Умный дом как домашняя автоматизация

ПРОЕКТНАЯ РАБОТА

на тему: «Умный дом»

 

(подпись)

Выполнил студент _______ «__» ______ 20____ Д.В.Шешуков, Н.В.Катаев

(подпись)

Руководитель работы ________ «__» ____ 20____ А.А.Щукина

 

 

                                    Лысьва 2018

Оглавление

Введение. 3

1. Основная часть. 4

1.1 Умный дом как домашняя автоматизация. 4

1.2Умный дом как автоматизация здания. 4

1.3 История возникновения. 4

1.4 Конструкция системы «Умный дом». 5

1.4.1 Системы безопасности. 6

1.4.2 Управление освещением. 6

1.4.3 Управление климатом. 6

1.4.4 Система управления. 7

1.4.5 Система отопления, вентиляции и кондиционирования. 8

1.4.6 Система освещения. 8

1.4.7 Система электропитания здания. 8

1.4.8 Система безопасности и мониторинга. 8

1.5 Японский «Умный дом». 9

1.5.1Развитие «умных» домов в Японии. 9

1.6 Перспективы «Умных» домов в России: 11

1.7 Умный холодильник Samsung Family Hub. 12

1.8 Умная кровать it Bed. 13

1.9 Двурукий робот-повар Moley. 14

Заключение. 17

Список используемой литературы.. 18

 

Введение

Интернет стал одним из важнейших изобретений за всю историю человечества. Многие люди мечтают подключить к интернету все электронные предметы. Активно идут обсуждения проектов «умных домов», общего информационного пространства и других вариантов объединения разрозненных электронных компонентов в единую систему.

На сегодняшний день в интернете можно найти большое количество статей, в которых говорится о том, как создать систему управления: светом, розетками, чайником, холодильником и т.д. Однако все эти статьи описывают разные варианты подключения, что не приемлемо в единой системе.

Актуальность темы исследования обусловлена высоким потенциалом развития систем «умного дома» и отсутствием единых стандартов устройств, включенных в эти системы.

В чем актуальность «умного дома»? Достаточно взглянуть на преимущества комплекса:

a) автоматизация большинства процессов в смарт-хаусе;

b) контроль над состоянием электроприборов, освещения, системы водоснабжения;

c) предотвращение несанкционированного проникновения в смарт-хаус;

d) снижение суммы коммунальных услуг за смарт-хаус за счет экономии электроэнергии.

Автоматизация зданий, или умное здание (англ. smart house) - система высокотехнологичных устройств в жилом доме современного типа, организованная для наиболее комфортного проживания или работы людей.

Из недостатков системы «умный дом» специалисты отмечают разве что дороговизну. Если сравнить плюсы и минусы, становится ясно, что он дает: экономию, комфорт и безопасность. Технологии строительства комплексов предусматривают, что в системе «умного дома» не перегорит проводка из-за попадания воды с затопленной ванны, не лопнет труба из-за перепада температур.

Цель данного проекта – описать структуру автоматизации системы домашних устройств без участия человека.

Исходя из поставленной цели вытекает ряд задач:

a. изучить литературу по данной тематике;

b. выявить системы управления;

c. проанализировать системы домашней автоматизации в Японии и в России.

Объектом исследования данной работы является система «умный дом».

Предметом исследования выступает система высокотехнологичных устройств в жилом доме современного типа.

В работе использованы такие методы исследования как анализ и синтез.

.

Основная часть

Умный дом как домашняя автоматизация

Умный дом (smart home) в этом значении – система домашних устройств, способных выполнять действия и решать определенные задачи без участия человека. Наиболее распространенные примеры таких действий - автоматическое включение и выключение света, автоматическая коррекция работы отопительной системы или кондиционера и автоматическое уведомление о вторжении, возгорании или протечке воды.

Домашняя автоматизация в современных условиях – чрезвычайно гибкая система, которую пользователь конструирует и настраивает самостоятельно в зависимости от собственных потребностей. Это предполагает, что каждый владелец умного дома самостоятельно определяет, какие устройства и где установить и какие задачи и как они будут исполнять.

История возникновения

В 1987 году, в СССР был представлен проект радиоэлектронного оснащения жилища «СФИНКС», по своей сути напоминающий идею современного умного дома. Главной изюминкой проекта был главный центральный процессор, состоящий из нескольких блоков, а также пульты управления – «малый» пульт со съемным дисплеем и большой с псевдосенсорными клавишами. Как ручной, так и большой пульт содержат микрофоны управления голосом.

