ИНДИВИДУАЛЬНЫЙ ПРОЕКТ НА ТЕМУ: « УМНЫЙ ДОМ»

Введение

«Умный дом» - что это?

Возможности умного дома

1. Управление климатом
2. Управление освещением
3. Защита от протечек воды
4. Управление розетками
5. Видеонаблюдение для дома
6. Умные датчики
7. Пожарная сигнализация в доме
8. Охрана дома
9. Мультирум Белгород

10. Автоматизация приводов

    Вспомогательные функции

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

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

1. 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

Проект «Умный Дом»

• Уже давно никого не удивишь различными рассказами об интеллектуальном доме. Система «умный дом» популярна во всем мире и с каждым годом поклонников этой системы становится все больше. Технология умный дом не так широко распространена в нашей стране, так как большинство считает, что автоматизация дома не приспособлена к российской действительности. А зря.
• Понятие «умный дом» появилось в 70-х годах прошлого века. В США были разработаны технологии, которые позволяли управлять бытовыми приборами, используя провода бытовой электросети. Эта система позволяла также управлять осветительными приборами, однако поддерживала только шесть команд, которые управляли питанием.
• После этого системы автоматизации были усовершенствованы, а также различные электронные компании создавали новые решения. На сегодняшний день есть большое количество разных технологий при осуществлении автоматизации зданий, благодаря которым можно установить интеллектуальную систему в любое помещение.
• Что же представляют собой современные системы «умный дом»? Насколько они доступны для простого обывателя?
• «Умный дом» - это система управления здания, которая объединяет в себе все оборудование, которое решает задачи по обеспечению безопасности, связи, развлечений, а также жизнеобеспечения. Система включает в себя различные датчики, благодаря которым поступает информация, а также из исполнительных устройств, которые приводят систему в действие.
• Самое главное достоинство интеллектуальных зданий – высокий уровень комфорта, который они обеспечивают жильцам. Например, управление освещением дома и придомовой территории позволяет с легкостью создавать различные световые сцены и комбинации освещения загородного участка или фасада здания в зависимости от пожелания клиента и времени суток, лишь одним нажатием кнопки на панели управления освещением. Система под названием «климат – контроль» позволяет одновременно в разных комнатах создавать условия различных климатических зон, делая атмосферу дома не только разнообразной, но и самое главное – комфортной.

• Бытовая техника, которая есть в доме, может стать надежными помощниками хозяйки. К примеру, кофеварка сделает кофе к моменту пробуждения, а микроволновая печь включится в нужное время по таймеру автоматически. Управление умным домом можно осуществлять дистанционно, отдавая команды с помощью телефона или интернета. В результате при возвращении домой чайник будет вскипячен, а неяркий свет и приглушенная музыка смогут сделать возвращение домой радостным, даже если в доме никого нет.
• Проект умный дом чаще всего включает в себя также систему безопасности. При этом системы автоматизации предусматривают защиту от любой неожиданной или чрезвычайной ситуации. В первую очередь, они защищают от вторжения при помощи камер, автоматизации дверей, охранной сигнализации. А во вторую, все включенные электроприборы будут выключены при вашем уходе автоматически, что предотвратит возможность возникновения пожара, а в случае возгорания или задымления автоматически сработает пожарная сигнализация. При утечке воды или газа система уведомляет об этом не только хозяина дома, но и соответствующие службы.
• Система умный дом в квартире
• Современное оборудование умного дома предусмотрено не только для домов и загородных коттеджей. При желании такую систему с легкостью можно установить в обычной городской квартире, например в Москве или любом другом городе по желанию заказчика. Стоимость зависит от пожеланий и функций, которая будет выполнять система, поэтому вы с легкостью можете подобрать именно то, что будет необходимо в вашем доме или квартире. Решения могут быть достаточно простыми (классическими) и в этом случае цена будет достаточно невысока. При заказе высокоинтеллектуальной системы необходимо учитывать, что она многофункциональна и для ее реализации понадобится достаточно дорогое различное оборудование и в этом случае цена будет значительно выше. Какой бы из вариантов реализации автоматической системы вы не выбрали, необходимо знать, что первоначально осуществляется проектирование системы умный дом, которое предусматривает в себе как особенности помещения, так и методы реализации системы. Умный дом в квартире – это очень выгодно, надежно и комфортно. В Москве есть достаточно фирм, которые предлагают свои услуги по автоматизации домов, однако необходимо быть осторожными. Далеко не все из них подходят профессионально к работе и используют в работе качественные системы. Наша фирма устанавливает системы knx умный дом, которые зарекомендовали себя как надежные и качественные системы автоматизации, занимающие лидирующие позиции уже на протяжении 20 лет.

