Разработка системы "Управление умным домом" - Дипломная работа

В современных интеллектуальных зданиях системы автоматизации и управления зданиями занимают ключевое место, обеспечивая взаимосвязь всего инженерного оборудования и систем здания. Развитие этой тенденции к настоящему моменту привело к качественному изменению места и роли систем автоматизации и управления зданиями с одной стороны и концепции взаимной увязки инженерного оборудования объектов и организационно-технических решений по эксплуатации с использованием систем автоматизации и управления зданиями с другой стороны. В то же время, системы автоматизации и управления зданиями формируют базу для создания новых сервисов для пользователей в рамках объекта. Вместе с тем, экономический рост последних лет, ведет от избытка электроэнергии в прошлом к ее дефициту в будущем, что, в свою очередь, создает предпосылки более широкого внедрения энергосберегающих технологий и алгоритмов управления, которые, в первую очередь, обеспечиваются системами автоматизации зданий. программный продукт умный дом Целью работы является создание микропроцессорной системы управления зданием, внедрение которой даст возможность управлять работой ее объектов (освещением, электроснабжением, вентиляцией, отоплением) в автоматическом режиме.Надежная передача сообщений, контроль целостности В данной дипломной работе некоторые фрагменты текста отсутствуют или замещены на текст не соответствующий теме этого диплома. Для получения оригинальной версии работы пишите на электронный адрес, указанный в конце дипломной работы, в заключении. В данной дипломной работе некоторые фрагменты текста отсутствуют или замещены на текст не соответствующий теме этого диплома. Для получения оригинальной версии работы пишите на электронный адрес, указанный в конце дипломной работы, в заключении. В данной дипломной работе некоторые фрагменты текста отсутствуют или замещены на текст не соответствующий теме этого диплома.Объектом автоматизации, который рассматривается в данной дипломной работе, является здание в загородном поселке. В данной дипломной работе некоторые фрагменты текста отсутствуют или замещены на текст не соответствующий теме этого диплома. Отсутствуют или не соответствуют некоторые необходимые формулы, расчеты, диаграммы и таблицы. Для получения оригинальной версии работы пишите на электронный адрес, указанный в конце дипломной работы, в заключении. В данной дипломной работе некоторые фрагменты текста отсутствуют или замещены на текст не соответствующий теме этого диплома.В системе управления работой "умного дома" на контроллер возлагается функции по управлению, коммуникации и настройке внешних устройств (датчики, исполнительные механизмы, регуляторы и т.д.) При этом он является одним из наиболее важных компонентов в цепи обмена данными между полевым оборудованием (датчиками и исполнительными механизмами) и средствами АСУТП верхнего уровня (диспетчерским пунктом). В данной дипломной работе некоторые фрагменты текста отсутствуют или замещены на текст не соответствующий теме этого диплома. Для получения оригинальной версии работы пишите на электронный адрес, указанный в конце дипломной работы, в заключении. В данной дипломной работе некоторые фрагменты текста отсутствуют или замещены на текст не соответствующий теме этого диплома. Для получения оригинальной версии работы пишите на электронный адрес, указанный в конце дипломной работы, в заключении.Нередко используются специфичные устройства с фиксированной конфигурацией сигналов входов/выходов, что приводит к необходимости применения целых групп однотипных устройств. Этот дорогостоящий способ сбора сигналов требует дополнительных затрат на материалы, монтаж, проектирование и документацию, особенно при дальнейшей модификации или расширении системы, ложась дополнительным бременем на плечи обслуживающего персонала. В данной дипломной работе некоторые фрагменты текста отсутствуют или замещены на текст не соответствующий теме этого диплома. Для получения оригинальной версии работы пишите на электронный адрес, указанный в конце дипломной работы, в заключении. Модуль аналогового ввода KL3204 предназначен для подключения датчиков температуры (терморезисторов) При возникновении неполадок, например обрыв кабеля между модулем и датчиком, на корпусе модуля загорается соответствующий светодиод.Для удобства монтажа часть модулей ввода-вывода будет располагаться в другом здании. Сеть автоматики типичного здания обычно состоит из трех уровней: уровень управления; В данной дипломной работе некоторые фрагменты текста отсутствуют или замещены на текст не соответствующий теме этого диплома. Для получения оригинальной версии работы пишите на электронный адрес, указанный в конце дипломной работы, в заключении. Датчики и исполнительные механизмы обеспечивают связь системы автоматики с технологическим оборудованием.Задачи программирования контроллеров для систем автоматизации весьма специфичны, сложны, трудоемки и, естественно требуют для своего решения соответствующих инструментальных средств программирования. Использо

Содержание

Введение

1. Анализ технологий "умного дома"

1.1 Базовые понятия "умного дома"

