Интеллектуальная система управления «Умный дом»

Содержание Введение

1. Использование системы — Умный дом

2. Система интеллектуальной автоматизации «Умный дом»

3. Управление системой Умный дом

4. Основные параметры системы «Умный дом»

4.1 Энергосбережение

4.2 Освещение

4.3 Система климат-контроль

4.4 Контроль проникновения

4.5 Контроль протечки воды Заключение Список использованных источников

Введение

Умный дом — это неотъемлемый атрибут любого современного жилища, в котором так много различных инженерных систем: освещение, силовая электрика, отопление, вентиляция, кондиционирование, техника домашнего кинотеатра, охранно-пожарная сигнализация. Без комплексного подхода к решению этих задач, невозможно достигнуть желаемого уюта. Только система УМНЫЙ ДОМ способна присматривать за всей инженерией Вашего жилища круглосуточно 365 дней в году.

Умный дом — это интеллектуальная система управления, которая объединяет в единый комплекс все оборудование, решающее различные задачи в сфере обеспечения безопасности, жизнеобеспечения, развлечений и связи. Любая система умный дом состоит из датчиков, через которые поступает информация, и исполнительных устройств.

Одно из главных достоинств интеллектуальных зданий — это комфорт, который они обеспечивают своим жильцам. Управление освещением дома и придомовой инфраструктуры позволяет создавать различные варианты световых сцен, любые комбинации, в зависимости от времени суток и настроения, одним нажатием на кнопку. Система климат-контроль дает возможность в одно и то же время в разных комнатах воссоздать условия различных климатических зон. Для этого всего лишь нужно задать требуемую температуру на сенсорной управляющей панели.

Еще одно неоспоримое достоинство «умного» дома — это система безопасности. Причем системы автоматизации продуманы так, что предполагают защиту от любой чрезвычайной ситуации. Во-первых, они обеспечивают защиту от вторжения с помощью камер видеонаблюдения, автоматизации дверей, ворот, роль ставней, охранной сигнализации. Во-вторых, нет практически ни единого шанса пожара — оставленные включенными утюг, щипцы, или духовка, будут вовремя выключены, а в случае любого возгорания или задымления сработает пожарная сигнализация. Система контролирует расход воды, электроэнергии, тепла. Это достигается с помощью максимально рационального использования.

«Умных» домов в России пока немного, этот рынок в нашей стране только формируется. Однако, специалисты уверены в перспективности данного направления. Пока это в основном подмосковные коттеджи или элитные квартиры в Москве и Санкт-Петербурге. Однако существуют и малобюджетные проекты, которые позволяют создавать отдельные виды систем с минимальными затратами денежных средств.

1. Использование системы — Умный дом В каждом современном здании (доме) в той или и иной степени функционирует большое количество оборудования, обеспечивающего быт, комфорт, уют, связь и безопасность, помогающего отдохнуть и создающего полноценную рабочую среду. Удобство управления этими системами, их интеграция друг с другом, возможность слаженно работать вместе, увеличивая тем самым функциональность каждой из них в отдельности — все это и дает возможность назвать такой дом — Умным домом.

В отсутствии человека Умный дом будет поддерживать оптимальным образом постоянный микроклимат, сохраняя тем самым уют, комнатные растения и мебель. Она выключит не нужный свет или наоборот будет создавать видимость вашего присутствия, включая и выключая освещение в той или иной комнате время от времени. Умный дом позволит Вам спокойно и беззаботно отдыхать.

Умный дом будет постоянно следить за всеми инженерными системами в доме и не допустит возгорания или взрыва связанного с утечкой газа или испорченной мебели из-за утечки воды.

Также не останется незамеченным проникновение в дом постороннего. Система Умный дом постарается выпроводить его сам, создавая неприятные условия его нахождения в доме и, конечно, он сообщит Вам и на пульт охраны об этом происшествии, воспользовавшись мобильной связью или электронной почтой.

