Государственное бюджетное образовательное учреждение
Центр образования № 000
Реферат
УМНЫЙ ДОМ
Выполнили ученики 9 «А» класса
Сидоренко Антон,
Коляченко Максим,
Своротнева Наталья,
Калинин Максим,
Чесноков Дмитрий.
Научный рукаводитель:
Москва.
2012
Содержание
Введение
1. Историческое развитее умного дома
2. Создание коммуникационных систем
3. Интегрированная система управления информационной, вычислительной и
коммуникационной инфраструктурой
4. Удаленное управление интеллектуальным домом
5. Энергосбережение
6. Системы автоматического управления освещением
7. Климат – контроль
8. Комфорт и свобода в помещении.
Приложения
Введение
Умный Дом
Любое здание состоит из подсистем, которые отвечают за определенные задачи, возникающие в процессе эксплуатирования данного здания. Чем больше подсистем и функций, которые они выполняют, тем сложнее ими управлять. Для решения данной проблемы была изобретена концепция «умного дома».
Умный дом (англ. Smart House) - жилoй дoм сoвременного типа, oрганизованный для комфoртного прoживания людей при пoмощи сoвременных высoкотехнологичных устрoйств. Понятие «умный дом» появилось в 1970г и формулировалось так: «Здание, обеспечивающее продуктивное и эффективное использование рабочего пространства». Под «умным домом» подразумевается система, которая обязана распознавать конкретные ситуации, происходящие в здании, и определенным образом на них реагировать. В «умном доме» все подсистемы объединены в единый управляемый комплекс. «Умный дом» - наиболее прогрессивная концепция взаимодействия человека с жилым пространством.
Концепция «умного дома» включает в себя следующие положения:
- Интегрированная система управления зданием – системы с возможностью обеспечения комплексной работы всех инженерных систем здания.
- Устранение всего обслуживающего персонала здания и передача функций контроля подсистемам интегрированной системы управления зданием.
- Реализация механизма мгновенного отключения и передачи при необходимости управления человеку любой подсистемой интеллектуального здания.
- Обеспечение корректной работы отдельных подсистем в случае отказа общей управляющей системы или других частей системы.
- Минимизация стоимости обслуживания.
- Наличие в здании проложенной коммуникационной среды.
Одним прикосновением можно превратить пустующий дом в уютное гостеприимное жилище: включится освещение, установится желаемый микроклимат, закроются жалюзи, наполнится ванна... Вы устали и хотите отдохнуть у экрана телевизора или "домашнего кинотеатра"? Дотроньтесь клавиши панели или пульта Д/У - и опустятся шторы, свет плавно погаснет, выдвинется экран и включится проектор.
Используя специальные светорегуляторы можно изменять яркость, на которую будет загораться лампа при включении, но и период, за который будет достигнута эта яркость.
Система постоянно, измеряя температуру в каждой комнате, поддерживает ее на заданном уровне, управляя непосредственно клапанами радиаторов или заслонками кондиционера, а также, при необходимости, автоматически включает или выключает вентиляцию.
Каждый день «умный дом» экономит денежные средства благодаря различным режимам работы: комфортный режим, ночной режим, режим "никого нет в доме". Смена режимов происходит по расписанию или по команде.
Умный дом отчитывается обо всех событиях, которые происходили в нем во время отсутствия хозяев: кто и когда приходил, сколько времени находился в доме, какие подозрительные личности долго находились возле него. Их лица и действия зафиксированы в его памяти. Об проникновении непрошенных гостей, дом сообщит хозяину и вызовет охрану.
Вам надо быть в курсе того, что происходит у вас дома и управлять им на большом расстоянии? Это можно сделать без проблем с помощью современных средств коммуникации.
Установив на домашнем компьютере программу визуализации, вы сможете легко управлять умным домом через интернет, например: впустить нежданных гостей или выключить/включить свет.
Телефон обеспечит возможность управления умным домом тогда, когда у вас нет доступа в интернет, для этого достаточно набрать свой домашний номер. Управление через телефон происходит по средствам тонального набора.
