Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Подобные документы
Умный дом - интеллектуальная система управления, обеспечивающая согласованную и автоматическую работу всех инженерных сетей дома. Концепция "интеллектуального здания": возможности, технологии, создание коммуникационных систем; оборудование автоматизации.
дипломная работа , добавлен 16.09.2012
Использование систем интеллектуальной автоматизации. Основные параметры системы "Умный дом" - энергосбережение, освещение, система климат-контроля, контроль проникновения в жилище, контроль протечки воды. Общая схема управления системой "Умный дом".
реферат , добавлен 13.09.2013
Назначение и характеристики составных элементов объекта. Способы устранения недостатков системы "Умный дом". Определение элементов и связей между ними. Разработка структурной и иерархической схемы устройства. Работа подсистемы безопасности и управления.
курсовая работа , добавлен 23.08.2016
Понятие системы "Умный дом" и принципа ее действия. Комплексный подход к проектированию и особенности электро-, водо- и газоснабжения, освещения, отопления, вентиляции и кондиционирования, канализации. Система общего управления "умный дом" на базе ПК.
курсовая работа , добавлен 05.05.2013
Обзор SCADA-систем как систем диспетчерского управления и сбора данных. Elipse SCADA как мощное программное средство, созданное для управления и контроля над технологическими процессами. Особенности автоматизации Запорожского железорудного комбината.
реферат , добавлен 03.03.2013
Принципы построения радиосистемы "Стрелец". Модуль беспроводной передачи данных по технологии ZigBee, преимущества и недостатки его применения, принцип действия и оценка возможностей. Описание структурной и принципиальной электрической схемы устройства.
дипломная работа , добавлен 24.04.2015
История создания технологий беспроводного доступа. Описания набора стандартов связи для коммуникации в беспроводной локальной сетевой зоне. Исследование принципа работы беспроводной связи Wi-Fi. Анализ рынка инфраструктуры Wi-Fi операторского класса.
презентация , добавлен 28.10.2014
Разработка учебно-методического обеспечения практического обучения на тему "Установка и настройка сети на основе беспроводного маршрутизатора" Ознакомление с маршрутизатором. Настройка беспроводной сети, маршрутизации, портов. Контроль выполненной работы.
курсовая работа , добавлен 23.10.2013
ИНДИВИДУАЛЬНЫЙ ПРОЕКТ НА ТЕМУ: « УМНЫЙ ДОМ»
Введение
- Управление климатом
- Управление освещением
- Защита от протечек воды
- Управление розетками
- Видеонаблюдение для дома
- Умные датчики
- Пожарная сигнализация в доме
- Охрана дома
- Мультирум Белгород
Автоматизация приводов
Вспомогательные функции
«Умный дом» - что это?
Возможности умного дома
Стоимость услуг
Заключение
Используемая литература
Введение
Я выбрал данную тему «Умный дом», потому что из всех предложенных она наиболее близка к моей специальности АСУ.
Ещё Н. Винер в 1940 году сказал «Не за горами день, когда окружающие нас вещи научатся думать и станут много более полезны обществу», и вот этот день настал.
Современный человек предъявляет очень высокие требования к комфортности среды обитания:
1. Эстетические (дизайн и стиль интерьера, ландшафта, красота и функциональность окружающих предметов);
2. Климатические (тепло, холод, чистый воздух);
3. Общебытовые (вода, газ, электричество, радио, телевидение, интернет, телефонная связь, наличие кухонных машин и систем гигиены саун и ванн);
4. Требования к безопасности и контролю за ней (безопасность жилища, хозяев дома и их близких);
5. Требования к надежности сложных систем (компьютеры, домашние кинотеатры, посудомоечные, стиральные машины, СВЧ-печи и др.)
В результате инженерное оснащение квартир и коттеджей неуклонно усложняется, и растет количество устройств, участвующих в формировании этой среды. Возлагать на хозяина жилья управление всеми системами становится неудобно, невыгодно и небезопасно. Комплексная система управления жилищем «умный дом» берет на себя всю рутинную работу по решению этой запутанной задачи, оставляя человеку только принятие главных, «базовых» решений.
Целью проекта является изучение системы «Умный дом».
Для решения поставленной цели можно выделить задачи :
рассмотреть понятие системы «Умный дом» и принцип её действия;
рассмотреть возможности системы Умный дом.
рассмотреть стоимость данных услуг.
«Умный дом» - что это?
Современный мир невозможно представить без автоматизации. Наше жилище не исключение. В повседневной жизни в квартире или загородном доме мы производим сотни и тысячи действий, которые могли бы выполняться без нашего участия. Всё – от включения света до поддержания климата в квартире можно автоматизировать. Это стало возможной благодаря системе Умный дом.
Умный дом- жилой дом или квартира, организованный для проживания людей при помощи автоматизации и высокотехнологичных устройств. Умный дом - это система, позволяющая обеспечить ресурсосбережение, удобство и безопасность. Такая система способна распознавать различные ситуации и должным образом реагировать на них.
