Управление системою «Інтелектуальний будинок» через Інтернет. 
Апаратно-програмні рішення внутрішньої мережі

Управление системою «Інтелектуальний будинок» через Інтернет. Апаратно-програмні рішення внутрішньої сети..

Работа студента групи К9−292 Попова И.А.

Московский Державний Инженерно-Физический Институт.

(Государственный Университет)

Факультет кібернетики. Кафедра 29 «Управляючі інтелектуальні системы»

Москва 2001

Запровадження

В учебно-исследовательской роботи тему «Управління системою „Інтелектуальний будинок“ через Інтернет» ставиться метою розглянути можливості побудови сучасної інтелектуальної системи управління будинком з віддаленим управлінням через Інтернет. Пояснювальна записка складається з трьох розділів. У першому його розділі розглядається концепцію й визначення інтелектуального будинку, його складові і що їх функції. У другому розділі розглядається інтегрована систему управління будинком, як із варіантів реалізації концепції інтелектуального будинку. У третьому розділі наведено опис частин створеного рамках даної роботи макета інтегрованої системи управління інтелектуальним будинком.

Розділ 1. Інтелектуальне будинок 1.1 Концепція «інтелектуального будинку «Чому виникла потреба інтелектуально будинку

Любое будинок — чи то адміністративне, виробниче чи житлове складається з деякого набору підсистем, відповідальних у виконанні певних функцій, які вирішують різні завдання у процесі функціонування цього будинку. Принаймні ускладнення цих підсистем і збільшення кількості виконуваних ними функцій, управління ними ставало дедалі важче. Також стрімко росли Витрати зміст обслуговуючого персоналу, ремонт і обслуговування цих підсистем. Вперше ці проблеми стали при експлуатації великих адміністративних наукових і виробничих комплексів.

Современное будинок подібного типу — це місце в мініатюрі. Фактично ньому діють все служби, які були раніше неодмінними атрибутами міського господарства. У цих будинках зазвичай існує адміністративна служба чи адміністратор, що використовують і обслуговують цю систему практично цілодобово. Хоча є й коштів автоматики, які самі виходить із покладеними ними завданнями, такі як опалення, вентиляція, підтримку мікроклімату, висвітлення, пожежна сигналізація, дымоуничтожение, контроль входа/выхода тощо. п., але управління економіки й обслуговування всіх таких систем вимагає наявність администрирующего персоналу. Його обов’язком є контроль роботи цих підсистем і вжиття заходів у разі їх із ладу. Але є ситуації, коли навіть дії кваліфікованого персоналу можуть виявитися неефективними. Це випадки виникнення загрози будинку й у ньому людям, мають глобального характеру — пожежа, землятресение та інші стихійними лихами, терористичним атакам. Тут слід приймати екстраординарні заходи у лічені частки секунд. Реакція і коректність дій людей критичну ситуацію може бути недостаточной.

Традиционные системи забезпечення різноманітних аспектів життєдіяльності у минулому проектувалися як автономні. Такі системи, що створювалися окремо кожної функції і об'єднані для довільній частини будинку. У будинках встановлювалися системи тільки з можливостями і що з тим ступенем складності, які потрібні були на момент побудови будинку. Подальше розширення й модернізація даних систем були складними і дорогими завданнями через безлічі різних факторов.

Затраты на експлуатацію такої системи складаються з витрат за експлуатацію кожної автономної системи окремо, вартості навчання персоналу.

Стоимость експлуатації цих систем висока — в силу їх автономності кожна з яких підтримується окремо. Вартість персоналу так само висока, оскільки оператори повинні прагнути бути ознайомлені з експлуатацією кожної автономної системы.

Основні становища концепції інтелектуального будинку

В час для комплексного рішення перелічених вище проблем використовується підхід, званий «Інтелектуальне будинок» (ІЗ). «Інтелектуальне будинок» — невідь що точний переклад англійського терміна «intelligent building ». Під інтелектом у тому підході розуміється вміння розпізнавати певні ситуації та якимось чином ними реагувати (природно, ступінь цього вміння може бути різною, у цьому числі, дуже високої). Разом про те, відповідно до буквальним перекладом з англійського, ІЗ можна інтерпретувати як «розумно побудоване «[3]. Це означає, що має бути спроектовано тож усе сервіси могли б інтегруватися друг з одним з мінімальними витратами (з погляду фінансів, часу й трудомісткості), які обслуговування було б організовано оптимальним образом.

