Регистрация / Вход
Прислать материал

Система автоматизации загородного дома на базе Arduino

Сведения об участнике
ФИО
Латушкин Юрий Михайлович
Вуз
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Вологодский государственный университет»
Тезисы (информация о проекте)
Область наук
Информационные технологии и вычислительные системы
Раздел области наук
Информационные технологии
Тема
Система автоматизации загородного дома на базе Arduino
Резюме
В статье анализируются современные технологии автоматизации жилых домов, обосновывается необходимость импортозамещения, предлагается структура умного дома на платформе Arduino.
Ключевые слова
Автоматизация жилья, умный дом, Arduino
Цели и задачи
Цель работы – разработка бюджетной системы автоматизации загородного дома, позволяющей контролировать и управлять большинством бытовых процессов (освещение, отопление, управление электрическими приборами, пожарная сигнализация). Управление, предусмотренное данной системой, осуществляется с любого устройства, имеющего выход в интернет.
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.
Введение

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.

Методы и материалы

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.

Описание и обсуждение результатов

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.

Используемые источники
1. Сопер М. Э. Практические советы и решения по созданию «Умного дома». – НТ Пресс: Москва, 2007. – 432 с.: ил.
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.
Information about the project
Surname Name
Latushkin Yuriy
Project title
Arduino home automation system
Summary of the project
The new technologies of home automation system analyzed in the article, it explains the need for import substitution, it suggests smart home structure.
Keywords
Home automation, Smart home, Arduino.