Коротко на вопрос, что такое умный дом, можно ответить следующим образом – это строение, в котором все происходящие процессы максимально автоматизированы и подогнаны под потребности человека. В понятие умный дом обычно вкладывают автоматизацию рутинных мероприятий.
Возможности системы «умный дом» поистине многогранны. Например, чтобы предотвратить вероятность ограбления, когда в доме никого нет, система имитирует присутствие хозяина путём раздвигания жалюзи, включения/выключения света и т.д. Если же злоумышленники все же проникают внутрь помещения или происходит другая экстраординарная ситуация, система молниеносно оповещает об этом хозяина. К вашему пробуждению система нагреет полы в ванной комнате, включит музыкальный центр, настроит работу кондиционера на заданную температуру, отрегулирует оптимальную влажность в помещении и решит множество других бытовых задач. Все множество выключателей может заменить один пульт или настенный выключатель с экраном.
Основа системы умный дом - это алгоритмы. Они должны быть грамотно составлены, чтобы не было конфликта между различными видами систем. Например, система отопления подняла температуру в помещениях до того уровня, когда срабатывает система кондиционирования. Такого быть не должно. Более того, умный дом должен учитывать множество других условий: температура за окном, ветер, время суток. Неоспоримым преимуществом является возможность контролировать и управлять различными системами в доме удалённо.
Возможности умного дома
Управление климатом
Одна из основных и самых важных возможностей системы. Её важность обусловлена не только рамками комфорта жильцов, но и возможностью экономией ресурсов.
Вы можете выставить температуру, влажность воздуха, управлять тёплым полом и другое. Умный дом будет поддерживать выбранные значения, используя систему кондиционирования, отопления, вентиляции, увлажнения.
Кроме того, можно задать различные программы микроклимата, которые будут изменяться в зависимости от заданного условия. Например, указав ваши часы работы, когда вы отсутствуете дома, система не будет попусту расходовать электроэнергию и ресурсы во время вашего отсутствия, а к моменту вашего возвращения микроклимат в доме будет таким, каким вы его задали. Система автоматически заранее включит все необходимые приборы (отопление, тёплый пол, кондиционирование, увлажнитель воздуха), чтобы получить нужную температуру в помещении к вашему приходу.
Поэтому вы можете сэкономить средства, затраченные на энергоносители.
Управление освещением
Вы сможете удалённо выключать и включать освещение в любом помещении и регулировать уровень яркости.
Кроме ручного управления, есть возможность организовать автоматическую систему освещения с использованием различных датчиков. Датчики движения и присутствия позволяют определить нахождение человека в помещении и включить или выключить освещение.
Можно создать различные сценарии для освещения, так одним кликом вы сможете создать романтическую обстановку, выключив основное освещение и убавив подсветку до минимума.
Защита от протечек воды
Позволяет контролировать все водопроводные соединения и в случае протечки автоматически перекроет вентиль.
Защита от протечки состоит из нескольких элементов:
Датчик протечки;
Запорное устройство с электроприводом;
Контроллер.
Датчики устанавливаются в местах возможного образования скопления воды от протечки. При появлении влаги, контакты на датчиках замыкаются, и сигнал отправляется на сервер Умного дома. Система обрабатывает сигнал и посылается команда на контроллер электропривода вентиля, чтобы тот перекрыл водоснабжение.
Система Умный дом уведомляет жильцов о проблеме через все возможные средства связи: e-mail, SMS-сообщения, всплывающие уведомления в интерфейсе Умного дома.
Как только будут предприняты меры по устранению протечки, пользователь сможет открыть вентиль водопровода через интерфейс Умного дома.
Управление розетками
Позволяет держать под контролем все электроприборы, подключённые к «умным розеткам». «Умная розетка» оборудована wi-fi-контроллером, реле и фильтром.
Можно вести учёт потребления электроэнергии круглые сутки и видеть, сколько потребляет тот или иной электроприбор. Можно указать тарифы ЖКХ на электроэнергию и вывести потреблённое количество в денежном эквиваленте. Всё это в будущем может помочь вам сэкономить.
Больше не стоит волноваться по поводу оставленного включённым утюга или обогревателя, достаточно зайти в личный кабинет вашего Умного дома и отключить нужную вам розетку.
Видеонаблюдение для дома
Позволяет организовать полный контроль как снаружи, так и внутри.
Система представляет собой несколько видеокамер, видеосервер и видеопроцессор.
Камеры оборудованы поворотным механизмом, позволяющим установить угол обзора таким образом, чтобы охватить как можно больше территории. Инфракрасная подсветка позволит осуществлять качественную видеосъёмку при любом освещении.
Видеосервер с большим запасом места для хранения видеоархива позволит сохранить внушительные объёмы информации за неделю, и вы всегда сможете получить доступ на просмотр видеоматериалов. А интерфейс Умного дома предоставляет доступ для просмотра с камер видеонаблюдения в режиме онлайн.
Удалённое управление Умным домом
Есть несколько вариантов доступа к интерфейсу управления.
