. К нему подводится фаза и ноль для питания самого устройства и выходной контакт к нагрузке, так что просто заменить уже установленный двухпроводный выключатель нельзя.

На корпусе устройства есть светодиодный индикатор статуса, кнопки «вверх» и «вниз», используемые для локального управления и предохранитель.

В комплекте с блоком идет стандартная накладка и клавиша, так что внешне отличить «умный» выключатель от обычного может быть непросто.

Питание устройство получает от сети, максимальная коммутируемая нагрузка для ламп накаливания составляет 2300 Вт. Дополнительные настройки системы позволяют заблокировать локальные кнопки или использовать их для работы других блоков системы (например, диммера).

Настенный выключатель Z-Wave.Me Wall Controller

Одно из наиболее простых и в то же время эффектных устройств системы, позволяющее установить выключатель в любом месте квартиры или дома. Его можно буквально просто приклеить на двухсторонний скотч (предусмотрен и вариант с шурупами). Питание осуществляется от двух батареек редкого формата AAAA. Вся электроника скрывается в компактном корпусе внутри стандартной внешней накладки и клавиши. В данный момент появились версии устройства с круглой батарейкой CR2032 и с двумя клавишами.

Под клавишей находятся светодиодный индикатор, кнопки включения в сеть, исключения и управления ассоциациями. При необходимости выключатель можно запрограммировать и на выполнение более сложных действий, чем просто управление светом. Однако кодовые комбинации «два раза вверх, один вниз» все-таки не очень удобны на практике.

Контроллер на базе микрокомпьютера Raspberry Pi

Для настройки и управления системой использовался микроПК на платформе Raspberry Pi. Эта модель очень популярна среди энтузиастов и разработчиков. За два года ее производства было продано более трех миллионов устройств.

Компьютер имеет невысокую стоимость, неплохой набор интерфейсов (включая USB и сетевой порт), поддержку внешних модулей и совместим с Linux. Его производительности вполне достаточно для решения задач обслуживания сети Z-Wave и реализации необходимых алгоритмов управления.

Дополнительно используется плата расширения RaZberry для связи с сетью Z-Wave, а для программного обеспечения присутствует карта памяти SD. Плата компьютера установлена в пластиковый корпус, для питания используется внешний блок с кабелем на microUSB.

Программное обеспечение Z-Way и его возможности

Как мы говорили выше, устройствами поддерживается прямое взаимодействие по протоколу Z-Wave. Однако это не идет ни в какое сравнение с теми возможностями, которые предоставляет запуск на контроллере специального программного обеспечения. Проблема здесь заключается в том, что большинство пользователей не являются программистами или инсталляторами. Поэтому для них большое значение имеет, в том числе, внешний дизайн и возможности программы управления. При этом, как мы уже писали выше, приходится выбирать варианты от «мало, но просто» до «возможно все, но очень сложно».

Для данного первого знакомства использовалась отечественная разработка Z-Way от компании Z-Wave.me. В основе решения лежат оригинальные библиотеки для обслуживания протокола Z-Wave, поверх которых работают несколько вариантов собственных API и внешние пользовательские интерфейсы. Текущая версия программы существует в версиях для Windows, Mac OS, Linux и для микрокомпьютера Raspberry Pi. Для работы на традиционных ПК потребуется использование фирменного USB-адаптера Z-Way, а Raspberry Pi работает совместно с модулем расширения RaZberry. Отметим, что нагрузка невелика даже для этой системы - менее 10% на процессор и до 100 МБ оперативной памяти в тестовой конфигурации с шестью устройствами.

В случае работы с Raspberry Pi операции системой осуществляются по сети через Web-браузер. Производитель рекомендует использовать браузеры Apple Safari, Google Chrome или Mozilla FireFox. Подключения локального монитора и клавиатуры с мышкой не требуется, хотя это может использоваться для создания полноценной панели управления системой.

В базовой поставке присутствует отдельный интерфейс для некоторых системных операций. В частности он позволяет изменить IP-адрес устройства, обновить прошивку (в тестировании использовалась 1.7.1), перезагрузить устройство, настроить защищенный паролем удаленный доступ через портал find.z-wave.me.

Для работы с программой Z-Way предусмотрено несколько вариантов Web-интерфейсов, отличающихся как возможностями, так и внешним дизайном. Отметим, что производитель предоставляет документацию для разработчиков, позволяющую создавать собственные версии интерфейсов исходя из специфических требований проектов и заказчиков.

Первый вариант интерфейса называется «Expert UI» и служит для низкоуровневой настройки и контроля работы системы. В частности именно здесь подключаются устройства к сети, настраиваются их параметры и ассоциации, проверяется таблица маршрутизации и осуществляются другие операции. Отметим, что эта версия интерфейса есть и на русском языке. Кроме изменения стандартных параметров устройств есть поддержка и их расширенных возможностей, но для этого конкретные модели должны быть известны системе.

Относительно недавно в системе появился «Z-Way Home Automation UI», который является более дружелюбным к неподготовленному пользователю и позволяет использовать виджеты и скрипты для программирования работы системы. Познакомимся с ним подробнее. Текущая версия данного интерфейса есть только на английском языке.

Интерфейс рассчитан на работу с мониторами разрешением до 1024×768. Большее разрешение в текущей версии не используется. На первом экране («Dashboard») пользователь может собрать наиболее часто используемые им виджеты из элементов управления и контроля. Пользователь может настроить не только состав, но и взаимное расположение.

