Создание проекта "Умный дом"

Размещено на http://www.allbest.ru/

Содержание

Введение

1. Анализ предметной области

2. Разработка проекта

2.1 Модель системы

2.2 Схема устройств «Умного дома»

2.3 Разработка связи между элементами

2.4 Выбор объектов элементов

3. Создание проекта «Умный дом»

3.1 Описание объекта

3.2 Компоновка «Умного дома»

4. Внедрение, тестирование

5. Подготовка технической документации

Заключение

Список использованных источников

Приложения



Введение

На дворе XXI век - век развития информационных технологий. Каждый год в мире появляются новые высокотехнологические устройства, которые все больше упрощают жизнь человека. На сегодняшний день современное общество не может обойтись без информационных технологий. Они задействованы повсюду: в науке, в образовании, в медицине, в культуре, в промышленности, в транспорте.

Различные технологии используются и для организации безопасного, комфортного и уютного дома. Именно для таких целей используют систему «Умный дом». В целом, система «Умный дом» - это комплекс различный технологичных устройств, отвечающие за автоматизацию бытовых процессов (управление освещением, вентиляцией, отоплением и так далее). Системой «Умной дом» можно оснастить квартиру, жилое или производственное здание, загородный дом.

Находясь дома, можно управлять «Умный дом» при помощи пульта управления (сенсорной панели) либо через Интернет с помощью смартфона или планшета.

Программное обеспечение для системы «Умный дом» позволяет, не прилагая особых усилий, контролировать «погоду» в доме, водо- и газоснабжение, управлять освещением, устанавливать параметры безопасности и развлекаться. В комнатах монтируются датчики, передающие информацию на главный модуль, который изменяет «настройки» дома в зависимости от внешних условий.

Например, освещение управляется при помощи датчиков движения, которые реагируют на движение, так что свет выключается, если в помещении никого нет. Это очень удобно, если в доме много комнат и подсобных помещений, а так же если есть маленькие дети, а выключатели находятся высоко. Такой способ управления освещением является экономичным.

Отопление тоже регулируется в зависимости от погоды на улице, а также от температуры в доме. Можно выбирать оптимальную температуру воздуха в комнате. При помощи системы контроля можно менять температуру и влажность в доме по своему усмотрению. На период отпуска домочадцев, или командировки, в доме устанавливается экономичный режим с низкой температурой или отопление отключается вовсе.

В случае незаконного проникновения в дом система оповестит по телефону или отправит SMS-сообщение на пульт охраны, заблокирует двери и окна, также может включить сирену.

В систему «Умный дом» можно включить и управление аудио- и видеоаппаратурой. Такой системой является «мультирум», с её помощью можно управлять громкостью воспроизводимых аудиозаписей, вне зависимости в какой части дома находитесь.

умный дом программный тестирование



1. Анализ предметной области

Система «Умный дом» представляет собой совокупность подсистем, с помощью которых можно автоматизировать бытовые процессы, происходящие в доме: освещение, безопасность, отопление и так далее. Интеллектуальность, технологичность, комфорт и безопасность - вот главные качества нынешних систем «Умного дома».

Основная задача, за выполнение которой отвечает автоматика - централизованное управление инженерными подсистемами. Высокая эффективность работы «умного дома» обеспечивается постоянным мониторингом ситуации: получая своевременно информацию от всех датчиков системы, программное обеспечение правления может самостоятельно анализировать ситуацию и даже принимать решения, придерживаясь рамок, заданных пользователем.

В современном «Умном доме» может быть все автоматизировано, включая бытовую технику. На сегодняшний день в продаже имеется много бытовой техники, которой можно управлять даже смартфона.

Сердцем системы «Умный дом» может быть микроконтроллер, который следит за работой отдельного сегмента системы, или отдельный компьютер, который контролирует все сегменты системы, установленные в доме.

На первом этапе проектирования «Умного дома» создаются подсистемы отопления, кондиционирования и вентиляции, водоснабжения. На втором этапе - освещение и мультимедийные технологии. Использование эти сетей позволяет сэкономить до 40% электроэнергии. Системы управляются при помощи компьютера, на котором установлены специальное программное обеспечение. Также координировать работу можно через сенсорные панели, смартфон или через Интернет.

На третьем, заключительном, этапе создается последний уровень, в который включаются:

- контроль доступа в здание;

- сигнализация от взлома и проникновения в дом;

- пожарная сигнализация.

При индивидуальном проектировании домов разрабатывается комплекс работ: начиная от возведения здания заканчивая монтажом системы «Умного дома». В такое проектирование включаются и системы безопасности: охранная и пожарная сигнализация, система контроля доступа, вызова службы охраны и так далее. Процесс разработки проекта должен соответствовать техническим требованиям ГОСТ 2.114-95, а также нормам единой системы конструкторской документации согласно ГОСТ 2.053-2006.

В проекте интеллектуального дома предоставляется возможность создания в рамках интегрированной системы управления подсистемы удаленного управления. Эта подсистема позволяет получать информацию о событиях и состоянии некоторых параметров и удаленно посылать команды управления всей системе или ее отдельным компонентам.

Удаленное управление «Умным домом» является его неотъемлемой частью. Если нет компьютера под рукой, то можно воспользоваться карманным компьютером (планшетом) или мобильным телефоном. Через компьютер к управлению домом можно войти через пароль, который знают только члены семьи. Войдя в систему, можно увидеть такой же интерфейс, как и на сенсорной панели управления. Находясь вне дома, можно управлять «Умным домом» с компьютера, как если бы находились дома. Причем абсолютно всеми функциями.

Находясь в отпуске или командировке, удаленное управление является актуальным решением. Не важно, на каком расстоянии, главное наличие Интернета. В режиме реального времени также можно проследить за происходящим в доме с помощью установленных видеокамер. Особенно это актуально, если в доме остались дети одни.