Проект был разработан в ВНИИТЭ и публиковался в нескольких журналах «Техническая эстетика».

В 1995 году разработчики технологий Java предрекали одним из основных назначений для этой технологии увеличения интеллекта бытовых приборов[1] – например, холодильник сам будет заказывать продукты из магазина. Промышленного распространения эта идея не получила, но такие компании, как Miele и Siemens, уже выпускают бытовую технику с возможностью включения в «умный дом».

Осенью 2012 года компания Panasonic анонсировала полномасштабное производство систем управления энергией SMARTHEMS, предназначенных для «умных домов». Panasonic обещает ввести совместимость с системой HEMS во всю линейку своих бытовых приборов, таких как: кондиционеры, «умная» кухонная техника и системы горячего водоснабжения EcoCute. Новая система AiSEG позволяет связать все оборудование и домашние устройства в единую сеть организовав отображение информации о работе солнечных батарей, расходе электричества, газа и воды и автоматически контролируя работу бытовых приборов с помощью протокола ECHONET Lite[2]. Технологии и применение домашней автоматизации.

Системы безопасности

a) Датчики движения, датчики присутствия, датчики вибрации, датчики разбития стекла, датчики открытия окна или двери;

b) Видеонаблюдение;

c) Видеодомофоны и видеоглазки;

d) Электронные замки (умные замки, смартлоки) и модули управления воротами;

e) Сирены.

Эти устройства позволяют сконструировать подходящую систему безопасности, от сравнительно простой до достаточно сложной.

Среди основных алгоритмов:

a) регистрация нежелательного проникновения;

b) уведомление владельцев;

c) включение сирены;

d) запуск видеосъемки;

e) запирание входных или межкомнатных дверей.

Вдобавок, системы безопасности умного дома интегрируются с охранными системами, по тревоге высылающими группы реагирования. В большинстве стран рынок охранных систем существует достаточно давно, в то время как системы умного дома стали широко распространяться лишь в 2010-х годах. Отдельные поставщики охранных услуг позволяют интегрировать свою сигнализацию с умными устройствами, которые устанавливает сам пользователь, либо соглашаются высылать группы реагирования по сигналам тревоги с таких устройств.

Электронные замки, видеодомофоны и видеоглазки позволяют также организовать систему контроля доступа с возможностями дистанционного управления, видеозаписи и так далее.

Управление освещением

a) Умные выключатели и диммеры;

b) Модули управления шторами, жалюзи и рольставнями;

c) RGB- и RGBW-контроллеры для управления светодиодными светильниками, прежде всего светодиодными лентами;

d) Датчики движения и присутствия;

e) Датчики освещенности;

f) Такие устройства позволяют автоматизировать управление светом и чаще всего используются, чтобы:

g) автоматически включать свет, когда люди входят в помещение, и выключать, когда выходят;

h) автоматически поддерживать освещенность на постоянном уровне, регулируя яркость светильников и положение жалюзи или штор;

i) автоматически регулировать освещенность в зависимости от сезона и времени суток или по другим заранее заданным правилам.

Управление климатом

a) Основная задача устройств умного дома в этом случае - Датчики влажности;

b) Датчики температуры;

c) Термостаты для поддержания постоянной температуры или ее автоматического регулирования;

d) Терморегуляторы для управления мощностью батарей отопления;

e) Климат-контроллеры, передающие команды умного дома на технику предыдущих поколений, которая управляется обычными дистанционными пультами, прежде всего на кондиционеры;

f) Гигростаты для поддержания постоянной влажности или ее регулирования;

g) автоматически регулировать работу климатических систем так, чтобы одновременно обеспечить комфортный микроклимат и сократить расходы на его поддержание;

h) автоматически поддерживать комфортную температуру в помещениях, где находятся люди;

i) автоматически снижать мощность батарей и кондиционеров в отсутствие людей и ночью;

j) автоматически поддерживать влажность, комфортную для людей и щадящую для помещения и предметов обстановки;

k) автоматически вентилировать помещения и очищать воздух, поддерживая комфортное качество воздуха.

 

Рисунок – 1 Теплоизоляция пассивного дома

Фотография в инфракрасных лучах показывает, насколько эффективна теплоизоляция пассивного дома (справа) по сравнению с обычным домом (слева).

Под термином «умный дом» обычно понимают интеграцию следующих систем в единую систему управления зданием:

a) Системы управления и связи;

b) Система отопления, вентиляции и кондиционирования;

c) Система освещения;

d) Система электропитания здания;

e) Система безопасности и мониторинга.