1.2 Протоколы передачи для автоматизации зданий

1.3 Описание технологического процесса и модель автоматизации

2. Разработка системы управления зданием

2.1 Анализ и выбор контроллера

2.2 Выбор модулей ввода-вывода

2.3 Разработка микропроцессорной сети

3. Детальная разработка систем автоматизации

3.1 Анализ программного обеспечения для работы с контроллером

3.2 Система обогрева помещений

3.3 Система вентиляции

3.4 Система управления освещением и ландшафтным отоплением

3.5 Система мониторинга

3.6 Разработка человеко-машинного интерфейса

4. Технология производства программного продукта

4.1 Проектирование модели жизненного цикла системы

4.2 Технология отладки и тестирования системы

4.2.1Отладка системы

4.2.2 Тестирование системы

5. Бизнес-план разработки микропроцессорной системы автоматизация здания

5.1 Резюме

5.2 Научно-технический раздел

5.3 Анализ положения дел в отрасли

5.4 Суть разрабатываемого проекта

5.4.1 Назначение

5.4.2 Преимущества перед аналогами

5.5 План маркетинга

5.5.1Описание товара

5.5.2 Анализ рынка сбыта

5.6 Производственный план

5.6.1 Место разработки

5.6.2 Перечень технологических процессов и необходимого оборудования

5.7 Финансовый план

5.7.1 План разработки программного обеспечения

5.7.2 Определение себестоимости разработки программного обеспечения

5.7.3 Оценка экономической эффективности инвестиционного проекта

5.7.3.1 Критерии эффективности коммерческих инвестиций

5.7.3.2 Расчет экономической эффективности инвестиционного проекта

Заключение

В современных интеллектуальных зданиях системы автоматизации и управления зданиями занимают ключевое место, обеспечивая взаимосвязь всего инженерного оборудования и систем здания.

В ряде исследований последних лет показана устойчивая тенденция к возрастанию доли стоимости и объема инженерных систем и систем автоматизации в общей стоимости строительных объектов. Развитие этой тенденции к настоящему моменту привело к качественному изменению места и роли систем автоматизации и управления зданиями с одной стороны и концепции взаимной увязки инженерного оборудования объектов и организационно-технических решений по эксплуатации с использованием систем автоматизации и управления зданиями с другой стороны.

В то же время, системы автоматизации и управления зданиями формируют базу для создания новых сервисов для пользователей в рамках объекта. Это находит выражение в повышении потребительской привлекательности интеллектуальных зданий, выражающейся, в частности, в снижении страховых рисков за счет повышения устойчивости интеллектуальных зданий к различным дестабилизирующим факторам и снижении расходов на эксплуатацию, т.е. в повышении эффективности интеллектуальных зданий по сравнению с традиционными решениями.

Дешевая рабочая сила и энергоносители замедляют продвижение технологий автоматизаций зданий на российский рынок, однако конкуренция на рынке недвижимости делает их все более востребованными.

Вместе с тем, экономический рост последних лет, ведет от избытка электроэнергии в прошлом к ее дефициту в будущем, что, в свою очередь, создает предпосылки более широкого внедрения энергосберегающих технологий и алгоритмов управления, которые, в первую очередь, обеспечиваются системами автоматизации зданий. программный продукт умный дом

Целью работы является создание микропроцессорной системы управления зданием, внедрение которой даст возможность управлять работой ее объектов (освещением, электроснабжением, вентиляцией, отоплением) в автоматическом режиме.

Основные задачи разработки системы: анализ существующих методов построения системы автоматического управления зданием, выбор наиболее подходящей аппаратной базы, выбор средств разработки программного обеспечения для контроллера и человеко-машинного интерфейса, разработка алгоритмов управления работой объекта и реализация этих алгоритмов в программном обеспечении для контроллера и человеко-машинного интерфейса.

1. Анализ технологий "умного дома"

1.1 Базовые понятия "умного дома"

За последние 20.30 лет системы автоматизированного управления перестали быть модной экзотикой. Вне зависимости от области применения, будь то здание, сборочный цех или поезд метро, целью внедрения таких систем являются снижение эксплуатационных расходов, обеспечение важной информацией, повышение безопасности и комфорта. Но, несмотря на то, что журналистов модных изданий сейчас больше интересуют достижения традиционных IT-компаний, прогресс в области автоматики управления может в ближайшем будущем оказать на наше мироощущение не меньшее воздействие, чем появления сотовых телефонов и Internet. [1]

Для того чтобы понять, как сильно изменились возможности в области автоматизации за последние годы и как они еще поменяются, важно осознать значение некоторых технологических прорывов, которые произошли за последние годы. Разработчики не стоят на месте. Предсказать, как далеко они уйдут вперед всего через несколько лет, можно только, бросив взгляд назад.