Во-первых, вы сможете управлять системой через стационарные сенсорные экраны, установленные в удобном для вас месте.
Во-вторых, доступ через веб-интерфейс. Находясь хоть в противоположной точке земного шара, вы всегда сможете выключить забытый утюг из сети или свет в ванной комнате.
В-третьих, это доступ через мобильное приложение. Ваш смартфон теперь не только инструмент для выполнения звонков и убивания времени, но и полноценное средство управления вашим Умным домом.
Умные датчики
Обнаружат ваше присутствие и движение и включат приглушённую подсветку, где бы вы ни были. Система продумана до мелочей: если уровень освещения в силу времени суток достаточен для комфортного пребывания в помещении, то освещение не будет включено. Другими словами, освещение будет использовано только тогда, когда оно уместно.
Система Умный дом очень гибкая и оставляет место для фантазии заказчика. Например, возможно организовать включение и выключение света по хлопку, что может помочь престарелым людям. Также есть возможность осуществить регулировку освещения в зависимости от датчиков освещённости. Чем темнее становится на улице, тем ярче становится освещение в помещении.
Пожарная сигнализация в доме
Система состоит из пожарных извещателей разных типов (температурные, задымления), сирены и блока управления. При возникновении опасности, система известит всех жильцов по всем возможным каналам связи: сирена, SMS-сообщения, e-mail, всплывающие уведомления в интерфейсе управления Умным домом.
Также можно установить датчики утечки газа и сервоприводы на клапаны газовой магистрали. Они должны располагаться вблизи с возможным источником утечки: газовая магистраль, газовый водонагреватель (котёл или колонка), газовая плита и др. При срабатывании датчика утечки газа происходит перекрытие клапанов и оповещение жильцов по аналогии с противопожарной системой.
Охрана дома
Все датчики, которые были использованы для удобства и экономии можно переключить на безопасность вашего имущества. Датчики движения, присутствия, камеры видеонаблюдения, магнитные датчики, система оповещения - всё это позволит создать полноценную охранную систему.
Покидая дом, поставьте его на охрану и вы будете уведомлены о срабатывании определённого сценария - открытие дверей, разбитие стекла, проникновение в помещение.
При длительном Вашем отсутствии система по заданному вами графику будет включать свет, музыку, раздвигать шторы, создавая иллюзию вашего присутствия.
Функция – имитация присутствия животных отпугнет случайного воришку, при нажатии на кнопку звонка в квартире раздастся грозный лай собаки.
Если Вы опасаетесь вторжения непрошенных гостей, то тревожная кнопка позволит сообщить без видимых внешних проявлений Вашим доверенным лицам, которые могут что-то предпринять, о «нестандартной» ситуации в Вашем доме. В данном случае размещение тревожных кнопок в доме надо заранее продумать и разместить из вблизи двери на полу, в санузле или на самой двери, чтобы иметь возможность незаметно ее нажать.
Мультирум
Мультирум - это подсистема Умного дома, позволяющая организовать аудио- и видеосигналы в пределах помещения. Система Умный дом позволит управлять треками и видеозаписями со смартфона или планшета.
Сохраните ваши любимые треки и фильмы на сервере Умного дома и получите полный доступ из любой части вашего дома.
Автоматизация приводов
Автоматизируются приводы жалюзи, рольставень, ворот и много другого.
Вы можете создать сценарий освещения таким образом, что при определённых часах жалюзи будут автоматически сложены, создав нужный вам уровень освещённости помещения.
А подъезжая к воротам гаража, вы можете активировать их открытие одним касанием экрана вашего смартфона.
Вспомогательные функции
Можно автоматизировать работу системы так, чтобы
ограничить доступ детей к небезопасным элементам,
установить режим полива газонов или очистки бассейна,
включить круглосуточное внутренне и внешнее видеонаблюдение,
настроить работу техники на необходимые режимы
Стоимость услуг
Цены взяты с одного из Белгородских сайтов.
Заключение
В данной работе были решены все задачи, которые ставились:
рассмотрено понятие системы «Умный дом» и принцип действия системы;
рассмотрены возможности системы Умный дом;
рассмотрена стоимость данных услуг.
Мне очень интересна данная тема и в дальнейшем, при изучении спецдисциплин, я хочу рассмотреть технологии реализации данной системы.
Используемая литература
www.elite-systems.ru (связь и АТС)
http://www.re-e.ru/glav/system/water/sneg/
http://www.benuks.ru/oborud.html#1
http://www.elin.ru/iB-Net/?topic=organization
http://umny-dom31.ru/shop
http://kakpravilnosdelat.ru/umnyj-dom-svoimi-rukami/
http://www.ab-log.ru/page.php
http://www.domechti.ru/sistema-umnyj-dom/21153
http://умныйдом31.рф/index.php?route=common/home
http://knowledge.allbest.ru/radio/3c0a65635a3ad78b5d53b89521216d26_0.html
http://www.ydom.ru/
http://www.insyte.ru/ru/smarthome/
http://hosm.ru/forum/topic105.html
http://www.shouse.by/main/section.do?mainId=7&selId=144
http://ltdholding.kz/smart-home.html
http://hosm.ru/info/aircontrol.html
Проекты "умных" домов предполагают постройки жилого типа, которые оборудованы с помощью высокотехнологичных устройств и автоматизации.
