Проект "Умный дом"

Введение

Современный мир невозможно представить без автоматических систем. Наше жилище не исключение. В повседневной жизни в квартире или загородном доме мы производим множество действий, которые могли бы выполняться без нашего участия. Всё – от включения света до поддержания климата в квартире можно автоматизировать. Это стало возможным благодаря системе «Умный дом».

Цель проекта: изучить систему «Умный дом» и воссоздать ее функции на макете из подручных средств.

Для решения поставленной цели можно выделить задачи:

1. рассмотреть понятие системы «Умный дом» и принцип её действия;

2. изучить возможности «умного дома»;

3. создать макет и установить на нем некоторые функции «умного дома»;

4. познакомить одноклассников с данными функциями;

5. собрать обратную связь;

6. сделать выводы.

Объект исследования: умный дом.

Предмет исследования: функции «умного дома».

Гипотеза исследования: я предполагаю, что возможно воссоздать функции умного дома на макете и изучить их возможности в условиях школьной среды.

Актуальность

Современный человек предъявляет очень высокие требования к комфортности среды обитания:

1. Эстетические (дизайн и стиль интерьера, ландшафта, красота и функциональность окружающих предметов);

2. Климатические (тепло, холод, чистый воздух);

3. Общебытовые (вода, газ, электричество, радио, телевидение, интернет, телефонная связь, наличие кухонных машин и систем гигиены саун и ванн);

4. Требования к безопасности и контролю за ней (безопасность жилища, хозяев дома и их близких);

5. Требования к надежности сложных систем (компьютеры, домашние кинотеатры, посудомоечные, стиральные машины, СВЧ-печи и др.).

В результате инженерное оснащение квартир и домов усложняется, и растет количество устройств, участвующих в формировании этой среды. Возлагать на хозяина жилья управление всеми системами становится неудобно, невыгодно и небезопасно. Комплексная система управления жилищем «умный дом» берет на себя всю рутинную работу по решению этой запутанной задачи, оставляя человеку только принятие главных, «базовых» решений.

Теоретическая часть

Умный дом — жилой дом или квартира, организованный для проживания людей при помощи автоматизации и высокотехнологичных устройств. Умный дом — это система, позволяющая обеспечить ресурсосбережение, удобство и безопасность. Такая система способна распознавать различные ситуации и должным образом реагировать на них.

Основа системы умный дом — это алгоритмы. Они должны быть грамотно составлены, чтобы не было конфликта между различными видами систем. Например, система отопления подняла температуру в помещениях до того уровня, когда срабатывает система кондиционирования. Такого быть не должно. Более того, умный дом должен учитывать множество других условий: температура за окном, ветер, время суток. Неоспоримым преимуществом является возможность контролировать и управлять различными системами в доме удалённо.

Возможности умного дома

Управление климатом. Одна из основных и самых важных возможностей системы. Её важность обусловлена не только рамками комфорта жильцов, но и возможностью экономией ресурсов.

Вы можете выставить температуру, влажность воздуха, управлять тёплым полом и другое. Умный дом будет поддерживать выбранные значения, используя систему кондиционирования, отопления, вентиляции, увлажнения.

Управление освещением. Вы сможете удалённо выключать и включать освещение в любом помещении и регулировать уровень яркости.

Кроме ручного управления, есть возможность организовать автоматическую систему освещения с использованием различных датчиков. Датчики движения и присутствия позволяют определить нахождение человека в помещении и включить или выключить освещение.

Защита от протечек воды позволяет контролировать все водопроводные соединения и в случае протечки автоматически перекроет вентиль. Датчики устанавливаются в местах возможного образования скопления воды от протечки. При появлении влаги, контакты на датчиках замыкаются, и сигнал отправляется на сервер Умного дома. Система обрабатывает сигнал и посылается команда на контроллер электропривода вентиля, чтобы тот перекрыл водоснабжение.

Видеонаблюдение для дома позволяет организовать полный контроль как снаружи, так и внутри. Система представляет собой несколько видеокамер, видеосервер и видеопроцессор.

Камеры оборудованы поворотным механизмом, позволяющим установить угол обзора таким образом, чтобы охватить как можно больше территории. Инфракрасная подсветка позволит осуществлять качественную видеосъёмку при любом освещении.

Удалённое управление умным домом. Есть несколько вариантов доступа к интерфейсу управления. Во-первых, вы сможете управлять системой через стационарные сенсорные экраны, установленные в удобном для вас месте. Находясь хоть в противоположной точке земного шара, вы всегда сможете выключить забытый утюг из сети или свет в ванной комнате, открыв доступ через веб-интерфейс. Доступ через мобильное приложение также - полноценное средство управления вашим Умным домом.