После завершения эры мэйнфрэймов, широкое развитие получили сети миникомпьютеров, а затем, дешевых персональных ЭВМ, способных, тем не менее, решать достаточно сложные профессиональные задачи. В данной дипломной работе некоторые фрагменты текста отсутствуют или замещены на текст не соответствующий теме этого диплома. Отсутствуют или не соответствуют некоторые необходимые формулы, расчеты, диаграммы и таблицы. Для получения оригинальной версии работы пишите на электронный адрес, указанный в конце дипломной работы, в заключении. Объединенные в сети, подобные устройства находят все более широкое применение в системах автоматики различного назначения.

Правда, на пути технического прогресса оказалось немало серьезных препятствий. Мало того, что системы автоматики различного назначения были автономны, но и сходные по управляющим функциям системы различных производителей были, как правило, несовместимы между собой. Фирмы-разработчики использовали свои закрытые коммуникационные протоколы и не предусматривали интерфейсов для взаимодействия с системами других производителей. Являясь собственностью отдельных компаний, соответствующие продукты и технологии автоматизации с трудом поддавались интеграции друг с другом. Для решения этой проблемы требовались дорогостоящие технические решения, связанные с написанием нового программного обеспечения, изменения топологии сети и закупки дополнительных компонентов.

Таким образом, в определенный момент на рынке сложились объективные предпосылки для успешного внедрения новых подходов в области автоматизации.

В данной дипломной работе некоторые фрагменты текста отсутствуют или замещены на текст не соответствующий теме этого диплома. Отсутствуют или не соответствуют некоторые необходимые формулы, расчеты, диаграммы и таблицы. Для получения оригинальной версии работы пишите на электронный адрес, указанный в конце дипломной работы, в заключении.

Как комплексное решение задачи сначала появились Intelligence Buildings (интеллектуальные здания), основой которых были структурированные кабельные сети. Система позволяла коммутировать и использовать один и тот же кабель для нужд АТС, компьютерной сети, системы безопасности и т.д. Потом начали появляться системы мультиплексирования каналов связи, позволяющие передавать по одному кабелю различную информацию одновременно. Бурно развивающаяся информатика позволила форсировать эти работы, когда всем стало ясно, что любой проект кабельной системы здания устаревает к моменту завершения строительства.

Поскольку развитие данного направления представлялась более чем сверхприбыльным, на него были пущены немалые средства, и в результате появилась идея "умного дома". Типичный пример такого здания показан на рисунке 1.1.

Рисунок 1.1 - "Умный дом"

"Умный дом" - это комплекс электроники, которая работает внутри или снаружи дома и выполняет централизованное управление всеми (или почти всеми) инженерными системами. Под инженерными системами понимается все техническое оборудование дома (от канализации до аудио-видео техники). Идея "умного дома" состоит в том, что единый комплекс электроники согласованно управляет работой всего инженерного обеспечения дома. [2]

Очень важно, чтобы алгоритмы взаимодействия подсистем в доме были гибкими, и могли приспосабливаться под изменяющиеся нужды владельца дома. В данной дипломной работе некоторые фрагменты текста отсутствуют или замещены на текст не соответствующий теме этого диплома. Отсутствуют или не соответствуют некоторые необходимые формулы, расчеты, диаграммы и таблицы. Для получения оригинальной версии работы пишите на электронный адрес, указанный в конце дипломной работы, в заключении. Самая главная аксиома "умного дома" состоит в том, что система управления и ее инженерные подсистемы должны быть построены по блочному принципу. Это означает, что каждая подсистема должна уметь работать автономно, чтобы ее работу можно было отладить и обслуживать, отключив оборудование от центрального управления.

"Умный дом" имеет ряд преимуществ: позволяет экономить до 10-18% электроэнергии, повышать комфорт и безопасность и т.д.

Принцип работы "умного" дома заключается в центральном компьютере, принимающем сигналы от командных устройств, затем эти сигналы передаются исполнительным системам. Управление различными устройствами осуществляется простейшей системой автоматики.

Впервые задача по созданию "умного дома" была решена в 1978 году компаниями Х10 USA и Leviton, которые разработали технологию для управления бытовыми приборами по проводам бытовой электросети. В данной дипломной работе некоторые фрагменты текста отсутствуют или замещены на текст не соответствующий теме этого диплома. Отсутствуют или не соответствуют некоторые необходимые формулы, расчеты, диаграммы и таблицы. Для получения оригинальной версии работы пишите на электронный адрес, указанный в конце дипломной работы, в заключении. Но технология эта была рассчитана на напряжение 110В и частоту сети 60 Гц, поэтому не получила распространения в России. Впрочем, Х10 сегодня уже считается устаревшим, поскольку создавался для управления электроосветительными устройствами и поддерживал всего шесть команд управления питанием. Для создания "интеллектуального дома" этого явно недостаточно. Аудио - и видеотехника требуют как минимум команд смены каналов, изменения громкости, перемотки и управления воспроизведением; а ведь требуется управлять еще системой HVAC (отопление, вентиляция, кондиционирование воздуха). В поисках решений этой проблемы различными компаниями предпринимались попытки к разработкам новых протоколов передачи данных.