Хозяин может сообщать Умному дому не только о том, что он возвращается, но постоянно может управлять ей и получать информацию о состоянии систем в доме, находясь при этом, где угодно. Поэтому вам не нужна больше нянька, которая будет следить, чтобы дети не сидели перед телевизором, пока Вас нет дома. Вы сможете сделать это сами — удаленно. И Ваш Умный дом поможет Вам в этом.

2. Система интеллектуальной автоматизации «Умный дом»

Умный дом — это система интеллектуальной автоматики для управления инженерными системами современного здания.

Любому человеку в доме, в квартире или в офисе важно чувствовать себя комфортно и в безопасности. Именно эти две задачи плюс эстетика внешнего вида устройств — и есть основные целевые установки, на которые ориентированы системы «Умный Дом». Интеллектуальная автоматика управляет всеми инженерными системами в доме, позволяет человеку централизованно устанавливать комфортные для себя — температуру, влажность, освещенность в комнатах, зонах, и обеспечивает безопасность.

Система Умный Дом включает в себя следующие объекты автоматизации:

— Управление освещением;

— Управление электроприводами;

— Климат контроль;

— Управление системой вентиляции;

Централизованное управление системами:

— Домашнего кинотеатра;

— Мультирум;

— Системы видеонаблюдения;

— ОПС (охранно-пожарная сигнализация);

— СКД (системы контроля доступа);

— Контроль нагрузок и аварийных состояний;

— Управление инженерным оборудованием с сенсорных панелей;

— Сервер управления.

Система Умный Дом обеспечивает механизм централизованного контроля и интеллектуального управления в жилых, офисных или общественных помещениях. С инсталляцией подобной системы дома или на работе каждый пользователь получает возможность:

В рамках общей среды обитания задавать параметры собственной индивидуальной среды (свет, температура воздуха, звук и т. д.), в т. ч. порядок работы системы:

— Осуществлять управление необходимой системой (освещение, климат, видеонаблюдение и т. п.)

— Получать доступ к информации о состоянии всех систем жизнеобеспечения дома (находясь внутри него или удаленно)

— Общая схема системы управления выглядит следующим образом:

— Центральный процессор управления/главный блок управления

— Датчики (температуры, освещенности, задымленности, движения и др.)

— Управляющие устройства (диммеры, реле, ИК-эмиттеры и др.)

— Интерфейсы управления (кнопочные выключатели, пульты ИК и радиопульты, сенсорные панели, web/wap интерфейс)

— Собственная сеть управления, объединяющая вышеуказанные элементы

— Управляемые устройства (светильники, кондиционеры, компоненты домашнего кинотеатра и др.)

— Вспомогательные сети (Ethernet, телефонная сеть, дистрибуция аудио и видеосигнала)

— Программное обеспечение проекта Основная функция центрального процессора — управление подчиненными ему устройствами с использованием следующих интерфейсов: Ethernet, RS-232, RS-485, IR, аналоговых и цифровых входов/выходов и др. Также центральный процессор управления содержит многозадачную операционную систему, инструментальные средства программирования и в некоторых случаях Web сервер. Датчики располагаются в определенных местах квартиры, которые непосредственно или через промежуточные устройства связаны единой сетью. Интерфейсы управления осуществляют общее управление системами Умный дом.

Общий алгоритм работы системы Умный Дом

1. По собственной сети управления информация от датчиков или интерфейсов поступает к центральному процессору управления.

2. Программное обеспечение центрального процессора обрабатывает полученную информацию и генерирует команды для управляющих устройств.

Команды поступают как по собственной сети, так и по вспомогательной. Способы генерации команд, а также форма и состав отображаемой информации о состоянии систем закладывается на этапе разработки программного обеспечения с учетом требований проекта.

3. Управление системой Умный дом Удобство и легкость управления всем многообразием оборудования и систем, объединенных Умным домом в единый организм, является одним из главных достоинств системы.

Для общения с системой и управления ею, используется все многообразие средств от традиционных кнопочных выключателей различного дизайна до сенсорных видео панелей. Причем выключатели и пульты управления не связаны с конкретным светильником, телевизором, кондиционером.

