Автоматизированная система управления освещением и вентиляцией в жилом доме

ВВЕДЕНИЕ 3
1. АНАЛИЗ ОБЪЕКТА АВТОМАТИЗАЦИИ 6
1.1 Автоматизация систем освещения 6
1.2 Описание требований, предъявляемых к автоматизированной системе управления освещением и вентиляцией жилого дома 17
1.3 Исследование аналогов объекта автоматизации 27
2. РАЗРАБОТКА АППАРАТНОЙ СОСТАВЛЯЮЩЕЙ АВТОМАТИЗИРОВАННОЙ СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ 31
2.1 Разработка структурной схемы 31
2.2 Подбор элементной базы 33
2.3 Разработка функциональной схемы автоматизации 41
2.4 Разработка электрической принципиальной схемы 44
2.5 Проектирование элементов системы 48
3. РАЗРАБОТКА ПРОГРАММНОГО ОБЕСПЕЧЕНИЯ УПРАВЛЕНИЯ СИСТЕМОЙ 52
3.1 Разработка алгоритма работы 52
3.2 Разработка программы управления 55
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 60
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ 63
ПРИЛОЖЕНИЕ А 66
ПРИЛОЖЕНИЕ Б 67
ПРИЛОЖЕНИЕ В 68
ПРИЛОЖЕНИЕ Г 69

Весь текст будет доступен после покупки

В условиях стремительного развития цифровых технологий и роста энергетических затрат всё большее внимание уделяется повышению энергоэффективности и комфорта в жилых помещениях. Современные системы «умного дома» позволяют не только автоматизировать рутинные процессы, но и значительно сократить потребление электроэнергии, повысить безопасность и улучшить микроклимат в помещениях. Особенно востребованы решения, сочетающие простоту внедрения, надёжность и возможность интеграции с отечественными компонентами. В этой связи разработка автоматизированной системы управления освещением и вентиляцией на базе доступных и сертифицированных технических средств (включая продукцию отечественных производителей, таких как ОВЕН) представляет собой актуальную инженерную задачу, соответствующую современным тенденциям цифровой трансформации жилищного сектора.
Целью настоящей ВКР является проектирование и реализация автоматизированной системы управления освещением и вентиляцией жилого дома на основе отечественных технических средств и современных принципов построения систем «умного дома».
Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи:
– провести анализ существующих подходов к автоматизации систем освещения и вентиляции;
– сформулировать технические требования к автоматизированной системе управления;
– выполнить обзор и сравнительный анализ аналогов решений на рынке;
– разработать структурную, функциональную и электрическую принципиальную схемы системы;
– подобрать элементную базу с учётом требований надёжности, энергоэффективности и совместимости (в том числе с использованием оборудования ОВЕН);
– спроектировать конструктивные элементы системы управления;
– разработать алгоритм и программное обеспечение для управления системой;
– обеспечить возможность локального и (при необходимости) удалённого контроля параметров среды.
Объектом исследования выступает жилой дом как объект автоматизации инженерных систем.
Предметом исследования являются технические и программные средства автоматизированной системы управления освещением и вентиляцией, включая датчики, контроллеры, исполнительные устройства и алгоритмы их взаимодействия.

Весь текст будет доступен после покупки

АНАЛИЗ ОБЪЕКТА АВТОМАТИЗАЦИИ
1.1 Автоматизация систем освещения
Диммеры – это устройства для изменения уровня потребляемой мощности. Наиболее широкое применение диммеры нашли в области регулирования потребляемой мощности осветительных приборов. Использование диммера позволяет снизить световой поток осветительного прибора и за счет этого уменьшить потребляемую им мощность. Диммеры могут применяться как для энергосбережения, так и в тех случаях, когда по каким-то причинам требуется изменять световой поток и освещенность.
Простейшая реализация диммера представлена на рисунке 1.

