Система «умного» микроклимата Tion MagicAir

Опубликовано в номере:
PDF версия
Для пользователя система «умного» микроклимата Tion MagicAir выглядит как компактный гаджет, который помещается на ладони (10?10 см) и управляется со смартфона. В то время как на самом деле это отдельный сегмент «умного дома», сложная инженерная система, включающая базовую станцию, облачный сервер, мобильное приложение и ряд периферийных устройств.
Рис. 1. Внешний вид базовой станции системы Tion MagicAir

Рис. 1. Внешний вид базовой станции системы Tion MagicAir

«Умный дом» — это очень широкое понятие. Компания «Тион» сосредоточила внимание только на одной из его подсистем — системе «умного» микроклимата (рис. 1), которая с помощью датчиков измеряет параметры воздуха внутри помещения. Результаты измерения можно посмотреть на смартфоне в бесплатном мобильном приложении MagicAir и в нем же можно задать комфортные параметры воздуха: уровень углекислого газа, температуру, влажность. Если микроклимат не соответствует им, MagicAir исправляет его с помощью климатических приборов. Например, высокий уровень СО2 говорит о духоте, и эту проблему исправляет бризер, компактная приточная вентиляция. Слишком высокую или низкую температуру корректируют кондиционеры и отопительные приборы. Если же в помещении сухой воздух, поможет увлажнитель.

Рис. 2. Через мобильное приложение MagicAir можно управлять микроклиматом на расстоянии

Рис. 2. Через мобильное приложение MagicAir можно управлять микроклиматом на расстоянии

Каждым из этих приборов можно управлять вручную со смартфона, если в приложении MagicAir включить ручной режим, причем в любое время и на любом расстоянии (рис. 2). Если же выбрать автоматический режим, то система возьмет все управление на себя.
Например, когда пользователь уходит из дома и концентрация углекислого газа в воздухе падает, MagicAir отключает бризер. Пользователь приходит — уровень углекислого газа начинает расти и бризер включается. В итоге воздух всегда свежий, а энергопотребление приточной вентиляции сокращается.

Рис. 3. Работа бризера

Рис. 3. Работа бризера

Для установки системы достаточно поставить в помещении беспроводной гаджет, подключить его к сети с помощью USB-адаптера, настроить свой аккаунт в мобильном приложении и подключить климатические приборы к системе. Это универсальная платформа для дома, офиса, больницы, школы, детского сада — любых объектов, в которых есть проблемы с микроклиматом. Например, если в здании неисправна или отсутствует вентиляционная система, достаточно установить бризер и подключить его к системе MagicAir. Бризер подает в комнату свежий очищенный воздух с улицы, а приток вытесняет грязный и душный комнатный воздух в естественную вытяжную вентиляцию (рис. 3).

 

Решение проблем

На современном рынке представлено множество устройств для исправления почти любого недостатка микроклимата. Но все эти приборы нужно правильно настроить, чтобы они поддерживали здоровый микроклимат в помещении, и в связи с этим возникают две основные проблемы.

Проблема №1: человек не может адекватно оценить микроклимат, чтобы правильно настроить климатические приборы.

Отклонения температуры и влажности воздуха человек еще может почувствовать, но изменения других параметров микроклимата часто остаются незамеченными. Например, концентрация воздушных загрязнителей без цвета и запаха: СО2, СО, радона и других токсичных газов, а также мельчайших взвешенных частиц размером меньше 2,5 мкм.

Если содержание любого из них превысит предельно допустимую концентрацию (ПДК), биологические сенсоры не заметят ни запаха, ни задымленности. Соответственно, у человека не возникнет мысль включить очиститель воздуха или приточную вентиляцию, чтобы свежий уличный воздух вытеснил загрязнители в вытяжку.

Проблема №2: чем больше приборов, тем сложнее следить за их энерго­потреблением.