Кнопочная панель, оснащенная микроконтроллером, и подключенная к системе Умный Дом, способна управлять не только освещением в данном помещении, но и во всем доме, а также, например, климатом или громкостью звучания музыки. Функциональность каждой кнопки задается программно и может быть изменена по желанию хозяина.

Сенсорные панели являются многофункциональным интерактивным органом управления системой и контроля над состоянием вашего дома или офиса.

Интуитивно понятный интерфейс пользователя системы Умный Дом создается в соответствии с пожеланиями и вкусами хозяина дома. На сенсорных видео панелях отображается план любого помещения или окружающей территории, выводятся картинки с видеокамер. Легким прикосновением к экрану можно изменить режимы работы кондиционеров, включить ландшафтное освещение или полив газонов.

Видео панели могут быть стационарными или переносными, различного размера и дизайна.

Управлять системой можно с помощью персонального компьютера или ноутбука, подключенного к системе Умный Дом через локальную сеть или через сеть Интернет.

Бурно развивающиеся технологии дистанционного доступа через сети Интернет или мобильные системы позволяют контролировать и управлять процессами, происходящими в доме, находясь далеко от него.

Для повышения комфортности система управления Умный Дом может иметь набор типовых «сценариев» автоматизированной работы с фиксированными предустановленными настройками.

В одну систему автоматизации связываются освещение, розеточная сеть, охранные системы и климатические установки, что позволяет контролировать и изменять условия комплексно, не задумываясь каждый раз, в какой комнате включить или выключить свет, как изменить режим работы котельной, выключены ли утюг или другие нагревательные приборы.

Эти настройки определяются хозяином, исходя из возможных жизненных ситуаций, и программируются на стадии установки Системы.

При работе системы Умный Дом хозяин может оперативно изменить параметры работы всех устройств с помощью любого пульта управления.

Установите режим «Ночь», и Система отключит основное освещение в местах общего пользования, включит ночную подсветку, отключит или переведет в экономный режим работы неиспользуемых потребителей электроэнергии (телевизоры, теплые полы, кондиционеры), включит режим охраны периметра квартиры или дома. Тем самым обеспечивается экономный и безопасный режим работы оборудования. Об аварийных ситуациях система оповестит хозяина через встроенные акустические системы.

Или установите режим «Гости», и система обеспечит наилучшую освещенность и комфортные климатические условия в гостевых помещениях, звуковое и видео сопровождение, изменение световых сцен по заранее заданным программам. Ограничит доступ в некоторые помещения, например спальни, винный погреб.

В режиме «Никого дома нет» все устройства и подсистемы будут переведены в наиболее безопасный и энергосберегающий режим функционирования, при котором отключены все потребители электроэнергии, кроме дежурных устройств (холодильник, телефон, охранная система) и естественно самой системы. В этом режиме Умный Дом осуществляет контроль состояния инженерных коммуникаций и систем, отслеживает попытки несанкционированного доступа в помещения или на территорию. Производится имитация присутствия людей — включение и выключение света в вечернее время в различных помещениях, в соответствии с обычным ритмом, открытие и закрытие жалюзи, включение музыки. Об аварийных и чрезвычайных ситуациях Умный Дом оповестит хозяина с помощью телефонного звонка или SMS-сообщения, а если ему будет поручено, дозвонится до специальных служб (милиция, пожарная часть).

4. Основные параметры системы «Умный дом»

4.1 Энергосбережение Энергосберегающая система управления освещением в многоэтажных домах (подъезды, автостоянки, придомовые территории, подвалы, чердаки) позволит снизить количество потребляемой электроэнергии в 10−15 раз. В этих системах применяется устройство управления освещением с раздельными силовыми компонентами, что позволяет использовать существующие линии электропередач. Энергосберегающее освещение начинается с попытки упорядочения времени работы осветительных приборов. Эффективная мера энергосбережения — централизация управления освещением с использованием специально разработанных графиков включения и выключения света. Определенную экономию можно получить за счет максимального использования внутри помещения естественного света. Это достигается за счет правильной планировки здания и используемых помещений. Большой эффект дает использование энергосберегающих ламп. Однако даже самая «экономная» лампа, если она горит в пустом помещении, станет бессмысленным источником энергопотерь.