Общее описание
Под вышеупомянутым выражением стоит понимать систему, обеспечивающую ресурсосбережение и безопасность, а также комфорт для каждого пользователя. В самом простом случае она имеет способность распознавать определенные ситуации, которые происходят в доме, а также соответствующим образом реагировать на них. Таким образом, одна из систем способна управлять поведением других по выработанным алгоритмам. Это проще понять, если удастся представить, что система отопления не функционирует против системы кондиционирования. Отопление дома осуществляется по погоде и с учетом множества других факторов. Среди последних можно выделить силу ветра и время суток. Например, ночью наиболее комфортная температура меньше, чем днем. Данную концепцию можно назвать наиболее прогрессивной при взаимодействии человека с жилым пространством. Проекты "умных" домов исключают необходимость использования сразу нескольких пультов, выключателей и отдельных блоков управления. Это касается просмотра телевизионных передач, управления освещением, а также системами охранной сигнализации и видеонаблюдения.
Технологии
Проекты "умных" домов могут быть созданы на основе нескольких или одного протокола/ платформы. С их помощью связываются в единую сеть подсистемы дома. LanDrive, например, является самой доступной на сегодня платформой для шинных распределенных систем управления, сюда можно отнести уличное и внутреннее освещение, электроприборы, силовые нагрузки, кондиционирование, контроль доступа, а также протечки воды. Помимо прочего, есть возможность управлять видео- и аудиотехникой, рольставнями, насосами, домашними кинотеатрами, жалюзи, шторами и двигателями. Наиболее часто такая система используется в составе именно умного дома, однако в последнее время ее все чаще можно встретить в качестве части системы сбережения и учета энергоресурсов, контроля доступа пожарно-охранных систем.
TELETASK - это протокол/шина, которая предназначается для домашней автоматизации помещений и зданий, где владелец находится достаточно продолжительное время. Сюда можно отнести гостиницы, коттеджи, офисы и квартиры. Протокол управления X10 предназначается для автоматизации контроля за электроприборами. Сигнал подается с помощью проводов или в радиодиапазоне. Среди недостатков можно выделить низкую скорость передачи информации, возможность проблемы ложного срабатывания, а также отсутствие обратной связи. 1-Wire - это технология, позволяющая связать приборы и датчики в единую сеть, управление которых производится с помощью персонального компьютера. Для передачи информации в данной сети применяются один провод. Отличается данная технология простотой монтажа и низкой стоимостью.
Система кондиционирования и отопления
Проекты "умных" домов предполагают наличие систем кондиционирования, отопления и вентиляции. С помощью данной технологии можно обеспечивать постоянную температуру, интенсивность поступления свежего воздуха и заданный уровень влажности. Помимо прочего, технология способна экономить энергию за счет экономного применения использования температуры внутренней среды. Могут иметь место быть механизмы автоматического закрытия и открытия окон для поступления теплого и холодного воздуха в определенное время суток. Управление происходит через сеть кондиционирования.
Система освещения
Рассматривая задачи проекта «Умный дом», можно выделить наиболее высокую степень комфорта проживания человека. Среди прочих технологий можно выделить систему освещения, которая контролирует уровень света. Данная технология используется и для экономии электроэнергии. Добиться такого эффекта возможно за счет использования Среди подсистем можно выделить автоматику для выключения и включения света в определённые промежутки суток, датчики движения, автоматику для закрытия открытия ставней, а также регулировки прозрачности специальных стекол.
Система электропитания
Цель проекта «Умный дом», помимо вышеназванных задач, состоит еще и в бесперебойном питании системы электричества. Это достигается за счет переключения на альтернативные источники. Среди подсистем можно выделить промышленные ИБП, а также дизель-генераторы.
Система безопасности
Сюда можно отнести контроль доступа внутрь здания, видеонаблюдение, слежение за системами методом удаленного контроля, пожарно-охранную сигнализацию. Система обеспечивает защиту от протечек, возникновение которых блокирует водоснабжение при заливе помещения. Проведение монтажных работ предполагает наличие специальных датчиков и кранов, которые способны детектировать проблемные ситуации. Хозяин может использовать систему удаленного информирования по ситуации в доме, на объекте или в квартире. Управление можно производить с помощью телефона.
Подъезд к дому
Готовый проект "умного" дома обязательно должен предполагать встречу хозяина методом использования соответствующих технологий. Таким образом, освещение должно быть задействовано над воротами или входной дверью. Управление есть возможность осуществлять с помощью датчиков движения, а также радиобрелоков. Последний вариант позволяет включить освещение еще до подъезда машины.
