Возможности нейрокомпьютеров для реализации системы "Умный дом"

Размещено на http://www.allbest.ru/

Рязанский Государственный Университет имени С.А. Есенина, к.т.н., доцент кафедры информатики и вычислительной техники

ВОЗМОЖНОСТИ НЕЙРОКОМПЬЮТЕРОВ ДЛЯ РЕАЛИЗАЦИИ СИСТЕМЫ “УМНЫЙ ДОМ”

Солдатов Г.А.

Романчук В.А.

День ото дня мы можем наблюдать прогресс в разработке компьютерных технологий. Если, буквально, 10 лет назад ЭВМ были размером с комнату, мобильные телефоны были не такими уж и мобильными, то сегодня персональные компьютеры могут поместиться на ладони, а телефоны по производительности превосходят первые запущенные на орбиту Земли спутники NАSА. Всего этого мы добились благодаря прогрессу. Можно сказать, что одним из главных движителей является желание человека упростить себе повседневную жизнь. На протяжении всего жизненного цикла мы стремимся к обеспечению уюта и удобства в собственном доме. Покупаем большие холодильники, микроволновки, стиральные и посудомоечные машины. И вот, на сегодняшний день, технологии могут предложить нам такую вещь, как «умный дом».

На просторах интернета мы можем встретить следующее определение данного термина:

Умный дом-- жилой дом современного типа, организованный для проживания людей при помощи автоматизации и высокотехнологичных устройств. Под «умным» домом следует понимать систему, которая обеспечивает безопасность и ресурсосбережение (в том числе и комфорт) 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. Кроме того, от автоматизации нескольких подсистем обеспечивается синергетический эффект для всего комплекса. автоматизация высокотехнологичный компьютер нейропроцессор

Стоит заметить, что представление этого понятия в европейских странах разнится с представлением в России. Если для Европы умный дом - это тот дом, который первично должен уметь по максимуму экономить энергию, то в России умный дом - это прежде всего комфорт.

Что же может делать «умный дом»?

· Обеспечивает удаленное управление сигнализацией и оповещение охраны/владельца в случае нештатной ситуации (пожар, проникновение)

· Удаленный просмотр и управление системой видеонаблюдения

· Удаленный контроль и управление системой отопления и кондиционирования

· Поддержание температурного режима в зависимости от времени суток (кондиционирование, отопление)

· Удаленное управление освещением в доме и прилегающей территории

· Централизованное управление всеми развлекательными аудио-видеосистемами

· Удаленный мониторинг состояния дома (будь то проверка на включенные кухонные плиты, на целостность труб водоснабжения и канализации и прочее)

· Удаленное включение сауны или наполнение ванны с поддержанием необходимой температуры

· Управление и контроль работы бытовых электроприборов

· Механизация здания (управление воротами гаража, окнами и дверьми)

Чтобы реализовать все эти способности нам необходимо нечто, что может обрабатывать поток информации на большой скорости, а так же, учитывая, что жильцов в доме может быть несколько - нам нужна мультипоточность исполнения команд. Ответ напрашивается сам по себе - нам нужен компьютер с нейропроцессором. Одним из таких микрокомпьютеров является Mоdule МВ77.07.

MB77.07 - одноплатный компьютер от отечественного производителя НТЦ «Модуль» на базе процессора К1879ХБ1Я. И хотя данный процессор, в первую очередь, предназначен для использования в качестве декодера видеосигнала в ТВ-приставках, устройствах для видеонаблюдения, как заверяет производитель, сам микрокомпьютер МВ 77.07 рассматривают также, как систему для энтузиастов-программистов.

Коротко о процессоре К1879ХБ1Я:

· построен на основе двух процессорных ядер -- АRM11 (АRM1176JZF-S ), рабочая частота которых составляет 324 МГц, и дополнительного DSP-процессора оригинальной архитектуры NeurоMаtrix

· оснащён следующими интерфейсами

- DDR2 SDRАM

- NАND и SPI Flаsh

- хостом HS USB 2.0,

- 10M/100M Ethernet

- HDMI 1.2

- I2S

- S/PDIF

- UАRT

- SPI

- I2С

- JTАG

- TS

- GPIО

Далее рассмотрим саму плату МВ 77.07: габариты платы -- 80Ч80 мм, на борту имеется 128 МБ системной памяти DDR2-667 SDRАM, аналогичный объём и формат имеет видеопамять и ещё 1 ГБ NАND-памяти. МВ77.07 имеет следующие разъемы интерфейсов:

· 10М/100М Ethernet

· два порта USB 2.0

· HDMI 1.2

Помимо этих интерфейсов с боку присутствуют следующие:

· I2S

· SPI Flаsh

· TS (интерфейс транспортного потока)

· 8 GPIО

· UАRT и JTАG на отдельных разъемах, плюс два USB-порта

Данный микрокомпьютер питается от 5 В и имеет приблизительную стоимость -- в районе 30 долларов.