Наилучшее энергосбережение обеспечивают автоматические выключатели света с использованием инфракрасных и электронных датчиков. Электронные датчики измеряют уровень освещенности помещения и, при достижении заданного значения, выдают команду на включение или выключение освещения (датчики освещенности), либо непосредственно «видят», что в помещение вошел человек, и включают свет (датчики движения). Светочувствительный элемент блокирует включение освещения при достаточном естественном освещении. Поскольку в отличие от реле-датчиков времени датчики движения включают свет только на время фактического присутствия человека в помещении, а затраты электроэнергии на освещение могут быть снижены в несколько раз.

Для лестничных клеток, коридоров и лифтовых холлов экономия дополнительно увеличивается за счет поэтажного управления осветительными приборами. В энергосберегающих выключателях освещения применяются также инфракрасные датчики движения с учетом планировки помещения. Другие электронные датчики (датчики присутствия) способны определить нахождение людей в помещении и только в этом случае держат свет включенным. Инфракрасный датчик «видит» только движущегося человека, хотя это движение может быть и небольшим — например, взмах рукой или кивок головой. При больших временах задержки инфракрасный датчик работает в режиме датчика присутствия, т. е. поддерживает освещение при длительном присутствии в помещении людей. Малое время задержки выбирается при использовании инфракрасных датчиков в качестве датчика движения в проходных помещениях. Электронные выключатели света могут использоваться как автономно, так и в составе автоматизированной системы управления, которую в настоящее время называют «умный дом».

В основе системы энергосбережения лежит температурный контроллер и электроконвекторы российского и зарубежного производства, имеющие современный дизайн и доступные цены. Они не сжигают кислород, не сушат воздух, пожаробезопасны. Также, вместо конвекторов можно использовать греющие шнуры (тёплый пол), инфракрасные плёнки и панели, электрокотлы универсальны и могут работать с любыми нагревательными приборами. В традиционных водяных системах отопления датчики могут управлять кранами с электроприводом или электроклапанами, установленными на трубах отопления.

В распределительном щите монтируются автоматические выключатели для защиты всех элементов системы от перегрузок и токов короткого замыкания, а также силовые исполнительные устройства (СИУ-4,СИУ-1). В системах используется только качественное и надежное электроустановочное оборудование ведущих европейских фирм, наилучшим образом зарекомендовавшее себя при монтаже и эксплуатации. Управляется система температурным контроллером при помощи температурных датчиков и управляемых розеток. Монтаж системы управления производится телефонным кабелем протяженностью до 100 метров.

4.2 Освещение В интеллектуальной системе «Умный Дом» Вы можете управлять светом нажатием одной клавиши. С помощью одного пульта вы сможете настроить лампы, люстры, светильники так, как вам нравится. Если Вы решили пригласить гостей и создать им уютную световую атмосферу, то система «Умный Дом» придет вам на помощь, Вы можете одним движением руки менять световую гамму в помещении. Датчики движения обеспечивают автоматическое переключение света, когда вы к ним приближаетесь. Для обеспечения комфорта и уюта в Вашем доме каждая комната, холл, зал должны быть хорошо освещены. Без интеллектуальной системы «Умный Дом» для этого потребуется установка большого количества различных световых приборов с запутанной сетью выключателей.

Система избавит Вас от необходимости устанавливать множество выключателей, Вам представится возможность заменить их компактными сенсорными. Так с одного стандартного шести сенсорного выключателя можно управлять двенадцатью световыми группами. Вы сможете, как плавно регулировать их яркость, так просто включить их или выключить. С помощью сенсорных выключателей или панелей Вы легко сможете создавать различные световые сцены, что, несомненно, добавит уюта и комфорта Вашему дому, например, сцену «Вечер», при которой одна группа световых приборов включится на определенную яркость, другая группа выключится, шторы закроются, а система климат контроля перейдет в комфортный режим. В ночное время свет в коридорах и прихожих будет включаться на часть яркости автоматически при появлении движения. Вам не придется искать выключатель в темноте. Также системой освещения можно управлять дистанционно с пульта, ноутбука или мобильного телефона. Вы подъезжаете к дому ночью, а он встретит Вас с включенным освещением фасада, подсветкой ландшафта и дорожек.