Внутренний двор
Когда составляется проект по технологии «Умный дом», то создается план территории двора. Управление может производиться сразу тремя способами, а именно: с помощью датчиков, по графику или посредством выключателей. Есть необходимость добавить возможность управления от сигнализации. «Умный» дом имеет возможность указать на группы освещения и время их использования. Например, до 23:00, в случае обнаружения движения, система может задействовать основное освещение на полную яркость. Тогда как после указанного времени интенсивность может быть снижена на 50%. Если хозяин прибыл после 24:00, то во дворе могут загораться только лишь дорожки.
Вход в дом
Составляя проект "Умный дом" (7 класс сложности), вы можете учесть наличие контроллера, который может быть в одном или нескольких экземплярах. Он необходим для обработки информации, поступающей с экрана домофона. С человеком можно будет переговорить по любому телефону, так как каждый аппарат подключен к микро-МТС. Если дома никого нет, то изображение гостя будет немедленно отправлено на электронную почту, после чего хозяин сможет решить, пустить ли посетителя внутрь или оставить его без внимания. Отключение сигнализации будет происходить методом набора секретного кода по телефону.
Прихожая
Если вами рассматривается проект на тему «Умный дом», то нельзя не обратить внимание на систему этой части дома ночью включается автоматически. Технология избавляет хозяин от необходимости задействовать разного рода кнопки. В продаже можно найти всевозможные устройства автоматизации, они позволят проанализировать, из какой комнаты и в каком часу человек вышел в прихожую. При этом свет включается на необходимый уровень яркости. Плавное включение не приводит к частому перегоранию ламп, продлевая срок их службы. Подобные системы наиболее часто устанавливаются в проходных зонах или помещениях, которые используются достаточно редко. Функциональный и творческий проект «Умный дом» предусматривает в прихожей наличие полезного приспособления, который отвечает за выключение всего освещения постройки методом нажатии всего лишь одной кнопки. После того как она будет задействована, не придется производить обход всей территории для проверки света. Помимо прочего, нажатие данной кнопки способно вызвать выключение некоторых розеток, к которым наиболее часто подключаются пожароопасные устройства по типу утюгов.
Гостиная
Творческий проект «Умный дом» гарантирует комфортное нахождение в самом главном помещении постройки. Речь идет о гостиной, в которой должно быть много света. Здесь достаточно часто устанавливается домашний кинотеатр. Здесь наиболее часто устанавливают до 10 групп освещения. Рядом с выключателями света целесообразно расположить которые отвечают за определенную световую сцену. Для примера можно рассмотреть заблаговременно записанную последовательность действий, которая называется макросом. Если семейство решило посмотреть кино, то для этого необходимо будет усесться на диван и нажать всего лишь одну кнопку. Шторы при этом закрываются, определенные группы света приглушаются, а остальные и вовсе выводятся из действия. Первые две минуты подсветка работает на 50%, тогда как по истечении этого времени она гаснет полностью. Когда составляется творческий проект "Умный дом" (7 класс), технология которого может предполагать наличие всех вышеописанных систем, то программирование обеспечивается с помощью пульта дистанционного управления. Посредством данного инструмента возможно управлять всей техникой.
Спальня
Это помещение должно быть одним из самых уютных. Однако и здесь имеет место быть автоматизация. Иногда хозяин ложится в кровать для того, чтобы почитать книгу, но через некоторое время понимает, что есть необходимость выключить свет, а также приглушить его в других помещениях. Подобные рейды перед сном нельзя назвать приятными, однако совершать их все же приходится. С системой «Умный дом» можно будет забыть об этом, так как в спальне наиболее часто располагается кнопка, которая выводит из действия все остальное освещение в доме. Для этого можно использовать радиовыключатель, который укрепляется на стене и имеет толщину в 7 миллиметров. Фиксация данного элемента может быть осуществлена на любой поверхности, в том числе, на спинку кровати. С помощью данного выключателя можно управлять шторами и освещением самого помещения.
В спальне целесообразно установить еще одну систему автоматизации, которая будет отвечать за температуру. Во время сна специалисты рекомендуют поддерживать ее уровень в пределах от 14 до 18 градусов. Утром вылезать из-под одеяла при прохладном внутреннем климате совсем не хочется. Система «Умный дом» способна решить данную проблему. После отбоя столбик термометра постепенно достигает необходимой отметки, а ближе к пробуждению поднимается до комфортной во время дневного бодрствования. Летом за это будет отвечать кондиционер, тогда как в зимнее время - электромагнитный клапан. Он корректирует поток теплоносителя в отопительной системе. Когда составляется творческий проект "Умный дом" (7 класс), технология которого может предусматривать наличие всех систем, описанных в статье, то спальня наиболее часто снабжается специальной сенсорной панелью, отвечающей за освещение. Ее можно использовать еще и в качестве будильника. На панели время подъема может быть установлено, например, на 8:30. В 8:15 в спальне может загораться основное освещение с интенсивностью в 30% от обычного уровня яркости. В 8:30 освещение достигает стопроцентной яркости, в то же время могут автоматически открываться шторы.