Концепция інтелектуального будинку містить у собі такі положения:

Создание інтегрованої системи управління будинком — системи із можливістю забезпечення комплексної всіх інженерних систем будинку: висвітлення, опалення, вентиляції, кондиціонування, водопостачання, контролю доступу і багатьох других.

Устранение всього обслуговуючого персоналу будівлі і передача функцій контролю та прийняття рішень підсистемам інтегрованої системи управління будинком. У ті підсистеми таки закладається «інтелект» будинку — те, як він буде реагувати зміну параметрів датчиків системи та інші події типу позаштатних ситуаций.

Реализация механізму негайного відключення і передачі при необхідності управління людині будь-який підсистемою інтелектуального будинку. Разом з цим людині має надаватися зручний і однаковий доступом до управлінню і відображенню всіх підсистем і частин «Інтелектуального здания».

Обеспечение коректною роботи окремих підсистем у разі відмови загальної керуючої системи чи інших частин системы.

Минимизация вартості обслуговування і шляхом модернізації систем будинку, що має забезпечуватися застосуванням загальних стандартів у будівництві підсистем, автоматичне конфигурирование і виявлення нових пристроїв і модулів за її додаванні в систему.

Наличие у будинку прокладеною комунікаційної середовища для підключення до неї пристроїв і модулів систем. Поруч із можливість використання газу як комунікаційної середовища у системі керування різних типів фізичних каналів: слаботочные лінії, силові лінії, радиоканал.

Можливості інтелектуального будинку

Интеллектуальное будинок має багато переваг перед неинтеллектуальным. Інтегрована систему управління будинком дозволяється власникам будинку створювати як завгодно складні і інтелектуальні процедури функціонування цього будинку, т.к. все виконавчі системи цього будинку можуть працювати узгоджено і ми спільно. Звідси випливає реалізація безлічі ресурсозберігаючих процедур, процедур контролю доступу і забезпечення безпеки будинку, обліку й контролю практично всіх параметрів систем будинку і оперативне реагування з їхньої критичне зміна, причому реакцій є комплексної і миттєвою, віддаленого контролю та управління будинком, т.к. все інформаційні та управляючі канали зв’язку у системі є цифровими. Далі за ходу викладу буде приведено конкретні приклади використання нових можливостей інтелектуального будинку.

Кроме надання нових можливостей проектувальникам та господарям інтелектуального будинку, також є для них економічно выгодным.

Економічні аспекти

Во всіх країнах із розвиненими ринковими економіками прозорі й доходи, та витрати платників податків, а останніми є фактично всіх громадян. Чіткий контролю над статками і видатками дозволяє ефективно працювати таким інститутам, як іпотечне кредитування (видача кредитів під будівництво і придбання житла). Це спричиняє з того що купівлю житла в кредит дозволити собі більшість працездатного населення. Кожен, узявши позику купівлю житла стане «жити в борг»: левова частка його доходу витікатиме погашення кредиту. Без страхування ризиків цьому випадку не можливі правові відносини у даних економічних процесах. [6].

Поэтому у багатьох країнах це вже існує практика страхування житла. Природно, що страхові компанії зацікавлені у якості й надійності страхуемого житла. Але оскільки виникнення страхових випадків неминуче, то страхові компанія прагнуть потім стягнути гроші з справжніх винуватців, наприклад, — будівельних компаній.

«Интеллектуальное будинок» може надати експертам той «чорна скринька», по вмісту якого буде робитися укладання. Тому розвиток виробництва і впровадження ІЗ країни з розвиненими ринковими економіками нині є стремительныи темпами. Навіть у Росії сучасні й дорогі офісні і житлові будинки вже проектуються з огляду на вимоги концепції ІЗ, для наступного впровадження. [6].