«Не за горами день, когда окружающие нас вещи научатся думать и станут много более полезны обществу». Н. Винер. 1940 г.
Умный Дом - это умная система управления, которая обеспечивает сoгласованную рабoту всех инженерных сетей дoма. Такая система правильно распределяет ресурсы, чем снижает затраты, и oбеспечивает понятный интерфейс контроля и управления.
Пока в России, подобные комплексные инженерные системы разрабатывают на профессиональном уровне совсем не много организаций.
При проектировании всех инженерных коммуникаций, объединяют в единый комплекс: водоснабжение, канализацию, микроклимат, энергоснабжение, безопасность, связь, управление светом, мультимедиа и другие системы, обеспечивая реальную и ощутимую домашнюю автоматизацию. Обычно в проект умного дома включается около сорока отдельных систем, для каждой из которых приходится производить сложные технические расчеты.
В наше время умный дом имеет, на первый взгляд, фантастические функции. В нем всё на столько автоматизировано, что даже бытовая техника в нём большинство задач выполняет самостоятельно. Он облегчает жизнь человека и делает ее комфортной и мобильной, избавленной от суеты и домашних забот.
У каждого «умного» дома есть системы автоматизации здания. Это такой комплекс программного обеспечения для управления оборудованием, с помощью которого производится мониторинг и администрирование. Автоматизация здания нужна для эффективного и безопасного обслуживания всей техники жилого помещения. Существует системы которые срабатывают при возникновении заданных программой условий. Автоматизация здания становится возможной благодаря современным устройствам, станциям и модулям управления, которые могут контролировать работу всего оборудования. В автоматизации зданий важным является то, что есть возможность одновременного и точного учета всех важнейших факторов.
Историческое развитее умного дома
Дадим определение умному дому. Определение, сформулированное в Вашингтоне в 70-х годах: «Здание, обеспечивающее продуктивное и эффективное использование рабочего пространства…», совершенно ничего не объясняет. И в самом деле, многое из того, что представлено на рынке, и продается под названием «умного дома» автоматикой, и системами управления не является. Часто мы сталкиваемся с очень дорогими (это не значит, что они хорошие) «умными домами», которые делаются на потеху богатой и не очень образованной публике. Работоспособность и надежность этих конструкций не выдерживают никакой критики. Другая крайность - пластмассовые «китайские» коробочки с дешевеньким процессором для выполнения какой-то одной задачи.
Поэтому вначале дадим определение, что понимаем под названием «Дом разумный». Это система автоматики, которая обеспечивает комфортные условия существования в доме, вне зависимости от внешних факторов.
Поскольку мы живем во времена, когда экология (особенно в крупных городах) никуда не годится, а аварии государственных коммуникаций становятся нормой, а иногда, вообще не обеспечивают нормального снабжения, тема «дома разумного» становится очень актуальной. И удивительно, что многие системы жизненно-необходимые человеку вообще не выпускаются. На самом деле, ситуация с автоматикой не случайна, а имеет логическое объяснение. Как исторически жил человек? В разных климатических поясах нашей планеты жизнь складывалась по-разному. В полярных областях и тропической зоне условия существования различны. Но все же, в жилище присутствует некоторая общность - обособление человека от внешних воздействий какими-нибудь стенами и крышей. Не зря же так часто говорят про «крышу над головой». Такое жилище, как правило, комплектовалась «очагом» для приготовления пищи и обогрева. Вот так человечество живет практически до сих пор. Сантехника и водопровод, имеющиеся в античности, были прекрасно забыты. Возрождение гигиены произошло только в конце 19-го века. Автоматика же, пригодная для быта появилась с первыми микропроцессорами только в конце 70-х годов ХХ-го века. А современная автоматика - дитя ХХI-го. И наше жилище обрастало теми приспособлениями, которые были в ходу и могли «приспособиться» для бытовых нужд.