Рис. 4. Световая индикация базовой станции MagicAir показывает состояние микроклимата

Рис. 4. Световая индикация базовой станции MagicAir показывает состояние микроклимата

Параметры микроклимата постоянно меняются. И в зависимости от них необходимо менять режим работы климатической техники. Все ушли из дома — приточная вентиляция выключается или переводится на минимальную скорость. Пришли домой — включается интенсивное проветривание. Стало сухо — нужно включить увлажнитель, влажно — выключить.

Решение первой проблемы — правильно подобранный набор сенсоров для точного измерения параметров воздуха, а второй — автоматическое централизованное управление всеми климатическими приборами на основании данных от сенсоров. Система «умного» микроклимата Tion MagicAir объединяет в себе оба этих решения. Она визуализирует качество воздуха (рис. 4) и управляет работой бризера, а в перспективе сможет анализировать широкий спектр параметров воздуха и управлять большим количеством оборудования.
Это приведет к снижению среднего уровня энергопотребления, а в ближайшем будущем еще и позволит в некотором смысле управлять энергопотреблением города.

 

Структура системы

Для измерения параметров воздуха и управления бытовыми приборами по отдельности работающие решения уже есть. Для измерения — доступные и недорогие бытовые датчики (например, Green Eye или Master Kit), а для управления — универсальные стационарные пульты (например, Orvibo AllOne) или устройства для управления конкретным типом приборов (например, Sensibo, который управляет кондиционерами).

Однако датчики говорят пользователю только о том, что не так с микроклиматом, а стационарные пульты лишь оптимизируют управление климатическими приборами. По-настоящему «умная» система должна сама и анализировать ситуацию, и решать проблемы. Как, например, умный термостат Google Nest, который автоматически оценивает температуру воздуха в помещении и регулирует систему отопления. Но температура — это лишь один из параметров микроклимата, в то время как есть и другие факторы, влияющие на качество воздуха.

Tion MagicAir включает в себя три разных датчика, модули управления микроклиматом и процессор для анализа и координации работы всей системы. До этого подобный функционал был только у сложных инженерных климатических систем с большим центральным сетевым концентратором, сложной архитектурой и проводами по всему жилому объекту. Приблизительная стоимость такой системы — сотни тысяч рублей.

MagicAir — существенно более доступная и компактная система. Разработчики перенесли сложную инженерию на облачный back-end, и у пользователя на руках остается только простой компактный гаджет и мобильное приложение с понятным интерфейсом.

Рис. 5. Схематическая конфигурация системы MagicAir

Рис. 5. Схематическая конфигурация системы MagicAir

Центральный узел всей системы — базовая станция MagicAir, компактный гаджет 10?10 см. Первая версия MagicAir измеряет температуру воздуха, относительную влажность и уровень СО2 (рис. 5). Почему были выбраны именно эти параметры? Влажность и температура — это базовые параметры и климата на улице, и микроклимата в помещении, а уровень углекислого газа — основной индикатор работы вентиляции. В ГОСТ 30494–2011 «Здания жилые и общественные. Параметры микроклимата в помещениях» все помещения делятся на классы именно по содержанию углекислого газа в комнатном воздухе:

  • 1 класс, высокое качество воздуха: СО2 до 400 миллионных долей (parts per million, ppm);
  • 2 класс, среднее качество воздуха: СО2 от 400 до 600 ppm;
  • 3 класс, допустимое качество воздуха: СО2 от 600 до 1000 ppm;
  • 4 класс, низкое качество воздуха: СО2 больше 1000 ppm.

Кроме датчиков, в базовой станции установлены процессор для анализа данных от сенсоров, радиочастотный модуль (radio frequency, RF) для связи с климатическими приборами и модуль Wi-Fi для связи с облачным сервером.

