Русский   English
ДонНТУ   Портал магістрів

Реферат за темою випускної роботи

Зміст

Вступ

Розумний будинок & ndash; сучасна будівля, облаштоване високотехнологічним обладнанням для комфортного проживання людей. Інженерні системи, системи телекомунікацій, системи безпеки і побутова техніка об'єднані в загальну мережу з можливістю виходу в мережі загального користування.

Термін «Розумний будинок» був сформований Інститутом інтелектуальної будівлі у Вашингтоні в 1970-х роках, і трактувався як «Будівля, що забезпечує продуктивне й ефективне використання робочого простору».

У сучасному світі засобом управління «розумним» будинком може бути не тільки пульт управління, розроблений спеціально для даної будівлі, а комп'ютер ноутбук, смартфон або планшет. За допомогою даних пристроїв і продуманого софта, можна не тільки управляти будинком дистанційно, але й значно спростити виконання повсякденних речей, таких як включення освітлення, провітрювання приміщення, включення або виключення побутових приладів і так далі.

Тому метою даної роботи є розробка системи автоматичного управління будівлею, реалізація макетного стенду «Розумний будинок», який буде володіти схожим функціоналом, та дасть розуміння основних моментів організації та побудови сучасної технології розумного будинку. Так само в подальшому розглядається можливість навчання на підставі даного макета основам автоматизації, Інтернету речей (IoT) і програмування мікроконтролерів, підвищення якості навчання і рівня підготовки фахівців з профільних напрямків.

1. Основні конструктивні і технологічні характеристики системи «Розумний будинок»

На даному етапі розвитку, домашньої автоматизації є надзвичайно гнучкою системою, яку користувач укомплектовує і налаштовує самостійно в залежності від потреб. Це означає, що кожен власник домашньої системи автоматизації самостійно визначає, які пристрої, і де встановити і які завдання і яким чином вони будуть виконувати. Загальна функціональна схема показана на малюнку 1.1.

Малюнок 1 – Загальна функціональна схема розумного будинку

У більшій частині даних систем, контролер обмінюється иформации з іншими пристроями системи використовуючи радіосигнали. Одними з найпоширеніших стандартів радіозв'язку для розумного будинку є ZWave (частота в Росії 869 МГц) і ZigBee (868 МГц або 2,4 ГГц), Wi-Fi (2,4 ГГц), Bluetooth (2,4 ГГц). Для зв'язку із зовнішнім світом контролер як правило підключається до інтернету.

2. Аналіз існуючих інтелектуальних систем управління «Розумний будинок»

Більшість «Розумних будинків» будуються на базі МК, який управляє системами в залежності від заданих користувачем налаштувань і зовнішніх чинників. «Розумний будинок» управляє кліматом, освітленням, безпекою, а також забезпечує бездротовий зв'язок з користувачем за допомогою інтернету або мобільних мереж. Все це стало можливим завдяки масовому розвитку технологій інтелектуальних систем управління будинком, протоколів обміну даними, програмного забезпечення, мобільних пристроїв, швидкісного інтернету. На сьогоднішній день ринок систем «розумних будинків» є одним з найбільш швидкозростаючих по всьому світу. Головна мета сучасних виробників & ndash; створення універсальних систем домашньої автоматизації, доступних для споживача класу, які можна впровадити як в невелику квартиру, так і в заміський будинок.

На даний момент на російському ринку вже існують свої компанії, що реалізують рішення розумних будинків, а також філії деяких закордонних компаній: Клевер Хоум, 1Smart-Home, domotix.pro, ZWave, Siemens та інші. Кожна з розглянутих компаній має в своєму наборі кілька варіантів системи в залежності від функцій і вартості. Клевер Хоум Вартість і функціональність «розумного будинку», пропонованого компанією Клевер Хоум наведені в таблиці 1.1.

Таблиця 1.1 – Вартість опцій компанії Клевер Хоум

В якості другої компанії, що займається домашньою автоматизацією, була обрана петербурзька фірма Еasysmartbox. Компанія спеціалізується на системах «розумний будинок», в основі яких використовуються тільки програмовані логічні контролери. Для більш бюджетних варіантів застосовуються програмовані логічні контролери фірми ОВЕН ПЛК (Росія). Зручність такої системи полягає в установці додаткових модулів, а також підвищеною надійністю системи завдяки програмованим логічним контролерам, тому що вони призначені для тривалого використання в несприятливих середовищах. Розглянемо два найдешевших варіанти, функціональність і вартість яких наведені в таблиці 1.2.

Таблиця 1.2 – Вартість опцій компанії Еasysmartbox

Рішення використання програмованих логічних контролерів особливо актуально для застосування в заміських будинках, де показники температури і вологості коливаються у великому діапазоні і не підходять для застосування звичайних контролерів. Однак як видно з таблиці 1.2 при схожій функціональності проектів фірм Еasysmartbox і Клевер Хоум вартість у систем, заснованих на програмованих логічних контролерах вище, а також вони вимагають більше вільного простору для установки, що може бути проблематично в малих приміщеннях. Можна зробити висновок, що система «розумний будинок» від компанії Еasysmartbox більше орієнтована на заміські будинки і багатокімнатні квартири, має гарну надійністю, але високою вартістю і малої здатністю до розширення, як вказує виробник.

Домашня автоматизація в сучасних умовах - надзвичайно гнучка система, яку користувач конструює і налаштовує самостійно в залежності від власних потреб. Це має на увазі, що кожен власник розумного будинку самостійно визначає, які пристрої і де встановити і які завдання і як вони будуть виконувати. Завдяки Інтернету легко налаштувати практично будь-який електричний прилад у будинку, щоб контролювати його через веб-браузер або за допомогою мобільного святи.

