Умный дом

У́мный дом (англ. smart home), также домашняя автоматизация (англ. home automation) — комплекс решений для автоматизации бытовых процессов в жилом доме, объединённых в единую систему для повышения уровня комфорта, безопасности и энергоэффективности.

Современный умный дом представляет собой сеть, интегрирующую освещение, климат-контроль, системы безопасности, бытовую технику и мультимедийные устройства. Управление осуществляется централизованно — через мобильные приложения, с помощью голосовых помощников, или автоматически по заданным сценариям, которые могут адаптироваться к привычкам жильцов. Концепция умного дома является одним из ключевых направлений развития Интернета вещей (IoT).

История

Зарождение концепции (начало — середина XX века)

Первые шаги в сторону домашней автоматизации были сделаны в начале XX века. Одним из ранних примеров считается созданная в 1901 году американским изобретателем Фрэнсисом Бейтсом система дистанционного управления освещением с помощью радиосигналов. В последующие десятилетия получили распространение бытовые приборы, облегчающие домашний труд, такие как пылесос (1901), холодильник (1913) и стиральная машина (1935).

На Всемирной выставке в Нью-Йорке в 1939 году компания Westinghouse представила концепцию «Электрического дома будущего» с автоматическими дверями и другими электромеханическими устройствами. В 1950 году американский инженер Эмиль Матиас оборудовал свой дом, названный «Push-Button Manor» («Кнопочный дом»), сложной системой кнопок для управления различными устройствами, для чего потребовалось проложить более двух километров кабеля. В 1960-х годах инженер Джим Сазерленд разработал устройство ECHO IV, которое могло контролировать температуру в доме и управлять бытовыми приборами, однако оно не поступило в коммерческую продажу. Важным шагом стало изобретение диммера — устройства для плавной регулировки света — Джоэлем и Рут Спира в 1961 году, что привело к основанию компании Lutron.

Эпоха протоколов и стандартизации (1970-е — 1990-е)

С появлением микропроцессоров развитие технологий умного дома значительно ускорилось. Настоящим прорывом стала разработка в 1975 году шотландской компанией Pico Electronics протокола X10. Этот стандарт позволял бытовым устройствам обмениваться командами по существующей электропроводке, что сделало домашнюю автоматизацию доступнее.

В 1980-х годах Национальная ассоциация домостроителей США (NAHB) впервые официально использовала термин «умный дом» (smart house). В 1987 году был создан новый протокол автоматизации ASHRAE. В Европе в середине 1990-х годов была основана ассоциация EIBA, разработавшая протокол EIB (European Installation Bus). В 1999 году несколько стандартов, включая EIB, были объединены в протокол KNX, который до сих пор является одним из ведущих мировых стандартов для автоматизации зданий.

Эра беспроводных технологий и интернета (2000-е)

Развитие интернета и беспроводных технологий в 2000-х годах сделало умные дома значительно более доступными и функциональными. Появились первые системы, которыми можно было управлять удаленно через интернет, а позже и с помощью смартфонов.

Этот период ознаменовался разработкой и стандартизацией ключевых протоколов связи:

• Z-Wave: Протокол был создан в 2001 году, а в 2003 году датская компания Zensys выпустила первый набор микросхем для него.
• Zigbee: В 2002 году был основан альянс Zigbee Alliance (ныне Connectivity Standards Alliance). В 2003 году был утвержден стандарт IEEE 802.15.4, на котором базируется протокол, а 14 декабря 2004 года была ратифицирована первая спецификация Zigbee 1.0.
• KNX: После объединения ассоциаций в 1999 году, единый протокол KNX был представлен в 2002 году. В 2003 году он был утвержден как европейский стандарт (EN 50090), а в ноябре 2006 года — как международный стандарт (ISO/IEC 14543).

В 2007 году выпуск первого iPhone предопределил будущий тренд на мобильное управление умными устройствами. В 2008 году Samsung представила один из первых «умных телевизоров» (Smart TV) с доступом к интернет-виджетам. В 2009 году канадская компания Ecobee выпустила первый умный термостат с Wi-Fi.

Современный этап: экосистемы и искусственный интеллект (2010-е — наши дни)

В 2010-х годах произошел сдвиг от дорогостоящих инсталляционных систем к доступным потребительским устройствам, а центральную роль в управлении заняли смартфоны. В 2010 году была основана компания Nest Labs, которая в 2011 году выпустила самообучающийся термостат Nest Learning Thermostat. Этот продукт, отличавшийся простотой использования и интеллектуальными функциями, считается одним из катализаторов современного рынка умного дома. В 2012 году компания Philips представила систему умного освещения Philips Hue.