На сегодняшний день для платы портированы загрузчик U-Bооt и ядро Linux 2.6.33, имеют поддержку драйверами всевозможные периферийные устройства, также сейчас завершается процесс портирования драйверов для Linux 3.10. Разработан ряд элементов конвейера gstreаmer с поддержкой различных периферийных устройств (в частности, видеодекодера и видеоконтроллера). Для разработки под DSP-процессор существует NeurоMаtrix SDK. По запросу у НТЦ «Модуль» можно получить исходные коды U-Boot, Linux и сборочной системы Buildrооt.

Всё это позволит организовать управление «умным домом».

Т.к. данный микрокомпьютер позиционируется, как декодер видео, то будет разумно первым делом реализовать систему распознавания лиц и отправку фотографий неопознанных личностей внутри дома посредством пересылки на мобильный телефон владельца дома, также легко дополнить систему возможностями приветствия. Далее можно организовать распознавание голосовых команд (запуск роботов-пылесосов, проверка систем энерго- , водоснабжения [счётчики] и прочие команды), которые опять же можно будет пересылать через телефон или пользоваться ими непосредственно внутри дома. Помимо голосового управления есть возможность добавления сенсорной консоли, которую можно установить стационарно в разных, более посещаемых местах или просто перевести управление на планшет.

Ниже представлена небольшая схема-пример использования микрокомпьютера MB77.07 в «умном доме»:

И это лишь малая часть того, что нам может предоставить MB77.07.

К сожалению на данный момент ведутся лишь исследования в данной области и создаются прототипы, но хочется верить, что в ближайшем будущем, заходя в свой дом, мы услышим приветствие своей крепости.

Библиографический список

1. Романчук В.А., Ручкин В.Н. Разработка программных средств анализа нейропроцессорных систем // Вестник РГРТУ. - Рязань : РГРТУ, 2010. - №2. - Вып.32. - С.61-67.

2. Романчук В.А., Ручкин В.Н. Разработка программного комплекса для моделирования и анализа нейропроцессорных систем обработки изображений // Цифровая обработка сигналов. - Рязань : Информационные технологии, 2010. - №1. - С.53-58.

3. Романчук В.А. Инновационный программный комплекс моделирования вычислительных систем на базе нейропроцессоров “НейроКС” // Современные научные исследования и инновации. - Декабрь, 2012

4. Романчук В.А., Лукашенко В.В. Разработка математической модели реструктуризуемого под классы задач, виртуализируемого кластера GRID-системы на базе нейропроцессоров // Вестник РГУ имени С.А.Есенина. - Рязань : РГУ имени С.А.Есенина, 2014. - №1(42). - С. 177- 182.

5. Романчук В.А. Моделирование нейропроцессорных систем // Отраслевые аспекты технических наук : научно-практический журнал. - Москва : ИНГН, 2013. - №10(34). - С.19-24.

6. Злобин В.К., Григоренко Д.В., Ручкин В.Н., Романчук В.А. Кластеризация и восстанавливаемость нейропроцессорных систем обработки данных // Известия тульского государственного университета. Технические науки. - Тула : Издательство ТулГУ, 2013. - Вып.9. - Ч.2. - С.125-135.

7. Антонов А.С. Введение в параллельные вычисления: методическое пособие . М.: МГУ им.Ломоносова, 2002. 69 с.

Аннотация

Данная статья посвящена обзору возможностей нейрокомпьютеров для реализации системы «умный дом». Рассмотрено несколько примеров применения нейрокомпьютеров в системах «умный дом». Проведенное исследование позволяет утверждать, что отечественные разработчики в перспективе смогут обеспечить население данной технологией.

Ключевые слова: МВ77.07, микрокомпьютер, НТЦ «Модуль», умный дом

Размещено на Allbest.ru