Научно-исследовательская работа «Умный дом»

ГБОУ РМ СПО
«Саранский государственный промышленно-экономический колледж»






Исследовательский проект
о системе «Умный дом»








Автор работы
Карабанов Руслан
Руководитель работы
Чикнайкина О.Л.



САРАНСК
2012
Содержание

Введение.3
Характеристика системы..6
Разработка проекта...10
Экономические расчеты...16
Заключение18
Список ипользованных источников19




















Введение
Умной нации – умный дом
Мы с вами живем в информатизированном обществе, полном всякими компьютерными технологиями. Сейчас это уже неотъемлемая часть нашей жизни. Еще совсем недавно введение систем автоматизации было довольно дорогостоящим и недоступным средством для обычных пользователей. И я наткнулся на такое понятие как «Умный дом».
На сегодняшний день существует множество различных систем и протоколов, призванных обеспечить полноценную автоматизацию зданий, домов или квартир. Известно более двадцати технологий, направленных на создание так называемого «умного дома». Среди них можно выделить некоторые категории и подкатегории, такие как системы видеонаблюдения вентиляции, отопления, кондиционирования, развлекательные, централизованные и распределённые системы.
Предметом моих исследований является информатизация своей деятельности, энергосбережение, воспитывание в себе экологического и природоохранного взгляда, одна из основных задач.
Объектом исследования послужил так называемый "интеллектуальный дом". Hi-tech во всех проявлениях прочно занял свое место в нашей жизни, одно из его проявлений в быту - это системы умный дом.  
Актуальность закючается в том, что современный рынок IT-технологий предлагает заинтересованным клиентам широкий спектр так называемых «умных» систем. К сожалению, в г. Саранске до настоящего времени рынок обозначенных систем не совсем удовлетворяет спросу клиентов. Более того, в городе вопросами оснащения системами занимаются лишь два магазина («Ворота Plus» и ООО «Биснес Сервисез компани), которые по существу являются монополистами в изучаемой сфере потребительских услуг.
Проблема заключалась в поиске и разработке эффективных систем для комфорта и безопасности владельцев.
В ходе работы поставлена Цель – разработать и определить оптимальную систему «Умного дома», рассчитать стоимость , удовлетворяющую потребностям клиентов.
А также задачи:
1. Изучить рынок автоматизированных систем
2. Проанализировать требования клиентов к системе
3. Определить продукцию, отвечающую запросам заказчика
4. Оценить прогнозируемый эффект от определенной системы в деятельности моей же квартиры.
Методы разработки следующие:
изучение дополнительных сведений по технологии «Умного дома»
определение оптимальной системы
прогнозирование результатов ее внедрения
Кроме того, установка позволит не только обеспечивать непрерывный контроль за помещениями и территорией, но и обнаруживать вторжение в заданные области пространства, а также различные изменения и ЧП. А правильно спроектированная система позволяет существенно снизить время реакции на экстремальную ситуацию и тем самым повысить эффективность защиты.
Да, технология Умного дома относительно молодая, но динамично развивающаяся отрасль. Основные причины, побуждающие устанавливать такие системы:
гарантия о том, что все под контролем
удаленное управление помещениями
Престиж и т.д.
Обсудив с заказчиком все нюансы и требования, передо мной стояли второстепенные задачи:
Определиться с фирмой-производителем оборудования.
Сравнить цены
Осуществить покупку и убедиться в ее безукоризненной работе.
Изучить возможность управления ресурсами видеонаблюдения с любой точки местонахождения
Попытаться использовать беспроводную среду передачи данных
Максимально сделать эту систему скрытной, надежной, и в тоже время гибкой и расширяемой.
Минимизировать затраты
Причина столь смелого и «информационного» хода прежде всего повысить безопасность и комфорт.











Характеристика системы «Умный дом»
О системе
Понятие «умный дом» было сформулировано Институтом интеллектуального здания в Вашингтоне в 1970-х годах: «Здание, обеспечивающее продуктивное и эффективное использование рабочего пространства»
За современным домом, оборудованным устройствами, объединенными в единую сеть, закрепилось название – «Умный дом». Они появились уже давно, но все существовавшие до последнего времени разработки предполагали сложнейшие монтажные работы. Каждый компонент системы требовал подводки индивидуального кабеля, что почти вдвое увеличивало итак запредельно высокую стоимость системы. Теперь же, благодаря стремительному развитию современных технологий, автоматизированную систему может позволить себе практически каждый современный владелец загородного дома или коттеджа или квартиры.
Эксперты отмечают, что такие системы помогут избежать убытков в случае аварийных ситуаций (возгорания, утечки газа, прорыва трубы), а также обеспечат дополнительные удобства: управление домашним кинотеатром, подогревом пола, жалюзи, поливом растений и т. д. Причем управлять всеми подсистемами можно через компьютер, мобильный, КПК или же Интернет.