Середина 2010-х ознаменовалась «битвой экосистем» между технологическими гигантами:

• В январе 2014 года Google приобрела Nest Labs за 3,2 миллиарда долларов.
• В июне 2014 года Apple анонсировала платформу HomeKit.
• В 2014 году Samsung запустила собственную платформу Samsung Smart Home.

В 2016 году Google выпустила умную колонку Google Home, которая, наряду с Amazon Echo, популяризовала голосовое управление как основной способ взаимодействия с умным домом. В 2018 году Amazon приобрела за 1 миллиард долларов компанию Ring, производителя умных видеозвонков, усилив свои позиции в секторе домашней безопасности. В 2019 году на российский рынок вышла компания Яндекс со своей платформой умного дома на базе голосового помощника Алиса.

Ключевым событием на пути к унификации стало создание стандарта Matter. В конце 2019 года Amazon, Apple, Google и Zigbee Alliance объявили о совместном проекте «Connected Home over IP» (CHIP) с целью повысить совместимость устройств. В 2021 году проект был переименован в Matter, а 5 октября 2022 года вышла его первая официальная спецификация. В феврале 2024 года «Яндекс» стал первой российской компанией, внедрившей поддержку Matter в свои устройства. С 1 февраля 2025 года в России вступили в силу ГОСТы, вводящие общие требования к системам «умного дома» для повышения их качества и совместимости.

Принцип работы и компоненты

Система «умный дом» представляет собой модульный конструктор, состоящий из нескольких типов устройств, которые взаимодействуют друг с другом для автоматизации бытовых процессов. В основе её работы лежит цикл: датчики собирают информацию, передают её на центральный контроллер, который, в свою очередь, отдаёт команды исполнительным устройствам.

Ключевые компоненты системы

• Центральный контроллер (также хаб или шлюз) — «мозг» системы, который объединяет все устройства в единую сеть, обрабатывает информацию от датчиков и управляет исполнительными устройствами по заданным сценариям. В роли хаба может выступать как специализированное устройство (например, Aqara Hub, Xiaomi Smart Home Hub), так и умная колонка (например, Яндекс Станция).

• Датчики (сенсоры) — «органы чувств» системы, которые собирают данные об окружающей обстановке и передают их на контроллер. К ним относятся:
  • датчики движения;
  • датчики открытия/закрытия дверей и окон (герконы);
  • датчики температуры и влажности;
  • датчики освещённости;
  • датчики протечки воды и утечки газа;
  • камеры видеонаблюдения.

• Исполнительные устройства (актуаторы) — «руки» системы, которые выполняют команды, полученные от контроллера, и непосредственно воздействуют на физическое окружение. Примеры исполнительных устройств:
  • умные лампочки, выключатели и диммеры;
  • умные розетки и реле;
  • термостаты для управления отоплением и кондиционированием;
  • электроприводы для штор, жалюзи и ворот;
  • умные замки;
  • сирены.

• Устройства управления — средства, с помощью которых пользователь взаимодействует с системой. Управление может осуществляться через:
  • мобильные приложения на смартфоне или планшете;
  • голосовые помощники (например, Алиса, Google Assistant, Alexa);
  • настенные панели или пульты дистанционного управления;
  • автоматические сценарии, которые запускаются без прямого участия человека (например, по времени, данным с датчиков или геолокации).

Принцип работы системы можно описать на простом примере: датчик движения в коридоре фиксирует движение в тёмное время суток и отправляет сигнал на хаб. Хаб, согласно сценарию «Вечерний свет», отправляет команду на умный выключатель, который включает освещение. Подобные сценарии позволяют автоматизировать множество рутинных задач. Например, при активации режима «Никого нет» система может автоматически выключить свет и бытовые приборы, перекрыть воду и поставить дом на охрану.

Для обмена данными между компонентами используются различные проводные и беспроводные протоколы связи, такие как Wi-Fi, Bluetooth, Zigbee, Z-Wave и KNX.

Протоколы и стандарты связи

Для взаимодействия компонентов умного дома между собой используются различные протоколы передачи данных, которые можно разделить на проводные и беспроводные. Выбор протокола влияет на надёжность, скорость, энергопотребление и стоимость системы. Наиболее распространёнными являются:

• Wi-Fi — обеспечивает высокую скорость передачи данных, что делает его удобным для устройств, требующих большой пропускной способности (например, видеокамер). Основным недостатком является высокое энергопотребление, из-за чего устройствам, как правило, требуется постоянное питание от сети.

• Bluetooth — часто используется для локального управления устройствами на небольшом расстоянии. Его разновидность, Bluetooth Low Energy (BLE), представленная в 2010 году, отличается низким энергопотреблением и подходит для носимых гаджетов и компактных датчиков.

