Прислать материал
Система автоматизации загородного дома на базе Arduino
Задача исследования - заключается в том, что комплекс электроники должен согласованно управлять работой определенных систем и электрооборудованием дома. Для решения поставленной задачи проводится анализ существующих систем и готовых решений, осуществляется выбор подходящего программного и аппаратного обеспечения, разработка алгоритмов, позволяющие управлять работой объектов и реализовать их для работы контроллера и интерфейса.
В пользование современного человека плотно вошли технологии удаленного управления. Именно эти технологии помогают не только экономить время, но и позволяют не зависеть от местонахождения, что положительно сказывается на контроле систем загородного дома. Стремление человека к комфорту и удобству порождает рост популярности таких автоматизированных систем как «умный дом». «Умный дом» является современным инструментом повышения уровня безопасности и комфорта жизни, энергосбережения и, как следствие, экономичности, так как часть процессов происходит автоматически, а остальными можно управлять удаленно, что делает данную систему актуальной для изучения и модернизации.
Первым этапом разработки данного проекта был анализ готовых аппаратно-программных решений. По результатам анализа и сравнения для реализации системы были выбраны программируемые платформы фирмы Arduino: MEGA2560, UNO. Данные платформы соответствуют необходимым параметрам цена / качество / набор функций. Arduino – это конструктор для создания электронных устройств, которые в свою очередь превосходят любой стандартный компьютер в плане взаимодействия с окружающим физическим миром. Это платформа, построенная на простой печатной плате, предназначена для «physicalcomputing», имеет открытый программный код и современную среду для написания программного обеспечения.
Объектом автоматизации является загородный дом. Системы требующие автоматизации:
- Отопление.
- Освещение.
- Пожарная сигнализация.
- Метеоконтроль.
Разрабатываемая система предполагает следующую структуру, состоящую из четырех уровней:
- система управления (web-интерфейс, мобильное устройство): осуществление контроля системы;
- главный модуль (2 уровень);
- определенное количество второстепенных модулей, расположенных в заданных помещениях (3 уровень);
- конкретный набор датчиков и измерительных приборов, индивидуально подобранных для каждого второстепенного модуля (4 уровень).
Все модули соединены технологической сетью, которая работает по протоколу RS-485.
По итогам разработки данного проекта была разработана автоматизированная система "Умный дом". Для выявления недостатков и демонстрации всех заданных функций проводилось тестирование. В процессе тестирования были проверены следующие задачи:
- управление через интернет;
- защита от несанкционированного доступа;
- управление путем отправки SMS-сообщений;
- управление освещением;
- управление отоплением в автоматическом режиме;
- оповещение в экстренных ситуациях.
По завершению испытаний можно сделать вывод, что система исправно работает и выполняет все заданные функции без как-либо сбоев. Модули пересылают необходимую информацию между собой, а также оповещают пользователя посредством сети Интернет и SMS.
Для оценки технико-экономических показателей были произведены расчеты сметной стоимости, которая составила 110 тыс.руб. Экономическая выгода достигается за счет использования недорогих и надежных комплектующих, а также комбинации датчиков и исполнительных устройств разных производителей. При условии коммерциализации данной системы, срок окупаемости составит примерно 6 месяцев.
Преимуществами данной системы являются:
- небольшая стоимость по сравнению с готовыми системами с подобным функционалом;
- повышенная безопасность;
- возможность получать необходимые данные о работе систем в жилом доме удаленно;
- позволяет сберегать электроэнергию;
- позволяет контролировать ту или иную систему в жилом помещении из любой точки планеты, где есть интернет.
В качестве экономических показателей эффекта внедрения данной системы можно определить следующие положения:
- система предоставляет необходимые возможности для контроля инженерных подсистем;
- программное управление имеет удобный, интуитивно понятный интерфейс.
Разработанная система управления позволяет как удаленно, так и локально контролировать и управлять следующими подсистемами: освещение, отопление, и пожарная сигнализация. Система имеет модульную структуру, что дает возможность к модернизации, также имеется функция резервного питания. Таким образом проект удовлетворяет основным выдвинутым требованиям: имеет низкую стоимость технической реализации, обеспечивает экономичность, простота в использовании и требует минимальных затрат на эксплуатацию.
2. Тесля Е. В. «Умный дом» своими руками. Строим интеллектуальную цифровую систему в своей квартире. – Питер: Санкт-Петербург, 2008. — 224 с.: ил.
3. Латушкин, Ю.М. Система автоматизации жилого дома на платформе Arduino/ Ю.М. Латушкин. А.М. Водовозов, И.Д. Летавин// Наука сегодня: сборник научных трудов по материалам VII международной научно-практической конференции. – Вологда: ОАО «Маркер», 2015. – Ч.1. – С.74.
4. Летавин, И.Д. Систем автоматизации жилого дома на платформе Arduino/ Летавин И.Д., Латушкин Ю.М., Водовозов А.М// Научный поиск в современном мире: сборник материалов 11-й международной науч.-практ. конференции. - Махачкала: ООО "Апробация", 2016. - с.37.