Исследование комплекса автоматизации и управления домашних систем

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ 3
1 ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ, СТРУКТУРА И НАЗНАЧЕНИЕ ИНФОРМАЦИОННЫХ ТЕХНОЛОГИЙ В УПРАВЛЕНИИ ДОМАШНИХ СИСТЕМ 5
1.1 Сети Интернет 5
1.2 Системы САПР 10
1.3 Системы жизнеобеспечения 12
1.4 Вывод 19
2 ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНЫЕ СЕНСОРЫ 21
2.1 Элементная база интеллектуальных сенсоров 21
2.2 Проектирование и программирование интеллектуальных сенсоров 27
2.3 Вывод 31
3 СПОСОБЫ РЕАЛИЗАЦИИ ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНЫХ ЗДАНИЙ 32
3.1 Интеллектуальные здания 32
3.2 Обзор примеров реализации 32
3.3 Вывод 40
4 РАЗРАБОТКА АППАРАТНОЙ ЧАСТИ СИСТЕМЫ «УМНЫЙ ДОМ» 41
4.1 Выбор и обоснование структурной схемы 41
4.2 Выбор и обоснование оборудования 45
4.3 Подсистема управления освещением 59
4.4 Подсистема климат-контроля 60
4.5 Подсистема пожарной и охранной сигнализации 64
4.6 Система контроля протечек 65
4.7 Подсистема контроля электроснабжения 66
4.8 Модули ввода/вывода 67
4.9 Построение Wi-Fi сети 68
4.10 Вывод 81
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 82
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ 83









ВВЕДЕНИЕ

Работа посвящена исследованию проблемы автоматизации домашних систем. В нашей стране и за рубежом подход к обустройству целого здания или отдельного помещения как к интеллектуальному объекту в последние годы набирает всё большую популярность. Прежде всего, это связано с необходимостью оптимизации потребления энергоресурсов и повышению комфорта. Это становится возможным в связи с развитием информационных технологий и инженерных систем объектов, позволяющих контролировать работу систем с использованием единого управляющего центра.
Актуальность данного исследования в области автоматизации домашних систем связана с тем, что в пределах российского рынка недвижимости спрос на квартиры и дома, оснащенные системами домашней автоматизации, продолжает неуклонно расти. Эта тенденция сохраняется уже несколько лет подряд не только в России, но и во всем мире. Комфорт и экономичность – именно с этими понятиями связаны ассоциативные представления человека о технологии «умный дом».
Согласно данным [1], за счет автоматизации процессов ресурсораспределения и оптимизации управления работой инженерных систем зданий и сооружений, а также за счет снижения числа поломок оборудования можно добиться экономии финансов на оплату служб эксплуатации объекта до 65%. В результате постоянного поддержания оптимальных условий работы устройств и систем инженерного оборудования в ряде случаев, возможно добиться увеличения ресурса его бесперебойной работы до 50%. Учёт потребления газа, электроэнергии, водных ресурсов, тепла ведётся при помощи специальных приборов – счётчиков, однако они не дают объективную картину по способам и методам экономии ресурсов. Наиболее продуктивным способом контроля расходования энергоресурсов является подключение всех потребителей к одному управляющему устройству, которое способно контролировать расходование газа, электроэнергии, водных ресурсов, тепла и др. Для этого необходимо оснастить все контролируемые приборы и оборудование датчиками контроля и учёта, а также приводами для управления механическими частями этих устройств. При этом они должны быть совместимы с головным устройством управления интеллектуальным объектом. Система «умный дом» должна обеспечить пользователю полный контроль и удобное управление инженерными системами и техническим оборудованием дома. Для реализации этого, все используемые инженерные системы и оборудование объединяются в единую сеть, для управления которой используются удобные многофункциональные управляющие элементы. В настоящее время уже существуют и применяются технологии, интерфейсы и протоколы, ставшие фактически стандартом в системах «умный дом». В основу разработки положена всеформатность и максимально возможная совместимость с другими технологиями автоматизации. Средства автоматизации системы поддерживает все самые распространённые датчики, исполнительные механизмы и шины передачи данных. С помощью специальных коммуникационных модулей к «умному дому» можно подключать также системы, использующие такие интерфейсы и протоколы передачи данных, как EIB, LON, DALI, RS232, RS485, ETHERNET.
Одной из важных систем является система безопасности объекта, включающая охранную и пожарную сигнализацию, систему предотвращения аварийных ситуаций.
В основные задачи данной работы входит анализ существующих на сегодняшний день технологий и методов, применяемых для проектирования автоматизированных домашних систем и разработка на основе этого анализа концептуальной модели «умного дома». Концептуальная модель может использоваться как основа при разработке проектов автоматизации домашних интеллектуальных систем. В данной модели учитывается соответствие отечественным стандартам. Основная цель заключается в том, чтобы формализовать процесс разработки, и таким образом достичь нового уровня эффективности принятия технических решений.

2018