Рисунок 1 – Простейший диммер
Подобное устройство представляет собой переменный резистор, включенный в цепь питания источника света. При увеличении сопротивления на резисторе на нем теряется часть питающего напряжения, и напряжение на зажимах лампы опускается ниже номинального. Световой поток лампы и потребляемая ей мощность при этом снижаются. Самым большим недостатком подобных устройств является то, что они не осуществляют энергосбережения: несмотря на то, что мощность, потребляемая самой лампой, уменьшается, мощность, потребляемая из сети, оста?тся прежней, так как разница выделяется в виде тепла на переменном резисторе. Отсюда вытекает еще один недостаток диммеров подобного рода – высокое тепловыделение. Кроме того, подобные диммеры эффективно работают только с лампами накаливания, а использование их с другими типами ламп не только неэффективно, но еще и вредно – при долгой работе с пониженным напряжением, пускорегулирующая аппаратура светодиодных и компактных люминесцентных ламп быстрее выходит из строя. Единственным достоинством диммеров данного типа является их низкая цена. Однако в этом случае, как никогда применима поговорка «скупой платит дважды» за диммер и за потери электрической энергии в нём.
Более совершенными являются диммеры на электронных компонентах (рисунок 2).

Рисунок 2 – Диммер на электронных компонентах
Симисторные сборки, используемые в диммерах этого типа «срезают» часть синусоиды питающего напряжения, тем самым уменьшая потребляемую мощность лампы (рисунок 3). В связи с тем, что собственное потребление электронной сборки очень мало, диммеры этого типа действительно снижают потребляемую из сети мощность и могут считаться энергосберегающими устройствами. К их достоинствам можно также отнести низкое тепловыделение и возможность очень плавного регулирования светового потока в диапазоне от 0 до 100 %.

Рисунок 3 – Иллюстрация принципа работы диммера на электронных компонентах
Однако стоит отметить, что диммеры этого типа могу применяться только совместно с лампами накаливания. При их включении с компактными люминесцентными или светодиодными лампами из-за искажения формы питающего напряжения возможно возникновение высших гармоник, негативно влияющих на остальные приборы и явления резонанса напряжений, приводящего к резкому увеличению напряжения на выводах лампы и выходу ее из строя. В связи с этим, с диммером можно использовать только те компактные люминесцентные и светодиодные лампы, на упаковке которых заявлено, что они могут работать со светорегулирующими устройствами. При этом стоит отметить, что подобные лампы относительно редки и отличаются более высокой ценой.

Весь текст будет доступен после покупки

1. ГОСТ 2.701–2021. Единая система конструкторской документации. Схемы. Общие требования к выполнению. – Введ. 2022–07–01. – М.: Стандартинформ, 2021. – 48 с.
2. ГОСТ 21.614–88. Система проектной документации для строительства. Изображения условные графические электрооборудования и проводок на планах. – Введ. 1989–01–01; подтверждён в 2021 г. – М.: Стандартинформ, 2021. – 27 с.
3. ГОСТ 2.710–81. Единая система конструкторской документации. Обозначения буквенно-цифровые в электрических схемах. – Введ. 1982–01–01; подтверждён в 2020 г. – М.: Стандартинформ, 2020. – 25 с.
4. ГОСТ 2.709–89. Единая система конструкторской документации. Обозначения условные проводов и контактных соединений электрических элементов, оборудования и участков цепей в электрических схемах. – Введ. 1990–07–01; подтверждён в 2020 г. – М.: Стандартинформ, 2020. – 12 с.
5. ГОСТ 2.755–87. Единая система конструкторской документации. Обозначения условные графические в схемах. Устройства коммутационные и контактные соединения. – Введ. 1988–07–01; подтверждён в 2020 г. – М.: Стандартинформ, 2020. – 32 с.
6. ГОСТ Р МЭК 60617-DB-2–2012. Условные графические обозначения в схемах. Часть 2. Обозначения общего применения. – Введ. 2013–07–01. – М.: Стандартинформ, 2012. – 56 с.
7. ГОСТ Р ИСО/МЭК 26792–2016. Системы автоматизации производства и их интеграция. Архитектура промышленных систем. – Введ. 2017–07–01. – М.: Стандартинформ, 2016. – 44 с.
8. ГОСТ Р МЭК 60068-2-1–2021. Испытания на воздействие внешних факторов. Часть 2-1. Испытания: холод. – Введ. 2022–07–01. – М.: Стандартинформ, 2021. – 36 с.

Весь текст будет доступен после покупки