На тот же мобильный телефон можно получать SMS-оповещения о возникновении аварийных ситуаций. Сработал пожарный или охранный датчик, электромагнитный клапан перекрыл воду в случае протечки воды или утечки газа, кто-то пытается взломать входную дверь и так далее, обо всех этих неприятностях система оповестит через SMS-сообщения на мобильный телефон.



2. Разработка проекта

2.1 Модель системы

В данном проекте рассматривается централизованная система, главным элементом которой является компьютер. Система «Умный дом» в целом состоит из подсистем, которые в свою очередь из элементов.

На рисунке 1 наглядно можно увидеть модель состава системы, в которую входят:

- основные подсистемы: системы водо- и газоснабжения, освещения, охранная и пожарная сигнализации;

- вспомогательные подсистемы: слаботочные, мультимедийные системы, системы оповещения;

- к системам «сервиса» можно отнести систему освещения, система управления бытовыми приборами и так далее;

- средства общения.



Рисунок 1 - Модель состава системы «Умный дом»



Рисунок 1 (продолжение)

2.2 Схема устройств «Умного дома»

Устройства, необходимые для создания «Умного дома», можно разбить на несколько групп. Схема устройств показана на рисунке 2.

Рисунок 2 - Схема устройств «Умного дома»

Как говорилось ранее, система состоит из подсистем, а подсистемы - из элементов.

Первая группа элементов - это устройства ввода информации и сами датчики. Приводящие в исполнение элементы относятся ко второй группе - все приборы, которые можно подключить к системе «Умный дом». К примеру, источник освещения, подключенный к датчику движения. Третья группа - серверы и контроллеры, отвечающие за все действия, которые совершает «Умный дом. При помощи программного обеспечения сервер «Умного дома» настраивается таким образом, чтобы в зависимости от полученных данных датчиков определенным образом изменялось состояние исполнительных элементов (вторая группа).

Структурную схему системы можно увидеть на рисунке 3.

Рисунок 3 - Структурная схема системы «Умный дом»

Система «Умный дом» рассматриваться как модульная система. То есть всегда можно подключить новый функционал, сохранив при этом уже существующий. Например, «Умный дом» умеет управлять освещением и температурой в здании. Показалось этого мало, и решили добавить мультирум и телефонию. Именно поэтому можно составить такую схему «Умного дома», в которой ядром является «Умный дом», а системы подключаются как модули.

2.3 Разработка связей между элементами системы

Система «Умный дом» - это совокупность современных инженерно-технических решений. Целью использования данных систем является обеспечение высокого уровня комфорта и безопасности для людей, живущих или работающих в таком доме. Система «Умного дома» управляется посредством эргономичной и эффективной системы и главным её преимуществом является высокая эксплуатационная экономия.

Отличие «Умного дома» от обычного традиционного здания заключается в том, что при установленных одних и тех же инженерных систем, в «Умном доме» контроль за работой всего оборудования осуществляется автоматизированной системой управления (АСУ). То есть все подсистемы, установленные в интеллектуальном здании, работают по заданной программе.

Интегрированные контроллеры AMX (например, контроллеры серии NetLinx) позволяют построить систему управления «Умным домом», включающую также полный набор функций по управлению медиаконтентом (рисунок 4).



Размещено на http://www.allbest.ru/

Рисунок 4 - Система управления «Умным домом» на платформе АМХ

Универсальность платформы AMX и удобство ее использования для создания систем управления достигается за счет четырех ключевых факторов:

поддержка оборудования сторонних производителей и отраслевых протоколов управления инженерией и медиаконтентом;

возможность свободного программирования контроллеров и панелей управления под задачи конкретной системы;

модульный принцип формирования линейки оборудования и программного обеспечения;

поддержка разработчиков, осуществляемая компанией AMX.

Система управления «Умным домом» и интеллектуальным зданием на платформе AMX имеет распределенную архитектуру и строится на базе высоконадежных контроллеров. К контроллерам подключается оборудование AMX или сторонних производителей. Пользователь осуществляет управление и мониторинг инженерных систем и оборудования с помощью панелей управления - настольных, переносных, встраиваемых в стену.

Для передачи данных компания AMX использует стандартные протоколы Ethernet, Wi-Fi и Zigbee, а также собственные сетевые протоколы: высокоскоростной ICSNet и Axlink, дающий дополнительную гибкость в выборе сетевой топологии. Для сопряжения с системами других производителей, использующих отраслевые стандарты (EIB-KNX, LON и другие), в системах AMX используются шлюзы. Для управления подключенным оборудованием используются порты RS-232/422/485, DMX-512, MIDI, X10.

Основным управляющим элементом в системе «Умный дом» является контроллер AMX NI-3100. Поддерживаются 3 основных коммуникационных формата: Ethernet - стандарт для всех контроллеров, AxLink и ICSnet - собственные шины. Множество портов управления. Практически неограниченные размеры систем. Простое расширение. Простая архитектура. Скачиваемые программные модули. Код, который можно использовать многократно.

Функционально контроллер осуществляет полное управление системой, получает и обрабатывает информацию от системы, координирует работу по сценариям управления. Реализуется возможность ручного управления. Возможна визуализация управления, как системы отдельно, так и в общей визуализации системы «Умного дома».

Система построена по топологии «шина», что позволяет упростить монтаж управляющих элементов, кабелей и управляемых устройств.

Модульный принцип, положенный в основу формирования продуктовой линейки AMX, делает масштабирование и наращивание функциональных возможностей созданной системы максимально экономичным и эффективным. Единые стандарты разработки и обратная совместимость оборудования и программного обеспечения дают возможность легко заменить отдельные компоненты системы управления «Умным домом» или полностью модернизировать ее, сохраняя работоспособность системы в целом.



2.4 Выбор объектов элементов

Начнём с описания элементов инженерных систем «Умного дома».