• Комплексное решение
• общая информация
• Создание одной системы включающей в себя:
• - электроснабжение;
• - управление электрооборудованием или управление освещением; - аудио-видео, домашний кинозал, multiroom (мультирум - система распределения аудио-видео сигнала); - охранно-пожарная сигнализация; - видеонаблюдение;
• - контроль доступа, домофон;
• - телефонная, локально-вычислительная и телевизионная сеть; - усиление сотового сигнала; - интегрированное управление, проектирование умного дома и его реализация;
• В зависимости от Ваших пожеланий реализуемые решения могут быть очень простыми (классическими), разумными (необходимые функции и комфорт) или высокоинтеллектуальными (система «Умный дом»).

• Аудио и Видео мультирум
• Количество форматов, функций, видов, брендов аудио и видео оборудования шокирует безграничностью. CD, DVD, MP3, Blu Ray, 1080P, HDTV, аудиоx4, S-Video, SCART x3, RGB, VGA, HDMI x3, USB…
• Телевизоры плазменные, жидкокристаллические, 3:4, 16:9, акустические системы встраиваемые или напольные, ресиверы, тюнеры…
• «Art-In» сотрудничает со всеми ведущими поставщиками оборудования в России. Сотрудники регулярно проходят обучение. Мы расскажем обо всех существующих новинках, их плюсах и минусах. Сможем найти компромисс между ценой и функциональностью.

• Автоматизированное управление светом
• Квартира или дом не может обойтись без системы электроснабжения. Грамотный проект, расчет нагрузок и подбор кабеля - основа этой системы.
• В каждом помещении имеется несколько групп освещения, приходится ставить огромную "гребенку" выключателей или использоватьсистему управления освещением, которая позволяет управлять сценариями от нескольких элегантных переключателей, не отличающихся по внешнему виду от обычных двух/трех клавишных. Если Вы уходите из дома достаточно нажать клавишу "все ушли", свет будет везде выключен.
• Система управления светом может быть элементом проекта умного дома или является самостоятельной.

• Системы связи и информации
• Наша сфера деятельности – инновационные технологии. Поэтому мы предлагаем передовые решения, которые не устареют через год:
• - современные марки кабеля с повышенной проводимостью;
• - WiFi-дублирование;
• - точки вывода около оборудования, которому нужен или может понадобиться выход в интернет (телевизор, Blu-ray проигрыватель, медиасервер, АV ресивер, игровая приставка, сетевое хранилище данных, точка доступа, блоки управления и мониторинга различных систем).

• Система интегрированного управления
• Система предоставляет пользователю максимальный комфорт в управлении жилым пространством вокруг него. Автоматизирует рутинные функции контролирования инженерных систем и систем безопасности. Упрощает управление всеми домашними системами путём вызова сложных последовательностей действий, простым нажатием одной кнопки, предусматривает выполнение настоящих пользовательских сценариев. Проще говоря, проект умного дома систематизирует работу Ваших невидимых помощников.
• Система предлагает пользователю максимальный комфорт в управлении пространством вокруг него.

• Комплексная система безопасности
• Охрана личного пространства от незаконных посягательств, защита от пожара, затопления, протечки газа - важнейшие аспекты в создании психологического комфорта. Интуитивно понятное, русифицированное меню панели управления с планами помещений и этажей.
• SMS-уведомления на мобильный телефон не только при срабатывании сигнала тревоги, но и при каждой постановке на охрану или снятии.
• Комплексная система безопасности может быть самостоятельной системой защиты от несанкционированного вторжения и от огня, а так же быть элементом проекта умного дома.

Описание презентации по отдельным слайдам:

1 слайд

Описание слайда:

2 слайд

Описание слайда:

Проблемная ситуация Умный дом - это жилой дом современного типа, организованный для проживания людей при помощи автоматизации высокотехнологичных устройство. Например, с помощью современных приборов можно управлять светом, смотреть кто находится в данный момент в доме и др.

3 слайд

Описание слайда:

Цель проекта Ознакомиться с системой «Умный дом» и рассмотреть применение элементов этой системы для дома.

4 слайд

Описание слайда:

Задачи проекта Собрать необходимую информацию на сайтах Интернета, посвященным комплексной системе управления «Умный дом». Рассмотреть «Умный дом». Изучить каждую систему автоматизации. Найти технологию, подходящую для своего дома. Определить, какими средствами для ее реализации располагает наша семья.

5 слайд

Описание слайда:

Исследование Контроль открытия окон и дверей Фото и видео наблюдение Датчики присутствия Пожарная сигнализация Защита от протечек воды Автоматическое отключение водоснабжения Защита от утечек газа Управление освещением Управление жалюзи Охранная сигнализация

6 слайд

Описание слайда:

Контроль открытия окон и дверей Контроль входа в помещение – одна из базовых функций «Умного дома». Отслеживание состояния окон и дверей позволяет определить, что в настоящее время происходит в помещении, а в случае необходимости принять меры. Датчики со всех окон и дверей передают по удаленному доступу описание текущей ситуации. Информация дополняется данными из тепловых детекторов движения, которые включены в управление температурой дома. В случае несанкционированного входа осуществляется выбранное собственником здания действие (на подключенное системе мобильное устройство поступает соответствующий сигнал, включается сирена, охранная фирма получает оповещение, и др.) Камеры наблюдения тщательно фиксируют все происходящее в помещении (опционально – снаружи здания так же). Все данные, включая видео и характеристики показателей по всей системе бережно сохраняются на удаленном сервере.

7 слайд

Описание слайда:

Фото и видео наблюдение Система видеонаблюдения в умном доме может стать настоящим спасением для тех людей, которые много времени проводят вне дома. Обустроив свой дом системой видеонаблюдения, хозяин автоматически получает дополнительные «глаза и уши» независимо от того, где он находится в данный момент. В этом случае можно присматривать за своим жилищем даже находясь на расстоянии нескольких тысяч километров от дома. Камеры слежения в умном доме можно устанавливать практически в неограниченном количестве. Однако специалисты рекомендуют не увлекаться в этом вопросе и оснащать камерами видеонаблюдения только самые важные места в доме и на близлежащей территории. Также желательно устанавливать камеры в таких местах, откуда можно будет просматривать большую часть территорию.

8 слайд

Описание слайда:

Датчики присутствия Датчик присутствия - электронный прибор, регистрирующий бесконтактными методами объекты определенного класса на территории своего контроля. В зависимости от результатов регистрации он может коммутировать электрические импульсы, по сигналам которых другие устройства выполняют различного рода действия.

9 слайд

Описание слайда:

Пожарная сигнализация Основная задача пожарной сигнализации сводится к тому, чтобы при первых признаках возгорания оперативно передать информацию в дежурную службу, способную быстро прибыть на место происшествия и принять экстренные меры по тушению возникшего очага пламени, предотвратить его распространение. Система пожарной сигнализации рассматривается как специфическая электрическая система управления, схема которой состоит из различных частей. Специальных датчиков - извещателей, сообщающих о начале возгорания; Каналов передачи сигналов о срабатывании датчика. Пультов контроля, приема (ПКП) и отображения информации для оперативного персонала. Систем оповещения людей.

10 слайд

Описание слайда:

Защита от протечек воды Теперь мы можем быть спокойны, что не зальем соседей или свой дом. В дополнению к датчику протечки установлены специальные электромеханические краны на горячую и холодную воду, а так же для управления ими. Такая система обеспечит автоматическое перекрытие холодной и горячей воды при срабатывании датчика и уведомит нас о происшествии с помощью push-уведомлений на смартфон, письма на ваш email или смс уведомления.

11 слайд

Описание слайда:

Автоматическое отключение водоснабжения Вы можете использовать водоснабжение любого типа – централизованную сеть или собственную скважину с насосом. В любом случае, за этой системой нужно тщательно присматривать: не полить цветы вовремя – это полбеды, а вот незамеченная протечка под раковиной – это уже настоящая проблема. Сенсоры замечают протечки воды под раковиной, стиральной машиной, ванной и т.д. Электромагнитные клапаны перекрывают водоснабжение, а хозяин квартиры, коттеджа или офиса получает уведомление на смарфтон, планшет и любое другое устройство.

12 слайд

Описание слайда:

Защита от утечек газа Датчики, подключенные к контроллеру защитной системы, автоматически устраняют излишки газовых паров, поступающих в воздух. В системе защиты от газовых утечек главную функцию выполняет насос, подключаемый к контроллеру, для откачки выхлопов. Удаление излишков вредных паров обеспечивается благодаря работе специального вытяжного вентилятора и открытия электроприводных фрамуг. Система моментально обнаруживает проблему, после чего отправляет экстренный сигнал об аварии владельцу дома.

13 слайд

Описание слайда:

Управление освещением Во-первых, включение и выключение света в зависимости от уровня освещённости в доме и на улице (с помощью датчика освещённости) и от наличия людей в помещении (срабатывает датчик присутствия). Во-вторых, выбор одного из нескольких вариантов освещения в соответствии с заданным сценарием. Например, в ночное время верхний свет отключается, включается подсветка, ночник и т. д. Другой вариант - при функционировании домашнего кинотеатра яркость всех включённых ламп плавно уменьшается вплоть до полного отключения. Визитной карточкой «умного дома» служит система управления освещением, которая благодаря современным технологиям может быть полностью автоматизирована. Только представьте, как удобно и, разумеется, эффектно, когда свет включается сам!

