Использование технологии Arduino для управления многоквартирным домом на основе технологии Интернета вещей

Размещено на http://www.allbest.ru/

Использование технологии Arduino для управления многоквартирным домом на основе технологии Интернета вещей

Кувшинова Анастасия Игоревна

Факультет математической экономики статистики и информатики, ФГБОУ ВО «РЭУ им. Г.В. Плеханова» г. Москва, Российская Федерация

Аннотация

В статье рассматривается проблема, связанная с достоверностью расчетов оплаты коммунальных услуг, предоставленных ЖКХ возможности внедрения таких технологий, как Arduino, Интернет вещей и RFID, а именно примеры конкретных решений об «умных счетчиках» и управлении отоплением.

Ключевые слова: Радиочастотная идентификация, Интернет вещей, Arduino, умный город, умный дом, умное отопление, умные счетчики воды, ЖКХ, IT-технологии, технологии

Введение

Как известно, многие люди сталкиваются с проблемами, связанными с предоставлением ЖКХ коммунальных услуг, а именно расчеты и ежемесячная оплата потребляемых - электричества, воды, газа и т.д. Проблема заключается в том, что не всегда ежемесячный расчет предоставленных услуг является достоверным. А из этого следует еще одна проблема - доказать, что расчеты были неверными. В связи с этим, данная проблема является весьма острой и актуальной для России.

На данный момент времени, существуют 2 решения, которые могут помочь отследить потребление жителями горячей и холодной воды, а также возможность регулировать подачу отопления в зимний период. Первым решением является установка счетчиков в каждой квартире, которые подсчитывают потребление жителями воды. Однако, счетчики являются механическими и имеют вероятность ошибки, а также, существует фальсификация показателей путем «скручивания» данных. Более того, есть риск быть обманутым мошенниками, заявляющими о необходимости замены счётчика до истечения его срока годности. Второе решение - возможность регулировки отопления в зимний период. В России, отопление жилого дома является центральным. Существует возможность отказаться от центрального отопления, перейдя на автономное. Но, появляются проблемы, связанные с предоставлением большого количества документов на отказ от ЦО, а также невозможность многих жителей перейти на АО из-за устаревших отопительных приборов и необходимостью их дорогостоящей заменой [1]. В связи с этим, не все жители могут контролировать и изменять подачу тепла в своих домах.

На сегодняшний день, IT-технологии стремительно развиваются, стараясь автоматизировать все сферы деятельности. Одними из возможных решений вышеперечисленных проблем может стать внедрение, так называемых RFID технологий, а именно технология интернет вещей и технология Arduino, которые можно использовать при управлении многоквартирным домом.

Возможность использования устройств Интернета вещей при построении единого информационного пространства ЖКХ уже неоднократно рассматривалась в работах А.А. Попова [2, 3]. Отмечалось, что в настоящий момент при нынешнем уровне готовности организаций по управлению ЖКХ внедрение информационных систем на основе устройств Интернета вещей является затруднительным и связано с рядом проблем [4]. При этом в связи с увеличением темпов автоматизации жилищно-коммунального хозяйства и быстрым совершенствованием информационных технологий, рассмотрение использования устройств Интернета вещей в сфере управления жилищно-коммунальным хозяйством. Однако, устройства плохо взаимодействуют. Именно для этого необходима платформа, которая могла бы объединить работу устройств. Технология Arduino является решением данной проблемы, а именно, при объединении приборов формируется единое пространство ЖКХ.

1. Технологии RFID, Интернет вещей и Arduino

интернет вещь управление отопление

Итак, начнем с того, что же такое RFID технологии. Согласно данным компании-интегратора «РСТ-ивент» - «…технология радиочастотной идентификации - это технология нового поколения, основанная на использовании радиочастотного электромагнитного излучения. RFID применяется для идентификации и учета объектов» [5]. Данная технология включает в себя RFID-метки, считыватели и ПО. Состав RFID также подразделяют на соответствующие виды меток, считывателей и программного обеспечения. Технология радиочастотной идентификации является популярной во всем мире и находит применение в различных направлениях сфер бизнеса и экономики. И именно из-за широкой известности RFID стала толчком для появления технологии интернета вещей.