Системы жизнеобеспечения являются одной из многих составляющей каждого здания. Их можно разделить на две группы:

основные (классические) системы жизнедеятельности: водоснабжение, энергоснабжение, система вентиляции, канализационная система, газоснабжение, отопление и прочие. Классические системы присутствуют в любом здании, где прибывает человек

дополнительные системы жизнеобеспечения: системы безопасности, системы кондиционирования, охранно-пожарная сигнализация и многое другое. Данные инженерные системы не являются основными, так как без них условия жизни современного человека остаются приемлемыми, они призваны сделать жизнедеятельность еще более комфортной и безопасной.

Рассмотрим подробнее основные системы жизнедеятельности, так как они присутствуют в любом проекте системы «Умный дом».

Система водоснабжения «Умного дома» представляет собой единый комплекс, состоящий из собственно объекта водозабора (в данном случае, колодец), насосного оборудования для водоснабжения, станции водоочистки, накопительный резервуар, водопроводная сеть, сантехника, установленных в доме и устройств для полива.

Вода способна причинить немалый ущерб владельцам любого жилища - она в состоянии испортить как мебель, так и любые напольные, настенные или потолочные покрытия. Современная система против потопа способна не только оповестить владельца о случившемся несчастье, но и полностью предотвратить его. Работает она довольно-таки просто. Сеть специальных датчиков, расположенных в местах возможной протечки воды в случае её появления, подаёт сигнал на пульт управления. В считанные доли секунды подаётся команда на электронные клапаны, полностью перекрывающие подачу воды в дом. Здесь очень важно правильно определить места установки датчиков и в нужном месте установить электронные клапаны - эта работа под силу только специалистам своего дела.

Но как говорится, электроника есть электроника, и дополнительный контроль со стороны человека всё-таки должен присутствовать. Поэтому, одновременно с подачей сигнала на электронный запирающий клапан, на мобильный телефон владельца такой системы поступает сообщение о произошедшей утечке воды.

Система газоснабжения не отличается сложным устройством и проста в применении и управлении. Основными её составляющими являются:

клапаны, регулирующие подачу газа;

датчики утечки газа. При возникновении аварийной ситуации, срабатывающие вместе с датчиками пожара, системы сигнализации и вентиляции;

система контроля работы и управления, которая напоминает о необходимости технического обслуживания, оповещает в случае возникновения аварийных ситуаций (утечек или сбоя в работе системы) и принимает меры для их предотвращения.

Если небольшая авария всё же произошла, «умная» система газоснабжения сработает быстро и оперативно и не даст маленькой неприятности разрастись до масштабов бедствия с далеко идущими последствиями.

Автоматическая система газоснабжения - это, прежде всего уверенность. Контроль утечки газа предназначен для своевременного отключения подачи газа и информирования при возникновении данной аварийной ситуации, что позволяет снизить ущерб от возможного взрыва и возгорания помещения (дома) и как следствие -- спасти жизнь не только хозяев дома, но возможно и жизни их соседей.

Для «Умного дома» характерно создание непрерывного электроснабжения. Главная задача «интеллектуального» дома состоит в создании условий автономного режима работы всего электрооборудования в доме во время перепадов электроэнергии, и ее отключения в целом. Для достижения этой цели разработчики системы электроснабжения «Умного дома» пользуются такими элементами питания, как:

аккумуляторные батареи;

зарядные устройства;

преобразователи подачи напряжения тока;

бензиновые или дизельные генераторы, которые используются только для особо мощных энергопотребителей.

При перепаде электроэнергии система электроснабжения «Умного дома» сглаживает провалы, а затем резкие вспышки напряжения. Если подача тока приостановлена вовсе, то автоматически отключается все электронное оборудование, кроме системы безопасности. Оповещения владельца дома идет через передачу данных путем отправления письма на электронную почту или передачей сообщения на мобильный телефон. Есть возможность установить в «Умном доме» систему переключения на автономное питание. На входе электричества в дом будет установлен накопитель и выпрямитель, это избавит от нежелательных перепадов энергии и короткого отключения

Система управления электроэнергией дает возможность организовать систему приоритетов. Протестировав всё включенное в сеть оборудование и, обнаружив, что резерв исчерпывает свои возможности, она отключит прибор, которому был присвоен низший приоритет. Система управления электроэнергией позволяет существенно экономить энергозатраты. Экономия достигается за счёт применения таймеров и датчиков движения (которые включают свет только при появлении в помещении человека), диммирования яркости осветительных приборов, установки энергосберегающих режимов на время кратко- или долгосрочного отсутствия людей дома, регулирования температуры помещений и режима работы теплых полов. Уходя из дома, ставим систему на охрану - свет в доме выключается автоматически, а электророзетки обесточатся, кроме выделенной линии, в которую включены, например, приборы со встроенным таймером или холодильник.

Система климат-контроля включает в себя три климатические системы -- отопление, вентиляция и кондиционирование. Система климат-контроля реализуется на этапе проектирования систем климата.

Для эффективной работы установки необходима информация об основных параметрах атмосферы в помещении. Их снятие выполняется специальными датчиками, установленными в тех помещениях, в которых необходимо поддерживать определенный микроклимат. Основываясь на полученных от датчиков данных, климатическая установка рассылает управляющие команды на сервоприводы отдельных функциональных блоков.

В некоторых случаях, поддержание необходимых параметров микроклимата возможно при участии только вентиляционных систем, которые берут на себя задачи вентилирования, отопления и кондиционирования. В частности, мощные современные вентиляционные установки способны рекуперировать тепло и холод: обеспечивать теплообмен между вытяжным теплым воздухом и более холодным приточным и наоборот. Таким образом, обеспечивая постоянный приток воздуха с заданными параметрами, вентиляция эффективно справляется с задачей климат-контроля.

Для контроля и управления параметрами микроклимата в помещении вентиляционной системе необходимо постоянно получать данные о параметрах воздуха. Эта задача решается путем установки специализированных климатических контроллеров и термостатов. Настраивая термостат на определенный температурный режим, пользователь тем самым задает программу вентиляционной установке, которая будет работать с учетом получаемых от контроллеров данных.

Для управления климатическими параметрами системы вентиляции используются удобные сенсорные панели управления «Умного дома» (рисунок 5).



