Модуль GSM и автоматика для управления отопительными котлами

Преимущества и недостатки GSM устройства

Вот что получит клиент, подключив GSM модуль:

Безопасность. Главная цель GSM модуля – контроль системы отопления и дополнительного оборудования, своевременное информирование об уже случившихся или возможных поломках. Подключив, например, дополнительный датчик бьющегося стекла, сможете оперативно среагировать, если в дом забрались воры.

Комфорт. Управление ключевыми показателями отопления и связанных с ним систем без физического присутствия потребителя рядом с ними. Например, возвращаясь домой, без проблем заранее прогреете воду в бойлере до необходимых показателей или увеличите температуру во всём доме, отправив одно сообщение.

Экономия. Когда никого нет дома, то температура может быть самой минимальной, и вы, таким образом, сократите платёж за тепло на существенную сумму. А отсутствие постоянной нагрузки на систему отопления поможет продлить жизнь котлу, бойлеру и др. оборудованию.

На схеме видны все преимущества модуля, которые получает его владелец. Они реализуются через грамотные настройки прибора и корректное подключение

Благодаря этим трём преимуществам и формируется товарная привлекательность модуля.

И у GSM оборудования есть и свои недостатки. Основополагающим, конечно, является высокая цена устройства. Пользователи отмечают необходимость постоянного контроля денежного баланса сотовой связи, зависимость от работы оператора и покрытия (что особенно неудобно для владельцев домов за городом или в отдалённых от мегаполисов посёлках). Также неудобны сложность самостоятельного подключения и дополнительные траты на монтаж.

Как выбрать GSM-модуль для газового котла

После принятого решения о приобретении GSM-модуля управления газовым котлом необходимо ознакомиться с существующими моделями и характеристиками, которые позволят осуществлять контроль более комфортно.

По каким критериям выбирать модуль для газового котла

При выборе GSM-модуля важно ознакомиться с его функциональными возможностями и техническими особенностями:

1. Управление – настройки могут выполняться при помощи сенсорной панели управления и SMS-команд. Ведущие производители обеспечивают программаторы специальными программами, позволяющими осуществлять быстрый контроль газового котла по GSM.
2. Комплектация. В зависимости от модели, GSM-модуль может быть оснащен системой автоматического контроля уровня загазованности и внешними комнатными термодатчиками.
3. Количество каналов регулирования. От этого показателя зависит количество оборудования, которое может быть подключено одновременно. Типовые GSM-модули имеют два канала. Один из них предусмотрен для подключения программатора, второй – для передачи сигналов при помощи SMS-сообщений.
4. Микропроцессор. Недорогие модели имеют всего несколько функций и режимов работы. Лучшие GSM-модули для газовых котлов оборудованы недельным программатором управления температурой.
5. Аккумулятор. Термодатчик работает от сети. В случае отключения электричества, питание автоматически переключается на батарею. Емкости аккумулятора должно быть достаточно, чтобы модуль работал автономно в течение нескольких часов. Если в регионе наблюдается частые случаи отключения электричества, батарею лучше выбирать большей емкости.

Модулирующие горелки, протокол OpenTherm и погодозависимая автоматика

На сегодняшний день самыми современными и технологически совершенными системами управления отоплением являются приборы, работающие под управлением протокола OpenTherm.

Не вдаваясь в узкоспециализированные подробности, рассмотрим три главных особенности, которые отличают оборудование с OpenTherm от описанного выше.

Особенность первая: управление модуляцией пламени

Появление новых газовых котлов с горелками, способными управлять модуляцией пламени, открыло новые возможности в организации экономичного и эффективного отопления. Поясним, что модуляцией пламени называется регулирование мощности нагрева. При слишком большой мощности происходит частое включение и выключение котла (тактование), а при малой – достижение заданной температуры делается невозможным. Т.е. наилучшей модуляцией пламени считается уровень горения, при котором котел не выключается, и достигнуто заданное значение температуры. Иными словами, управление модуляцией пламени – это способность автоматики котла, в зависимости от внешних условий, оптимально изменять интенсивность горения пламени горелки, не выключая её. Ни один из описанных выше способов управления котлом не может управлять модуляцией пламени. Для работы с новыми горелками был придуман протокол OpenTherm, который позволил эффективно объединить функционирование новых горелок с возможностями «умной» погодозависимой автоматики и электроники. 