Концепция Умного дома основана на трех основных составляющих: комфорт, безопасность и энергосбережение. «Умный дом» это самостоятельная независимая интеллектуальная система, объединяющая между собой все инженерные системы дома, обеспечивая их согласованную работу.
 Умный дом может включать в себя:
Управление освещением. Можно как включать и выключать, так и менять яркость ламп. Управление шторами, жалюзи или рольставнями. Также возможно управление выдвигающимися панелями или экранами. Управление климатом в доме или, например, в зимнем саду. Это поддержание заданной температуры, влажности или освещенности.  Безопасность. Это пожарная сигнализация. Это охрана имущества, сигнализация протечки воды или утечки газа. Это контроль доступа в помещения как с помощью ключей таблеток или карточек, так и с помощью отпечатков пальцев. Видео-наблюдение, позволяющее увидеть что происходит в доме в ваше отсутствие как дистанционно так и в записи. Домашний кинотеатр, позволяющий комфортно и увлекательно отдохнуть дома. Мультирум. Это распределение Аудио и видео сигнала с одного медиацентра на все комнаты. В комнатах устанавливаются только мониторы и встроенные в стены или потолок колонки. В обратном направлении ИК сигнал с пульта прдается на медиацентр через радио или проводные ИК удлиннители. Автоматический полив растений в зимнем саду или парнике в зависимости от погоды, почвы, времени суток и других параметров. Управление въездными и гаражными воротами позволит Вам быстро и безопасно попасть домой. Система архитектурного освещения здания сделает Ваш дом красивым привлекательным. Система поддержания микроклимата в спец помещениях, таких как библиотеки и винные погреба.
 Умным домом можно управлять:
  По датчикам: присутствия, освещенности, хлопка, движения, температуры, влажности и другим датчикам можно управлять освещением и электроприборами. По датчикам протечки воды, утечки газа, задымленности, контактным на двери, движения можно сигнализировать о ЧП в доме на мобильный телефон или на пульт. С дистанционных инфракрасных и радио пультов управления можно управлять как аудио видео аппаратурой, так и освещением или шторами. По таймеру или заданному времени можно включить свет, открыть шторы или включить кофеварку. удаленно через Интернет можно проконтролировать весь умный дом. удаленно через мобильный телефон можно как поставить на охрану, так и управлять светом.  При помощи контроллеров можно задать логику  взаимодействия датчиков, пультов, таймеров и т.д. и формировать различные сценарии и алгоритмы.
Одним из наиболее существенных факторов, сдерживающих дальнейшее развитие рынка "умных" зданий в России, является сравнительно низкая стоимость на энергоресурсы. Это при том, что именно снижение затрат на них является одной из основных целей применения интеллектуальных систем.Среди других препятствий развития рынка можно выделить следующие:
* отсутствие необходимой нормативной поддержки со стороны государства;
* перекос в сторону коммерческой недвижимости;
* консервативность строительного рынка (smart-системы пока еще не стали необходимостью для российского потребителя);
* высокая стоимость оборудования, а также обслуживания и модернизации "интеллектуальных" систем;
* дефицит профессионалов.
В настоящее время в мире для "интеллектуализации" зданий используют следующие основные системы:
Централизованные системы (AMX, Crestron, Lutron);
Состоят из центрального процессора и множества исполнительно-командных блоков. Системы изначально разрабатывались как домашние СУ.
Децентрализованные системы (EIB, LonWorks, C-Bus, BACnet)
Cистема управления(CУ), получившая широкое применение благодаря мощной поддержке крупнейших европейских электротехнических кампаний. Сама система является идеальной, так как каждый элемент системы представляет собой самостоятельный интеллектуальноемкий контроллер, который сам по себе не может быть дешевым.
3. Системы, работающие по радиоканалу и силовой проводке (X-10, Legrand, Legos). Cамая простая и «дешевая», позволяет очень быстро установить её, так как не требуется прокладывать шину управления. Блоки «общаются» между собой по обычной сети 220 вольт, то есть их достаточно «последовательно» включить в стандартную электрическую схему и система заработает. Огромный недостаток этой системы - низкая надежность блоков, низкая помехозащищенность и искусственно завышенная (примерно в два раза) цена на Российском рынке.
Оборудование для системы
Основа такой системы, как Умный дом - оборудование: процессоры, реализующие различные программные сценарии, датчики, технические модули, управляющие блоки и так далее.