Умные датчики обнаружат ваше присутствие и движение и включат приглушённую подсветку, где бы вы ни были.

Пожарная сигнализация в доме состоит из пожарных извещателей разных типов (температурные, задымления), сирены и блока управления. При возникновении опасности, система известит всех жильцов по всем возможным каналам связи: сирена, SMS-сообщения, e-mail, всплывающие уведомления в интерфейсе управления Умным домом.

Охрана дома. Покидая дом, поставьте его на охрану и вы будете уведомлены о срабатывании определённого сценария — открытие дверей, разбитие стекла, проникновение в помещение.

При длительном Вашем отсутствии система по заданному вами графику будет включать свет, музыку, раздвигать шторы, создавая иллюзию вашего присутствия.

Практическая часть.

Анкетирование. Я решил узнать у одноклассников, знакомы ли они с данной системой и провел анкетирование. Я задал одноклассникам три вопроса.

1 Знаете ли вы, что такое система «Умный дом»? 17 человек из всех опрошенных ответили положительно, то есть им знакома данная система. 7 учащихся не знают об этой системе.

2 Знакомы ли вам функции «умного дома»? На данный вопрос 16 человек ответили, что знакомы с функциями «умного дома», и 8 человек не слышали об этих функциях.

3 Хотели бы вы жить «умном доме»? На этот вопрос только 8 человек ответили утвердительно, а 16 человек отказались жить в «умном доме». Меня удивили результаты опроса одноклассников. Большинство ребят не хотят жить в умном доме. Я задался вопросом, почему? Возможно, их пугает эта система, так как в детских мультфильмах она позиционируется, как приносящая вред человеку.

Я решил вместе с папой установить функции умного дома на макет, опробовать их и продемонстрировать одноклассникам. Ведь данная система направлена на облегчение жизни и создание комфортной среды, и не вредит людям.

Эксперимент.

Я сконструировал макет и вместе с папой установил на него систему умный дом со стандартным протоколом связи zigbee..

Некоторые плюсы умного дома на базе ZigBee:

• Энергоэффективность. Низкое энергопотребление позволяет устройствам работать от батарей в течение длительного времени без необходимости частой замены. 

• Сетевое взаимодействие. Устройства ZigBee могут работать в сетях с множеством узлов, что делает сеть более устойчивой и позволяет увеличивать её диапазон. 

• Надежность и безопасность. ZigBee использует различные методы шифрования и аутентификации, что обеспечивает безопасность передаваемых данных. 

• Широкий выбор устройств. На рынке представлен большой ассортимент устройств, работающих на базе ZigBee, что облегчает создание системы умного дома. 

Некоторые минусы умного дома на базе ZigBee:

• Ограниченная скорость передачи данных. ZigBee подходит для малых объёмов данных, но может не быть лучшим выбором для устройств, требующих высокой скорости передачи данных. 

• Совместимость. Несмотря на то, что многие производители используют ZigBee, не все устройства строго совместимы друг с другом. Это может усложнить интеграцию различных компонентов. 

• Зависимость от шлюза. Для работы с интернетом и управления удалённо может потребоваться главный шлюз (hub), что добавляет к общей стоимости системы. 

• Настройка сети ZigBee может быть более сложной по сравнению с Wi-Fi и Bluetooth. 

Шлюз – главное устройство умного дома. Через голосовой помощник Яндекс- Алиса мы передаем команды на шлюз, который их выполняет. Мы установили в дом: датчик движения, датчик открытия дверей, систему кондиционирования, датчик света в доме, который реагирует на голос, освещение территории, имитацию видеонаблюдения и датчик температуры. Все функции регулируются с пульта управления или специального приложения в телефоне. Сейчас я вам все продемонстрирую. Демонстрация макета и объяснение функций.

Заключение

Система Умный дом очень гибкая, ее можно дополнить разными функциями. Например, возможно организовать включение и выключение света по хлопку, что может помочь престарелым людям. Также есть возможность осуществить регулировку освещения в зависимости от датчиков освещённости. Чем темнее становится на улице, тем ярче становится освещение в помещении. Данная система направлена на облегчение жизни человека и целой семьи. Выдвигаемая мной гипотеза подтвердилась. Я считаю возможным воссоздать функции умного дома на макете и изучить их действия в условиях школьной среды. После знакомства с функциями умного дома часть моих одноклассников поменяли свою точку зрения и решили, что хотят жить в «умном доме». Я считаю результат проведенного эксперимента положительным.

Данная тема проекта очень интересна и в дальнейшем, при обучении в средней школе я хочу рассмотреть технологии реализации данной системы.