Стандарты и технологии

KNX - это открытый международный стандарт (ISO/IEC 14543), который используется дляавтоматизации жилых, коммерческих и промышленных зданий. Протокол позволяет объединить управление освещением, отоплением, вентиляцией, кондиционированием, безопасностью и другими системами в единую сеть. Главное преимущество - совместимость оборудования от
разных производителей: выключатели одного бренда легко работают с датчиками другого, если на них есть логотип KNX. В ассоциацию KNX сегодня входят более 350 компаний по всему миру. История протокола ведется с февраля 1990 года с момента создания ассоциации EIBA со штаб-
квартирой в Брюсселе (Бельгия). Основателями ассоциации считаются 15 компаний в том числе Siemens, Gira, ABB, Berker, Jung и другие. В мае 1999 произошло объединение трех европейских ассоциаций автоматизации зданий в одну, которая со временем получила окончательное название «Ассоциация KNX». Произошло и слияние трех технологий: EIB, EHS (European Home
System) и BatiBUS.

Протокол Modbus - самый распространенный промышленный протокол для M2M-взаимодействия. Является стандартом де-факто и поддерживается почти всеми производителями промышленного оборудования. Благодаря универсальности и открытости, стандарт позволяет интегрировать оборудование разных производителей. Modbus используется для сбора показания с датчиков, управления реле и контроллерами, мониторинга, и т.д. Modbus был представлен в 1979 году компанией Modicon (ныне Schneider Electric). Это был открытый стандарт, работающий по интерфейсу RS-232. Позже появилась реализации протокола для интерфейсов RS-485 и Modbus TCP. Протокол быстро набрал популярность, и многие производители стали внедрять его в своих устройствах.Позже права на протокол были переданы некоммерческой организации Modbus Organization, которая до сегодняшнего дня владеет стандартом.

DALI (Digital Addressable Lighting Interface) - протокол, предназначенный для управления осветительными приборами. Протокол был разработан австрийской компанией Tridonic и основан на манчестерском кодировании: каждый бит данных кодируется перепадом от низкого сигнала к высокому или наоборот. Протокол DALI основан на цифровой коммуникации между управляющими устройствами и светодиодными светильниками, что обеспечивает точное управление освещением в реальном времени. Используя протокол DALI, возможно диммирование, изменение цветовой температуры и создание различных сценариев освещения. Протокол DALI был впервые разработан в конце 1990-х годов компанией Tridonic совместно с известными производителями оборудования такими, как Helvar, Osram, Erco, Insta, Lutron и Philips для управления и контроля систем освещения. Эта разработка была проведена для замены широко применяемого даже по сей день аналоговому управлению "1-10В". Сегодня, эти производители образуют DALI Activity Group, которая продвигает использование стандарта DALI и гарантирует его дальнейшее развитие.

Zigbee - это беспроводной протокол, разработанный для создания энергоэффективных сетей с низкой скоростью передачи данных. Он идеально подходит для умных устройств, которые не требуют высокой пропускной способности, но нуждаются в стабильном и энергоэффективном
соединении. Работая на частоте 2,4 ГГц, Zigbee гарантирует стабильное соединение между устройствами на дистанции до 100 метров на открытой местности. Одним из ключевых преимуществ Zigbee является низкое энергопотребление. Устройства, работающие на этом протоколе, потребляют минимальное количество энергии, что позволяет им функционировать от
одной батареи на протяжении нескольких месяцев, а иногда и лет. Это особенно важно для таких устройств, как сенсоры и датчики, которые должны работать без постоянного обслуживания. Zigbee поддерживает создание крупных сетей, состоящих из сотен устройств. Это позволяет легко расширять умный дом, добавляя новые гаджеты без необходимости сложной настройки. Все устройства в сети могут общаться друг с другом, обеспечивая синхронизацию и управление в реальном времени.

Протокол Z-Wave - это беспроводной способ связи, использующий безопасные для здоровья маломощные радиоволны. Установка умного дома, работающего на Z-Wave технологии, предельно проста: не требуется прокладки кабелей и проводов, ремонта и вмешательства в интерьер. Сигнал отлично передается через стены, пол и мебель. Протокол Z-Wave был разработан для квартир и небольших домов. Обычно такие системы содержать от 5 до 100 устройств. Основная особенность Z-Wave состоит в том, что он относится к формату "сделай сам" (DIY), т.е. установку и настройку системы владелец жилья может сделать самостоятельно. Протокол разрабатывался специально для управления такими устройствами как свет, жалюзи, ворота, термостаты и другими путём передачи коротких команд, требующих небольшого энергопотребления. Типичные небольшие задачи, решаемые при помощи Z-Wave - это установка проходных выключателей, перенос выключателей на более удобный уровень, дистанционное управление воротами и жалюзи, включение света по датчикам движения. Все эти задачи не требуют перекладывания проводов.

