Умный дом в условиях кризиса

 

1. Основные требования и функции шлюза

• Альтернативное питание : шлюз должен обеспечивать надежное питание для всех подключенных устройств при пропадании основного напряжения 220 В. Для этого потребуется встроенная система конвертера и аккумуляторного питания.
• Питание постоянным током 5, 12 и 20 В : система должна быть способна выдавать несколько уровней напряжения (5 В, 12 В и 20 В) для различных устройств, таких как освещение, компьютеры, зарядка для мобильных устройств и телевизоров.
• Подключение различных методов :
  • 220 В переменного тока для основного питания.
  • Телефонный кабель (постоянный ток) : ток для передачи управляющих сигналов.
  • Кабель для антенны RG : для передачи телевизионного сигнала и звуковых данных (радио, телевизор старого типа).
  • TCP/IP : для передачи данных в Интернете или локально.
• Управление освещением и устройствами : Возможность подключения локального освещения (12 В) и других устройств.

2. Конструкция технологического шлюза.

1. Блок питания :

   • Встроенная блокировка источников питания для управления переходом на альтернативное питание. При пропадании основного питания 220 В устройство переключается на резервное питание, поступающее от аккумуляторной батареи.
   • Использование инвертора постоянного тока для получения результатов измерений напряжений (5 В, 12 В, 20 В) от 220 В переменного тока.
   • Встроенный аккумулятор или несколько аккумуляторов (например, Li-ion или LiFePO4) для хранения энергии и подачи напряжений в случае основного питания.
   • Управление зарядкой аккумуляторов при восстановлении нормального питания.

2. Сигнальные и коммуникационные модули :

   • Телефонный кабель используется для передачи низкочастотных управляющих сигналов (например, управление включением/выключением освещения или системы безопасности). Модуль преобразует сигналы по телефонной линии в команды для других систем.
   • Кабель RG : в нем можно использовать встроенный сигнальный фильтр и преобразователь для передачи телевизионного сигнала и аудиосигнала (например, через старый телевизор или радиоприемник). Кроме того, кабель RG можно использовать для передачи питания (до 20 В) для небольших устройств.
   • TCP/IP : встроенный модуль Ethernet или Wi-Fi для управления устройствами в сети умного дома. По этому каналу могут передаваться данные от датчиков, камер наблюдения, а также управлять системой освещения и другими подключенными устройствами.

3. Управление устройствами :

   • Микроконтроллер или процессор в составе устройства, который управляет всеми процессами: переключение между источниками питания, обработка команд от управляющих сигналов (телефонный и RG), а также отправка данных через TCP/IP.
   • Подключение к мобильным приложениям для удаленного управления и состояния устройства в доме.

4. Интерфейсы :

   • Подключение к сети переменного тока 220 В через штатный разъем для подачи основного питания.
   • Выходы для разных уровней напряжения постоянного тока : 5 В, 12 В и 20 В, которые могут использоваться для питания различных устройств в доме (освещение, зарядные устройства, компьютеры).
   • Входы для передачи сигналов телевизора и радио через RG-кабель.
   • Сетевой порт или интерфейс Wi-Fi для подключения к автономной сети и удаленного управления через мобильное устройство.

3. Алгоритм работы устройства :

1. При наличии основного питания (220 В) :
   • Система работает от переменного тока 220 В, преобразуя его в необходимые уровни постоянного тока для питателя.
   • Для телевизионного сигнала используется RG-кабель, подаваемый на старые телевизоры, а также возможен вывод звука через радиоприемник.
2. При отсутствии основного питания (220 В) :
   • Включается резервное питание от аккумулятора. Устройство переключается на работу от аккумуляторов и продолжает обеспечивать питание подключенных устройств.
   • Использование инвертора постоянного тока для обеспечения необходимого напряжения (5 В, 12 В и 20 В) даже при пропадении основного источника питания.
3. Подключение устройства по TCP/IP :
   • Для управления умным домом используется подключение по локальной сети (Ethernet или Wi-Fi). Это позволяет управлять освещением, контролировать уровни питания, а также следить за состоянием систем через мобильные приложения.