Управление освещением — одна из самых важных задач в доме. Благодаря интеллектуальному программированию можно сэкономить электроэнергию и срок эксплуатации ламп. Отпадает необходимость искать выключатели света в темноте, а так же выключать свет при выходе из комнаты. Интеллектуальная система выключит свет, только после того как вы уснете и включит мягкую подсветку, если вы проснетесь ночью, чтобы не раздражать глаза ярким светом. А утром система решит, какое освещение нужно в доме в зависимости от погоды на улице.

Систему автоматизированного управления освещением можно настроить таким образом, что она будет определять, в какой части комнаты находится человек и подсвечивать именно ее. В загородном коттедже система может включать вечернюю подсветку двора и декоративную подсветку фасада здания. Она встречает вас или ваш автомобиль в вечернее время включенным светом во дворе и гараже.

Но управление освещением приносит не только комфорт. Умный дом может самостоятельно включать по вечерам свет в квартире, имитируя присутствие людей. Благодаря этому, имущество будет находиться под двойной защитой во время Вашего отпуска или длительного отсутствия.

4.3 Система климат-контроль Такая система климат-контроля работает на основании заложенных в нее алгоритмов, позволяющих поддерживать установленные параметры воздушной среди и различных климатических зон в помещениях при минимальных затратах энергоресурсов.

Рассматриваемая система позволяет обеспечивать выполнение различных операций. С ее помощью производится нагрев или охлаждение. При этом исключается одновременная работа кондиционера и системы отопления. Исключением здесь может быть наличие теплого пола, поддерживающего установленную температуру в нижней части кондиционируемого помещения.

Такая система обеспечивает снижение температуры в ночное время в безлюдных помещениях и спальнях, что позволяет создать комфортные условия для сна, а также экономить энергоресурсы. Кроме того, она дает возможность минимизировать работу аппаратуры и оборудования во время отсутствия хозяев с помощью использования режимов работы «дневное отсутствие» и «отпуск». При включении второго режима производится полное отключение системы кондиционирования и вентиляции, а отопительная система выводится на минимальный уровень мощности. Перед возвращением домой можно заблаговременно установить в помещениях комфортный климатический режим путем активации системы климат-контроля по телефону или через интернет.

Система управления климатом в помещении дает возможность корректировать уровень температуры, влажности, величину притока свежего воздуха индивидуально для каждого помещения, управлять работой системы фильтрации воздуха, создавать индивидуальную климатическую систему для каждого члена семьи, погоду в доме (например, в комнате проживания детей отсутствие сквозняков при постоянно свежем воздухе). В тоже время система климат-контроля, несмотря на выполнение большого количества функций, обеспечивает экономию финансовых средств и разрешает проблему энергосбережения. Например, систему можно настроить таким образом, что в выходные дни и нерабочее время подача тепла в помещения сокращалась или отключалась совсем. Такой режим работы особенно актуален для использования в загородных коттеджах с применением в них автономных систем отопления. Указанная система позволяет дистанционно включать котел отопления или переключать его в режим экономии. С целью более эффективной и рациональной организации жизнедеятельности офисов возможно установления контроля над состоянием коммуникаций теплоснабжения, электроснабжения, водоснабжения, создание наиболее комфортных условий работы для работников компании.

Система климат-контроля «умного дома» исключит возможность порчи коллекции картин, книг или вин путем создания наиболее благоприятных условий для их хранения.

Для обеспечения корректировки параметров работы системы применяются различные датчики, которые фиксируют текущие показатели микроклимата в помещениях дома, а также средства для управления в виде переключателей и панелей. При их использовании система способна управлять качеством воздуха (температурой, влажностью, озонированием) в соответствии со временем года и суток, режимом проветривания с использованием автоматической системы открывания окон, изменять режим роботы радиаторов отопления и теплых полов, автоматически поддерживать температуру и влажность в специальных помещениях, а также аварийно останавливать систему отопления.