Особенность вторая: работа с автоматикой

По сути дела, OpenTherm – это мост, который был проложен между производителями котлов и производителями прочей электроники и автоматики. Единый, не зависящий ни от кого, протокол стандартно описывает все основные команды по работе с модулирующими горелками. Это позволяет подключить к нему самое разнообразное оборудование: от термостата до программируемых термоконтроллеров, к которым может быть присоединено большое количество термодатчиков. Современные термоконтроллеры представляют собой программируемые приборы, которые в состоянии обрабатывать показания термодатчиков, расположенных как в различных зонах отапливаемого объекта, так и на улице. Теплоконтроллер поддерживает заданное значение целевой температуры и может его изменять в зависимости от команд пользователя, времени суток или дня недели. Анализируя полученные данные температуры снаружи и внутри помещения, контроллер задает погодозависящий режим работы для модулирующей горелки котла и насосов (см. рис.3).

Рис.3. Регулирование температуры теплоинформатором Teplocom Cloud

На графике мы можем видеть, что горелка практически не выключается, а только меняет интенсивность своего горения. При этом, вне зависимости от внешних условий, график целевой температуры меняется крайне незначительно и лежит в границах гистерезиса теплосистемы. Дополнительными преимуществами этой системы управления является заметное повышение ресурса работы горелки (отсутствуют циклы розжига, быстрого нагрева и остывания), а также достигается существенная экономия газового топлива.

Особенность третья: доступ к настройкам автоматики и фиксирование ошибок

Наличие «умного» управления и существование обратной связи между котлом и управляющим оборудованием открывает третью особенность протокола OpenTherm – возможность по одному протоколу получить полный доступ к настройкам автоматики котла и произвести их изменение с любого управляющего устройства (смартфона). Дополнительно открывается доступ к информации обо всех ошибках, случившихся при работе тепловой системы, что даёт неоценимый инструмент для обслуживающего и контролирующего работу оборудования персонала.

Плюсы:

• Минимальное колебание температуры воздуха в доме вне зависимости от температуры на улице, что обеспечивает максимальный комфорт;
• Минимальный расход топлива по сравнению с другими методами управления;
• Корректировка температуры идет за счет изменения модуляции пламени горелки, что минимизирует количество циклов включения/выключения;
• Возможность удаленного мониторинга состояния котла и изменения его настроек.

Минусы:

Более высокая цена по сравнению с другим оборудованием, что компенсируется за счет меньшего потребления газа.

Что собой представляют GSM-модули для котлов отопления

GSM-модуль – это небольшой прибор (контроллер), по сути представляющий альтернативу органам управления и автоматике котла. Он принимает сигнал по сотовой связи и передает команду котлу или же в обратную сторону: информирует о состоянии и параметрах работы котла и системы отопления в целом.

Для чего он нужен и как применяется

Обычно первичной целью покупки устройства является экономия и повышение комфорта эксплуатации отопительной системы. Любой GSM-модуль позволяет:

• включать или полностью выключать котел отопления;
• управлять температурой, например, снижая температуру на время отсутствия в целях существенной экономии и восстанавливая комфортный режим еще до приезда в дом;
• управлять параметрами температуры контура ГВС;
• идущие в комплекте практически с любым современным модулем внешние термодатчики позволяют более точно поддерживать температурный режим за счет измерения температуры воздуха в помещении, а не температуры теплоносителя. Также возможно организовать погодозависимую работу котла.

Но не менее важной, по нашему мнению, и действительно более приоритетной для некоторых покупателей целью приобретения является безопасность. GSM-модуль способен оповещать:

• о достижении нижнего или верхнего заданного предела температуры;
• об отключении котла отопления по причине отсутствия электроэнергии или газоснабжения, проблем с отводом продуктов сгорания, ошибок автоматики, разгерметизации системы и т.д. Часто это довольно недооцененная функция, позволяющая находиться в спокойствии при длительном отъезде и в случае неисправности своевременно принять меры для предотвращения замерзания и повреждения системы отопления;
• возможна настройка оповещений о температуре и прочих параметров котла с определенной периодичностью.

Пример SMS-отчета о состоянии системы отопления модуля EctoControl. Оповещения и управление с телефона можно осуществлять с помощью SMS и уже в зависимости от функционала конкретной модели: через специальное приложение, веб-интерфейс или голосовые команды. GSM-модуль можно подключить к любому котлу, имеющему возможность подключения внешнего управления (имеющего соответствующие клеммы), как к газовому, электрическому или жидкотопливному, так и к твердотопливному.

Сообщение о сбое в работе котла на примере приложения модуля ZONT H-1V.

Практически все современные модели позволяют привязать к контроллеру минимум 2, но обычно до 5 или 10 номеров и отчитываться на каждый из привязанных. Современные устройства, за счет возможности подключения к ним других модулей, позволяют организовать еще более широкий функционал: контроль уровня жидкого и даже твердого топлива (например, пеллет в бункере автоматической подачи), отслеживание состояния датчиков протока и угарного газа, контроль давления в контурах.

Устройство и принцип работы

Основным элементом является контроллер (электронная плата управления). В нем есть слот под SIM-карту, без нее устройство работать не будет. В зависимости от планируемого метода управления и контроля, необходимо выбрать наиболее выгодного сотового оператора и тариф, постоянно поддерживать работу SIM-карты пополняя счет. Вне зависимости от метода передачи команды, контроллер принимает ее по сотовой связи и преобразует в команду для котла, являющуюся приоритетной над работой штатной автоматики.

Для улучшения качества связи контроллер может дополняться антенной. Для обеспечения бесперебойной работы при отключении электричества большинство моделей оснащаются встроенным аккумулятором, поэтому могут без проблем отправить оповещение о проблеме. Практически ко всем современным моделям прилагаются внешние датчики температуры (проводные и беспроводные), информация с которых является приоритетной над измерениями датчиков котла.

Как грамотно выбрать и подключить генератор для газового котла

Устройство и принцип работы GSM-модуля для котла

По сути, GSM-модуль представляет собой вариацию мобильного телефона, поскольку использует тот же протокол связи.

Принцип работы прибора выглядит следующим образом:

• с помощью SIM-карты устройство подключается к сети GSM;
• затем оно соединяется со смартфоном;
• с гаджета можно подать сигнал на прибор;

Сам модуль состоит из следующих конструктивных элементов:

• Термостат. Управляет температурой котла и подает сигнал на смартфон владельца о ее изменении. Многие модели позволяют задействовать и другие способы оповещения (световые, звуковые сигналы).
• Крепеж. База для монтажа приспособления. Обычно предназначена для установки на вертикальной стене.
• Блок питания. Элементы модуля не рассчитаны на работу со стандартным напряжением бытовой электрической сети. Поэтому им необходим блок питания. Обычно рабочее напряжение прибора составляет 9 В или 12 В.

• Антенна. Позволяет принимать сигналы в диапазон GSM, с помощью которых осуществляется управление модулем.
• Датчик. Определяет температуру котла и передает полученную информацию на термостат для дальнейшей обработки и уведомления владельца. Большинство датчиков способны работать при t от -50 о С до +99 о С. Это позволяет использовать их практически в любых условиях.
• Резервный источник питания. Представляет собой батарею или аккумулятор. Предназначен на случай отключения подачи электрической энергии или поломки блока питания. Обеспечивает продолжительную автономную работу устройства с полным сохранением функционала.

Мнение эксперта
Гребнев Вадим Савельевич
Монтажник отопительных систем

Еще один необъемлемый элемент GSM-модуля для управления котлом – SIM-карта. Ведь именно с помощью нее прибор подключается к мобильной сети. Но ее придется приобретать отдельно. Некоторые производители кладут SIM-карту с подходящей тарификацией в комплект, но это редкость.

Режимы работы

Большинство существующих моделей устройств имеют два режима работы:

• Автоматический. Владелец прибора задает необходимые настройки, а девайс работает в соответствии с ними. Например, можно задать отключение котла при достижении определенной температуры и повторное включение после остывания.
• Ручной. В этом случае управление осуществляется полностью вручную. Для этого используют смартфон.
• Тревожный. По сути, это тот же автоматический режим. Но с одной оговоркой – система оповещает пользователя в случае чрезвычайных ситуаций (например, неожиданного повышения температуры сверх допустимых значений или самопроизвольного отключения котла).

Принцип действия GSM-системы

Если пользоваться домом от случая к случаю, то отопление может работать в следующих режимах:

• ручное управление — приехал, включил, дождался прогрева дома, выключил, уехал — низкий уровень комфорта, риск замерзания трубопроводов;
• автоматическое поддержание «холостого» или «рабочего» температурного режима — высокие затраты на отопление, риск возникновения пожара;

• включение и поддержание температурного режима с удалённого источника — в случае приезда или в аварийной ситуации (возгорание, промерзание трубопроводов) — высокий уровень комфорта и безопасности, низкие затраты на энергоносители.

Последний вариант представляется самым оптимальным, хотя и требует предварительной адаптации системы отопления (в том числе и котла) и приобретения, собственно, самого модуля.

Принцип действия системы состоит из внешнего воздействия на GSM-устройство, которое подает команды на включение системы отопления в заданном режиме. Включается котёл, запускается работа климатических и системных датчиков, передающих информацию на контроллеры, которые её анализируют и выдают команды исполнительным механизмам:

• открытие, закрытие, регулирование трубопроводной арматуры;
• увеличение, снижение мощности или отключение котла;
• блокировка вышедших из строя элементов.

Принципиальная схема GSM-управления

В свою очередь, система передаёт данные GSM-модулю, который посылает сообщения в виде SMS на командное устройство (мобильный телефон, планшет и т. д.): информацию о температуре в помещении, о температуре теплоносителя, о нештатных ситуациях. Причём получение сообщений зависит от возможностей модуля и заданных настроек.

Какими системами отопления можно управлять на расстоянии

Практически не существует каких-либо системных ограничений по типам теплового оборудования, для того чтобы внедрить GSM управление котлом. Единственные ограничения связаны с топливом, на котором работает агрегат. Для этой модели управления подходят газовые, жидкотопливные и электрические котлы, имеющие техническую возможность установления 100% уровня автоматизации. Агрегаты, работающие на твердом топливе, в силу инертности протекания тепловых процессов в топке, пока не имеют такого уровня регулировки.

Современные загородные дома чаще всего отапливаются с использованием закрытой двухтрубной схемой отопления с поэтажной и комнатной регулировкой теплового режима. Это достигается благодаря использованию циркуляционного насоса и гидравлической стрелки. Комплекс такого теплоснабжения оборудуется надежным модулем защиты, работающей с несколькими аварийными датчиками: по давлению газа, отрыву факела от горелки, недопустимой Т теплоносителя, предельного значения давления в отопительной и газовой магистрали.

Управление отоплением через GSM — системы регулирования обеспечивают:

• Стандартный температурный режим работы, с поддержанием санитарной Т в доме;
• зональный нагрев: детская, ванная, спальная, гостиная, кухня, подсобки;
• дежурное отопление, для сохранения труб с водяной средой от переохлаждения в холодный период года;
• предварительный прогрев объекта, перед прибытием жителей или их гостей;
• режим с посуточной разбивкой качества отопления, какой является более предпочтительным: ночь-день.

Модули для дистанционного контроля теплоснабжения

Модули управления отоплением

Для организации системы управления отоплением дома необходимо позаботиться о возможности удаленного контроля. Обеспечить эту функцию помогут специальные модули. Чаще всего они не входят в стандартную комплектацию программаторов и терморегуляторов.

После приобретения блока управления отоплением дома следует правильно выбрать коммуникационное устройство. В зависимости от технических требований оно может обеспечивать следующие виды связи пользователя и управляющего элемента:

• GSM контроль. Данные передаются с помощью сотовой связи. Фактически это стационарный телефон с функциями формирования, отправки, получения и обработки СМС сообщений;
• Подключение через интернет. Характеризуется более расширенным функционалом и практически не ограничивается территориально. В этом случае пультом управления котлом отопления может быть планшет, ноутбук или любой ПК с установленным специальным программным комплексом.

При выезде за границу не рекомендуется активировать роуминг для контроля отопления через GSM модуль. Это повлечет большие затраты. Лучше всего перепоручить контроль за теплоснабжением знакомому или родственнику.

GSM блок управления котлом

GSM блок передачи данных

Самый простой и относительно доступный способ контролировать работу котла – установка управления отоплением по СМС. Для этого приобретается отдельный блок, который подключается к программатору или терморегулятору. Некоторые модели уже имеют подобную функцию.

На этапе выбора дистанционного управления отоплением следует определиться со способом передачи данных через сеть GSM. Это во многом зависит от возможностей конкретной модели телефона, а также встроенных функций блока передачи данных.

Проще всего можно получать сообщения в виде СМС. Установленный в рамку управления отоплением блок будет передавать следующие данные:

• Падение температуры и давления ниже (выше) критического уровня;
• Аварийный отказ в работе котла – отключение электропитания, отсутствие энергоносителя. При этом возможна передача кода ошибки и ее описания.

Блок со встроенным модулем СМС оповещений

Для обратного управления отоплением по телефону необходимо отправлять СМС определенного формата. С их помощью можно настраивать уровень температуры, инициировать запуск котла после аварийного отключения. Также во многих моделях встроена функция отсрочки команды. Т.е. передается значение какого-либо параметра, и указывается время активации котла для его достижения.

При этом важно помнить, что полученные данные могут расходиться с фактическими. Для эффективного управления радиаторами отопления необходимо знать степени погрешности следующих устройств:

• Температурных датчиков. Показания большинства электронных моделей имеют погрешность ±0,5°С;
• Шаг изменения температуры в терморегуляторе. Он может составлять от 0,2°С до 0,5°С.

На практике это действительно необходимо при установке отопления в режим анти замерзания, когда уровень нагрева теплоносителя поддерживается на уровне +5°С. Это позволяет сэкономить на затратах энергоносителя и при этом избежать аварийных ситуаций.

Контроль отопления через интернет

Получение данных об отоплении на смартфон

Управление отоплением через интернет имеет все плюсы, свойственные контролю теплоснабжения с помощью СМС сообщений. Однако возможность получать большее количество информации сказывается на качестве теплоснабжения.

Функции блока управления отоплением коттеджа при подключении к сети интернет имеют ряд преимуществ. Главным из них является возможность установки специальных программных комплексов. Они интегрируются в ноутбук, смартфон или любой другой вид персонального ПК. При этом дистанционное управление теплоснабжением отличается следующими возможностями:

• Удобный интерфейс. Чаще всего он рассчитан под операционные системы смартфонов. Но при небольшой доработке может быть установлен и в компьютер;
• Нет ограничения по количеству подключаемых пользователей, как в СМС блоках;
• Возможность настройки параметров и любой точки, где есть интернет. В этом случае нет необходимости включать роуминг. Исключением составляют услуги интернет от мобильных операторов.