4. Безопасность и мониторинг :

• Встроенные защиты от замыкания , перегрузки и перегрева для всех каналов питания.
• Состояние устройства через Интернет, чтобы пользователь мог отслеживать уровни зарядки аккумуляторов, источник питания

Спецификация стоимости шлюза

1. Блок питания и преобразователи

• Инвертор (220 В в 5/12/20 В постоянного тока) :
  • Цена инвертора с несколькими выходами для различных напряжений (5 В, 12 В, 20 В) будет зависеть от мощности. Для такого устройства инвертор мощностью около 100-150 Вт может стоить от 30 до 60 долларов США.
• Аккумуляторная батарея (Li-ion или LiFe
  • Затраты будут защищены от емкостей и технологий. Для питания устройства в течение нескольких часов (например, для освещения и зарядки) можно рассчитывать на батарею емкостью около 10 Ач (12 В) или около 150 Втч. Цена такого обвинения может составлять от 40 до 80 долларов США.
• Зарядное устройство для аккумуляторов :
  • Зарядное устройство для поддержания заряда аккумулятора при нормальной работе может стоить от 10 до 20 долларов США.

2. Сигнальные и коммуникационные модули.

• Модуль ZigBee (для обмена информацией в сети умного дома):
  • ZigBee – популярная технология для умных домов, стоимость модуля с поддержкой ZigBee будет примерно от 5 до 20 долларов США за один модуль, в зависимости от производителя и комплектации.
• Модуль для подключения к телефонному кабелю и устройствам управления :
  • Простая схема управления через телефонный кабель или маломощный управляющий модуль может стоить от 10 до 20 долларов США.
• Модуль для подключения к кабелю RG (для телевидения/радио) :
  • Это может быть простая схема демодуляции телевизионных и радиосигналов, которая стоит около 10-15 долларов США.

3. Основная микросхема или процессор.

• Микроконтроллер/Процессор :
  • Для обработки сигналов и управления устройствами понадобится микроконтроллер или процессор (например, ARM Cortex или ESP32 для Wi-Fi и ZigBee). Стоимость такого устройства составляет около 5-15 долларов США.

4. Сетевой интерфейс (Ethernet или Wi-Fi).

• Модуль Wi-Fi (или Ethernet) :
  • Для подключения к локальной сети потребуется модуль Wi-Fi или Ethernet. Модуль Wi-Fi стоит около 5-10 долларов США (например, ESP8266 или ESP32).

5. Прочее оборудование

• Компоненты (резисторы, конденсаторы, схемы защиты) :
  • Для сборки всей схемы и обеспечения безопасности (защита от короткого замыкания, перегрузки и перегрева) потребуется ко
• Корпус устройства :
  • Корпус для сборки всего оборудования может стоить от 5 до 15 долларов США в зависимости от материала (пластик или металл).

6. Трудозатраты

• Разработка схем, программирование микроконтроллера, тестирование и сборка устройства могут занять около 20-30 часов. При стоимости рабочей силы от 20 до 50 долларов США в час, можно оценить трудозатраты в 400-1500 долларов США, в зависимости от сложности и местоположения.

Примерная общая стоимость:

• Блок питания и аккумуляторы : 80-160 долларов.
• Сигнальные и коммуникационные модули : 30-50 долларов.
• Микроконтроллер и сетевой интерфейс : 10-25 долларов.
• Прочие компоненты : 20-30 долларов.
• Корпус устройства : 5-15 долларов.
• Трудозатраты : 400-1500 долларов (если включаем разработку)

Итог: стоимость устройства без учета трудозатрат и разработки может составить около 150-300 долларов США за компоненты. Если включить разработку, трудозатраты От 550 до 1800 долларов США в зависимости от региона.