14 слайд

Описание слайда:

Управление жалюзи Автоматические жалюзи удобны, комфортны, надежны и долговечны. А также стоит отметить их презентабельный внешний вид, который в свою очередь сделает честь любому интерьеру. Управление автоматическими шторами или жалюзи очень простое, и с ним может справится даже ребенок. С помощью пульта дистанционного управления Ваши шторы в помещении можно закрыть/открыть одновременно или по отдельности. Снабдив эту автоматику датчиками температуры, они могут управляться без участия хозяина. В случае, когда изменится температура, автоматика защитит вашу мебель от выгорания, а цветы обеспечит достаточным количеством света, когда вы отсутствуете. Снабдив автоматику таймером, Вы сможете задать расписания их утреннего открытия и вечернего закрытия опять же без Вашего участия.

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:

1. Проблемная ситуацияПроекты "умных" домов предполагают
постройки жилого типа, которые
оборудованы с помощью
высокотехнологичных устройств и
автоматизации. И мы решили узнать
подробнее об этих устройствах и системах
и каких видов они бывают.

2.Цель проекта

Разработать творческий проект системы
«Умный дом». Рассмотреть применение
элементов этой системы для нашего
будущего дома.

3.Задачи

Ознакомиться с понятием «умный дом»
Ознакомиться с технологиями освещения жилого дома
Узнать о размещении картин и коллекций в интерьере
Научиться применять современные технологии и средства
поддержания гигиены жилого помещения
Ознакомиться с электрическими бытовыми приборами для уборки
помещения с климатическими приборами
Собрать необходимую информацию по сайтам Интернета,
посвященным комплексной системе управления «Умный дом»
Проанализировать потребности в управлении нашим домом с
помощью различных датчиков
Создать список (перечень) наших проблем
Найти технологии, подходящие для нашего дома.
Определить, какими средствами для их реализации располагает наши
семьи.

4.Критерии и требования к нашему будущему дому

Внешний вид
Метраж
Потребление электроэнергии
Уют и комфорт
Система «Умный дом»
Экономичность
Размеры
Энергоэффективность

5.Исследования

Мы ознакомились с соответствующими сайтами Интернета, из которых
подробнее узнали о том, что же входит в понятие «Умный дом». Поскольку
это очень сложный, но интересный для нас вопрос, мы обратились за
разъяснениями к родителям. Оказалось, что это система автоматизации домов,
офисов, квартир, включая в себя следующие компоненты:




Автоматизация центрального блока управления
Автоматизация канализации
Автоматизация водоснабжения
Система multiroom
Управление жалюзи и рольставнями
Система «Умный дом» проектируется и собирается индивидуально
для каждого потребителя. Это делают профессионалы.
Самостоятельно такую систему в доме сделать практически
невозможно. Некоторые из перечисленных выше систем можно не
устанавливать или наоборот, добавить новые.

6. Варианты будущего дома, интерьер и ландшафт

7. Выбор систем

Выбранные нами системы и
ценообразование
Элементы системы
Цена
Установка систем «Умный дом» под ключ
От 294 314 тыс.руб
Автоматизация систем безопасности
От 27 900 руб
Автоматизация электроснабжения
От 60 000 руб
Автоматизация систем освещения
От 778 000 руб
Автоматизация климатических систем
От 140 000 руб
Автоматизация центрального блока
управления
От 5000 руб/шт.
Автоматизация канализации
От 60 000 руб за проект
Автоматизация водоснабжения
От 30-40 тыс руб за проект

8. Влияние систем умного дома на человека и экологию

Влияние на экологию:
Умный дом приятно позиционировать системой обеспечения комфорта и
безопасности. Как одно из ее главных достоинств, обычно подчеркивается
энергоэффективность, которая помогает пользователю минимизировать
расходы на содержание жилья. Однако это далеко не все. Умный дом это не
только умный, но еще и зеленый дом. Если сравнивать с традиционными
жилищами, умный дом дает намного меньшую нагрузку на окружающую
среду.
Влияние на здоровье человека:
Умный дом помогает поддерживать температуру, следить за качеством воздуха,
следит за состоянием жильцов. Ещё в ее возможности входит контроль пульса
и частоты дыхания человека. Этим доказывается, что система умный дом
благоприятно влияет на здоровье человека, тоесть она не опасна.

Наш будущий дом

9. Самооценка и оценка

Мы узнали что такое система «Умный дом».
Разработали проект, рассмотрели
применение этой системы для нашего
будущего дома. Ознакомились с
компонентами умного дома. Наш проект
получился классным.
Оценка наших родителей.