Ванная комната
Если вы рассматриваете проект на тему: «Умный дом» (7 класс сложности), то необходимо позаботиться и технологичной ванной. С помощью данной системы будет удобно управлять теплыми полами. Достаточно часто потребители задаются вопросом о том, зачем управлять данной системой, если она обладает собственным регулятором температуры. Ответить на этот вопрос можно приведением факта, который указывает на высокое потребление электроэнергии теплыми полами. Большую часть времени система не используется, а если отключить ее на ночь, то экономия окажется значительной. "Умный" дом без посторонней помощи самостоятельно будет выключать и включать систему. Ее можно настроить на суточную автоматическую регулировку. Включить такие полы можно будет даже по телефону, сидя в офисе, или по дороге домой из машины. Особенно удобно, если управление полами будет производиться вместе с будильником. Например, отключение может быть произведено в 23:00, а включение - за час до пробуждения.
Заключение
Если вы решили выбрать для своего жилья проект «Умный дом», проблемная ситуация вам будет не страшна. В случае необходимости технология система позволит отключить водоснабжение и подачу газа, а также электроэнергии, что очень удобно для обеспечения безопасности. Понемногу данные системы частично входят в нашу жизнь. Например, во многих частных домах уже установлены современные системы освещения, работающие за счет датчиков движения.
Предварительный просмотр:
Фестиваль творческих открытий и инициатив «Леонардо»
Научно-исследовательская работа
« Проект «Умный дом» в среде Arduino »
Подготовил:
Ливенский Вадим Николаевич,
обучающийся 6 класса
Руководитель работы:
Мельникова Татьяна Александровна,
учитель информатики
МОУ «Мантуровская СОШ»
Курск, 2017
Введение
С каждым годом тема «Умный дом» завоевывает все большую и большую популярность и, как в свое время автомобиль, интеллектуальное жилище становится не роскошью, а необходимостью. Из прежних игрушек умная автоматика перерастает в неотъемлемую часть современного дома. И с каждым годом система управления становится все сложнее и сложнее. Эта тема заинтриговала нас своей способностью делать пребывание в собственном жилище наиболее комфортным и безопасным.
Главной целью в нашей научной работе на тему «Умный дом» является исследование и рассмотрение возможности современной интеллектуальной системы управления зданием в доступной и понятной для школьников форме.
Гипотеза: Если изучить возможности системы «Умный дом», то можно реализовать их в среде Arduino на основе программного кода.
Цель: Ознакомиться с возможностями системы "Умный дом" и реализовать применение элементов системы в среде Arduino.
Задачи исследования:
- собрать необходимую информацию, посвященную комплексной системе управления "Умный дом";
- создать свой аналог элементов управления системы в среде Arduino.
Объект исследования: беспроводная связь (среда Arduino) на основе программного кода .
Предмет исследования:
- процесс управления двигателем;
- процесс управления климатом и отоплением и другими устройствами, которые можно подключить к общей системе.
Методы исследования: сбор материала по теме, его анализ и обработка.
1. Понятие умный дом
Заглянем в прошлое. В давние времена жильём для человека были места созданные природой. У древних людей были дома, в пещерах. Дома даже есть на деревьях, из камней. Есть дома на севере. Это – ЧУМЫ, из кожи оленей. Существуют дома в скалах. Это очень необычно и интересно. Потом с развитием методов обработки материала, когда люди научились делать топоры и пилы - дома стали строить из дерева. Дома стали деревянные. А ведь в сказках тоже мы наблюдаем различные дома. Знаменитая избушка на курьих ножках. Замки королей и царевичей. Чем больше люди придумывали материалы и способы их строительства, тем больше рождались новые дома. Кирпичные, многоквартирные. Сейчас у людей много накоплено знаний, и они стремятся к чему-то новому. Из простых домов люди стали делать умные дома.
Умный дом (англ. intelligent building) - жилой дом современного типа, организованный для проживания людей при помощи автоматизации и высокотехнологичных устройств. Под «умным» домом следует понимать систему, которая обеспечивает комфорт (в том числе безопасность), и ресурсосбережение для всех пользователей. В простейшем случае она должна уметь распознавать конкретные ситуации, происходящие в доме, и соответствующим образом на них реагировать: одна из систем может управлять поведением других по заранее выработанным алгоритмам.
В этом случае исключается необходимость пользоваться несколькими пультами при просмотре ТВ, десятками выключателей при управлении освещением, отдельными блоками при управлении вентиляционными и отопи-тельными системами, системами видеонаблюдения и охранной сигнализации, моторизированными воротами и прочим.
По оценкам аналитиков рынок умного дома активно развивается. К 2020 году общий объем мирового рынка достигнет $51.77 млрд. В период с 2013 по 2020 года среднегодовые темпы роста рынка будут на уровне 17.74% . Основными игроки в этой отрасли за рубежом - Siemens AG (Германия), Schneider Electric SA (Франция),TELETASK (Бельгия), ABB Ltd. (Швейцария), компания Ingersoll-Rand PLC (Ирландия), Tyco International Ltd. (Швейцария), Emerson Electric Co. (США), Legrand С.А. (Франция), Crestron Electronics, Inc. (США) , Lutron Electronics, Inc. (США), Control4 Corporation (США), и др.
