REA Intellectual Home

Целью дисциплины является изучение:
аппаратной части электронных устройств «умного дома»;
разработки программного и аппаратного обеспечения для интеллектуальных систем;
промышленных контроллеров;
получение практических навыков их программирования.
Цели дисциплины:

Ссылки
Сайт кафедры ПЭЭА - http://10.44.5.1
Сайт кафедры ПЭЭА в интернете – http://peea.kture.kharkov.ua
Индивидуальные задания - http://iw.kture.kharkov.ua
Дистанционное обучение - http://dl.kture.kharkov.ua
EduNet Moodle образовательный портал - способ делиться обучающими курсами и материалами между университетами - партнерами EduNet - http://195.37.239.94/moodle

Умный дом – это комплекс бытовой электроники, позволяющей автоматизировать различные процессы в доме.
Умный дом

Прогресс на пути к Умному Дому
Умный дом – самоуправляемый дом, который обеспечит полную автоматизацию жизни в 21ом веке, при помощи многофункциональных роботов.
Автоматизация успешно завоевывает промышленность и рабочую среду.
Внедрение технологий в свободное время, домашние обязанности и ведение хозяйства пока невозможны.

Статус и перспективы
Поиск подходов
Услуги
Открытые стандарты
Архитектурные решения

19й век Элементарные задания основанные на возможностях и потребностях человека
20й век Интеграция функциональных систем делает жизнь проще
21st Century Интеграция комплексной жилой среды
Информационно-развлекательные службы
Забота о здоровье
Перспектива Умного Дома

Цифровое видеонаблюдение
Контроль доступа
Обнаружение вторжений
Пожарные сигнализации
Управление сигнализацией
Управление энергосбережением
Intelligent building Perspective
Любое устройство (Smart Machine) становится пунктом по предоставлению услуг.

Устройства широкополосной связи и
коммутации
Широкополосноя связь
Городская широкополосная сеть : кабель/DSL,
3G-телефония
WiFi
Wimax

Набор приложений, управляющих энергосбережением
Широкополосная
домашняя связь
ЭМС в Умном Доме
Домашняя беспроводная/PLC сеть
Электронные устройства
Интелектуальные счетчики
Бытовая техника
Home-Hub
Микроген

Архитектура управлением энергосбережения
Хранилище
информации об
энергопотреблении
клиента

Научно-образовательная программа
Цель программы «The Duke Smart Home Program» предложить научные и образовательные программы, которые делают акцент на энергосбережении и поддерживают идею разумного использования ресурсов.
Под понятием «разумное» подразумевается использование технологий автоматизации и поощрение перехода к энегросберегающим технологиям.
Программа работает и управляет The Home Depot Smart Home, как развивающимся ресурсом, целенаправленно используемым для составления наших представлений об энергосберегающих технологиях. Кроме того, программа предусматривает бюджет, контроль и руководство клубом Smart Home Club, основанного студентами.

Программа «Duke Smart Home»
Программа также сотрудничает с Dumb Home Project.

Примеры студенческих проектов
Студентами, участвующими в программе, был разработан способ для преподавателей, студентов и работников отслеживать на интерактивной карте где именно на территории университета находится их автобус.
Технология использует преимущественно GPS сигналы с телефонов, прикрепленных к автобусам в качестве отслеживающих устройств;
Исследования студентов;
Клуб «Smart Home»;
Представители «Smart Home».
http://smarthome.duke.edu/

Классификации внутренних сетевых технологий
Устройства связи:
Bluetooth
IEEE 1394 интерфейс (FireWire) IrDA
Universal Serial Bus (USB)
ZigBee

Беспроводные соединения в УД
Z-Wave – это протокол беспроводной связи предназначенный для домашней автоматизации;
OSIAN - Open Source IPv6 сеть автоматизации
DASH7 - активный RFID стандарт
INSTEON — технология от SmartLabs
ZigBee — протокол, основанный на IEEE 802.15.4.
EnOcean — маломощный, обычно не имеет батарей;
ONE-NET — open source стандарт для автоматизированных сетей.

Беспроводные соединения
Главная структура сети
Беспроводная связь можно поделить на лицензионную и нелицензионную , в зависимости от используемой полосы частот.
Нелицензионные полосы различаются во всех странах.
На МHz, 2.5 GHz и других полосах.
В США существует 916 MHz и другие.

Системы управления и автоматики сетей
SCS BUS with OpenWebNet
S-Bus
C-Bus (protocol)
CEBus
EnOcean
EHS
INSTEON
KNX (European Installation Bus)
LonWorks
ONE-NET
Universal Powerline Bus
X10
ZigBee
Z-Wave
ECHONET

Сети данных
Ethernet
Homeplug
HomePNA
WiFi
Было очень много попыток стандартизировать аппаратных, электронных и коммуникационных интерфейсов, необходимых для построения систем домашней автоматизации.

