Разработка системы автоматизированного управления «Умным домом»

Содержание
Введение 8
1 Основные понятия интернет-вещей 10
1.1 Архитектура интернет-вещей 10
1.2 Когнитивный интернет-вещей 16
1.3 Взаимодействие 1оТ с перспективными
инфокоммуникационными технологиями 18
2 Технологии интернет-вещей 21
2.1 Радиочастотная идентификация RFID 21
2.2 Беспроводные сенсорные сети 22
2.3 Межмашинные коммуникации М2М 23
2.4 Направления практического применения 1оТ 25
3 Анализ возможностей внедрения услуг интернет- вещей на базе
сети оператора «МТС» 27
3.1 Краткая характеристика сети оператора «МТС» 27
3.2 Перечень услуг, которые могут быть реализованы на базе
оператора «МТС» 28
4 Разработка архитектуры системы управления «Умным домом» на
базе оператора «МТС» 30
4.1 Архитектура аппаратных средств «Умного дома» 30
4.2 Разработка алгоритма функционирования системы управления
"Умным домом" 31
5 Технические решения реализации интернет-вещей на базе оператора
связи «МТС» 33
5.1 Характеристика оборудования для организации управления
«Умным домом" 33
5.2 Схема сети автоматизированного управления «Умным домом» 37
5.3 Характеристика ПО для управления «Умным домом» 38
5.4 Расчет радиуса покрытия точки доступа в помещении 47
5.5 Расчет необходимого количества точек доступа 48
5.6 Анализ радиопокрытия помещения 49
6 Безопасность жизнедеятельности 52
Заключение 54
Библиография 55

Весь текст будет доступен после покупки

Современные здания все больше напоминают живые организмы, способные адаптироваться к изменениям, оптимизировать свои функции и предоставлять комфортные условия для обитателей.
Все это возможно благодаря системам автоматизации и управления зданием (Building Management System, BMS), которые стали неотъемлемой частью современной архитектуры. От инженерных систем к интеллектуальной интеграции.
В прошлом системы автоматизации и управления зданием рассматривались преимущественно как инструменты оптимизации инженерных систем: отопления, вентиляции, кондиционирования, освещения, водоснабжения и т.д. Сегодня их роль значительно шире.
BMS стали связующим звеном между всеми инженерными системами, объединяя их в единую сеть и обеспечивая централизованное управление.
Это позволяет не только повысить эффективность работы каждой системы, но и создать синергетический эффект, оптимизируя работу всего здания в целом.
Тенденции развития BMS в последние годы наблюдается устойчивый рост доли затрат на системы инженерии и автоматизации в общих строительных инвестициях.
Это связано с несколькими факторами:
- Повышение требований к комфорту и безопасности:
Современные пользователи зданий ожидают комфортных условий и высокой степени безопасности. BMS позволяют удовлетворить эти требования, создавая индивидуальные настройки климата, автоматизируя контроль доступа и обеспечивая надежную систему оповещения.
- Экологичность и энергоэффективность:
С растущей озабоченностью экологией, BMS становятся инструментом снижения потребления энергии и оптимизации ресурсосбережения.
Цифровая трансформация:
Внедрение цифровых технологий в сферу управления зданиями привело к появлению новых возможностей: удаленное управление, анализ данных, прогнозная диагностика и т.д.
Интернет вещей и эволюция BMS Развитие Интернета вещей (IoT) влияет на BMS двумя основными путями:
- Internet of Things 1.0: Первый этап развития IoT характеризовался массовым внедрением датчиков и сенсоров, собирающих данные о различных параметрах здания. Это позволило получить ценную информацию о работе инженерных систем и потребностях пользователей.

Весь текст будет доступен после покупки

1 Основные понятия интернет-вещей
1.1 Архитектура интернет-вещей

Архитектура Интернета вещей (IoT) была разработана для систематизации основных компонентов и их взаимосвязей из-за сложности этой области.
Автоматизированная система управления технологическими процессами в рамках архитектуры IoT предлагает целый ряд преимуществ:
- Предоставление полезного контрольного списка для сетевых администраторов или ИТ-менеджеров, чтобы определить функциональность и целостность предложений различных поставщиков.
- Руководство для разработчиков о том, какие функции важны в IoT и как они взаимодействуют.
- Создание основы для стандартизации, способствуя функциональной совместимости и снижению издержек.
Эталонная модель Интернета вещей, разработанная Международным союзом электросвязи (ITU-T или ITU-T), описана в Рекомендации ITU-T Y.2060, которая представляет обзор Интернета вещей.
Этот документ раскрывает концепции и области покрытия IoT, определяет основные функции и высокоуровневые требования, а также дает описание эталонной модели Интернета вещей.
В отличие от многих других эталонных и архитектурных моделей, модель рекомендаций ITU-T Y.2060 указывает фактические физические элементы экосистемы Интернета вещей.
Это идентифицирует элементы экосистемы IoT, которые необходимо подключить, интегрировать, управлять и использовать совместно с приложениями.
Отличительной чертой этой модели является то, что Интернет вещей - это не просто сеть физических устройств, а скорее сеть устройств, взаимодействующих с физическими предметами, а также с платформами приложений, такими как компьютеры, планшеты и смартфоны, взаимодействующие с этими устройствами.
Важно отметить, что IoT отличается от других сетевых систем наличием множества физических предметов и устройств, не являющихся типичными вычислительными или обработкой данных устройствами. Рисунок 1.1 [2], адаптированный из рекомендации Y.2060, показывает различные типы устройств в модели ITU-T, рассматривая Интернет вещей как сеть устройств, тесно связанных с реальными объектами.