Кроме того самі майбутні власники таких будинків зацікавлені у їх інтелектуальності, оскільки вона безсумнівно приносить значну економію коштів власникові з допомогою точного обліку й контролю з усіх системами будинку, і навіть інтелектуального і раціонального використання таких ресурсів, як електрику, вода, тепло. [6].

1.2 Застосування концепції ІЗ для житловий будинок

Весь предыдуший матеріал повністю справедливий для адміністративного чи виробничого будівлі комплексу. Але в метою даної роботи є підставою передусім розгляд системи управління інтелектуальним будинком у сенсі приватного житловий будинок чи житла. Тому далі розглядатимуться основні відмінності між офісу й українські підприємства у впровадженні концепції ІЗ у житловому домі, який ми називати «інтелектуальний будинок».

Відмінності вдома від будинку

Частный житловий будинок або житло від адміністративного комплексу чи цеху виробничого підприємства. Можна виділити декілька аспектів використання коштів і конструкції житловий будинок, які істотно відрізняються від аналогічних в будинках. Ось важные:

— у житловому домі його вже власник неспроможна не хоче постійно чи перидически адмініструвати й управляти ними підсистемами будинку. Отже інтегрована систему управління таким домом має бути в такий спосіб, щоб вимагати мінімального обслуговування або бути повністю автоматической.

— підключення нових приладів та пристроїв до такій системі має бути максимально полегшено, тобто. зведено практично до простому подсоединению до вільної розніманню у мережі і навіть простому включенню приладу. Його сам мав би з допомогою системи управління підключитися до ній, налаштувати свої параметри відповідно до вимогами системи та запропонувати свої сервіси іншим компонентами системи. У цьому система повинна надати користувачеві на його вимогу дуже докладний інтерфейс настройки всіх його компонент і алгоритмів функционирования.

— тут з’являється багато нових аспектів, потрібно автоматизувати — це порятунок людини від повсякденної роботи, а саме: прибирання помешкання, приготування їжі, прання одягу та т.д. Причому вони у на відміну від інших галузей дуже погано піддаються автоматизації і система повинна мати дуже високий інтелектом, щоб прийнятним чином справлятися з тими задачами.

— у функціях вдома має бути чітко розмежовано, що він робити, а що робити ні в жодному разі. Важливо, щоб людина знала звідси розмежування і він впевнений, що будинок ніколи це не переступит.

Можливості інтелектуального вдома

Возможности у інтелектуального вдома таку ж як і в будинку, але до них додаються ще кілька специфічних. Один із них, як зазначалося вище, порятунок людини від повсякденних турбот. Підключення всіх домашніх приладів та пристроїв до інтегрованої системі дозволяє також звільнити людини, що у такому будинку, від виробничої необхідності ознайомитися з наявністю продуктів, скупченням сміття у кошику, своєчасної оплатою рахунків, тощо. Система сама до всього стежитиме, потім приймати постанову по необхідних діях та за наявності можливості виконувати будь-які дії (замовлення продуктів у книгарні, переказ грошей із рахунку за комунальні послуги та т.д.).

Глухе управління інтелектуальним домом

Человек може керувати інтелектуальним домом чи будинком з допомогою певних коштів управління, розміщених у саме приміщення або його околицях, але включених ж комунікаційну середу, що й інші компоненти системи. Але є безліч випадків коли буває необхідно чи бажано глухе управління підсистемами інтелектуального вдома. Перерахуємо основні з них:

человек бажає мати можливість контролювати стан свого будинку якщо відсутності і за необхідності управляти деякими системами в разі непередбачених ситуацій (пожежа, повінь тощо.) будинок повинен матимуть можливість сповістити звідси власника і соответсвующие городске службы при несправностях в деяких модулях і підсистемах, діагностика, і деякі ремонтні чи настроечные процедури можуть бути проведені фахівцями з сервісних центрів удаленно без безпосереднього присутності, що заощаджує значні кошти і сприяє розмаїттям доступних технічних средств Концепция інтелектуального вдома дає можливість створення рамках інтегрованої системи управління підсистеми віддаленого управління. Ця підсистема дає змогу отримувати інформацію про події та стані деяких параметрів і удаленно посилати команди управління всієї системи чи її окремим компонентами. Щодо глибини реалізації цієї можливості у інтелектуальному домі можна виділити такі формы:

1. Автономний саморегульований і керований об'єкт, до складу якого у собі різні автоматику, але з має повідомлення з «подібними собі». Це те найпримітивніша модель штучного інтелекту, яку наголошується у засобах масової інформації. Де «інтелектуальний будинок» представляється дивом техніки, сулящем масу зручностей і задоволень багатому ледарю, якому ліньки стати з дивана, щоб клацнути вимикачем.

2. При підключенні інтелектуального дому до мережі, яка зв’язує окремі об'єкти у єдине ціле, що дозволить здійснювати моніторинг систем життєзабезпечення, енергозбереження ресурсів, безпеки і т.д. Рішення будь-яких питань, що з згаданими системами, і навіть доставка різних послуг за мережі стане значно простіше й ефективніше.

3. Вища форма інтелектуального житла: обмін інформацією і в середині вдома, і поза нею (по глобальної мережі) приміром із допомогою стандартних цифрових протоколів. Усі компоненти системи інтегровані у єдине комунікаційне простір.

Последняя форма сприймається як основа релизации концепції ІЗ і передбачає створення інтегрованих системам управління інтелектуальним домом.

Стан проблеми

На цей час вже є сформовані рішення створення інтелектуальних офісів чи виробничих цехів. Проблемами автоматизації управління інфраструктурою будинків почали займатися ще більше 30 років тому вони. Тому до натоящему моменту часу є безліч стандартів і готові рішень при цьому класу будинків. Для категорії приватних, котеджей чи квартир наразі немає комплексних стандартизованих рішень. Хоча для житлових багатоповерхівок в цілому у принципі приминимы системи автоматизації офісних і адміністративних зданий.

Как було вказано вище основою реалізації концепції ІЗ є створення інтегрованих системам управління. У роботі також створено макет інтегрованої системи управління. Далі вона розглянута більш подробно.

1.3 Інтегрована систему управління будинком Визначення й роль інтелектуальному будинку

Система управління будинком може бути як інтегрованої, і складатися з кільком автономних системам управління різними підсистемами будинку. Автономні системи мають переваги та недоліки проти інтегрованими, але у нашому випадку найважливіше те, що автономні системи що неспроможні використовувати загальні дані. Кожна система має власні датчики і сигналізатори, недоступні й інших, так само герметично замкнутих систем. Це — слідство ізольованості діянь П. Лазаренка та неможливості автоматичної координації реакції систем. Тому такі що неспроможні забезпечити вимог, що висуваються до інтелектуальним зданиям.

Интегрированная систему управління інтелектуальним будинком займається вирішенням завдань забезпечення комплексної всіх інженерних систем будинку: висвітлення, опалення, вентиляції, кондиціонування, водопостачання, контролю доступу і багатьох інших.

Интегрированная систему управління інфраструктурою будинку дозволяє безболісно, без переробок підвищувати розмаїтість обслуговуваних функцій контролю над становищем усього будівлі у цілому, різних його приміщень, і навіть за умовами праці та життя що у ньому людей. У цьому вже існуючі режими та працюючі автономні устрою інтегруються на єдину систему.

В на відміну від автономних систем, інтегрована система використовує загальної бази даних. Така база даних то, можливо автентично використана як окремими підсистемами забезпечення життєдіяльності, а й будь-якими іншими пристроями автоматизації управління будинком, як, наприклад, системами фотоидентификации, установками обігріву і вентиляції, освітлювальними мережами, і навіть може збирати дані, які з існуючих задіяних у будинку автономних систем (наприклад, від протипожежної установки).

Интегрированная система надає зручний доступ і до архіву на час роботи. Використання великих масивів даних за час дає змогу провадити аналітичні прогнози і приймати обгрунтовані стратегічні решения.

Из всього викладеного вище, можна назвати певних вимог, які пред’являються інтегрованої системі управления:

создание з урахуванням різних фізичних середовищ передачі єдиної комунікаційної середовища, прозорою для всіх пристроїв, підключених до ней;

можливість підключення пристроїв без додаткової настроювання й зміни конфігурації системы;

создание протоколів взаємодії пристроїв між собою — і передачі сообщений;

ведение єдиної централізованої чи розподіленої бази даних всіх пристроїв, компонентів і підсистем інтегрованої системи із зазначенням надання сервісів і служб іншим подсистемам;

возможность простого реконфигурирования системи зі зміною чи перенесенням деяких частин без настроювання й перерви в функционировании;

устройства, які підключаються до такий мережі повинен мати можливість автономної роботи у разі втрати через відкликання системою та самостійного включення знову на систему за відновлення связи;

Можливості інтегрованих систем

Использование даних однієї системи (для управління пристроями інших систем), дозволяє уникнути дублювання датчиків, оптимізувати витрата таких ресурсів, як вода, тепло, електрику [2]. Взаємодія систем дає можливість автоматично вимикати світ у приміщенні за відсутності у ньому людей, а час й у вихідні переводити опалення та вентиляцію в економічний режим. Контроль над витратою ресурсів допомагає обчислити об'єкти з найбільшим споживанням розробити і оптимальну стратегію управління ними. Поєднання двох систем (контролю доступу і врахування кадрів) дозволяє враховувати час перебування на роботі, автоматизувати видачу перепусток, розрахунок заробітної плати т.д. [2].

Пожарные системи безпеки можуть працювати автономно і тих щонайменше видавати сигнали до системи. Наприклад, видавати на екран дисплея шляху евакуації, перекривати шляху поширення вогню, включати систему пожежогасіння й т.п.

В вона найчастіше досягається величезна економія з допомогою зниження загальної довжини комунікаційних кабелів і зменшення термінів створення примірників системы.

Приклади алгоритмів, що реалізуються інтегрованої системі

Пример 1.

Вечером співробітники залишають будинок. Хтось ще може навіщось повернутися, хтось засиджується допізна, але рано чи пізно з будинку йдуть все. Охоронна система визначає, що у якійсь час всі колишні працівники, працюють у деякою зоні (поверх, секція, крило поверху), розійшлися додому. Реакцією цього може бути знеструмлення системи висвітлення поверху, і навіть вимикання настільних комп’ютерів через мережу, коли хтось забув, йдучи, вимкнути свій ПК (така функція реалізована у багатьох сучасних мережевих адаптерах). Економія електроенергії у цьому випадку очевидна. Якщо додати часткове відключення системи опалення (в зимовий період) чи його переклад на знижені потужності нічний час, то матеріальні вигоди, принесені ІЗ, виявляться цілком відчутні. [3].

Пример 2.

Определение наявності співробітника у будинку може також бути корисними з погляду захисту. Якщо працівник залишив будинок, його облікова запис у інформаційній системі блокується, і його, навіть знаючи пароль, зможе ввійти у мережу у його ім'ям. Понад те, при наявності інформації у тому, з яким робочої станції зловмисник намагався ввійти у мережу, про те, хто був у той момент приміщенні, уповноважені особи можуть скласти відповідних заходів. [3].

Но це приклади для використання интергированных систем в інтелектуальних будинках, а інтелектуального вдома можна навести наступний приклад:

К прикладу господарі вдома можуть програму приготування тієї чи іншої страви на екрані телевізійної приставки, та був послати рецепт холодильника, який, своєю чергою, передасть список інгредієнтів в інтерактивний продовольчий магазин.

Розділ 2. Структура інтегрованої системи управління 2.1 Рівні інтегрованої системи управління будинком Розподіл інтегрованої системи управління будинком на рівні

Уровень кабельні мереж (КС) Уровень системи управління технологічної инфрастуктурой здания Уровень інтегрована систему управління інформаційної, обчислювальної і комунікаційної инфраструктурой.

2.2 Рівень кабельних мереж

Современные будинку вимагають застосування ефективних комунікаційних інфраструктур, підтримують роботу різних сервісних систем з урахуванням передачі в електронному вигляді. Таку інфраструктуру можна як сукупність телекомунікаційних приміщень, кабельних трас, елементів системи заземлення, кабелів і терминационного устаткування, які забезпечують базову підтримку розподілу всієї необхідної інформації в здании.

Стандарти кабельних мереж

В основі концепції ІЗ лежать стандарти TIA/EIA 568 і 569 для кабельних систем і технологічних трас офісних будинків [5]. Кожним стандартом розглядаються конкретні, потребують себе уваги питання, проте всі разом вони доповнюють одне одного у справі створення оптимальної кабельної інфраструктури. Стандарт на телекомунікаційну систему офісних будинків ANSI/ TIA/ EIA568A визначає деталях структуру моделі, а TIA/ EIA569 доповнює його рекомендаціями щодо прокладки кабельних трас. Ці дві стандарту разом із TIA/ EIA607 на систему заземлення і TIA/ EIA 606 на документацію і адміністрування, ні з національними та місцевими електричними кодексами утворюють грунт планування інфраструктури офісного будинку. [5].

Принципи структурованих кабельних мереж (СКС)

Кабельная система відповідна стандартам ANSI/TIA/EIA568A називається структурованої [5]. При переміщеннях служб і персоналу усередині приміщення лише з приміщень у інші не змінюють саму проводку — досить апаратуру лише з приміщень перенести до інших і зробити необхідні переключення кроссировочных панелях. Розетки ж переважають у всіх приміщеннях однотипні всім видів устаткування, т. е. проводка має хорошою пристосовуваністю. Такі системи не вимагають щоразу прокладати нову проводку і ставити нові розетки, а використовувати за будь-яких переустройствах чи перестановках ту мережу, яка капітально змонтована в будинку. Зазвичай фірми дають гарантії працювати таких систем протягом 15 років, без значних переробок кабельної розведення. У структурованої системі закладено значна надмірність, що дозволяє нарощувати види передачі сигналів і застосовувати різні комбінації мереж. [5].

Но це стосується реалізації інтегрованої системи в адміністративних наукових і виробничих будинках. У житлових будинках ж у час при побудові різних видів інтелектуальних будинків застосовується масу різноманітних технологій об'єднання приладів та пристроїв — від RS-232 до Bluetooth. Тож побудови інтегрованої системи необхідно або підтримувати безліч технологій комунікаційної інфраструктури, або необхідна вироблення стандарту таких системы.

2.3 Рівень системи управління технологічної инфрастуктурой будинку

Исполнительные контролери системи прямого цифрового управління DDC (Direct Digital Control) управляють локальними об'єктами: установками мережевий климатизации, казанами, холодильними агрегатами, вентиляторами, насосами, елементами теплових і освітлювальних мереж, конвекторами, пристроями управління допуском і т.п. 1].

Объектные виконавчі контролери обслуговують обмежену кількість системних входов/выходов і, зазвичай, розміщені поблизу керованого об'єкту і які стосуються нього кінцевих датчиків. Тому контролер може використовувати сигнали, які від локальної аналогової сети.

Разбросанные за спорудою виконавчі контролери сучасної системи DDC реалізують власні програми управління й у випадку втрати зв’язки України із іншої системою та головною базою даних. При відновленні зв’язку правильно сконфигурированная система повинна автоматично відновити як центральну базі даних, і локальну базі даних контролера. [1].

Существенным властивістю программируемых систем DDC був частиною їхнього здатність перепрограмування як реального часу [1], без необхідності тимчасового відключення контролерів. Додаткове гідність — автоадресация контролерів у чинній мережі — уможливлює легку перебудову чи модифікацію системи без необхідності її тимчасового відключення. [1].

Стандарти мереж контролю та управління пристроями

Очевидно, що різні підсистеми будинку теж відповідають будь-яким стандартам власними силами, безвідносно їх інтегрованості в ІЗ [3]. Питання стандарті на ІЗ полягає, таким чином, у наявності специфікацій на інтеграцію систем. Усі сучасні більш-менш розвинені системи мають інтерфейси для електронного управління, так що розробити кошти на їх інтеграції нема особливих зусиль. Проблемою є те, що вітчизняні виробники цього устаткування, природно, не розраховують, що буде підключатися до мережі по кручений парі чи з волоконної оптиці. Через війну спроби перевести охоронну чи пожежну сигналізацію на траси СКС вступають у протиріччя з концепцією універсальної проводки. [3].

Стали з’являтися відкриті стандарти на мережі контролю та управління різними пристроями. Сьогодні саме широкого розповсюдження набули два стандарту: BACNet і LonWorks [3]. Стандарт BACNet було запропоновано і просувається Американським Товариством Інженерів по Опаленню, Охолодження і Повітряному кондиционированию ASHRAE. Він прийнято ANSI і має індекс 135−1995. Назва стандарту розшифровується як «протокол для мереж контролю та автоматизації будинків «(Building Automation Control Network). Стандарт передбачає використання программируемых контролерів, причому вони можуть бути до мережі з допомогою різноманітних середовищ. Отже, контролери виступають проміжним ланкою між практично будь-якими пристроями, до яких підключаються по нестандартним інтерфейсам. Зв’язок ж між контролерами і політичною системою управління здійснюється за загальної сети. 3].

Що таке fieldbus?

До початку 1980;х найпоширенішим засобом зв’язок між системами управління, польовим обладнанням і контрольно-вимірювальними пристроями був аналоговий сигнал. Проте, 1983;го провідні виробники почали друкувати «інтелектуальні «польові прилади із вбудованими запатентованими протоколами цифрового зв’язку, які дозволяють здійснювати функції двосторонньої зв’язок між приладами й системами управління, дистанційної конфігурації і більше точного, відтвореного управління. Це змусило Міжнародну електротехнічну комісію (IEC) в Європі розробити стандартний цифровий протокол, що був мати ряд переваг за паливною ефективністю і економії, включаючи таке [4]:

соединение приладів по многоточечной схемою, яка надала б можливість підключати кілька приладів лише до польовий шині натомість, щоб прокладати окремі кручені пари кожному за індивідуального прибора;

возможность спільного функціонування різних приладів. Це означає, що користувачі можуть поєднувати лише у системі різні прилади від різних виробників, у своїй все прилади будуть функціонувати правильно і взаємодіяти друг з одним та оборонною системою управления;

равноправная зв’язок між інтелектуальними приладами, під'єднаними до шині (непотрібен втручання системи управління у обмін даними), що дозволяє розподілити завдання управління лише на рівні польового оборудования;

расширенные можливість передачі даних із порівнянню з аналогової зв’язком. Ці дані потім можна використовувати в оперативному режимі найрізноманітніших приложениях;

Сети, відповідні даному стандарту можуть бути ефективно використовуватимуться побудови інтегрованої системи управління, оскільки вони забезпечують ряд умов функціонування пристроїв у такому системе:

небольшой обсяг переданих данных необходимость синхронізації всіх пристроїв під час функционирования необходимость взаємодії між кількома пристроями напрямую Для остаточної стандартизації було створено організація Fieldbus Foundation яка розробила стандарт FOUNDATION fieldbus — стандарт на побудова мережі контролю та управління різними пристроями. Він поєднує у собі все основні якості мереж такого типу, тому ми його розглянемо подробнее.

Стандарт FOUNDATION fieldbus

Fieldbus Foundation — некомерційна організація, що об'єднує більш 120 провідних світових постачальників і кінцевих користувачів системам управління технологічними процесами і автоматизації виробництва.

Многоуровневая модель взаємодії відкритих систем Open System Interconnect (OSI) використовується для об'єднання компонентів стандарту у межах єдиної моделі. [4].

Технология Fieldbus дозволяє з'єднувати кілька пристроїв з допомогою всього лише двох з'єднувальних кабелів. Це значно знижує складність схем сполуки, і дає підстави знизити загальні експлуатаційних витрат системи та забезпечує більше зручність під час роботи: що менше кабелів використовується при підключенні пристроїв, тим менше встановлюється запобіжників і розподільних щитків. Підключення кількох польових пристроїв лише до шині дозволяє також істотно зменшити кількість необхідних пристроїв виводу-введення-висновку і більше управляючих пристроїв, електронних модулів. [4].

2.4 Інтегрована систему управління інформаційної, обчислювальної і комунікаційної інфраструктурою

Эти системи виникли через необхідність обслуговування гетерогенних інформаційно-технологічних середовищ, коли підтримується многоплатформенность всіх рівнях: різні комп’ютери (мейнфреймы, сервери, робочі станції і персональні комп’ютери), різні операційні системи, різні СУБД, мережне устаткування від різних фірм-виробників і різного рівня інтелектуальності тощо. д.