В современном обществе мы привыкли взаимодействовать с различными устройствами, посредством их управления. Появилась необходимость и возможность осуществить переход передачи данных не «от человека предмету», используя сеть, а «от одного предмета к другому». Такая технология получила название - интернет вещей. Данная технология находится в начале своего пути, и уже внедряется во многие сферы деятельности. Примером служат «умные» бытовые приборы, а именно, «умные» холодильники, посудомоечные машины и т.д. IoT использует такие средства как [6]:

· Идентификация

· Измерение

· Передача данных

· Обработка данных

Говоря об идентификации данных используются технологии RFID - средства автоматической идентификации, а именно - оптически распознаваемые идентификаторы и средства определения местонахождения предметов в режиме on-line [7]. Для предметов, непосредственно подключенных к сети, используются MAC-адреса сетевого адаптера. MAC-адрес позволяет идентифицировать устройство на канальном уровне, но дает ограниченное количество доступных адресов. В связи с этим, также применяют протокол IPv6, обеспечивающий предметы уникальными адресами [8].

Благодаря технологиям интернет вещей и радиочастотной идентификация, идет развитие робототехники, а именно контроллеров, датчиков, исполнительных механизмов, позволяющих наделить объекты «интеллектом». Чтобы устройства обладали «интеллектом» необходимо анализировать данные, сделать выводы и принять решение соответствующей программой. Одной из таких возможностей обладает технология Arduino. Согласно определения Википедии Arduino -- торговая марка аппаратно-программных средств для построения простых систем автоматики и робототехники, ориентированная на непрофессиональных пользователей [9]. Данное средство представляет собой набор печатных плат и программную оболочку IDE. Данное средство имеет открытую архитектуру, что позволяет свободно писать и компилировать программу для определенного устройства.

2. Применение технологий Arduino и Интернет вещей в многоквартирном доме

Итак, рассмотрим возможность внедрения технологии интернета вещей и технологии Arduino для управления многоквартирным домом. Для того, чтобы избежать проблем, связанных с коммунальными услугами, необходимо сделать шаг навстречу новым технологиям, которые смогут упростить жизнь каждому жителю и ЖКХ.

Первым решением, которое могло бы помочь уменьшить проблемы с водоснабжением, является появление «умных счетчиков». Во-первых, необходимо внедрение технологии Arduino, а именно установка плат в счетчики. На плате должны быть установлены:

· Цифровой датчик температуры и влажности

· Аналоговый датчик температуры

· Приемник сигналов с пульта ДУ

· Кнопка запроса

Также необходимы:

· Кабель Ethernet

· Сетевой адаптер

· Внедрение графического интерфейса, для управления устройством

Графический интерфейс может состоять из кнопки запроса и отображения текущего состояния расхода воды. Запрос о состоянии включает в себя температуру и расчет потребления воды. При моменте обращения жителя об информации, счетчик посылает данные на мобильный телефон, компьютер или другое устройство. Житель может сделать запрос на информацию о потреблении воды как для счетчиков горячей или холодный воды отдельно, так и общую, сводную информацию. Вместо передачи данных по интернету, можно передавать данные через GSM.

Во-вторых, появляется необходимость в модернизации счетчиков, выпуска новых счетчиков внедрение в счетчики «мокрого» типа, когда механизм не изолирован от потока воды.

При управлении многоквартирным домом нужно, чтобы данные с каждой квартиры передавались либо напрямую ЖКХ, либо передавались на общий счетчик по всему дому, который затем передавал собранные систематизированные данные ЖКХ.