На втором находятся все запрограммированные в системе модули. В случае, если их очень много, потребуется вертикальная прокрутка, а быстро найти нужный виджет помогут фильтры по комнате, типу или тегам. Отметим, что виджеты могут как представлять аппаратные устройства, так и быть виртуальными (программными). Более подробно о втором варианте мы расскажем далее. При этом одному устройству может соответствовать несколько блоков, как, например, уровень заряда батареи у автономных датчиков. В верхней строке присутствует индикатор системных событий, а также кнопка «Preferences» для доступа к настройкам системы.

Первый пункт настроек - «General» - планируется использовать для программирования различных профилей для одного контроллера. Раздел «Rooms» позволяет распределить устройства по комнатам и в будущем использовать этот параметр в алгоритмах управления.

Раздел «Widgets» используется для настройки некоторых параметров виджетов. Большинству пользователей наверняка потребуется изменить названия устройств на более понятные. Также здесь происходит выбор отображаемых на Dashboard блоков, назначение значков и тегов, указание опций для виртуальных устройств. Дополнительно присутствует информация о внутреннем номере устройства и его типе.

Наиболее интересная часть системы скрывается в настройках «Automation». Именно здесь пользователь может создавать виртуальные устройства и программировать алгоритмы работы системы. Посмотрим, какие возможности заложили в свой продукт разработчики.

Auto Off - автоматическое выключение требуемого устройства через заданный таймаут;
Battery Polling - еженедельный опрос всех устройств с батареями и отображение минимального показателя, поддерживает уведомления при снижении уровня ниже заданного;
Bind devices - связывание нескольких устройств для совместной работы;
Delayed Scene - действие с задержкой после активации заданной сцены;
Dummy device - виртуальное устройство, помогает реализовать сложные алгоритмы работы;
Group device - группировка устройств и сцен для совместного управления;
Import from remote Z-Way HA - импорт устройств с удаленного контроллера Z-Way;
Light scene - создание групп освещения (реле, диммеры, вложенные сцены);
Logical rules - создание алгоритмов работы системы, в правилах наступления события участвуют в частности бинарные и мультиуровневые датчики, а также время (только время суток, без дня недели), допускается использование логических операторов и вложенных условий, при выполнении условия происходит управление выключателями, диммерами и активация сцен;
Notification - отправка сообщений по электронной почте или SMS;
Poll sensors periodically - опрос сенсоров с заданным интервалом;
RGB - виртуальное RGB-устройство из трех диммеров;
Round robin scene switcher - последовательное переключение выбранных сцен;
Sensor values logging - запись журнала с показаниями датчиков;
Tag devices with On/Off - автоматическая установка меток в зависимости от состояния устройств;
Trap events from Remotes and Sensors - виртуальные устройства для приема сообщений от устройств;
Weather Informer - информация о температуре для выбранного города по данным сервиса OpenWeatherMap.org;
Web Camera - отображение видеопотока с IP-камеры.

Для еще большей гибкости системы предусмотрено использование внешних HTTP-устройств и поддержка прямой загрузки и исполнения кода JavaScript.

В целом данные возможности позволяют программировать достаточно сложные схемы и способы взаимодействия устройств в сети Z-Wave. Однако текущую реализацию сложно считать законченным вариантом. Скорее речь идет о демонстрации возможностей системы и заготовке для разработчиков законченных решений.

Третий вариант интерфейса, который находится в состоянии разработки, называется «TV UI» и, как понятно из названия, ориентирован на использование со SmartTV и медиаплеерами. В нем используются только запрограммированные заранее виджеты, а управление ориентировано на минимальный набор кнопок пульта ДУ.

Последняя версия - «Mobile UI», обеспечивает базовые функции управления подключенными в сеть устройствами и может быть интересна в качестве резервного варианта.

Кроме работы через браузер, компания разработала утилиту для мобильных устройств на базе iOS. Текущая версия доступна в официальном магазине приложений App Store. Работа в утилите ведется только с физическими устройствами, поддержки схем, скриптов и других расширенных функций в настоящий момент нет.

Заключение

Знакомство с протоколом для домашней автоматизации Z-Wave показало, что сегодня данный вариант представляет собой достаточно удобное и надежное решение. Устройства имеют высокий уровень совместимости и способны решать множество задач благодаря широкому набору функций. С точки зрения качества реализации в основных сценариях также нет существенных замечаний. Структура построения сети позволяет обеспечить необходимую дальность работы, а задержки, при правильной настройке сети, не влияют на качество работы. Возможность использования многих датчиков с питанием от батареи также можно занести в плюсы. Из спорных моментов упомянем все еще встречающиеся проблемы с совместимостью, а также сомнительную реализацию защиты сети. Впрочем, оба этих момента могут быть решены программным путем и будем надеяться, что в новых продуктах ситуация будет лучше. Кроме того, мы, по понятным причинам, не имели возможность проверки системы с десятками устройств, и здесь можем опираться только на информацию от производителя и инсталляторов.

Не менее важное, чем подбор устройств, значение для пользователя имеет используемое на контроллере сети программное обеспечение. Именно оно, в большинстве случаев, отвечает за обслуживание и реализацию алгоритмов работы системы. В данном материале мы использовали решение Z-Way, которое в целом является достаточно интересным и функциональным. Низкоуровневые библиотеки позволяют полностью раскрыть потенциал взаимодействия устройств Z-Wave и других элементов современного «Умного дома», а также обеспечить требуемые внешние коммуникации. А вот Web-интерфейс в текущей реализации пока не выглядит законченным продуктом, с которым способны справиться конечные пользователи. В положительные стороны Z-Way стоит занести и возможность работы не только на традиционных ПК, но и на микросистемах и других компактных платформах.