Малюнок 1.2 – Технологічна схема системи «Розумний будинок»

Завдяки домашньої автоматизації можна виконувати складні функції з усього будинку або з іншої країни світу через Інтернет. З мобільного пристрою натискання однієї кнопки може зняти з охорони будівлю, опустити жалюзі, включити камін, затемнити світло, нагріти басейн або включити музику. Всі ці можливості відкриває перед нами система «Розумний будинок». Більшість компаній, що працюють в області створення «Розумних будинків», застосовують системи, в основі яких лежать дорогі і громіздкі програмовані логічні контролери, у яких використовується лише частина їх можливостей при побудові «Розумних будинків» для невеликих житлових приміщень, що підвищує вартість проектів, їх габарити і енергоспоживання.

3. Пристрій системи макета «Розумний будинок»

Система розумного будинку включає три типи пристроїв: Контролер (хаб) & ndash; керуючий пристрій, що з'єднує всі елементи системи один з одним і зв'язує її з зовнішнім світом. Датчики (сенсори) & ndash; пристрою, які отримують інформацію про зовнішні умови. Актуатори - виконавчі пристрої, безпосередньо виконують команди. Це найчисленніша група, в яку входять розумні (автоматичні) вимикачі, розумні (автоматичні) розетки, розумні (автоматичні) клапани для труб, сирени, клімат & ndash; контролери і так далі. Актуатори та датчики підключені до контролера мідними провідниками до цифрових портів, також для управління актуаторами зі смартфона до контролера по послідовним портам підключений Bluetooth модуль, як показано на схемі пристрою макета (див. Малюнок 1.3).

Малюнок 1.3 – Схема пристрою макета

Для завантаження системного вирішення в контролер використовується USB кабель який підключений до комп'ютера і контролера. Схема підключення показана на малюнку 1.4.

Малюнок 1.4 – Схема підключення контролера до комп'ютера

Метою системи автоматичного управління будівлею є надання дистанційного, за допомогою смартфона доступу до функцій розумного будинку, спрощення виконання повсякденних речей, таких як включення освітлення, провітрювання приміщення, включення або виключення побутових приладів і так далі.

Завданням даної системи автоматичного управління є підвищення комфорту людини, поліпшення якості життя, економії коштів і часу і забезпечення безпеки.

4.Основні вимоги користувача до САУ

Основні критерії надійності: безвідмовність, довговічність, збереженість і ремонтопридатність.

Розробляється система автоматичного управління макетом повинна бути розрахована на тривале функціонування і повинна мати можливість функціонування від зовнішнього портативного джерела живлення. Показники надійності повинні бути не нижче, ніж у існуючих аналогів.

Вимог щодо функціональності є збір і обробка отриманої інформації про компонентах «Розумного будинку», дистанційне керування виконавчими механізмами будівлі, надання інформації про параметри мікроклімату і про режим в будівлі користувачеві, реалізація системи безпеки, інформування користувача про аварійні ситуації.

Висновки

Розглянуто загальні принципи організації систем управління житловими будинками. Показано, що система домашньої автоматизації є гнучкою системою, яку користувач укомплектовує і налаштовує самостійно в залежності від потреб.

Проведено аналіз існуючих інтелектуальних систем управління «Розумний будинок». Показано, що на даному етапі розвитку більшість компаній застосовують в своїй основі системи, в основі яких лежать дорогі і громіздкі ПЛК, у яких використовується лише частина їх можливостей при побудові «Розумних будинків» для невеликих житлових приміщень, що підвищує вартість проектів, їх габарити і енергоспоживання.

Сформульовано вимоги до САУ макетом «Розумний будинок» в цілому і її складових частин зокрема.

Список джерел

  1. Вагнер, Билл С# Эффективное программирование, 2013.–320 с.
  2. Медникс Зигард , Дорнин Лайрд , Мик Блэйк , Накамура Масуми Программирование под Android.–560 с.
  3. Шишмарев, В. Ю. Надежность технических систем: учеб. для вузов/ В. Ю. Шишмарев. - М.: ИЦ "Академия", 2010.–304 с.
  4. Денисенко В. В. ПИД–регуляторы вопросы реализации часть 2 – М.: Олифер В.Г. Компьютерные сети. Принципы, технологии, протоколы –СПб: Питер, 2000.- 672 с.
  5. Зайцев Г.Ф. Теория автоматического управления и регулирования. / Зайцев Г.Ф. – Киев: Вища школа, 1988 – 431 с.
  6. Лукас В. А. Теория автоматического управления. / Лукас В. А. – М.: Недра, 1990. – 416 с.
  7. Дорф Р., Бишоп Р. Современные системы управления. / Р. Дорф, Р. Бишоп – М.: Лаборатория Базовых знаний.– 2002 – 832 с.
  8. Олссон Г. Цифровые системы автоматизации и управления / Г. Олссон, Д. Пиани. – СПб: Невский Диалект, 2001.– 557с.
  9. Пьявченко Т.А. Автоматизированные информационно-управляющие системы / Т.А. Пьявченко, В.И. Финаев. – Таганрог: Изд-во Технического института ЮФУ, 2007. – 271 с.
  10. Гаврилов П. Д., Гимельштейн Л. Я., Медведев А. Е. Автоматизация производственных процессов. Учебник для вузов. М.: Недра, 1985, 215 с.