• Zigbee — специализированный беспроводной протокол, разработанный для домашней автоматизации. Ключевые особенности — низкое энергопотребление (устройства могут работать от батареек годами) и поддержка ячеистых сетей (mesh-сетей), где каждое устройство, подключённое к сети, может выступать в роли ретранслятора сигнала, повышая надёжность и дальность покрытия сети. Альянс Zigbee Alliance (ныне Connectivity Standards Alliance) был основан в 2002 году, а первая спецификация протокола была ратифицирована в 2004 году.

• Z-Wave — ещё один популярный протокол, созданный специально для умного дома. Как и Zigbee, он использует ячеистую топологию и отличается низким энергопотреблением. Протокол был создан в 2001 году.

• KNX — ведущий мировой стандарт для автоматизации зданий, чаще используемый в профессиональных инсталляциях. Это проводной протокол, что обеспечивает высокую надёжность и стабильность соединения, но требует прокладки специального кабеля (витая пара) на этапе строительства или ремонта. Стандарт был представлен в 2002 году и в 2006 году получил статус международного стандарта (ISO/IEC 14543).

• Matter — универсальный стандарт, призванный решить проблему несовместимости устройств от разных производителей. Разработан альянсом Connectivity Standards Alliance при участии Apple, Google, Amazon и других крупных компаний. Первая версия спецификации вышла в октябре 2022 года. Matter не является самостоятельным протоколом связи, а работает поверх существующих технологий, таких как Wi-Fi и Thread, используя Bluetooth Low Energy для упрощения процесса подключения новых устройств. Устройства, сертифицированные Matter, могут взаимодействовать друг с другом локально, без необходимости подключения к облачным сервисам, что повышает скорость отклика и безопасность.

Основные функции и возможности

Системы «умный дом» объединяют различные инженерные и мультимедийные системы в единую сеть с целью повышения комфорта, безопасности и энергоэффективности жилья. Управление может осуществляться как централизованно (через смартфон или настенную панель), так и автоматически по заранее заданным сценариям. Ключевые функции охватывают несколько основных направлений.

• Управление освещением — одна из самых популярных функций, позволяющая гибко настраивать свет в доме. Возможности включают:
  • Дистанционное включение и выключение света в любой комнате через мобильное приложение.
  • Регулировку яркости (диммирование) и цветовой температуры для создания нужной атмосферы.
  • Автоматизацию по сценариям: свет может приглушаться при включении телевизора, плавно загораться утром для комфортного пробуждения или включаться при обнаружении движения.
  • Имитацию присутствия: система может включать и выключать свет в разное время, создавая иллюзию, что хозяева дома, для отпугивания злоумышленников.

• Климат-контроль — поддержание комфортного микроклимата в помещении путём управления системами отопления, вентиляции и кондиционирования (HVAC).
  • Индивидуальная регулировка температуры в каждой комнате.
  • Удалённое управление для предварительного прогрева или охлаждения помещения к возвращению жильцов.
  • Энергосбережение за счёт анализа погодных условий и привычек жильцов для оптимизации работы климатического оборудования.
  • Контроль качества воздуха с помощью систем вентиляции и очистки.

• Безопасность и контроль доступа — одно из главных преимуществ умного дома, объединяющее несколько подсистем:
  • Видеонаблюдение с возможностью просмотра видео с камер в реальном времени и получения уведомлений при обнаружении движения.
  • Охранная сигнализация с использованием датчиков движения, открытия дверей и окон, которые при срабатывании отправляют тревожные сигналы на смартфон владельца.
  • Защита от бытовых аварий: датчики протечки воды и утечки газа или дыма способны не только оповестить об опасности, но и автоматически перекрыть воду или активировать систему пожаротушения.
  • Умные замки, позволяющие предоставлять удалённый доступ в дом (например, для курьеров или родственников) без передачи физических ключей.

• Управление бытовой техникой и электроприводами — интеграция в единую систему различной бытовой техники и механических устройств.
  • Умные розетки для дистанционного включения и выключения любых подключённых к ним электроприборов.
  • Автоматическое управление шторами, жалюзи и воротами в зависимости от времени суток или интенсивности солнечного света.
  • Интеграция с бытовой техникой для удалённого запуска (например, стиральной машины) или выполнения задач по расписанию (например, включение кофеварки утром).

• Мультимедиа и развлечения — создание единого развлекательного пространства, в котором аудио- и видеоустройства работают синхронно.
  • Мультирум-системы для воспроизведения разной музыки в разных комнатах или синхронного проигрывания одного трека во всём доме.
  • Сценарий «Кино», при активации которого автоматически закрываются шторы, гаснет свет и включается проектор с аудиосистемой.
  • Голосовое управление для выбора музыки, фильмов и регулировки громкости.

См. также

• Myfox
• Умный дверной звонок
• Центр умного дома
• Wyze Labs
• Hive Connected Home
• SM4All
• Garageio
• Netatmo

Примечания