Мы, сегодня, пользуемся фантастическими технологиями в области связи и вычислительной техники, но продолжаем относиться к нашему жилью по-старинке. Богатые продолжают нанимать прислугу, а бедным, вообще не до этого. А как же средний класс? Ну, как-то что-то приспосабливает под свои нужды. Но все не так плохо.
Сейчас начинают появляться концепции и технологии, которые уже можно называть «дом разумный». Электроника заметно дешевеет, и мы можем выпускать, действительно, автоматику для дома. То, что стоило двадцать лет назад десятки тысяч долларов, сегодня укладывается в сотню. Тут можно говорить о прогрессе. И можно говорить об автономных коммуникациях для индивидуального дома. Сегодня такой подход к строительству более грамотный, более дешевый и более быстрый. Сейчас строят быстрее, чем согласовывают.
Только без автоматики эти задачи выполнить невозможно. Вы же не будете держать при каждом доме обслуживающую бригаду? Да этого и не надо, все решает современная электроника. Естественно, автоматика должна присутствовать и в жилище. Первопричина - экономия используемых ресурсов (электричество, тепло, вода и т. д.). Возьмите хотя бы теплые полы. В доме общая нагрузка при включении теплых полов может достигать двадцати киловатт, т. е. 20 кВтхЧ в час. В сутки - 480, т. е. где-то 2500 рублей! При таком подходе автоматику можно окупить за месяц! Второе - это комфорт, удобство управления, интуитивно-понятный интерфейс. Комфорт - это когда всегда комфортно! Возьмем вентиляцию.
Нормальная система приточно-вытяжной вентиляции с обогревом, увлажнением, кондиционированием и фильтрацией, - где она? То, что предлагается за большие деньги (начиная с миллиона рублей), сделанное на западе, у нас работает плохо! Вспомните нынешнее лето. Так можно говорить о каждом аспекте жилища очень долго и подробно.
Создание коммуникационных систем
В разработке автоматизированных решениях для жилых объектов, основной задачей специалистов являются создание инженерных сетей и их управлениея.
Инженерные коммуникации внедряются поэтапно: сначала создаются система отопления, система кондиционирования и вентиляции, затем - «умный» свет и мультимедийные технологии. Координация работы производится благодаря сенсорным панелям, через Интернет или сотовый телефон, а также с помощью одно-, двух - или многокнопочных выключателей.
В комплекс по проектированию загородных домов, оснащенных «умными функциями», входит:
· разработка проекта системы управления освещением,
· создание концепции мультимедийных систем (домашние кинотеатры, музыкальные центры),
· установка климатического контроля,
· управление вентиляцией, кондиционированием, отоплением и водоснабжением,
· установка системы силовой электрики,
· интеграция системы канализации,
· установка системы безопасности, диспетчеризации,
· подключение любых систем по желанию заказчика (система ландшафтного полива, система антиобледенения кровли, ступенек, дорожек и водостоков и д. т.).
Интегрированная система управления информационной, вычислительной и коммуникационной инфраструктурой
Основываясь на предоставляемых нижележащими уровнями сервисами, создается уровень, в котором все аспекты управления инфраструктурой здания сводятся в единую систему, выполняющую многообразные функции, в число которых входят:
·пожарная сигнализация;
·управление параметрами среды;
·контроль доступа в здание;
·сигнализация взлома;
·управление лифтами;
·телевизионное слежение;
·регистрация времени пребывания;
·управление освещением;
·контроль использования электрической энергии;
·отопление, вентиляция, поддержание микроклимата;
Кроме выполнения целевых функций на инфомационно-вычислительную систему возлагаются функции управления информационной инфраструктурой:
- контроль доступа к информации и управление безопасностью;
- управление рабочей нагрузкой;
- контроль производительности;
- управление событиями;
- автоматизированное управление хранением данных;
- управление проблемами;
- управление транспортом данных;
- управление рассылкой отчетов;
- управление Web-серверами;
-управление сетью;
-
Последняя функция - управление сетью - включает в себя автоматическое распознавание объектов управления и топологии сети, повышение уровня контроля сетевого оборудования, наличие средств разработки для управления нестандартным сетевым оборудованием, интеграция с уже существующими в здании системами управления сетью и наличие средств ведения политики управления сетью.