Объемы российского рынка значительно скромнее. В 2012 году объем рынка у нас в стране превысил 56 млн. евро или 2,3 млрд. рублей. В 2013 году по предварительным оценкам рынок вырос на 30% - до 65 млн. евро или почти 3 млрд. рублей. К 2017 году его общий объем может достигнуть 176 млн. евро или 7,9 млрд. рублей .
Концепция «умного дома», родившаяся в семидесятых годах прошлого века, была ориентирована, прежде всего, на экономию электроэнергии. В основе концепции лежало размещение в жилом доме различных датчиков, определявших, находится ли кто-нибудь в помещении, что позволяло включать и выключать свет в зависимости от наличия людей в комнате. По мере развития высоких технологий, концепция стала обрастать дополнительными возможностями.
Сегодня система «умный дом» осуществляет управление освещением , отоплением и вентиляцией, охраной и видеонаблюдением, аудио- и видеоаппаратурой, бытовой техникой, климатом в зимнем саду, поливом газона и очисткой бассейна, открытием форточек и ворот, перекрытием газа и воды в случаях аварии и т.д. Участие людей при этом сводится к минимуму.
Интеллектуальный дом хорош тем, что предлагает разумный подход к использованию энергоресурсов. Для оптимизации расходов на освещение в подсобных помещениях дома возможна установка датчиков движения, которые автоматически включают свет только в присутствии человека. Или, например, система отопления следит за тем, чтобы в ночные часы и во время отсутствия хозяев температура в доме понижалась. А система вентиляции будет включаться только периодически, с заданными временными интервалами. При этом надо помнить о том, что кроме существенной экономии денег бережное использование энергии привносит существенный вклад в решение проблем экологии. Система "умный дом" может оказать неоценимую услугу и спасти от солидных трат в случае протечек воды, утечки газа или возгорания, благодаря установленным датчикам утечки воды, датчикам затопления, детектору дыма. Ведь случайная авария может стать причиной испорченного имущества и загубленного ремонта. Интеллектуальные системы учета и контроля энергоресурсов смогут не только перекрыть воду или газ, но и вовремя сообщить о случившемся хозяину. И, конечно же, не будем забывать об охранной сигнализации, которая в случае нарушения общественного порядка позволяет передать вызов в отделение милиции.
Микроклимат «умного дома» с высокой точностью отслеживает параметры воздуха в помещениях и корректирует ее в соответствии с программой или согласно командам пользователя. Централизованное управление кондиционерами, системой отопления гарантирует комфортные условия для проживания в любое время года. Система включает принудительную вентиляцию или открывает окна для проветривания помещений.
В общих чертах, система состоит из следующих элементов:
- Специальный контроллер или компьютер (управляет всей системой)
- Множество датчиков (передают информацию контроллеру)
- Исполнительные устройства (по команде контроллера управляют различными объектами, например гаражными воротами)
- Источники питания (обеспечивают бесперебойное электроснабжение для всех элементов системы)
- Линии связи (соединяют между собой все вышеперечисленные устройства)
Система работает следующим образом. К контроллеру подключено множество датчиков и исполнительных устройств. В качестве линий связи могут быть использованы: отдельно проложенные провода, существующая электропроводка или радиоканал. Пользователь настраивает алгоритм работы контроллера под свои требования. Сотни раз в секунду контроллер опрашивает датчики, следящие за состоянием всех систем «умного дома». После опроса этих датчиков система анализирует ситуацию и в зависимости от установок, заданных ей пользователем, принимает то или иное решение. Исполнительные модули и системы получают команды и включают-выключают соответствующие устройства: освещение, систему охраны, кондиционирование воздуха, отопление, подачу воды и т.д.
Кроме автоматического режима система управляется и автономно, например, с помощью «умного» обучаемого пульта. Универсальным пультом дистанционного управления можно управлять не только телевизором и домашним кинотеатром. С его помощью легко активировать любую функцию «умного дома»: задать различные сценарии освещения , открыть и закрыть ворота, поставить дом на охрану и т.д.
Больше всего впечатляет то, что управлять системой можно,– через интернет (используя электронную почту) или мобильную связь (используя SMS-сообщения). Сидя на работе, например, можно дать команду подготовиться к вашему возвращению домой - включить систему "климат-контроля" , подогреть пол, разогреть сауну и т.п.
Важно отметить, что все инженерные подсистемы «умного дома» должны иметь возможность работать в автономном режиме. В случае, если какая-то из подсистем вышла из строя, то и вся система не сможет исправить проблему, поскольку «умный дом» является надстройкой над остальными инженерными системами.
Самые "умные" здания мира
Первым «интеллектуальным» зданием в мире стал «дом трона» японского профессора Кена Сакамуры в Токио, построенный в конце 1980-х годов. Датчики погоды открывали окна, когда дул свежий бриз, и включали кондиционер, когда становилось жарко; если радио играло слишком громко, окна автоматически закрывались, чтобы не потревожить соседей; если звонил телефон, компьютер снижал звук аудиосистемы, и так далее.