Система управления

a) Управление с одного места аудио-, видеотехникой, домашним кинотеатром, мультирум;

b) Удалённое управление электроприборами, приводами механизмов и всеми системами автоматизации. Электронные бытовые приборы в умном доме могут быть объединены в домашнюю Universal Plug’n’Play – сеть с возможностью выхода в сети общего пользования;

c) Механизация здания (открытие/закрытие ворот, шлагбаумов, электроподогрев ступеней и т. п.).

Система освещения

Система освещения (Lighting control systems, LCS) контролирует уровень освещенности в помещении, в том числе для экономии электроэнергии за счет рационального использования естественного освещения. Некоторые подсистемы:

a) автоматика для включения/выключения света в заданное время суток;

b) датчики движения для включения света только тогда, когда в помещении кто-то находится;

c) автоматика для открытия/закрытия ставней, жалюзи, для регулировки прозрачности специальных оконных стекол.

Японский «Умный дом»

На выставке в Токио представили прототип «умного дома», воплотившего в себе все последние разработки в сфере социальной инфраструктуры. Проект, по сути, является жилым домом с рядом встроенных автоматизированных систем, которые позволяют не только упростить быт, но и существенно экономить ресурсы.

Токийский «умный дом» продемонстрировал лучшие решения современных производителей сразу по трём направлениям: «Здравоохранение», «Комфорт» и «Энергетика». Особый интерес вызвали системы оптимизации. Они способны отслеживать перемещения жильцов, учитывать их привычки в быту, сводя к минимуму таким образом расходы на отопление и на электроэнергию. Кроме этого, в «умном» доме установлены сенсоры, назначение которых кондиционировать помещение и автоматически выключать свет, реагируя на присутствие человека.

Особое внимание разработчики «умного» дома уделили автономному энергоснабжению, представив бесперебойное питание для дома. Стоит отметить, что подобные системы уже появились и на российском рынке. Отечественные разработки обеспечивают автономное бесперебойное питание объектов на срок до двух суток, используя внешний генератор с автозапуском. Такие инверторные системы обеспечиваю не только бесперебойную работу, но и 100% автономность.

Забота о здоровье обитателей дома – одна из сильных сторон «умного» дома. Жильцам предлагают носить специальные браслеты, отслеживающие условия сна и показатели жизнедеятельности. Полученные данные анализируются системами «умного дома», и у его обитателей есть возможность подкорректировать микроклимат. Разработчики «умного дома» предусмотрели в том концепте систему автоматизации и уборки помещений. Наводить порядок в доме будет робот-пылесос, управление которым осуществляется через управляемую домашнюю централизованную систему энергоменджмента. В «умном доме» используются и подключенные к Интернету «умные» бытовые приборы.

Умная кровать it Bed

Принцип «умного дома» представляет собой объединение в единую систему всей электроники, начиная от функционально продвинутых лампочек, заканчивая микроволновыми печами и холодильниками с доступом в Интернет и другими непривычными для подобного рода техники опциями. Однако в данный список ещё не попадала «умная кровать», хотя именно на столь заслуженный после трудового дня отдых и сон человек тратит 1/3 своей жизни.

Эта кровать оснащена множеством небольших спрятанных датчиков, которые отслеживают дыхание и сердечный ритм ребёнка во время сна. Также кровать способна оценить качество сна в целом по шкале от 1 до 100, принимая во внимание множество факторов. Кровать работает в паре с приложением, которое показывает насколько ребенок хорошо спал и сообщает родителям, если он покинул кровать. Данные, которые можно получить от смарт-кровати можно синхронизировать с другими приложениями, которые так же следят за здоровьем своего обладателя. Это возможно благодаря Sleep IQ API, что в конечном итоге даст возможность получать разнообразные советы для качественного улучшения сна. Например, можно предположить, что в утреннее время в у вас есть планы провести встречу, то в таком случае вы получите уведомление от системы о том, что вам было бы неплохо сегодня лечь раньше, дабы была возможность выспаться. Производитель также заверил, что все обладатели кроватей SleepIQ получат Sleep IQ API на протяжении 2016 года.

Смарт-кровать “It” так же не будет работать постоянно на первоначальном программном обеспечении, поскольку производитель гарантирует то, что процесс обновления с улучшенными функциями будет идти постоянно.

Рисунок 6 Умная кровать it Bad

Рисунок - 7 Умная кровать it Bad

Двурукий робот-повар Moley

Робот-шеф-повар, управляемый со смартфона, способен готовить вкусную еду по рецептам из Интернета. Звучит как научная фантастика, но это уже реальность. Такой робот поступит в массовую продажу уже в 2017 году.

