СОВРЕМЕННЫЕ ИНФОРМАЦИОННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ/ 2. Вычислительная техника и программирование
канд. техн. наук
Хрусталев В.И., Пинясов-Потёмкин Е.А.
ФГБОУ ВПО Хакасский государственный
университет им.Н.Ф. Катанова
Применение микроконтроллеров Arduino при разработке программно-аппаратного комплекса «Управление
освещением в умном доме».
На
сегодняшний день проблема энергосбережения, является одной из самых актуальных.
На этом фоне вопрос управления освещением – является одним из основных в
концепции умных домов. Дистанционное включение света голосом, выключение
фонарей на заднем дворе по расписанию и многие другие функции позволяют
оптимизировать расходы электроэнергии.
«Умный дом»
это жилой дом современного типа, организованный для проживания людей при помощи
автоматизации и высокотехнологичных устройств. Под «Умным домом» следует
понимать систему, которая обеспечивает комфорт, безопасность и ресурсосбережение.
В простейшем случае система должна уметь распознавать возникающие ситуации,
происходящие в доме, и соответствующим образом на них реагировать. Одна из
систем может управлять поведением других по заранее выработанным алгоритмам [1].
На
сегодняшний день на рынке представлен большой спектр компаний предоставляющих
услуги в сфере автоматизации освещения в домах. Существуют как зарубежные
крупные фирмы - Think Simple Spa, AMX США, так и
Российские динамично развивающиеся компании - INSYTE
Electronics, DOMINTELL
[2,3].
В целом
лидирующие позиции разделяют между собой Европейские страны и США. Самые
крупные европейские производители Think Simple Spa –
Италия (славится своей отдельной серией Vitrum - сенсорные
беспроводные выключатели и светорегуляторы) и BASALTE
[4]. Серия SENTIDO - это бельгийский производитель сенсорных выключателей для
Умного дома. У США это корпорация AMX (Даллас, США) [5].
Проанализировав
преимущества, которыми обладают решения этих компании, можно отметить
недостатки этих систем: в частности, модули управления, устанавливаются, как
правило, одним блоком (модулем). Наиболее оптимально, дешево и практично
сделать интеллектуальную систему освещения в домах на основе микроконтроллера Arduino
[1].
Владельцам
больших домов и офисных зданий будет полезна возможность управления светом в
любом помещении из одной панели. Постояльцы гостиниц оценят новый уровень
комфорта благодаря голосовому управлению освещением. При помощи таймера можно
настроить рациональное использование осветительных приборов, что существенно
сэкономит электроэнергию.
Возможен дистанционный
и централизованный контроль над освещением. Включение и отключение всех
осветительных приборов в системе «Умный дом» может осуществляться по сигналу,
отправляемому с одного автоматизированного устройства. С этой целью
используется автоматическое и дистанционное управление освещением. Для
обеспечения контроля над осветительными приборами применяются пульты ДУ и
встроенные панели, используя которые можно непосредственно из спальни отключить
свет по всему дому. При наличии данной системы Вы никогда не забудете выключить
свет, уходя из дома: нажатием одной кнопки дистанционного управления,
находящейся у выхода, осветительные приборы отключатся во всех комнатах [6].
Проект
Arduino сегодня представляет популярную в мире программно-аппаратную платформу,
предназначенную для начального изучения микроконтроллеров и любительского
конструирования. Огромное количество проектов, примеров кода и модулей
расширения доступно любому желающему [7].
Благодаря
этим качествам, Arduino найдет широкое применение в системах освещения «Умного
дома». Применение микроконтроллеров позволяет уменьшить основные затраты,
связанные с разработкой встраиваемых систем управления. Управлять почти всеми
(кроме безусловно автоматизированных) функциями можно с любого компьютера,
смартфона планшета или голосом.
Минимальный
набор для создания программно-аппаратного комплекса «Управление освещением в
умном доме», включает в себя плату Arduino, реле, светодиодные или
энергосберегающие лампочки, диммер, фоторезистор, bluetooth или wifi модуль и провода.
Для демонстрации возможностей
использования микроконтроллера Arduino нами создан обучающий
стенд, который наглядно показывает как работает каждый модуль системы (Рис. 1).
Рисунок 1.
Структурная схема программно - аппаратного стенда.
В данном комплексе реализована возможность включения
или выключения света, регулировка яркости различных источников света по таймеру.
Управление освещением может происходить по датчикам движения, с установкой времени
задержки на выключение света. Через заданный интервал времени после того как датчик
перестал «видеть» человека, свет выключается [8].
Управление всеми источниками света происходит согласно
заданному сценарию. Возможен еще один способ управления освещением через
компьютер. Осуществляется это через популярную программу NI
LabView [9], в которой можно создавать простые и
понятные программы, не прибегая к помощи браузеров.
Комплекс
рассчитан на возможное управление различными источниками света с мобильного
телефона или планшета. Пользователю не нужно подходить к компьютеру или
заглядывать в щиток управления, достаточно воспользоваться мобильным телефоном
и управлять системами с него.
Таким образом, был проведен сравнительный анализ различных систем управления
освещением «Умный дом». Этот анализ показал, что перспективной является система
на базе микроконтроллера Arduino. Пользователь
самостоятельно решает, какие модули должны стоять в его доме и как они должны
работать [9]. При самостоятельной разработке экономически выгоднее и
целесообразнее создавать такую систему самостоятельно.
Литература:
1. http://www.directinfo.net
(дата обращения 26.04.2015г.)
2 http://www.insyte.ru/
(дата обращения 26.04.2015г.)
3 http://www.domintell.su/ (дата
обращения 26.04.2015г.)
4 http://www.vitrum-ural.ru/ (дата обращения
26.04.2015г.)
5 http://www.amx.ru/ (дата обращения
26.04.2015г.)
6 http://www.aptech.ru/upravlenie-osveshheniem
(дата
обращения 26.04.2015г.)
7 http://mcucpu.ru/index.php/index.php/platformy-8-bit/arduino
(дата
обращения 26.04.2015г.)
8 http://stroyface.ru/houses/lighting.html
(дата
обращения 26.04.2015г.)
9 http://craft-tech.ru/blog/archive/2014/01/01/koncepciya-umnogo-doma.html
(дата
обращения 26.04.2015г.)