Рис. 6. Бризер под управлением MagicAir приводит концентрацию СО2 к заданному значению и поддерживает ее на этом уровне

Рис. 6. Бризер под управлением MagicAir приводит концентрацию СО2 к заданному значению и поддерживает ее на этом уровне

Все данные о микроклимате хранятся на облачном сервере, в личном профиле пользователя. Управлять профилем и его настройками пользователь может со смартфона. Для этого надо создать и настроить аккаунт в приложении MagicAir. После этого пользователь выставляет в приложении комфортные значения температуры, влажности и уровня СО2. Если датчики заметят отклонения от указанных значений, процессор базовой станции сформулирует команды, и базовая станция с помощью RF-модуля включит климатические приборы или переведет их в более интенсивный режим работы (рис. 6). Когда они скорректируют параметры микроклимата, базовая станция выключит их или переключит в экономный режим.

Для управления через облачный сервер смартфон должен иметь выход в Интернет. На случай отключения Интернета, когда нет доступа к серверу, в базовой станции есть внутренняя память для записи измерений за ограниченный период. Управление со смартфона в этом случае тоже возможно — с помощью локального режима управления.

Первая версия MagicAir управляет только бризером Tion O2. Но в будущем разработчики обещают добавить модуль для управления другими климатическими приборами сторонних производителей. Этот модуль будет связываться с базовой станцией по радиоканалу через RF-модуль, а с климатическими устройствами — по инфракрасному (ИК) каналу, как обычный пульт дистанционного управления.
Радиус действия RF-модуля в системе MagicAir — до 100 метров, в зависимости от количества стен в жилом объекте и их толщины. Поэтому одна базовая станция может управлять климатическими приборами во всей квартире, коттедже или даже на всем этаже небольшого здания, но для этого в каждом помещении должны стоять отдельные датчики, которые будут оценивать температуру, влажность и уровень СО2 именно в этой комнате. Такие периферийные сенсоры также станут одним из дополнений к системе MagicAir: они будут связываться с базовой станцией по радиоканалу через тот же RF-модуль.

Когда выйдут ИК-модуль для управления приборами сторонних производителей и периферийные сенсоры, общая конфигурация Tion MagicAir будет выглядеть следующим образом: в помещении, где люди проводят больше всего времени, находится базовая станция MagicAir. Назовем эту комнату главной. В ней, кроме базовой станции, установлены также бризер Tion O2, климатическая техника других марок и ИК-модуль для управления ими. Базовая станция привязана к личному профилю пользователя на облачном сервере, связь осуществляется через Wi-Fi. В профиле прописаны настройки микроклимата с параметрами, комфортными именно для этого пользователя. Базовая станция оценивает микроклимат в главной комнате и сравнивает его с пользовательскими настройками. При необходимости корректирует работу бризера, кондиционера и других климатических устройств в этом же помещении. Управление бризерами производится напрямую по RF-каналу, остальными приборами — через ИК-модуль.

В остальных комнатах находятся периферийные сенсоры, сообщающие базовой станции о состоянии микроклимата в отдаленных помещениях. На основании этих данных базовая станция корректирует работу климатической техники по всему жилому объекту. Для этого в каждом помещении нужен отдельный набор периферийных сенсоров и ИК-модуль.

 

Планы по развитию MagicAir

На данный момент есть конструктивные элементы системы MagicAir, которые производитель покупает за рубежом. Например, датчик СО2. Но, по словам Дмитрия Трубицына, генерального директора компании «Тион», в скором будущем состоится релиз этих элементов собственного производства. В их разработке участвовали студенты, проходящие практику в компании «Тион». «Датчик СО2, разработанный студентом НГТУ, по цене в три раза дешевле зарубежного аналога. А соотношение сигнала и шума даже лучше», — утверждает Дмитрий.

В планы по расширению системы Tion MagicAir входит целый ряд дополнительных устройств. Помимо ИК-модуля для управления техникой сторонних производителей, периферийных датчиков СО2, температуры и влажности, планируется выпуск датчиков частиц РМ2.5, радона и летучих органических соединений. Другим важным дополнением станет модуль для управления котлами, с помощью которого можно будет наладить автономное отопление жилого объекта.

 

Литература
  1. А. Л. Наумов, Д. В. Капко. СО2: Критерий эффективности систем вентиляции. АВОК. 2015. №?1.

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *