Д.А. Каховский (ДонНТУ, 5 курс, каф. КИ), руководитель от кафедры Т.В. Завадская, к.т.н., доц.

ИССЛЕДОВАНИЕ И РАЗРАБОТКА АВТОМАТИЗИРОВАННОЙ СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ ОТОПИТЕЛЬНЫМИ ПРИБОРАМИ И ОСВЕЩЕНИЕМ

Цель работы – повышение энергосбережения отопительных систем в зависимости от климатических условий, дистанционное управление отопительными приборами и освещением.

Для решения поставленной задачи необходимо разработать аппаратную и программную части данной системы управления.

Аппаратная часть системы будет представлена платформой Arduino с расширениями и физическими модулями. Arduino – это инструмент для проектирования электронных устройств (электронный конструктор) более плотно взаимодействующих с окружающей физической средой, чем стандартные персональные компьютеры, которые фактически не выходят за рамки виртуальности. Эта платформа предназначена для физических расчетов (physical computing) с открытым программным кодом, построенная на простой печатной плате с современной средой для разработки программного обеспечения [1].

В данной работе будет использована версия платформы Arduino UNO – самая популярная версия базовой платформы Arduino с USB-интерфейсом и возможностью подключения большого разнообразия плат расширения. Внешний вид платформы Arduino UNO представлен на рисунке 1.

Рисунок 1 - Внешний вид платформы Arduino UNO

Микроконтроллеры Arduino отличаются наличием предварительно прошитого в них загрузчика. С помощью этого загрузчика пользователь загружает свою программу в микроконтроллер без использования традиционных отдельных аппаратных программаторов и соединяется с компьютером через USB-интерфейс [2].

Для осуществления дистанционного управления устройством, необходимо подключить устройство к сети Интернет. В ходе проектирования будет использована плата расширения Arduino Ethernet.

Для реализации поставленной задачи используем 2 аналоговых порта под датчик, определяющий температуру в помещении. Еще 2 цифровых порта будут заняты светодиодами индикации состояния системы. Остальные входы могут быть использованы для подключения дополнительных датчиков, отопительных приборов, источников освещения, системы сигнализации, из расчета 1 порт = 1 прибор.

Управление приборами осуществляется с использованием плат реле Arduino Relay 10A, с напряжением питания 5В, что соответствует напряжению питания используемого микроконтроллера. Это позволит исключить потребность в платах согласования.

Для микроконтроллера разработано программное обеспечение, которое анализирует полученные данные от датчиков и на их основе автоматически отправляет управляющие сигналы на используемые приборы.

Программная часть работы представлена Android-приложением для дистанционного управления, а в качестве узла согласования между устройствами будет использован веб-ресурс для обмена информацией.

В приложении реализовано 2 режима работы:

1) Автоматический - Android-устройство будет автоматически получать GPS координаты своего местоположения с интервалом в 10 секунд, и сравнивать его с координатами заданного помещения. При отдалении от помещения на выбранное пользователем расстояние - система выключит все источники освещения, а также переведет отопительные приборы в режим ожидания (устанавливается индивидуально). В момент приближения к помещению - система включит освещение и запустит отопительные приборы до достижения заданной температуры.

2) Ручной - Android-устройство имеет интерфейс с возможностью управления всеми приборами, подключенными к системе. При подключении к сети интернет пользователь будет получать данные от устройства, такие как: температура в помещении, состояние подключенных приборов, активность сигнализации. При помощи интерфейса пользователь может по желанию включать и отключать приборы, отопительные системы, систему сигнализации.

Веб-ресурс должен иметь систему защиты. Для этого необходимо установить модуль авторизации пользователя. Это позволит избежать вмешательства в важные данные веб-ресурса. Схема обмена информацией с веб-ресурсом представлена на рисунке 2.

Рисунок 2 - Схема обмена данными

В работе будет использованы инструменты СУБД phpMyAdmin. Они позволят удобно передавать данные между объектами системы, защитить данные при помощи авторизации и хранить все показатели в базе данных веб-ресурса, с целью их дальнейшего использования.

Разрабатываемая система управления исключит вероятность того, что неиспользуемые в данный момент приборы будут потреблять электроэнергию. Это позволит улучшить энергосбережение используемого помещения и получить экономическую выгоду.

Литература:

1. Официальный сайт Ардуино/ Интернет-ресурс. – Режим доступа: http://arduino.ru/About

2. Википедия - свободная энциклопедия, статья "Arduino"/ Интернет-ресурс.– Режим доступа: https://ru.wikipedia.org/wiki/Arduino