Разработка проекта
Техническое задание
На проведение проектных работ «Умный дом»
Адрес проэкта
Село Лямбирь, улица 40 лет победы, дом 25, квартира 4.
Тип объекта
Трехкомнатная квратира 56кв.м.
Дата объекта
Декабрь 2011
Основные требования заказчика
охрана и безопасность
Система должна обеспечивать
Обнаружение факта криминального проникновения на территорию объекта;
Обнаружение задымления объекта
Обнаружение протечки воды
Обнаружение открытия окон
оповещение и сигнализация
Обо всех событиях система должна оповещать посредством голосового оповещения или рассылкой CMC не менее чем на три телефонных номера.. Должна иметься возможность по выбору пользователя сигнализировать о факте криминального проникновения на территорию объекта либо только по телефону и CMC (Тихая охрана), либо и по телефону и CMC, а также включением сирены.
управление и контроль
Система должна обеспечивать пассивную защиту и принятие мер по обеспечению безопасности:
При обнаружении утечки воды перекрывать подачу водоснабжения;
При обнаружении криминального вторжения активировать системы противодействия (при наличии, например блокировать замок входной двери, взорвать маркирующий пиропатрон, включение имитатора лая собаки и т.д.)
Система должна обеспечивать возможность удаленно контролировать и управлять состоянием определенных заказчиком элементов управления автоматики и устройств обеспечения безопасности различными способами:
Посредством рассылки CMC
С телефона через DTMF сигналы;
Через интернет
Местное управление элементами системы должно осуществляться как с стандартных органов управления (Выключатели, сенсоры) так и с единого пульта управления системы.
управление медиа-ресурсами
Предусмотреть дальнейшее расширения функциональных возможностей системы, по хранению, управлению, распределению медиа контента, без существенного изменения системы, простым дооснащением дополнительным оборудованием.
Устройство имеет сертификат соответствия ГОСТ P. GSM контроллер программируемый типа CCU6225. Сертификат соответствия ГОСТ Р. № РОСС RU.ME01.B03017.
Технические характеристики проектируемой системы
Контролируемые параметры:
Утечка газа на кухне;
Для обнаружения дыма предлагается применить проводной датчик дыма типа ИП-212-45,
Для обнаружения утечки воды применить 3 датчика типа MSP10;
Датчик движения серии Рапид разместить в коридоре. Он будет иметь двойное назначение - в режиме «контроль», управление коридорным освещением, в зависимости от освещенности, в режиме «охрана», активируется оповещения о вторжении;
Контроль за открытием окон обеспечат 8 герконовых датчиков типа ИО 102¬16/2 (4 окна по два датчика);
Объекты управления
Освещение по хлопку
Шаровые вентили типа НР12 1/2' устанавливаются на трубопроводах горячего и холодного водоснабжения и управляются через релейный выход контроллера CCU6225 с использованием внутреннего питания контроллера;
Проводная сирена с питанием 9 -12 в. подключается к релейному выходу контроллера CCU6225 и использует питание внутреннего контроллера;
Светильник в коридоре, включаемый при обнаружении движения и в зависимости от освещенности и времени суток предлагается управлять через контроллер CCU6225 через промежуточное реле и датчик освещенности MSL10;
Органы управления
Выключатели местного управления
Управление с мобильного телефона посредством CMC - сообщений и DTMF сигналами;
Постановку и снятие с охраны Электронным ключом Touch memory;
Постановка и снятие с охраны
CMC - сообщение;
Дозвон (бесплатный без снятия трубки)
Электронным ключом Touch memory;
Радио - брелок (По заказу)
Средства оповещения
Сирена должна питаться от автономного источника питания автоматической системы охраны и сигнализации.
Рассылка CMC - сообщений, и голосовых оповещений должна осуществляться в условии отсутствия основного электропитания.
Предложенное в проекте оборудование обеспечивает оповещение и автоматическое противодействие проблемным ситуациям, закрывая водоснабжение при обнаружении протечки воды, включая сирену в случае обнаружения криминального вторжения, дублируя действия сообщением на мобильные телефоны.
Бесперебойное питание
Автономное питание должно обеспечиваться от аккумуляторов, автоматически подзаряжаемых системой и установленных вне досягаемости злоумышленников.
Автономное питание должно обеспечить функционирование системы охраны и сигнализации на протяжении 36 часов, и обеспечивать питанием все датчики и органы управления устройств обеспечения безопасности.
Режимы функционирования и диагностирование работы системы.
Проектными решениями предполагается, что входящее в систему оборудование будет работать в режиме 24 часа в сутки, 7 дней в неделю, 365 дней в году (24x7x365). При этом обслуживающий персонал не требуется. Контроль всех параметров системы осуществляется пользователем системы. Техническое обслуживание и диагностирование системы, изменение характера контроля и управления, расширение системы выполняется по отдельному договору.
Технические решения реализации проектируемой системы
Ядро системы
В качестве ядра системы предлагается применить GSM контроллер CCU6225.
Возможность оповещения до восьми телефонных номеров;
Тревожные оповещения передаются как по SMS, так и голосовыми сообщениями;
Позволяет управлять текстовыми командами по SMS и DTMF сигналами с голосовыми подсказками;
Поддерживает ключи Touch Memory;
Имеет восемь аналоговых входов;
Обеспечивает круглосуточный контроль любого входа;
Имеет возможность включить внешний микрофон при вызове на номер контроллера с использованием DTMF управления (аудиоконтроль помещения);
Возможно программировать собственные голосовые сообщения.
Теперь реализуем систему на плане квартиры:



На рисунке линиями показаны тревожные датчики и индикаторы
Для энергоэффективности выбраны инновационаные светодиодные лампы, стандартного цоколя, (по желанию теплого или холодного света)
Для сценарного управления бытовой техникой в квартире необходимо внедрение модулей X10, но ввиду построения бюджетной системы, эту технологию мы опустили, также поддержанием определенной температуры, то есть укладки теплых полов, мы пренебрегли, исходя из ее энергопотребления.
Полученную систему также можно интегрировать с видеонаблюдением и системой кондиционирования а также с возможностью удаленного управления и наблюдения.Настройка и программирование CCU6225 выполняется в соответствии с инструкцией.
Интеграция видеонаблюдения
Учитывая главную особенность охранной системы (удаленное управление и оповещение), возникает необходимость осуществлять видеонаблюдение за очень удаленными объектами, в этом случае нам поможет GSM-видеокамера, которая передает данные по каналам сотовой связи по протоколам EDGE или GPRS.












Расчет стоимости
Ориентировочная смета затрат
№пп
Наименование
Кол-во
Цена
Сумма

Затраты на оборудование

Итого:
38555.

1
Акустические патроны
4
430р.
1720р.

2
Датчик утечки газа
1
150р.
150р.

3
GSM контроллер CCU6225-H1
1
7 820,00р.
7820,00р.

4
touch memory считыватель
1
221.00р.
221.00р.

5
Кран шаровой с электроприводом
2
3 105,00р.
6210,00р.

6
Датчик протечки воды MSP10
3
1 265,00р.
3795,00р.

7
Датчик освещенности MSL 10

575,00р.
575,00р.

8
Датчик движения и освещенности внешний

1 725,00р.
1725,00р.

9
Датчик магнитный герконовы
4
30р.
120р.

10
Датчик движения
2
333,50р.
667р.

11
Датчик дыма
5
250,00р.
1250,00р.

12
Проводная сирена
1
402,50р.
402,50р.

13
Светодиодная дампа EL-HDB05
8
500р.
4000р.

14
GSM видеокамера
1
9900р.
9900р.

Затраты на проектирование и монтаж

Итого:
7500р.

1 Монтаж сантехнического оборудования


3000,00р.

2 Монтаж электротехнического оборудования


3000,00р.

3 Настройка системы


1500,00р.

Всего затрат по смете


47000 р.



РАСЧЁТ
затрат и их окупаемости при внедрении энергосберегающих светодиодных ламп

Лампы накаливания
Люминесцентные лампы
Светодиодные лампы

Потребляемая мощность (50 Вт)
50 Вт
10 Вт
5 Вт

Срок службы (часов/мес)
2 000/3 мес.
6 000/9 мес.
50 000/76 мес.

Стоимость ламп (руб.)
20
200
500

Платёж за электроэнергию (руб./мес.)
1200
240
120

Платёж за электроэнергию мест общего пользования (руб./год)
14400
2880
1440

Дополнительные расходы на замену перегоревших ламп в течение года (руб.)
80
400
0

Срок окупаемости

6 месяцев

9 месяцев


 ВЫВОД: предлагаем сначала установить энергосберегающие светодиодные лампы, а через год, за счёт экономии, внедрить систему.
Заключение
Сегодня интегрируя и соединяя отдельные электронные элементы можно сооружать целые комплексы автоматизации. Одна из главных причин, которая тормозит такие тенденции внедрения систем – это довольно высокая стоимость уже готовых пакетных решений.
И как это обычно бывает, цена таких перемен как0обычно себя не оправдывает и не окупает; а вот внедрение так называемых бюджетных систем под силу среднему классу. В будущем планируется расширение созданной системы, и последующая практическая реализация.



















Список использованных источников
Материалы Интернет-ресурса
«Умный дом» своими руками, «Умный дом» своими руками. В. Н. Гололобов. - М. : НТ Пресс, 2007. - 416 с
HYPER15Основной шрифт абзаца

Приложенные файлы

  • doc umnui dom
    Размер файла: 207 kB Загрузок: 38