Структура сети УД
УД должен иметь возможность удаленного контроля.
В данном контексте «удаленно» означает как изнутри дома, так и извне.

Программируемые контроллеры (ПЛК)
В конце курса студенты должны уметь:
Описать основные составляющие обычного ПЛК.
Интерпретировать спецификации ПЛК.
Находить и устранять неполадки.
Преобразование обычной логики реле в язык, понятный ПЛК.
Эксплуатация и программирование ПЛК при выполнени заданных условий.

Развитие ПЛК
1968 - Разработана концепция ПЛК
1969 - Оборудование процессора контроллера логическими инструкциями, 1 К памяти и 128 портами I / O;
1974 - использование нескольких (мульти) процессоров в ПЛК - таймеров и счетчиков, арифметики операций;
12 К памяти и 1024 портов I / O;
1976 - Представлены системы удаленного ввода / вывода систем;
1977 - представлены микропроцессоры на основе ПЛК;

1980 - Разработаны интеллектуальные модули ввода / вывода. Расширены средства связи. Расширенные возможности программного обеспечения (например, документация);
1983 - Представлены небольшие недорогостоящие ПЛК;
1985 on - Сети на всех уровнях PLC, компьютеры и машины используют программное обеспечение SCADA.
Развитие ПЛК

Области применения
Производство / Обработка
Продукты питания / Напитки
Металлы
Мощности
Добыча
Нефтехимическая / Химическая отрасти

Основные составляющие обычного ПЛК

Размеры ПЛК
МАЛЫЕ - они охватывает до 128 I / O и до 2 Кбайт памяти .
- эти ПЛК способны осуществлять контроль над машиной и на самом простом уровне, и на продвинутом.
2. СРЕДНИЕ – располагают 2048 I/O и объемом памяти до 32 Кбайт.
КРУПНЫЕ - самые сложные из этого семейства контроллеров, имеют до 8192 I / O и обладают памятью до 750 Кбайт.
- могут управлять отдельными процессами производства или всего предприятия.

Емкость для смешивания двух жидкостей
ПОПЛАВОК
С ПЕРЕКЛЮЧАТЕЛЕМ
СОЛЕНОИДЫ
СОЛЕНОИД
1 -МИНУТА

Автоматизация
Как задачи автоматизируются?
Как контролируются приводы?
Как обеспечивается безопасность?

Цели разработок в интеллектуальной сфере
Повышение уровня жизни:
Оптимизация производительности житель
Уменьшение эксплуатационных расходов
Повышение комфортабельности
Упрощение пользования технологиями
Обеспечивать безопасности
Повышение доступности

Требования к интеллектуальной среде
Приобретать и применять знания о задачах, которые встречаются в данной среде
Автоматизация по компонентам, которые улучшают эффективность решения повседневных задач
Обеспечить ненавязчивость интерфейса человек-машинна
Адаптация к изменениям в окружающей среде
Обеспечить конфиденциальность

Примеры интеллектуальных разработок
Интеллектуальные рабочие области
Упрощенный обмен информацией
Автоматическая заметок
Оптимизированный контроль климата
Автоматизированная поставка заказа

Что я могу контролировать при помощи домашней автоматизации?
Освещение - Наверное, самая популярная категория управления.
Системы безопасности и контроль доступа - В случае срабатывания тревоги Вам и / или Вашим близким сообщат об этом по телефону
Домашний кинотеатр и развлечения - Только представьте себе, что можно заменить кучу пультов одним контроллером.
Телефонные системы - Телефонные системы обычно используются для небольших бизнес-приложений на удивление удобны в использовании в домашних условиях.
Термостаты - дистанционно управляемые термостаты позволяют регулировать температуру не вставая с дивана или даже с мобильного телефона, когда Вы в пути.
Орошение - Ваши разбрызгиватели будут включаться только когда нет дождя. Некоторые из наших клиентов даже включают разбрызгиватели, когда во дворе кто-либо появляется в неподходящий момент - представьте злоумышленника, который пытается объяснитьполиции почему у него мокрая одежда !

Направления исследований
Интеграция и совместимость: в умный дом будет интегрированы различные виды технологий для удовлетворения будущих запросов.
Конфиденциальность и секретность: так как умный дом подключен к Интернету.
Система связи: различные виды сетей существуют в среде умных домов. Например, беспроводные сети датчиков (BAN).
Энергоэффективность.
ELG 5121 Md Mahmud Hasan

Управление пропускной способностью: в будущем, интенсивность интернет-трафика сильно возрастет из-за приложений для умного дома.
Вопросы, связанные с протоколами : новые протоколы связи должны обмениваться информацией с гетерогенным типом сетей.
Социальные последствия: Умный дом может оказать некоторое влияние на общество. Например, некоторые люди могут быть изолированы от общества.
ELG 5121 Md Mahmud Hasan
Направления исследований

Никто не уснул? =)
Ваши вопросы.