Второе решение - управление отоплением через GSM или кабель Ethernet. Принцип внедрения несколько похож с «умными счетчиками». Во-первых, также необходимо внедрение плат Arduino, которые включают в себя [10]:

· Цифровой датчик температуры и влажности

· Аналоговый датчик температуры

· Приемник сигналов пульта ДУ

· Кнопки запросов

Интерфейс может состоять из кнопки запроса и отображения состояния температуры в каждой комнате. Житель может сделать запрос о состоянии температуры подачи отопления. «Умные» устройства должны работать автономного для того, чтобы поддерживать приемлемую температуру в отопительный сезон и подстраиваться под изменения погодных условий. Для измерения необходимо стандартное оборудование, включающее:

· Плата Arduino

· Плата Ethernet Shield

· Модуль датчика температуры и влажности

· Коробка

· Сетевой адаптер

· Цифровой термометр

· Соединительные провода

· Пульт ДУ

Информация передается ЖКХ напрямую, путем сведения данных по всему дому.

Заключение

Рассмотрев технологии RFID, Интернет вещей, Arduino и совместив их на примере многоквартирного дома, можно сделать вывод, что данные технологии могут решить проблемы с коммунальными платежами, передавая информацию жителям и ЖКХ для последующих правильных расчетов оплаты, отслеживания потребления и уменьшение издержек на предоставляемые услуги как со стороны ЖКХ, так и со стороны жителей. Также применение данных технологий поможет избежать мошенничества и фальсификации данных путем оперативного управления и располагать более точными данными.

Список литературы

1. Отопление многоквартирного дома: разводка теплоносителя и возможность перехода на автономный обогрев // Гид по отоплению

2. URL: http://otoplenie-gid.ru/gde/kvartira/447-otoplenie-mnogokvartirnogo-doma (дата обращения 18.05.17)

3. Попов А.А. Анализ возможности использования устройств Интернета вещей для формирования единого информационного пространства жилищно-коммунального хозяйства // [Креативная экономика. [2017. Том. 11. №2. С.223-240] (дата обращения 18.05.17)

4. Попов А.А. Интернет вещей - одно из направлений инновационного развития ИТ-инфраструктуры организации по управлению многоквартирными домами / Актуальные вопросы образования и науки: Сборник научных трудов по материалам Международной научно-практической конференции 30 декабря 2013 г.: в 14 частях. Часть 4; М-во обр. и науки РФ. Тамбов: Издательство ТРОО «Бизнес-Наука-Общество». [2014. С. 109-117.] (дата обращения 18.05.17)

5. Попов А.А., Дутов К.С. Возможность использования Интернета вещей в едином информационном пространстве для жилищно-коммунального хозяйства региона // Научные труды Вольного экономического общества России. [2014. Т.186. С.391-396] (дата обращения 18.05.17)

6. RFID-решения для вашего бизнеса // компания «РСТ-инвент» - URL: http://www.rst-invent.ru (дата обращения 18.05.17)

7. Что такое интернет вещей // Tadviser. Государство. Бизнес. ИТ. - URL: http://www.tadviser.ru/index.php/Статья:Что_такое_интернет_вещей_(Internet_of_Things,_IoT)#.D0.9F.D0.B8.D1.82.D0.B0.D0.BD.D0.B8.D0.B5_.D0.B4.D0.B0.D1.82.D1.87.D0.B8.D0.BA.D0.BE.D0.B2 (дата обращения 18.05.17)

8. Петин В.А. Проекты с использованием контроллера Arduino / Петин В.А. - БХВ Петербург [2014 с.239-242] (дата обращения 18.05.17)

9. Гагарин А.С. Меняем мир с Интернетом вещей. С чего начать? // Занимательная робототехника - URL: http://edurobots.ru/2016/04/internet-veshhej/ (дата обращения 18.05.17)

10. Технология Arduino // Википедия свободная энциклопедия - URL: https://ru.wikipedia.org/wiki/Arduino (дата обращения 18.05.17)

11. Накоряков В. Видеоматериал: «управление отоплением в загородном доме через GSM» - URL: http://arduino-projects.ru/projects/upravlenie-otopleniem-v-zagorodnom-dome-cherez-gsm/ (дата обращения 18.05.17)

Размещено на Allbest.ru