Протокол Matter - это современный стандарт для умного дома. Его разработали еще в 2019 году специалисты консорциума Connectivity Standards Alliance (CSA). Причем сначала технология называлась Connected Home over IP (CHIP), и только в 2021 году была переименована в знакомый всем Matter. Представленный протокол призван решить проблему несовместимости устройств от разных производителей и значительно упрощает подключение новых гаджетов к существующим сетям. По сути, это как универсальный переходник, который позволяет подключать к европейским розеткам устройства для США, Японии и других стран. Если еще проще - благодаря поддержке Matter, устройства научились "говорить на одном языке", независимо от бренда. Интересно, что Matter - это не новая технология, да и не самостоятельная тоже. Она просто объединяет и "переиспользует" такие существующие сетевые протоколы, как Wi-Fi, Thread и Bluetooth. Поэтому существует несколько разновидностей технологии. Matter-over-Wi-Fi наиболее распространенный вариант, где устройства подключаются к обычной сети Wi-Fi через умную колонку или центр умного дома с поддержкой Matter. Для подключения устройств достаточно отсканировать QR-код или ввести указанную рядом уникальную последовательность чисел. Для такой системы не нужен особенный роутер - главное, чтобы к нему были подключены и умное устройство, и сама колонка (или хаб), которая будет им управлять.

iRidi - отечественный производитель систем умного дома, имеющий собственное производство полного цикла. Всё оборудование компания iRidi изготавливает на собственных предприятиях в Свердловской области, где также разрабатывает собственные интерфейсы и программное обеспечение для управления умным домом.
Работа умных домов iRidi основана на протоколе собственной разработки Bus77. На эту разработку компания получила патент (No 2653231 РФ), а сам протокол был представлен в Сколково - все заинтересованные компании, чья работа связана с умными домами, смогли оценить новые возможности.
При этом протокол Bus77 максимально универсальный и совместимый. Он поддерживает более 70 существующих протоколов автоматизации, являясь универсальным программным шлюзом. Поэтому в систему умного дома iRidi можно интегрировать оборудование любого производителя - и всё будет работать так, как задумано - без конфликтов и проблем с совместимостью.
Шифрование данных в протоколе Bus77 осуществляется по алгоритму AES-256/"Кузнечик" (ГОСТ Р 34.12-2015). Он обеспечивает высокую безопасность умного дома, что исключает взлом системы и утечку личных данных.

Buspro - распределённый открытый протокол автоматизации, разработанный компанией HDL. За основу при создании протокола взят промышленный стандарт RS 485. Для работы системы по протоколу Buspro нет необходимости использовать центральный контроллер. Каждое устройство (кроме блоков питания), включает в себя контроллер. Это повышает надежность системы.
Для передачи данных используется витая пара, провод типа Cat5e UTP, две жилы из которого используются для передачи данных, а две остальные - для обеспечения питания устройства. Предпочтительное соединение устройств - "шлейф", в исключительных случаях "звезда", подключение "кольцо" не допускается. Максимальная длина информационной шины в одном сегменте - 1200м. Максимальное количество приборов в одной подсети - не более 64.
Сегменты соединяются друг с другом посредством TCP/IP сети.

Это стандарт беспроводной связи, используемый для подключения к интернету. Тем не менее этот протокол находит широкое применение в умных домах для обеспечения беспроводного подключения и управления различными устройствами, наподобие умных термостатов или розеток. Для умного дома на Wi-Fi не нужен хаб. Каждое устройство подключается к интернету и управляется напрямую через приложение. Wi-Fi позволяет обеспечить быструю передачу данных, что необходимо, например, для IP-камер с высоким разрешением. Wi-Fi является стандартом для беспроводных сетей и поддерживается большинством умных устройств, что делает его популярным решением для умных домов. Устройства Wi-Fi потребляют больше энергии, чем другие протоколы беспроводной связи, что может снизить продолжительность работы батарей в устройствах. Если в умном доме установлено много устройств, активно использующих Wi-Fi, это может привести к перегрузке сети и снижению скорости передачи данных. Wi-Fi сети могут быть уязвимы к атакам хакеров, если не защищены надлежащим образом. Низкий уровень безопасности может представлять риск для конфиденциальности и безопасности данных. Площадь умного дома ограничивается "дальнобойностью" роутера. Для расширения сети потребуются репитеры и Mesh-системы, что не так дёшево и практично.