Рисунок 1.1 – Типы устройств и их связь с физическими объектами

Сеть связи — это инфраструктурная сеть, соединяющая устройства и приложения, аналогичная сети, основанной на стеке протоколов IP или Интернета.
Вещь – это объект физического мира (физическая вещь) или информационного мира (виртуальная вещь), ее можно определить и ввести в сеть связи.
Устройство – это устройство, имеющее обязательные коммуникационные возможности и другие возможности измерения, управления, ввода, хранения и обработки данных.
Устройство передачи данных – это устройство устанавливает связь с физической вещью и косвенно соединяет эту физическую вещь с сетями связи.
Устройство сбора данных — это устройство чтения или записи, которое может взаимодействовать с физическими объектами. Взаимодействие может происходить опосредованно через устройства передачи данных или напрямую через носители данных, связанные с физическими вещами.
Носитель данных — это объект передачи данных, связанный с физическим объектом и способный предоставлять информацию, полезную для этого устройства сбора данных.
Сенсорное устройство — это устройство, способное обнаруживать или измерять информацию об окружающей среде и преобразовывать ее в цифровые электрические сигналы.
Исполнительный механизм — это устройство, способное преобразовывать цифровые электрические сигналы из ИТ-сетей в действия.
Устройство общего назначения – имеет встроенные возможности обработки и связи, а также может обмениваться данными с сетями связи с использованием проводных или беспроводных технологий. Устройства общего назначения могут включать в себя аппаратное обеспечение и инструменты, создающие различные области приложений Интернета вещей, такие как станки, бытовая техника и смартфоны.

Весь текст будет доступен после покупки

1 Росляков А.В. Интернет вещей : учебное пособие / Росляков А.В., Ваняшин С.В., Гребешков А.Ю. — Самара : Поволжский государственный университет телекоммуникаций и информатики, 2015. — 135 c. — Текст : электронный // IPR SMART : [сайт]. — URL: https://www.iprbookshop.ru/71837.html
2 Уильям Сталлингс. Интернет вещей. Интернет изнутри, 2017. — 60 с. — Текст : электронный // [сайт]. — URL: https://ii.org.ru/wp-content/uploads/2021/09/internetinside_n5.pdf
3 «Сети ZigBee. Зачем и почему?», [электронный ресурс], URL: https://habr.com/ru/articles/155037/
4 Лаврухина А.А., Курсовой проект на тему «Умный дом». Чайковский, 2006 г. URL: http://bibliofond.ru/view.aspx?id=670171
5 Сценарии «Умного дома», [электронный ресурс], URL: http://idealhouse.ru/info/scenarii-umnogo-doma.html
6 Толмачев В.М., Семичева Н.Е., Амелина Н.В. "Разработка системы умного дома. Перспективная модель и стратегия развития." БСТ: Бюллетень науки и практики, том 7, № 2, 2021, с. 144-155. Электронный ресурс. Доступно по: elibrary.ru (https://elibrary.ru/item.asp?id=44469110). Дата обращения: 15.05.2024.
7 Саидходжаева А.Ш., Чередниченко А.С., Борисова О.Н. "Умный дом." Синергия наук, № 22, 2018, с. 1698-1702. Электронный ресурс. Доступно по: elibrary.ru (https://elibrary.ru/item.asp?id=32851102). Дата обращения: 15.05.2024.
8 Похомчикова Е.О. "Интеллектуальная система 'умный дом' как направление внедрения информационных технологий в сфере обслуживания." Материалы IX Международной конференции, 2016, с. 32-36. Электронный ресурс. Доступно по: elibrary.ru (https://elibrary.ru/item.asp?id=27405055).
9 Байгозин Д.В., Первухин Д.Н. "Разработка принципов интеллектуального управления инженерным оборудованием в системе 'умный дом'." Известия Томского политехнического университета, том 314, № 5, 2008, с. 67-71. Электронный ресурс. Доступно по: cyberleninka.ru (https://cyberleninka.ru/article/n/razrabotka-printsipov-intellektualnogo-upravleniya-inzhenernym-oborudovaniem-v-sisteme-umnyy-dom).
10 Казарновский В.А., Аксёнов М.А. "Развитие подходов к внедрению системы ‘умный дом’ в рамках инвестиционно-строительных проектов малоэтажного строительства." Московский экономический журнал, 2019 - cyberleninka.ru (https://cyberleninka.ru/article/n/razvitie-podhodov-k-vnedreniyu-sistemy-umnyy-dom-v-ramkah-investitsionno-stroitelnyh-proektov-maloetazhnogo-stroitelstva).
11 Водянова С.А., Пупенцова С.В., Пупенцова В.В. "Механизмы развития и внедрения технологии 'умный дом'." Инновации, 2018 - cyberleninka.ru (https://cyberleninka.ru/article/n/mehanizmy-razvitiya-i-vnedreniya-tehnologii-umnyy-dom.pdf).

Весь текст будет доступен после покупки