Рисунок 5 - сенсорная панель управления «Умным домом»

Если делать выбор в пользу комплексных климатических установок, то в данном проекте используется многофункциональная система управления AMX (рисунок 6), так как это наиболее удобная в управлении и эксплуатации установка, способная обеспечить контроль над сервоприводами, контроллерами, термостатами, котельной и другими составляющими климатической системы. С ее помощью решаются любые задачи по поддержанию необходимых параметров микроклимата, как в отдельных помещениях, так и поэтажно или по всему дому.



Рисунок 6 - Система климат-контроля на базе контроллера NetLinx, термостата и датчика температуры AMX

Устройство может работать в предустановленных пользовательских режимах "Лето", "Зима", "Отпуск", контролируя поддержание выбранных пользователем параметров микроклимата даже в его отсутствие. Для обеспечения работы климат-контроля также используются контроллеры AMX, подающие установке сигнал в случае, когда параметры атмосферы в помещении отклоняются от установленных пользователем значений.

Система безопасности и видеонаблюдения включает в себя:

контроль за проникновением в помещения;

контроль за нахождением конкретного человека в конкретном помещении;

сценарии, имитирующие присутствие людей в доме;

дистанционное управление камерами видеонаблюдения;

видеонаблюдение с записью происходящих событий;

пожарную безопасность, контроль за возгоранием и задымлением помещений.

В принципе, видеонаблюдение и охранную сигнализацию можно отнести к одной системе. И та и другая созданы для одной цели - осуществление контроля за незаконным проникновением злоумышленников на территорию вашего жилища. Первая из них осуществляет, так сказать, визуальный контроль за внутренним и наружным пространством, а вторая - реагирует на попытки взлома дверей и окон. Друг без друга эти две системы выглядят, по меньшей мере, неполноценно.

Как и во всём другом, управление этими системами возлагается на центральный компьютер, где и записываются все данные, которые поступают с многочисленных видеокамер, расположенных как внутри, так и снаружи помещения, и всевозможных датчиков, расположенных во всех необходимых местах.

В состав системы видеонаблюдения входят видеокамеры, рассредоточенные по охраняемому объекту, и устройства видеозаписи - видеорегистраторы или видеосерверы. Как правило, при проектировании системы ставится задача максимального «покрытия» объекта видеонаблюдения. Систему видеонаблюдения целесообразно интегрировать со СКУД (системой контроля и управления доступом) и ОПС (охранно-пожарной сигнализацией).

Система видеонаблюдения выполняет мониторинг текущей обстановки на объекте, регистрацию событий, запись и просмотр видеоархива.

На рисунке 7 мы видим систему охранной сигнализации. На входные двери устанавливаются датчики, реагирующие на взлом замка и открывание дверей. Если злоумышленник в отсутствие хозяев попытается взломать или открыть подделанным ключом замок, на центральный пульт пойдёт сигнал, который в свою очередь перенаправится хозяину.



Рисунок 7 - Система охранной сигнализации

Но, как известно, в дом можно проникнуть не только через входную дверь - окна также подлежат защите. На них устанавливаются датчики, реагирующие на открывание и разбивание стекла. Завершают всю эту композицию из многочисленных сигнализаторов датчики движения, установленные внутри помещения. Если в отсутствие хозяев в доме обнаружится движение, то опять же срабатывает цепочка сигналов.

Создавая «умную» систему безопасности, очень важно помнить одно - в совместной работе всех этих систем должна быть полная согласованность, за которую и отвечает центральный компьютер. Необходимо понимать, что, к примеру, в случае с возгоранием, одновременно с включением системы пожаротушения должно произойти полное отключение электроэнергии (кроме задействованных в тушении цепей) и ни в коем случае не должна отключиться система подачи воды. Именно поэтому такая система перед запуском в эксплуатацию должна пройти полную проверку на работоспособность, быть хорошо отлажена и подвергаться периодическому техобслуживанию.

Остановимся на действиях «Умного дома» в случае пожара. Прежде всего, в доме, оборудованном системой «Умный дом», тепловые датчики устанавливаются во всех тех местах, где может внезапно вспыхнуть пламя, а датчики дыма - там, где возгорание может начаться с длительного тления. При малейшем изменении температуры или появлении дыма датчики мгновенно отреагируют и пошлют соответствующий сигнал в центральный модуль системы.

При первых признаках угарного газа срабатывает противопожарная система, прекращая доступ воздуха к очагу возгорания, и тут же происходит отключение электричества, электророзеток и кондиционеров, а также перекрывается газ.

При поступлении сигналов пожарной опасности на систему «Умный дом» возлагается задача оперативной эвакуации жильцов и вызова пожарных. До их приезда система осуществляет все мероприятия в соответствии с особым алгоритмом действий, направленных на устранение возгорания.

Системой пожарной безопасности предусмотрено также обязательное наличие «пожарной кнопки», нажав на которую можно моментально привести в действие всю систему пожаротушения. Она, в свою очередь известит об опасности находящихся в доме жильцов.

Если дома никого нет, то информация пожарной сигнализации будет направлена на мобильный телефон или электронную почту. Все это происходит одновременно со срабатыванием установленной системы пожаротушения для его локализации и ликвидации уже на начальной стадии.

Вместе с внешним тревожным сигналом включается и система дымоудаления через специальные клапаны с помощью мощнейшего вентилятора. Не заблокированное аварийное освещение позволяет присутствующих в доме найти дорогу и эвакуироваться через аварийный выход.

Одним из главных преимуществ «Умного дома» перед другими системами организации быта является то, что он обеспечивает максимальную безопасность как самого жилища, так и его владельцев. Поэтому можно не волноваться за сохранность дома. О любой попытке проникновения на территорию или выходе из строя какой-либо инженерной системы будет сообщено при помощи сообщения на мобильный телефон или Интернета.

В комплектацию «Умного дома» входят несколько систем оповещения: голосовая, посредством SMS и Интернета.

Голосовое сообщение. В системе «Умного дома» имеются встроенные средства, направленные против последствий таких ситуаций, как утечка газа или воды, возгорание и так далее. Система оповестит находящихся в доме жильцов о форс-мажорной ситуации через установленные динамики оповещения.

Интернет. Оснастив «Умный дом» специальным модулем, получаем возможность контроля над своим жилищем из любой точки мира, где есть выход в Интернет. Сделав соответствующий запрос, получите информацию о работе систем отопления, водоснабжения, освещения, датчиков, охраны и так далее, а если же в дом возникнет нестандартная ситуация, сразу же будет отправлено сообщении с подробным описанием ситуации.

При наличии высокоскоростного интернета и видеокамер в доме, можно узнать не только о том, что там происходит, но и в режиме реального времени пообщаться со своими домочадцами.

SMS-сообщения. При отсутствии выхода в Интернет можно узнать о состоянии всех инженерных систем в доме посредством SMS-сообщений. При этом, можно получить не только информацию о том, что происходит в жилище, но и отсылать команды системе. Так перед своим возвращением можно включить отопление в доме, систему снеготаяния.

SCADA-система. Еще одной системой управления «Умным домом» является SCADA-система, представляющая собой сенсорную панель для управления всеми инженерными системами «Умного дома».

Слаботочные системы - это неотъемлемая составляющая каждого современного здания, созданной, чтобы улучшить условия жизни человека. Основное назначение таких систем касается комфорта проживания и работы. С каждым годом они становятся сложнее и функциональнее, а значит, и повышается уровень жизни современных людей.

К слаботочным сетям относится:

локально-вычислительные сети;

структурированные кабельные системы;

системы связи и оповещения;

телевидение;

охранно-пожарная сигнализация;

системы видеонаблюдения.

К вопросу проектирования слаботочных систем следует подойти, с пониманием его особой важности, ведь они будут функционировать без проблем только в случае грамотно разработанного проекта их монтажа. Обратиться за помощью стоит к профессиональному инженеру-проектировщику. Проект должен быть продуман не только с точки зрения грамотного размещения на объекте различных узлов (слаботочного щитка, розеток, реле и прочее), проводки провода по стоякам, но и в соответствии с установленными нормами и стандартами, которые регулируются СНиП 083-98.

Слаботочные системы по предназначению делятся на бытовые (домашние) и коммерческие.

Бытовые слаботочные системы - это, прежде всего, телевидение, интернет, телефония, радиовещание, домофония, охранно-пожарная сигнализация и прочее.

К коммерческим слаботочным сетям относится: интернет и телефония, охранно-пожарная сигнализация, автоматизированный учет энергоресурсов, структурированные кабельные системы (СКС), локально-вычислительные сети (ЛВС), переговорные устройства (АТС) и прочее.

Структурированная кабельная система - это совокупность кабелей, разъемов, панелей и распределительных устройств, объединяющие здание или группу зданий в единое информационное пространство. Такая система включает в себя информационные, телефонные, охранно-пожарные и прочее сети, различные распределительные устройства, кабели, управляющие панели, систем контроля доступа и других систем безопасности.

Основное отличие СКС от простого комплекса сетей заключается в том, что СКС проектируется и монтируется на этапе строительства, и в нее изначально заложена огромная мощность и пропускная способность. Это является одновременно и основным достоинством структурированных кабельных систем (каналы СКС способны выдержать очень большую нагрузку) и их основным недостатком (в отличие от проектирования и монтажа простых телефонных или компьютерных сетей проектирование СКС требует привлечения специалистов высочайшей квалификации).

Центральным элементом структурированных кабельных систем является главный коммутационный узел здания, который представляет собой аппаратный комплекс, объединяющей все входящие и исходящие кабели этажных коммуникационных узлов с каналами, ведущими из здания. Этажные КС в свою очередь объединяют все кабели, идущие от входных точек этажа, и являются, таким образом, коммуникационными узлами второго порядка.

Входные точки или точки входа представляют собой не что иное, как разъемы для подключения различных устройств к системе кабелей. Примерами таких устройств могут быть:

телефонные аппараты, факсимильные аппараты;

персональные компьютеры;

серверы;

датчики и контрольные панели систем безопасности.

Слаботочные системы для дома используются для обеспечения бесперебойной работы оборудования, необходимого для комфортного и безопасного отдыха и работы.

Структурированные кабельные системы значительно упрощают и оптимизируют управление различными кабельными системами, так как монтаж СКС позволяет объединить их в единое информационное пространство.

Проектирование СКС осуществляется на этапе строительства объекта. Соблюдение этого условия позволит создать грамотный проект распределения коммуникаций и подключения всех кабельных систем к единому аппаратному узлу - центру управления структурированной кабельной системы.

Локально-вычислительные сети обеспечивают: совместное использование ресурсов сети (модемов, принтеров, файлов и прочее); средства резервирования и хранения различной информации; возможность быстрого доступа к необходимой информации в сети; защиту информации от взлома; работу с современными средствами, повышающими эффективность рабочего процесса (системы электронного документооборота, прием и передача факсов, сетевые базы данных, бесперебойный доступ в Сеть Интернет).

Система «Умный дом» позволяет, находясь в доме, быть всегда в центре событий, интегрируя источники получения информации (телевидение и интернет) в окружающую среду. Система позволяет вести прием и распределение эфирного или спутникового телевидения по всем помещениям на любой источник воспроизведения, а так же распределять другие потоки цифровых данных (Интернет) по дому. Интеграция с системой видеонаблюдения позволит получать изображение от камер наблюдения на любом телевизоре в доме. Совсем необязательно иметь в каждой комнате антенну эфирного или спутникового вещания или точку выхода в Интернет -- сигнал вещательного/спутникового телевидения с антенны поступает в систему «мультирум», а далее распределяется между различными комнатами с телевизорами, ТВ-тюнерами и управляющими устройствами. Помимо управления, с сенсорных панелей или с телевизора возможен выход в Интернет.

Управление распределением сигнала производится из любой точки дома, при помощи пультов, сенсорных экранов, плазменных панелей. Сигнал с камер видеоохраны не обязательно смотреть только на предназначенных для этих целей мониторах. Видеонаблюдение можно вести и с любого другого устройства, подключенному к видеоконцетратору и системе «мультирум». Сигнал с видеокамеры транслируется на определенный настроенный телевизионный канал, доступный к просмотру и управлению в любой комнате дома.

Система «Умный дом» делает возможным общение со своим домом по телефону, получив не только полную информацию о текущем состоянии подсистем, но возможность удаленного управления каждой из них. Позвонив на домашний телефон, подождав некоторое время и введя пароль, узнаете о состоянии всех систем Вашего дома. С мобильного телефона или смартфона существует альтернативная возможность получения информации о своем доме -- при помощи Java-приложения все системы будут «на ладони».

Вести диалог между «Умным домом» и его хозяином помогает интернет. С любого компьютера, подключенного к интернету, из любой точки мира можно узнать о состоянии дома, посмотреть записи камер видеонаблюдения.

Wi-Fi сети для передачи данных особенно удобны в плане модернизации. Не нужно «тянуть» провода к каждой точке, достаточно иметь один передатчик и по всему дому будет доступ к информации. Через Wi-Fi протокол возможно и управление всеми функциями системы «Умный дом».

Система «Умный дом» предоставляет множество технических решений, по автоматизированному управлению средствами связи. Они способны сделать жизнь комфортней, безопасней и менее зависимой от обстоятельств.

Мультимедийные системы - это совокупность одноименных подсистем, обеспечивающих возможность создания, хранения и воспроизведения аудио и видео информации. Важной характеристикой мультимедийных систем является высокое качество воспроизведения всех подсистем.

Домашние мультимедийные системы - это организованная работа различного оборудования, связанного в единый комплекс. При помощи устройств управления (сенсорных панелей, пультов управления) осуществляется программирование сценариев работы и их запуск. Домашние мультимедийные системы включают в себя: домашний кинотеатр, мультирум, телевидение, медиасервер и аудиосистемы.

Мультирум (Multiroom) - система распределения аудио и видеосигналов от различных источников в несколько отдельных зон, удаленных помещений.

В определенном месте вашего дома концентрируется вся техника, которая может являться источником аудио и видео - это может быть, например, спутниковый TV-тюнер, радио, компьютерный сервер с цифровыми данными, IPod, DVD чейнджер и тому подобное. Все источники подключаются к специальному ресиверу - с ним связываются все зоны, в которых следует выводить музыку или изображение.

Таким образом, нет необходимости во всех комнатах устанавливать свои источники звука и видео. Сигналы из Multiroom по специальным каналам распределяются по всему дому, и из каждого подключенного к системе помещения можно выбрать один из доступных источников данных.

Мультимедийный сервер (медиасервер) представляет собой интегрированное мультимедийное решение в системе «Умного дома», позволяющее управлять всем медиаконтентом - фильмы, музыка, игры, фотографии. Основное предназначение медиасервера - хранение и удобство управления. В одном медиасервере можно хранить террабайты мультимедийной информации. А это - целые бибилотеки CD, DVD, Blu-Ray дисков. Нет нужды хранить это все в шкафах - жесткий диск медиасервера хранит и выдает все по-первому требованию.

Просмотром телевизора не ограниченны одной комнатой, так как одновременно в нескольких комнатах можно просматривать различные фильмы с одного медиасервера. Он хранит точную цифровую копию дисков CD, DVD и Blu-Ray на жестком диске, и выдает фильмы и музыку по всему дому. Таким образом, с помощью одного источника можно создать полноценную систему домашних развлечений.

Для управления медиацентром используют различные средства управления - универсальные пульты, сенсорные панели, планшеты и прочее. Доступ к медиаконтенту может осуществляться как на экране телевизора (полноценное меню, при котором на экране отображаются обложки дисков, по которым можно перемещаться стрелками, выбирая тот или иной контент), так и на вашем устройстве управления (упрощенное меню, при котором весь контент отображается в виде списка). Если позволяет экран, то можно выводить полноценное меню (например, сенсорные панели «Умного Дома», iPad и так далее), и, наоборот, если экран маленький (например, iPhone или iPod), то меню выводится списком.

С помощью системы «Медиасервер», можно:

добавлять и удалять новые файлы в систему (DVD, фильмы, музыку, фотографии);

получать данные из дискового массива (копирование компьютер пользователя);

создавать, редактировать, получать из сети Интернет информацию о медиаконтенте (фильмы, музыка);

создавать, редактировать и удалять любые PlayLists, сценарии и прочее;

осуществлять контроль состояния дискового массива, сервисные функции;

прослушивать Интернет-радио.

Отдых и общение современного человека автоматизированы настолько, что нет необходимости отслеживать какую-либо систему или функцию, если под рукой есть пульт управления с заданными заранее сценариями.

Управление освещением: комфорт для человека и экономия ресурсов. На сегодняшний день наиболее востребованной и популярной функцией комплексов бытовой автоматизации является управление светом в доме. Это обусловлено тем, что реализация подобных проектов:

достаточно проста;

не требует больших финансовых вложений;

позволяет рационально использовать электроэнергию;

делает быт более комфортным, удобным.

Предлагаемое нами дистанционное управление освещением может осуществляться с помощью сенсорной панели, ИК-пульта, посредством компьютерной программы. Оно интегрируется с различными датчиками, диммерами, таймерами, что расширяет функциональность «Умного дома».

В проектируемом «Умном доме» освещение управляется разными способами. В частности:

Включение/выключение осветительных приборов производится в определенное время, по команде с пульта или сенсорной панели, при срабатывании датчиков движения.

Регулирование яркости источников света осуществляется с помощью специальных устройств - диммеров - в зависимости от установок пользователя или от уровня освещенности в помещении.

Разнообразные световые сценарии создаются в соответствии с пожеланиями пользователя путем программирования работы осветительных устройств.

Телевизор, утюг, стиральная и посудомоечная машина, духовой шкаф, холодильник, электрообогреватель - все электроприборы в доме могут подчиняться одному нажатию клавиши на панели управления. Для этого все розетки в доме связаны в одну единую сеть и подчиняются системе «Умный дом», которая легко управляет целой группой электроприборов и каждым прибором в отдельности. Одно нажатие кнопки на удобной и понятной панели, и включили или выключили нужный прибор или группу приборов, настроили их бесперебойную и безопасную работу. Это избавляет от ежедневного метания от прибора к прибору для включения и выключения, или чтобы узнать: все ли нормально работает? Кроме того, электроприборами можно управлять и на расстоянии, например, через мобильный телефон.

Можно запрограммировать систему на включение или выключение любого прибора в определенное время. Уходя из дома, система «Умный дом» предусмотрительно обесточивает розетки, для этого нужно нажать на панели управления всего лишь одну кнопку - «Выключить все приборы». Или можно настроить систему на автоматическое обесточивание розеток в определенное время.

«Умный дом» позволяет контролировать и корректировать работу всех домашних систем - освещения, отопления, вентиляции, охранного видеонаблюдения, электропитания бытовых устройств и так далее. Управление этим процессом осуществляется автоматически. Однако при необходимости человек может изменять параметры работы того или иного оборудования и определять его реакцию на возникновение внештатных ситуаций.

Современная система управления «Умным домом» настраивается несколькими способами:

с помощью сенсорной панели;

через пульт;

по телефону;

посредством компьютерных программ.

Все средства управления «Умным домом» показаны на рисунке 8.

Каждая методика имеет свои особенности, преимущества.

В последнее время получило также распространение удаленное управление через интернет. Интернет-управление является одним из прогрессивных направлений систем «Умного дома». Графическая оболочка может выглядеть универсально, как панели управления в «Умном доме».

Иногда не бывает возможности выключить все электроприборы, или просто можно забыть выключить утюг. В любой момент сможете не только проконтролировать систему, но и выключить оборудование. Имея доступ в Интернет и любой гаджет, позволяющий зайти в панель управления, можно выполнять любые процедуры с домом. Неожиданно уезжая в командировку, можно подготовить дом к отсутствию хозяина, включив более высокий уровень безопасности и охраны.

Рисунок 8 - Интеллектуальные системы управления

Другой вариант - использовать для удаленного управления электронную почту. При необходимости система может регулярно посылать хозяину дома письма с отчетом о своем состоянии.

Сенсорная панель представляет собой монохромный/цветной ЖК-дисплей, который является либо переносным, либо вмонтированным в стену. С помощью легкого касания к нему:

активируется конкретная система;

изменяется режим ее работы;

создается новый сценарий ее действий.

Интерфейс сенсорной панели понятен, удобен, настраивается в зависимости от предпочтений человека. Внешне он напоминает обычную компьютерную операционную систему, что значительно упрощает пользование им. На экране дисплея отражается текущая информация о состоянии определенных систем, обозначаются клавиши быстрого вызова тех или иных окон. Для того чтобы система управления «Умным домом» распознала команды человека, достаточно выбрать в конкретном окне нужные кнопки-элементы.

Традиционное дистанционное ИК-управление осуществляется с помощью специального пульта. Это устройство позволяет активировать работу мультимедийной техники, создать или изменить сценарий освещения, инициировать охранные системы и прочее. К такому пульту можно подключить ограниченное количество бытовых устройств, зато дистанционное ИК- управление не связано с трудоемкой прокладкой кабельных сетей.

Любой компьютер легко интегрируется с «Умным домом». Он может выполнять роль сервера системы. Это дает возможность визуализированного управления, а также сбора данных для статистики. А если объединить в сеть стационарный компьютер с карманным, последний можно использовать как беспроводной, интерактивный пульт управления.

Программы для управления «Умным домом» можно установить на рабочем компьютере в офисе или на ноутбук, который будет спутником в любых поездках, в командировке или на отдыхе, всегда можно следить за состоянием дома.

3. Создание проекта «Умного дома»

3.1 Обзор проекта дома

Проект «Умный дом», рассматриваемый в данной работе будет реализован в обыкновенном одноэтажном дачном доме с мансардой.

Часть первого этажа занимает гостиная-столовая. От кухни гостиную отделяет открытый арочный проем. В холле находится лестница на другие этажи, рядом с лестницей расположен вход в кабинет, который можно будет использовать как спальню для гостей.

В мансарде расположенные две спальни. Одна из спален с балконом.

Вся планировка выполнена в перегородках и при желании может быть изменена.

Высота 1-го этажа - 2,7 м, 2-го этажа - 2,5 м.

Габаритные размеры дома - 6000 х 8000 мм.

3.2 Компоновка «Умного дома»

Вариант компоновки «Умного дома» показаны в приложениях 1 и 2.

На планах показаны варианты размещения отдельных компонентов «Умного дома» по помещениям. Условные обозначение элементов «Умного дома» приведены в таблице 2.



Таблица 2 - Элементы «Умного дома»

4. Внедрение, тестирование

Установка системы «Умный дом» происходит в несколько этапов.

Система «Умный дом» состоит из множества датчиков, кабелей, коммуникаций, которые монтируются так, чтобы они не портили интерьер помещения. Поэтому установка «Умного дома» проводится на стадии строительства или ремонтных работ, чтобы не нарушить чистовую отделку. То есть на первом этапе устанавливаются все коммуникации (воздухопроводы, кабель-каналы) и элементы, которые скрыты в стенах, полах (различные датчики, установочные коробки и прочие). На данном этапе не должно быть ошибок, так как проблематично будет что-то исправлять. Если все установлено правильно, то можно делать чистовую отделку.

На втором этапе тестируются все установленные коммуникации, и если нигде нет повреждений, устанавливаются переключатели, розетки, панели и приборы в нужные места. Все соединяется кабелями при помощи пайки, разъемов и так далее.