Два роботизированных манипулятора подвешены над кухонной плитой, духовкой, рабочей поверхностью и раковиной. По ловкости роботизированные руки не уступают человеческим. Робот работает так же быстро, как профессиональный шеф-повар, покорно подчиняясь командам с iPhone.

Машина, которую разработала компания Moley Robotics, уже приглянулась агентству NASA. Робот умеет обращаться практически со всей кухонной утварью и техникой, искусно копируя движения человека. Например, приготовление супа-пюре из морепродуктов у него занимает меньше 30 минут.

24 соединения и 20 моторов позволили роботу с точностью повторить движения Тима Андерсона, победителя британского кулинарного шоу MasterChef 2011. Движения повара были записаны заранее на камеру и загружены в память машины.

Moley Robotics видит будущее, в котором знаменитые шеф-повара продают свои рецепты владельцам кухонных роботов. Однако профессиональные повара говорят, что робот ограничен в движениях и не может, например, готовить суши.

Возможно, с измельчением и нарезкой продуктов робот справляется превосходно, но я не уверен, что ему хватит ловкости, чтобы приготовить суши. Может быть, он сможет сделать хорошие роллы, но приготовить нигири-суши будет очень и очень непросто, — заявил изданию IBTimes суши-мастер из ресторана Kouzu в Лондоне.

Приложение для смартфона позволяет управлять роботом дистанционно. По словам Moley Robotics, в потребительской версии системы будет встроенный холодильник и кладовка. В будущем манипуляторы будут складывать всю грязную посуду не в мойку, а в посудомоечную машину, которой планируется укомплектовать систему.

Создатели робота говорят, что он может научиться взаимодействовать с любыми приборами на кухне. По их словам, ему достаточно показать, как это работает.

Будущие версии робота будут учиться с помощью камер захвата движения, а их владельцы смогут обмениваться учебными материалами. Повара смогут зарабатывать деньги, продавая свои фирменные рецепты приготовления пищи через специальный онлайн-магазин.

Moley также заботится о безопасности тех, кто будет находиться рядом с роботом, имеющим дело с потенциально опасными кухонными принадлежностями. Следующим шагом станет установка защитного стекла и противопожарной системы, что повысит безопасность использования робота в одном помещении с детьми или когда никого нет дома. Эксперты не исключают, что в будущем робот Moley может стать универсальным помощником во всех домашних делах.

Инженеры Moley говорят, что будущая версия может иметь синтетические руки, которые робот сможет самостоятельно помыть после работы с сырым мясом.

Когда манипуляторы не используются, они складываются, освобождая место над рабочей поверхностью. Сам же робот вписывается в кухню обычных размеров.

Компания планирует начать массовые продажи робота в 2017 году по цене 10 000 фунтов стерлингов. Стоит отметить, что в эту цену входят не только манипуляторы, но также кухонная плита, мойка, рабочая поверхность и шкафы. Недавнее исследование газеты The Times показало, что практически половина британцев тратит на кухонную мебель от 5 000 до 20 000 фунтов стерлингов. Так что это не такая уж и высокая цена за роботизированную кухню.

 

Рисунок - 8 Двурукий робот-повар Moley

 

Рисунок - 9 Двурукий робот-повар Moley

 

Заключение

Если вы не имеете времени на решение бытовых вопросов, и вы хотите облегчить свою жизнь с помощью новейших технологий Умный дом лучший выбор!

В настоящий момент "умных домов" не так уж и много в нашей стране, в большинстве это элитные дома и коттеджи. Но уже разработаны и малобюджетные проекты, которые позволяют установить систему "умный дом" с минимальными денежными вложениями.

Возможности современных технологий действительно завораживают, такая система управления домом кажется одним большим плюсом.

Но было бы неправильно не упомянуть ее минусы:

Высокая цена, так же любая техника, даже самая современная периодически ломается, и если в системе управления домом выйдет из строя что-то одно, то «полететь» может приличная часть всей системы.

Полноценная система «Умный дом» это однозначно не та вещь, которая делается раз и навсегда. Через 5-10 лет технологии принципиально изменятся, и старая система потеряет свою актуальность. В основном, конечно, из-за скорости, с корой мы летим «в будущее».

В данной работе были решены все задачи:

· изучена литература по данной тематике;

· выявлены системы управления;

· проанализированы системы управления домашней автоматизации в Японии и в России.

Мне очень интересна данная тема и в дальнейшем, при изучении специальных  дисциплин, я хочу рассмотреть технологии реализации данной системы.

Список используемой литературы

1. http://ru.wikipedia.org

2. http://www.fieldbus.narod.ru

3. http://www.ferra.ru

4. http://termosys.ru

5. http://econet.ru

6. http://www.luxsound.ru

7. http://www.axico.ru

8. http://www.domidomik.ru

9. http://electronic-home.com.ua/crestron

 

[1] http://ru.wikipedia.org

 

[2] http://www.fieldbus.narod.ru

 

ПРОЕКТНАЯ РАБОТА

на тему: «Умный дом»

 

(подпись)

Выполнил студент _______ «__» ______ 20____ Д.В.Шешуков, Н.В.Катаев

(подпись)

Руководитель работы ________ «__» ____ 20____ А.А.Щукина

 

 

                                    Лысьва 2018

Оглавление

Введение. 3

1. Основная часть. 4

1.1 Умный дом как домашняя автоматизация. 4

1.2Умный дом как автоматизация здания. 4

1.3 История возникновения. 4

1.4 Конструкция системы «Умный дом». 5

1.4.1 Системы безопасности. 6

1.4.2 Управление освещением. 6

1.4.3 Управление климатом. 6

1.4.4 Система управления. 7

1.4.5 Система отопления, вентиляции и кондиционирования. 8

1.4.6 Система освещения. 8

1.4.7 Система электропитания здания. 8

1.4.8 Система безопасности и мониторинга. 8

1.5 Японский «Умный дом». 9

1.5.1Развитие «умных» домов в Японии. 9

1.6 Перспективы «Умных» домов в России: 11

1.7 Умный холодильник Samsung Family Hub. 12

1.8 Умная кровать it Bed. 13

1.9 Двурукий робот-повар Moley. 14

Заключение. 17

Список используемой литературы.. 18

 

Введение

Интернет стал одним из важнейших изобретений за всю историю человечества. Многие люди мечтают подключить к интернету все электронные предметы. Активно идут обсуждения проектов «умных домов», общего информационного пространства и других вариантов объединения разрозненных электронных компонентов в единую систему.

На сегодняшний день в интернете можно найти большое количество статей, в которых говорится о том, как создать систему управления: светом, розетками, чайником, холодильником и т.д. Однако все эти статьи описывают разные варианты подключения, что не приемлемо в единой системе.

Актуальность темы исследования обусловлена высоким потенциалом развития систем «умного дома» и отсутствием единых стандартов устройств, включенных в эти системы.

В чем актуальность «умного дома»? Достаточно взглянуть на преимущества комплекса:

a) автоматизация большинства процессов в смарт-хаусе;

b) контроль над состоянием электроприборов, освещения, системы водоснабжения;

c) предотвращение несанкционированного проникновения в смарт-хаус;

d) снижение суммы коммунальных услуг за смарт-хаус за счет экономии электроэнергии.

Автоматизация зданий, или умное здание (англ. smart house) - система высокотехнологичных устройств в жилом доме современного типа, организованная для наиболее комфортного проживания или работы людей.

Из недостатков системы «умный дом» специалисты отмечают разве что дороговизну. Если сравнить плюсы и минусы, становится ясно, что он дает: экономию, комфорт и безопасность. Технологии строительства комплексов предусматривают, что в системе «умного дома» не перегорит проводка из-за попадания воды с затопленной ванны, не лопнет труба из-за перепада температур.

Цель данного проекта – описать структуру автоматизации системы домашних устройств без участия человека.

Исходя из поставленной цели вытекает ряд задач:

a. изучить литературу по данной тематике;

b. выявить системы управления;

c. проанализировать системы домашней автоматизации в Японии и в России.

Объектом исследования данной работы является система «умный дом».

Предметом исследования выступает система высокотехнологичных устройств в жилом доме современного типа.

В работе использованы такие методы исследования как анализ и синтез.

.

Основная часть

Умный дом как домашняя автоматизация

Умный дом (smart home) в этом значении – система домашних устройств, способных выполнять действия и решать определенные задачи без участия человека. Наиболее распространенные примеры таких действий - автоматическое включение и выключение света, автоматическая коррекция работы отопительной системы или кондиционера и автоматическое уведомление о вторжении, возгорании или протечке воды.

Домашняя автоматизация в современных условиях – чрезвычайно гибкая система, которую пользователь конструирует и настраивает самостоятельно в зависимости от собственных потребностей. Это предполагает, что каждый владелец умного дома самостоятельно определяет, какие устройства и где установить и какие задачи и как они будут исполнять.