Важно правильно осуществить предварительную настройку пульта дистанционного управления котлом отопления. Для этого рекомендуется  сначала сверить фактические показания системы после их изменения

Это необходимо для калибровки системы.

Возможности GSM-систем дистанционного управления температурой дома.

          Новшеством контроллеров дистанционного управления системой отопления на расстоянии, являются системы удаленного контроля, использующие для связи стандарт GSM связи и интернет. GSM-системы удаленного контроля обеспечивают, автоматическую и дистанционную регулировку температуры системы отопления, позволяют контролировать температуру в доме, а также управлять котлом, предоставлять общую информацию сработки сигнализации, затоплении котельной, а также  управлять дополнительными устроййствами. Все эти операции можно производить непосредственно с телефона или смартфона. Управление можно осуществлять
посредством SMSкоманд или прямой контроль с помощью мобильного приложения. Представителем такой системы является контроллер GSM–Climate компании “ЭВАН”. Вообще существует множество аналогичных контроллеров, среди них можно отметить контроллеры ГАЛАН-GSM компании “ГАЛАН”. Этот контроллер позволяет дистанционно контролировать, посредством SMS команд и имеет небольшой функционал охранной системы. А вот представитель контроллеров Teplocom–GSM от компании “БАСТИОН” позволит организовать простую автоматическую регулировку температуры системы отопления в доме, а также сможет известить о затоплении котельной и срабатывании сигнализации или просто открытии двери. Управление также осуществляется посредством SMSкоманд.

GSM-системы  являются удобными устройствами для владельцев загородных домов и мы считаем, что жизненно необходимы тем, кто бывает в своих домах нерегулярно, наездами, особенно в холодное время года. Благодаря GSM контроллерам дистанционного управления Вам больше не нужно будет приезжать в холодный дом, включать отопление вручную и пол дня ожидать пока прогреется дом. Вам потребуется только заранее отправить вашему котлу сигнал о включении или поднятии температуры, и Вы приедете уже в теплый дом. Дополнительным плюсом установки системы удаленного контроля является функция оповещения об отключении электричества. Получив сообщение о пропадании питания, Вы успеете среагировать достаточно быстро, чтобы спасти вашу систему водоснабжения и отопления от промерзания.

Схема подключения модуля

Устанавливать GSM-модуль следует в точке, откуда можно самым оптимальным маршрутом подключить нужные датчики и интерфейсы. При этом следует учитывать:

• Длина линии к датчику температуры может составлять от 1 до 100 метров, в зависимости от функциональности модуля.
• Линия связи с котлом для управления (обратной связи) должна быть как можно короче, особенно если модуль будет коммутировать питание котла.
• В месте установки должна ловить сотовая связь. Как вариант используется выносная антенна, тогда ограничение касается длины кабеля.

В любом случае самым разумным будет установка непосредственно возле котла. Но на минимальном расстоянии не менее 1,5 метров и на подъеме выше 50 см, чтобы не было риска попадания воды даже в случае аварии.

Модуль подключается к сети питания с помощью отдельной линии питания от щитка и блока клеммников или же просто к ближайшей розетке проводом с вилкой. Датчики подсоединяются проводами согласно инструкции производителя

При этом важно соблюсти сечение провода и материал, из которого он сделан. Часто производители требуют использование коаксиального кабеля для соединения датчиков с полным экранированием, особенно когда выносной датчик располагается на значительном удалении

В модуле часто под защитной крышкой располагается набор клемм с обозначениями. По цветовой или мнемонической маркировке согласно инструкции определяются клеммы для подключения датчиков, сигнальных и управляющих проводов от котла отопления.

После того как провода  коммутированы и уложены в короб или защитную гофрированную трубу, можно приступать к настройке. Задаются диапазоны для датчиков, устанавливаются сигнальные линии и действия, которые предпринимает устройство управления при получении сигналов.

Основной момент – это установка телефонного номера или даже двух, на которые модуль будет передавать показания, и с которых будет получать настройки и команды.