Постановка задачи. 
Разработка программно–аппаратного комплекса автоматизированной системы

Исходя из того, что было описано выше, разработка данного комплекса, позволяющего конечному пользователю/потребителю экономить электроэнергию и иметь более удобный управляющий интерфейс, а разработчику получить удобный инструментарий для автоматизации, имеет большое значение.

Остановимся на конечном пользователе с его задачами.

Пользовательские сценарии

Имеется жилое помещение, в котором проживают конечные потребители системы. Площадь квартиры — 45 м2: 2 жилые комнаты, 5 потолочных светильников, 15 электрических розеток.

Необходимо разработать и внедрить программно-аппаратный комплекс исходя из следующих правил и условий:

• 1. У компании, занимающейся внедрением, нет возможности вносить изменения в электропроводку, стены и отделку квартиры.
• 2. Любой этап внедрения должен занимать конечно-малый объем времени и быть проведен в рабочее время, когда дома жильцы отсутствуют.
• 3. Управление освещением должно быть по-прежнему понятно. Потребитель пенсионного возраста должен суметь включить свет в ванной комнате простым нажатием на кнопочный выключатель.
• 4. Система должна записывать все «промахи» потребителей и вести журнал на момент тестовой эксплуатации системы (раз в месяц потребители и внедряющая компания получают отчет со статистикой, где можно увидеть сколько «забытых» кВт сэкономила система).
• 5. Система должна быть модульной и позволять отслеживать состояние освещения/потребления электроприборов/освещения через персональный компьютер и сеть интернет из любой точки мира.
• 6. В качестве управляющего модуля системы может быть любой персональный компьютер после 2003 года выпуска, имеющий на борту хотя бы один свободный порт USB, не менее 512 Мб памяти, около 100 Мб свободного места на диске и установленное кросс-платформенное программное обеспечение, прилагаемое в комплекте.

Программное обеспечение должно быть кросс-платформенным и работать практически на любой современной ОС семейства *nix и Windows для стационарных компьютеров и серверов. Уверенно можно сказать, что программное обеспечение поддерживается на следующих ОС: подсемейства операционной системы Windows (Windows 98/Windows XP/Windows 2000/Windows Server Edition 2003/Windows Vista/Windows 7), практически любой дистрибутив Linux (протестировано на Ubuntu 8.10, 10.4, 12.4; Debian lenny/lucid/hardy) и Mac OS X (10.5.x, 10.6.x, 10.7.4). При работе ПО нет необходимости в административных правах пользователя, так как все программное обеспечение работает только с usb-serial-устройством и сетью.

Так же нам необходимо провести анализ существующих СУБД, удовлетворяющих вышеописанным условиям. СУБД будет необходима для работы мониторинга, системы статистики, пользовательских сценариев, регистрации новых устройств и конечно удобного графического интерфейса для управления и просмотра состояния системы. В штатном автономном режиме комплекс может работать без управляющего компьютера и веб-интерфейса. На момент внедрения необходимо предоставить максимально возможную комплектацию комплекса.

В последнее десятилетие люди начали задумываться об озеленении планеты, экономии топлива, электричества, повторном использовании бумаги и природных ресурсов. И самый главный потребитель электроэнергии в мире это освещение. Фонарные столбы на улицах города, на скоростных трассах и дорогах, освещение у подъезда, лампочки накаливания на этажах, светильники в лифтах, люстры и светильники в жилых помещениях, офисах. Все это потребители. Первые в мире.

Первая лампочка накаливания появилась в 1809 году благодаря англичанину Деларю, в ней стояла платиновая спираль и легко догадаться, что в таком варианте до наших времен она не дожила. С вольфрамовыми нитями лампочка накаливания появилась в 1890 году благодаря профессору А. Н. Лодыгину. «Лампочки Ильича» используются и в наше время, но они уже давно уступают по экономичности люминесцентным лампам: лампочка накаливания имеет максимальный срок службы как правило всего 1000 часов против 2000;10 000 часов у люминесцентных ламп, низкий КПД — люминесцентная лампа 20 Вт дает освещенность как лампа накаливания 100 Вт. Но эти лампы во-первых, не утилизируются, во-вторых, внутри наполнены инертным газом и вредными парами ртути, в-третьих, для подключения необходимы изменения в электрической схеме, в четвертых, «лампочки Ильича» они не заменяют. Время идет, промышленность развивается и на свет появляются т. н. «Компактные люминесцентные лампы», которые помимо уменьшения размеров получают интегрированный электронный дроссель, могут вкручиваться вместо обычных ламп накаливания (цоколи E27, E14) и первыми начали называться «энергосберегающими». Срок службы таких ламп так же увеличился и стал от 3000 до 15 000 часов. Могут иметь любой цвет свечения, а также для медицинских учереждений изготавливают ультрафиолетовые лампы. По энергоэффективности они в 5−8 раз превосходят лампы накаливания. Но технологии развиваются и наступает время когда компактные люминесцентные лампы по габаритам, энергоэффективности и сроку службы проигрывают светодиодным лампам. Потому как светодиодное освещение на данный момент это одно из самых перспективных направлений технологий искусственного освещения, основанное на использовании светодиодов в качестве источника света. На данный момент использование светдиодных ламп в освещении занимает не менее 21% рынка (по данным 2009 года). Стоимость светодиодных ламп на момент написания работы по сравнению с 2009 годом уменьшилась более, чем в 14 раз. Средняя стоимость светодиодной лампы на 7 Вт, которая заменяет лампу накаливания 60−75 Вт составляет 800 рублей при заявленной работе в 40 000−60 000 часов.

Поэтому помимо пассивной экономии электроэнергии благодаря разработанному комплексу, мы заменяем лампы накаливания на аналогичные светодиодные.

Помимо этого, реализованный комплекс дает потребителю дополнительный комфорт в управлении и пользованию новым освещением. При желании, потребитель может создать такие пользовательские сценарии, при которых использовать стандартные кнопочные выключатели будет совершенно не нужно: можно задействовать датчики движения, присутствия, микрофоны, таймеры или звуковые анализаторы голоса.

Вторым конкурентным преимуществом данного комплекса является разработанныйпользовательский веб-интерфейс, позволяющий настраивать под себя работу нашего комплекса, а также удаленно управлять всеми подключенными к системе приборами.