Сучасні інформаційні технології / 2. Обчислювальна техніка та програмування
канд. техн. наук Хрустальов В.І., Пінясов-Потьомкін Е.А.
ФГБОУ ВПО Хакаський державний університет ім.Н.Ф. Катанова
Застосування мікроконтролерів Arduino при розробці програмно-апаратного комплексу «Управління освітленням в розумному будинку».
На сьогоднішній день проблема енергозбереження, є однією з найактуальніших. На цьому тлі питання управління освітленням - є одним з основних в концепції розумних будинків. Дистанційне включення світла голосом, вимикання ліхтарів на задньому дворі за розкладом і багато інших функцій дозволяють оптимізувати витрати електроенергії.
«Розумний будинок» це житловий будинок сучасного типу, організований для проживання людей за допомогою автоматизації і високотехнологічних пристроїв. Під «Розумним домом» слід розуміти систему, яка забезпечує комфорт, безпеку і ресурсозбереження. У найпростішому випадку система повинна вміти розпізнавати виникають ситуації, що відбуваються в будинку, і відповідним чином на них реагувати. Одна з систем може управляти поведінкою інших по заздалегідь виробленим алгоритмам [1].
На сьогоднішній день на ринку представлений великий спектр компаній, що надають послуги в сфері автоматизації освітлення в будинках. Існують як зарубіжні великі фірми - Think Simple Spa, AMX США, так і Російські динамічно розвиваються - INSYTE Electronics, DOMINTELL [2,3].
В цілому лідируючі позиції поділяють між собою Європейські країни і США. Найбільші європейські виробники Think Simple Spa - Італія (славиться своєю окремою серією Vitrum - сенсорні бездротові вимикачі і светорегулятори) і BASALTE [4]. Серія SENTIDO - це бельгійський виробник сенсорних вимикачів для Розумного будинку. У США це корпорація AMX (Даллас, США) [5].
Проаналізувавши переваги, якими володіють вирішення цих компанії, можна відзначити недоліки цих систем: зокрема, модулі управління, встановлюються, як правило, одним блоком (модулем). Найбільш оптимально, дешево і практично зробити інтелектуальну систему освітлення в будинках на основі мікроконтролера Arduino [1].
Власникам великих будинків і офісних будівель буде корисна можливість управління світлом в будь-якому приміщенні з однієї панелі. Постояльці готелів оцінять новий рівень комфорту завдяки голосовому управління освітленням. За допомогою таймера можна налаштувати раціональне використання освітлювальних приладів, що істотно заощадить електроенергію.
Можливий дистанційний і централізований контроль над освітленням. Включення і відключення всіх освітлювальних приладів в системі «Розумний будинок» може здійснюватися за сигналом, який скеровується з одного автоматизованого пристрою. З цією метою використовується автоматичне і дистанційне керування освітленням. Для забезпечення контролю над освітлювальними приладами застосовуються пульти дистанційного керування та вбудовані панелі, використовуючи які можна безпосередньо зі спальні відключити світло по всьому будинку. При наявності даної системи Ви ніколи не забудете вимкнути світло, йдучи з дому: натисненням однієї кнопки дистанційного керування, що знаходиться біля виходу, освітлювальні прилади відключаться у всіх кімнатах [6].
Проект Arduino сьогодні представляє популярну в світі програмно-апаратну платформу, призначену для початкового вивчення мікроконтролерів і аматорського конструювання. Величезна кількість проектів, прикладів коду та модулів розширення доступне будь-якому бажаючому [7].
Завдяки цим якостям, Arduino знайде широке застосування в системах освітлення «Розумного будинку». Застосування мікроконтролерів дозволяє зменшити основні витрати, пов'язані з розробкою вбудованих систем управління. Керувати багатьма (крім безумовно автоматизованих) функціями можна з будь-якого комп'ютера, смартфона планшета або голосом.
Мінімальний набір для створення програмно-апаратного комплексу «Управління освітленням в розумному будинку», включає в себе плату Arduino, реле, світлодіодні або енергозберігаючі лампочки, диммер, фоторезистор, b luetooth або wifi модуль і дроти.
Для демонстрації можливостей використання мікроконтролера Arduino нами створено навчальний стенд, який наочно показує як працює кожен модуль системи (Рис. 1).
Малюнок 1. Структурна схема програмно - апаратного стенду.
В даному комплексі реалізована можливість включення або виключення світла, регулювання яскравості різних джерел світла по таймеру. Управління освітленням може відбуватися по датчикам руху, з установкою часу затримки на вимикання світла. Через заданий інтервал часу після того як датчик перестав «бачити» людини, світло вимикається [8].
Управління всіма джерелами світла відбувається згідно заданим сценарієм. Можливий ще один спосіб управління освітленням через комп'ютер. Здійснюється це через популярну програму NI LabView [9], в якій можна створювати прості і зрозумілі програми, не вдаючись до допомоги браузерів.
Комплекс розрахований на можливе управління різними джерелами світла з мобільного телефону або планшета. Користувачеві не потрібно підходити до комп'ютера або заглядати в щиток управління, досить скористатися мобільним телефоном і управляти системами з нього.
Таким чином, був проведений порівняльний аналіз різних систем управління освітленням «Розумний будинок». Цей аналіз показав, що перспективною є система на базі мікроконтролера Arduino. Користувач самостійно вирішує, які модулі повинні стояти в його будинку і як вони повинні працювати [9]. При самостійній розробці економічно вигідніше і доцільніше створювати таку систему самостійно.
література:
1. http://www.directinfo.net (Дата звернення 26.04.2015г.)
2 http://www.insyte.ru/ (Дата звернення 26.04.2015г.)
3 http://www.domintell.su/ (Дата звернення 26.04.2015г.)
4 http: // www. vitrum - ural. ru / (Дата звернення 26.04.2015г.)
5 http: // www. amx. ru / (Дата звернення 26.04.2015г.)
6 http: // www. aptech. ru / upravlenie - osveshheniem (Дата звернення 26.04.2015г.)
7 http: // mcucpu. ru / index. php / index. php / platformy -8- bit / arduino (Дата звернення 26.04.2015г.)
8 http: // stroyface. ru / houses / lighting. html (Дата звернення 26.04.2015г.)
9 http: // craft - tech. ru / blog / archive / 2014/01/01 / koncepciya - umnogo - doma. html (Дата звернення 26.04.2015г.)