Удаленное управление интеллектуальным домом
Человек может управлять интеллектуальным домом или зданием с помощью некоторых средств управления, размещенных в самом здании или его окрестностях, но включенных в ту же коммуникационную среду, что и все остальные компоненты системы. Но существует множество случаев, когда бывает необходимо или желательно удаленное управление подсистемами интеллектуального дома.
Интеллектуальный дом предоставляет возможность создания в рамках интегрированной системы управления подсистемы удаленного управления, то есть управления на расстоянии.
Эта подсистема позволяет получать информацию о событиях и состоянии некоторых параметров и удаленно посылать команды управления всей системе или ее отдельным компонентам. Относительно глубины реализации такой возможности в интеллектуальном доме можно выделить следующие формы:
Автономный саморегулируемый и управляемый объект, включающий в себя всевозможную автоматику, но не имеющий сообщения с «себе подобных». Это наиболее примитивная модель искусственного интеллекта, на которую делается упор в средствах массовой информации. Где «интеллектуальный дом» представляется чудом техники, доставляющим массу удобств и удовольствий богатому лентяю, которому лень встать с дивана, чтобы щелкнуть выключателем.
При подключении интеллектуального дома к сети, связывающей отдельные объекты в единое целое, что позволит осуществлять мониторинг систем жизнеобеспечения, энергосбережения ресурсов, безопасности и т. д. Решение любых вопросов, связанных с упомянутыми системами, а также доставка различных услуг по сети станет гораздо проще и эффективнее.
Высшая форма интеллектуального жилища: обмен информацией как внутри дома, так и вне его происходит с помощью стандартных цифровых протоколов. Все компоненты системы интегрированы в единое коммуникационное пространство.
Например благодаря модулю, на протоколе Х10, можно управлять системами электроснабжения, освещения, видеокамерами, пожарно-охранной сигнализацией. Если заменить обыкновенный выключатель на “умный”, то можно управлять освещением одновременно в разных помещениях. Еще если воткнуть в розетку приемник радиосигнал, то можно будет регулировать освещение с помощью пульта дистанционного управления.
X10 разработали почти 25 лет назад. В наше время X10 используется в управление бытовыми приборами.
Нужно потратить немало средств, чтобы обустроить квартиру или дом “умными” технологиями. Стоимость зависит от уровня “новороченности” системы.
Энергосбережение
Обычно, хозяева “умных домов”, в нашей стране, стараются обеспечить себе полный комфорт и защиту. Но на Западе, главная цель владельцев “умных домов” является сбережение энергии. Для примера, возьмем 282 этажный дом. Примененные в нем технологии, направленные на энергосбережение, по данным специалистов, должны понизить энергопотребление на 35%. В подвале “умного дома расположена система очистки сточных вод, для смыва в туалетах и для орошения парков, и садов. В квартирах находятся программируемые термостаты, они позволяют менять параметры микроклимата, и энергоэффективной бытовой техникой.
На крыше основного строения размещены сады. Такая “зеленая крыша” снижает нагрузку на систему кондиционирования воздуха в доме летом.
Все системы домашней автоматизации можно условно разделить на открытые и закрытые.
Разрабатывая дизайн интерьера дома, дизайнеры думают не только о мебели или бытовой технике. Любое, даже самое замечательное, оформление нуждается в правильной "подаче", и в решении этого вопроса огромную роль играет освещение. Естественный свет играет очень важную роль, но в наше время этого мало. Сейчас актуальны точечные светильники, позволяющие осветить комнату так, как этого требует происходящее в ней, а управление системой светильников можно доверить интеллектуальной системе.
Осуществить автоматическое управление светом можно двумя способами. В первом из них каждая комната оборудуется отдельным пультом. Несколько кнопок на нем отвечают за отдельные осветительные приборы. Пользуясь пультом, можно управлять светом, не вставая с кресла или дивана. Второй способ-полная автоматизация освещения с использованием особых датчиков. Как только человек входит в комнату, свет в ней включается, а выключается через некоторое время после ухода.