Самым известным и дорогим на сегодня ($100 млн.) стал дом, построенный в США для человека по имени Билл Гейтс, знаменитого создателя корпорации Microsoft. Это многоэтажная вилла, оснащенная самым "продвинутым" оборудованием. В здании осуществляется компьютерный контроль и управление всем инженерным оборудованием, поддерживается оптимальный микроклимат в каждом помещении. При входе в жилище каждый посетитель получает специальный электронный значок, который обеспечивает подключение ко всем информационным службам дома. В дальнейшем этот значок сообщает датчикам, где находится гость, для того, чтобы дом смог выполнить все его пожелания. В темное время суток каждого сопровождает движущаяся световая волна, при этом, чем дальше светильник находится от человека, тем меньше его яркость.
Все стены оборудованы встроенными телевизионными экранами. С помощью того же универсального пульта управления на экраны выводятся любые изображения из огромного архива картин, видеозаписей, фильмов и телепрограмм. Системы автоматического управления климатом , освещением , телефонами и множеством других электронных устройств доведены до логического совершенства, но при этом человек не становится «рабом» электронного «мозга» своего дома, поскольку в любой момент может вернуться к традиционному «ручному» управлению - рядом с электронными панелями мирно уживаются и «старомодные» выключатели.
2. Выполнение эксперимента.
В разработке проекта «Умный дом» использовалась Arduino 1.8.1
Программа Arduino - марка аппаратно-программных средств для построения простых систем автоматики и робототехники , ориентированная на непрофессиональных пользователей. Программная часть состоит из бесплатной программной оболочки (IDE ) для написания программ, их компиляции и программирования аппаратуры. Аппаратная часть представляет собой набор смонтированных печатных плат , продающихся как официальным производителем, так и сторонними производителями. Полностью открытая архитектура системы позволяет свободно копировать или дополнять линейку продукции Arduino. Arduino может использоваться как для создания автономных объектов автоматики, так и подключаться к программному обеспечению на компьютере через стандартные проводные и беспроводные интерфейсы.
Программы Arduino можно использовать для выполнения базовых команд, таких как создание вспышек LED-устройств, или комплексных функций, таких как передача данных по Интернету. Для определенных приложений доступны различные схемы Arduino.
Эти платы расширений подключаются к Arduino посредством установленных на них штыревых разъёмов. Существует ряд плат с унифицированным конструктивом, допускающим конструктивно жесткое соединение процессорной платы и плат расширения в стопку через штыревые линейки. В концепцию Arduino не входит корпусной или монтажный конструктив. Разработчик выбирает метод установки и механической защиты плат самостоятельно.
Язык программирования
Язык программирования Arduino является стандартным C++ (используется компилятор AVR-GCC ).
Также существует возможность создавать и подключать к проекту стандартные файлы C++.
Простейшая Arduino-программа состоит из двух функций:
- setup() : функция вызывается однократно при старте микроконтроллера.
- loop() : функция вызывается после setup () в бесконечном цикле все время работы микроконтроллера.
Описание системы
Для электронной схемы «Умный дом» использовались следующие элементы:
Умный дом Все оборудование, которое входит в понятие " Интеллектуальное Здание " или " Умный дом ", отличается от обычных выключателей, розеток, ламп, как старый телевизор с ручкой переключения каналов отличается от современного, оснащенного пультом дистанционного управления.
Умный дом Какую схему расчета затрат на использование Интеллектуального Здания не применяй – система окупится. Окупится сторицей, потому, что ущерб от кражи, пожара, утечки газа или нападения на Ваш дом гораздо больше, чем Вы вложите в оснащение дома системой Интеллектуального здания.
Умный дом На российском рынке устройств для безопасности и комфорта вот уже более 10 лет представлена сложная и громоздкая система " Умный дом ". Большинство компаний выступают не только в качестве дистрибьюторов, но и монтажных организаций, предлагающих услуги дизайнеров - проектировщиков и технических специалистов. Однако помимо мудреных конструкций за большие деньги сегодня можно найти и доступные небольшие системы с возможностью самостоятельной установки, настройки и последующего наращивания системы.
Умный дом Прежде всего, стоит осознать, что интеллектуальный дом – это живая централизованная система контроля и управления подсистемами, установленными по всему дому. Технология, позволяющая программировать режимы эксплуатации. В целом элементы системы можно разделить на несколько групп:
Умный дом Голосовой пейджер Голосовой пейджер - Запись и воспроизведение до 20 сообщений Бассейн Бассейн - Управление нагревом - Управление фильтрацией Полив Полив - Автоматический полив Жалюзи Жалюзи - Автоматическое открытие / закрытие жалюзи и ворот - Сценарное управление жалюзи Управление бытовыми устройствами Управление бытовыми устройствами - Управление всеми устройствами с одного пульта ДУ - Связь между помещениями - Входной звонок с широким выбором мелодий