Таким образом, система климат-контроля «умного дома» позволяет создать здоровый и комфортный микроклимат для уютного проживания в доме

4.4 Контроль проникновения Постановка и снятие квартиры с охраны производятся с помощью кодовой панели, размещенной в тамбуре. При открытии входной двери у человека есть 30 секунд на ввод правильного кода. Если же код не будет введен умный дом включит сирены и отправит СМС сообщения на несколько телефонных номеров.

Датчики движения, расположенные на кухне, спальне и гостиной позволят обнаружить проникновение через окна.

Рисунок 4.2 — Схема применения датчиков движения в квартире интеллектуальная система умный дом При выходе из квартиры достаточно ввести код на охранной панели и умный дом не только включит сигнализацию, но и отключит освещение, переведет систему отопления в режим энергосбережения.

4.5 Контроль протечки воды Прорыв труб водоснабжения является очень неприятным событием в связи с порчей не только своего, но и соседского имущества. Обнаружить и предотвратить протечку воды так же поможет умный дом. Контролируемыми зонами являются санузлы и кухня, т. е. те помещения, где проходят трубы водоснабжения.

Прорыв трубы или перелив воды через края раковины фиксируется с помощью специальных датчиков. В случае протечки умный дом перекроит доступ воды в квартиру и отправит СМС сообщения на заданные телефоны.

Рисунок 4.3 — Схема применения датчиков утечки воды

Заключение

Для того чтобы спрогнозировать направление развития технологии, проанализируем доступные нам факты. Концепция «умного дома» интересна и перспективна. На данный момент большое количество компаний, в том числе в России, предлагают услуги по созданию таких чудо-домов. Сама технология реализуется дешево (беспроводно или с использованием существующих силовых кабелей), а вот настройка такой системы, особенно если она управляется программно с компьютера, — вещь достаточно сложная для обывателя, как и любые новые технологии, к которым люди долго привыкают, и обойдется не так уж и дешево ее владельцам. Кроме того, наличие ряда таких решений необходимо учитывать при разработке дизайна помещений. Идеальное место применения таких технологий — частные дома и коттеджи, а также крупные офисы. В принципе, учитывая, что владельцы загородных домов тратят большие деньги на их содержание, стоимость такого решения будет относительно небольшой.

В умном доме вся электроника и бытовая техника — от климатических систем до телевизоров — управляется чрезвычайно сложными компьютерными системами. «Умный дом» включает свет и музыку, когда гости и близкие входят в дом и перемещаются по многочисленным комнатам. При этом световое и музыкальное сопровождение по мере передвижения посетителя по «умным» апартаментам меняется согласно пожеланиям хозяина, которые сохранены в настройках. Человеку не нужно задавать температурный режим в помещениях или настраивать освещение — установленная «интеллектуальная» система по состоянию хозяина распознает, какая температура и освещение необходимы ему в данный момент для полного комфорта. Для обеспечения удобства в квартире могут использоваться разнообразные технологии, начиная от самодельных устройств и заканчивая высокоинтеллектуальными компьютерными АСУ.

Список использованных источников

1. М. Э. Сопер. Практические советы и решения по созданию «Умного дома «/ Сопер М. Э. — М.: НТ Пресс, 2007. — 432 с.

2. Е. А. Тесля. «Умный дом» своими руками. Строим интеллектуальную цифровую систему в своей квартире / Тесля Е. А. — Санкт Петербург, 2008. — 224с.

3. В. Н. Харке «Умный дом. Объединение в сеть бытовой техники и систем коммуникаций в жилищном строительстве» / Харке В. Н. — М.: Техносфера, 2006. — 292с.

4. Т. Р. Элсенпитер, Дж. Велт. «Умный Дом строим сами» / Элсенпитер Т. Р., Велт Дж / КУДИЦ-ОБРАЗ. 2005. — 384с.

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

6. http://www.engineer-oht.ru