Системы автоматического управления освещением
В систему «Умный дом» входит полная автоматизация освещения с использованием специального оборудования. Эта система очень удобна для дома, например, когда человек входит в помещение свет включается, а когда человек уходит то свет отключается автоматически либо по какой-то специальной звуковой команде, например, хлопок руками или щелчок пальцев.
Также освещение можно будет настраивать при помощи пульта, через компьютер или даже через сотовый телефон. Ещё можно отметить один плюс – автоматический таймер света, это позволит ночью не включать самостоятельно свет – он будет отключаться сам, это очень удобно ведь не придётся вставать ночью и искать тумблер включения света.
Такие системы делают жизнь гораздо комфортнее, как в малых жилых помещениях, так и в больших особняках.
Естественно затраты на такое оборудование окупится слихвой.
Как показывают расчёты, автоматические системы управления светом дают довольно большую экономию электроэнергии. Такие системы дополняют интерьер и дизайн дома.
Климат – контроль
Как вы знаете, такие системы присутствуют на сегодняшний день в автомобилях. Например, если за окном машины жара и солнце включается вентилятор, а если же холод и дождь включается обогрев. В некоторых автомобилях климат контроль для водителя и для пассажиров разделен, ведь для комфортного вождения пассажиров важен комфорт водителя.
Но представьте себе что такая система могла бы сделать в доме. Приходя ночью после дождя в дом, вам не надо будет включать домашнее отопление, ведь с такой системой как «умный дом» это можно будет сделать через телефон стоя в лифте, и уже доме наслаждаться теплом и уютом. Исследования показали, что 1 градус тепла может сэкономить 5% энергоресурсов. Представляете сколько это может сэкономить?
Так что же подразумевают под климат-контролем?
Климат-контроль – автоматическая система для изменения температуры или влажности в пределах заданных параметров. В эту систему входят различные обогреватели, вентиляторы, тёплые полы, двойные рамы, кондиционеры и т. д.
В этой системе очень важна слаженность и чёткость, так как нагреватель не должен греть когда работает вентилятор или же пол нагревать когда кондиционер включён на холод. Также, ПО для регулирования и задавания параметров этой системы, можно будет установить на любой электронный гаджет.
Комфорт и свобода в помещении.
Задумайтесь на одну минуту, сколько раз вы нажимаете на кнопки приходя домой. Вы смотрите телевизор, звоните по телефону, играете или работаете на компьютере или же в игровую приставку. А теперь представьте себе, что половина из перечисленного находится у вас на вашем сенсорном смартфоне. Приходя домой, вы нажимаете на нём пару кнопок, и дверь в дом плавно открывается, свет тихо включается, телевизор горит на любимом канале, микроволновка греет еду, поставленную туда заранее, и компьютер попискивает привычным звуком.
И ведь эта мечта осуществима уже сегодня! Такие системы существуют уже в США, Японии, Китае, Англии, Франции, Германии и даже кое-где в России, многочисленные фирмы предлагают свои системы «умного дома», сотни квалифицированных рабочих готовы установить и настроить вам эти системы. Представьте, насколько изменится ваша жизнь после покупки «умного дома».
Приложения.
ЛИТЕРАТУРА
1. И. Федоров, «Сколько этажей у интеллектуального здания?» - "Бизнес: Организация, Стратегия, Системы", №10 1999 г.
2. В. Архипов «Системы для «интеллектуального» здания» - "СтройМаркет", №г.
3. А. Авдуевский «Крыша для интеллекта» - «Журнал сетевых решений LAN», №12 1998 г.
4. Информация сайта <http://www. fieldbus. *****/>
5. «Должны ли кабельные системы быть структурированными?» - "Вестник связи", №8, 1998 г.
6. Ю. Королев «УМНЫЙ ДОМ: приятная неизбежность»
7. <http://www. sf. *****/kd_dop_house. html>
8. Пояснительная записка к УИР.