Когда все установлено и смонтировано можно приступить к запуску и проверки работоспособности всех подсистем и узлов. Поочередно включаются и настраиваются подсистемы. Например, проверяется давление и температура в отопительном контуре.

На этапе программирования: программируются работа контроллеров и прописываются нужные сценарии. К примеру, какие нужно перекрыть краны при утечке воды или газа, в каких случаях должна сработать пожарная сигнализация и так далее. На заключительном этапе проводится тестирование всей системы в целом. Если находятся какие-то ошибки и недочеты, то они устраняются. На этапе тестирования моделируются реальные условия для срабатывания датчиков (задымление, открытие окон, протечки воды или газа и так далее) и если какой-либо датчик срабатывается неправильно, то его работа перенастраивается.

5. Подготовка технической документации

Всей системой можно управлять как дома, так и на работе, дистанционно через планшет или смартфон, для этого необходимо лишь удаленно подключиться к системе через Интернет. Зайдя в систему управления, можно посмотреть какая температура на данный момент в доме. Также можно просмотреть фрагменты записи с видеокамер за интересующий период времени. Находясь дома, с помощью сенсорной панели можно: отрегулировать температуру; выключить свет в комнатах, где никого нет; включить музыку.

Интеллектуальная система запрограммирована на несколько сценариев.

Например, при сценарии «Я дома» разблокируются окна и двери, включается свет, в розетках появится напряжение, внутренние видеокамеры отключаются.

При сценарии «Отпуск» система отопления переходит на минимальный режим, или вообще отключается в зависимости от времени года.

При незаконном проникновении в дом, система оповестит, прислав SMS-сообщение и заблокирует все окна и двери.

При утечке газа или воды система перекроет соответствующие краны и оповестит также SMS-сообщением.

Также для каждой комнаты настроен свой сценарий. Например, в прихожей, в данном проекте она совмещена с коридором, установлен датчик движения. Можно не боятся ночью споткнуться обо что-то.

В кухне для обеспечения пожарной безопасности установлены датчики задымления и утечки газа. При срабатывания датчика дыма, система отключит все приборы включенные в сеть. При утечке газа будет перекрыт электронный кран, а также будет включена дополнительная вентиляция и отроются окна. Во обоих случаях сработает сирена.



Заключение

В данной работе был рассмотрен проект системы «Умный дом», установленный в одноэтажный дом с мансардой. В систему входят такие подсистемы как:

водоснабжения;

газоснабжения;

система энергоснабжения;

система климат-контроля;

медиасервер, мультирум;

охранная система;

пожарная система;

система оповещения;

система управления.

Управление системой осуществляется с помощью сенсорной панели, смартфона, планшета, а также через компьютер, подключенный к Интернету.

Использование системы «Умный дом» дало ощутимый экономический эффект в виде снижения затрат на отопление, водо- и газоснабжения, электроснабжение.



Список использованных источников

1. Гололобов, В. Н. «Умный дом» своими руками / В. Н. Гололобов. - М.: НТ Пресс, 2007. - 416с.

2. Тесля, Е. В. «Умный дом» своими руками: Строим интеллектуальную цифровую систему в своей квартире/ Елена Тесля. - СПб.: Питер , 2008. - 217с.: ил. + CD

3. Марк, Э.С. Практические советы и решения по созданию "Умного дома"/ Э.С. Марк. - М.: НТ Пресс, 2007. - 432с.

4. Харке, В. Умный дом. Объединение в сеть бытовой техники и системы коммуникаций в жилищном строительстве/ Вернер Харке. - М.: Техносфера, 2006. - 287с.

5. Статические и динамические экспертные системы/ Попов Э.В., Фоминых И.Б., Кисель Е.Б., Шапот М.Д.. - М.: Финансы и статистика, 1996. - 276с.

6. Кашкаров, А.П., Электронные схемы для «умного дома»/А.П. Кашкаров. - М.: НТ Пресс, 2007. - 256с.

7. Клир, Дж. Системология. Автоматизация решения системных задач/ Клир Дж. - М.: Радио и связь, 1990. - 539с.

8. Сурмин, Ю.П. Теория систем и системный анализ: учеб. Пособие/Ю.П. Сурмин. -- К.: МАУП, 2003. - 368с.

9. Кашкаров, А. П. Электронные схемы для дома/ А.П. Кашкаров. -- М.: НТ Пресс. 2008. -- 191с.

10. Гулякина Н.А. Общая теория систем [Электронный ресурс]: электронный учебно-методический комплекс. - Мн.: БГУИР, 2007 (Кафедра интеллектуальных информационных технологий)

11. АМХ Россия [Электронный ресурс]: офиц. сайт. - Режим доступа: http://www.amx.ru

12. Группа компаний «Триа-комм» [Электронный ресурс]: офиц. сайт. - Режим доступа: http://www.tria-komm.ru

13. Новинки бытовой техники и электроники [Электронный ресурс]: офиц. сайт. - Режим доступа: http://www.temtehnika.ru/amx/

14. Инженерные системы для дома [Электронный ресурс]: инф.-справ. система. - Режим доступа: http://www.220help.ru

15. Ремонт квартиры своими руками [Электронный ресурс]: инф.-справ. система. - Режим доступа: http://russian-remont.ru/bezopasnost-umn-dom/

16. Компания «Релкон» [Электронный ресурс]: офиц. сайт. - Режим доступа: http://www.re-e.ru

17. Компания «Smartinside» [Электронный ресурс]: офиц. сайт. - Режим доступа: http://smartinside.ru/umnie-doma

18. Интернет-магазин "Hi-Fi Audio" [Электронный ресурс]: инф.-справ. система. - Режим доступа: http://www.hifiaudio-spb.ru

19. Гвоздем.ru. Ремонт квартиры своими руками [Электронный ресурс]: инф.-справ. система. - Режим доступа: http://www.gvozdem.ru

...