Основываясь на наданих нижележащими рівнями сервісами, створюється останній рівень, де всі аспекти управління інфраструктурою будинку зводяться на єдину систему, виконує різноманітні функції, до яких входять [1]:

пожарная сигнализация;

управление параметрами середовища;

контроль доступу у будинок;

сигнализация зламування;

управление ліфтами;

телевизионное стеження;

регистрация час перебування;

управление освітленням;

контроль використання електричної энергии;

отопление, вентиляція, підтримку микроклимата;

Кроме виконання цільових функцій її у покладаються функцій управління інформаційної інфраструктурою [1]:

контроль доступу до інформації та управління безопасностью;

управление робочої нагрузкой;

контроль производительности;

управление событиями;

отображение й підтримка бізнес-процесів;

управление бизнес-приложениями;

автоматизированное управління зберіганням данных;

управление проблемами;

управление транспортом данных;

рассылка програмного обеспечения;

управление розсиланням отчетов;

управление чергами і пристроями друку;

управление Web-серверами;

управление сетью;

Последняя функція — управління мережею — включає у собі автоматичне розпізнавання об'єктів управління і топології мережі, підвищення рівня контролю мережного устаткування, наявність коштів розробки для управління нестандартним мережним устаткуванням, інтеграція з роботи вже існуючими у будинку системами управління мережею та наявність коштів ведення політики управління сетью.

Архітектура системи

Контроллеры, верхнього рівня, звані мережні контролери підключаються до існуючої локальної мережі будівлі і забезпечують зв’язку з контролерами нижнього рівня — виконавчими контролерами [2]. Датчики температури, вологості тощо., підключаються до виконавчим контролерам. До них ж підключається і «оконечное «устаткування — силові реле моторів і лампи висвітлення, приводів вентиляційних заслінок, замки дверей і сигнальні лампочки [2].

Розділ 3. Побудова макета інтегрованої системи управління будинком Умови створення

Так як президенти цієї роботі ставилося метою розглянути питання віддаленого управління системою інтелектуального вдома, то тут для практичного дослідження теоритеческих висновків необхідна реалізація принципів ІЗ у певному макеті інтегрованої системи управління. З огляду на нездоланних обмежень умов реалізації системи, саме, отсутсвии необхідних коштів на реалізації рівня структурованих кабельні мереж, і рівня системи управління технологічної инфрастуктурой будинку, всі вони моделюються з допомогою наявних у наявність обчислювальних і комунікаційних коштів. Це персональні комп’ютери, локальна мережу стандарту Ethernet з урахуванням стека протоколів TCP/IP і МОЗ самостійно спроектована пристрій, подключающееся до послідовному інтерфейсу COM самого персонального комп’ютера і яке виконує роль моделі датчика і виконавчого устрою. Не ставиться метою досягти відповідності значень різних технічних параметрів реалізованого макета реально існуючим стандартам і системам.

Архітектура системи

Физически реалізація системи є макет, що з кількох комп’ютерів, об'єднаних локальної мережею Ethernet, яких, з допомогою послідовного інтерфейсу, приєднуються спроектовані устрою. А, щоб зробити устрою, виконують різні функції в інтегрованої системі, їх алгоритми роботи імітуються на програмному рівні. Аппараттурно всі пристрої ідентичні надають однакові функції. На нижеприведеной схемою системи (Мал.1) зображено структура підключення і взаємодії частин системы.

Рис. 1.

Макет складається з модулів, які імітують роботу пристроїв, підключених до інтегрованої системі. Кожен модуль полягає з комп’ютера та підключеного щодо нього через інтерфейс RS-232 модуля. Комунікаційна середовище інтегрованої системи також імітується на цих компьютерах.

Структура апаратного модуля

Аппаратный модуль є змонтовану на картоні електричну схему, що дозволить реалізувати такі функции:

отображение станів устройства:

подача питания готовность до работе выполнение специфічної функции подача сигналу в пристрій для імітації користувальницького введення чи спрацьовування деякого датчика На рис 2. приведено принципова схема устройства:

.

Рис. 2.

Выходы даної схеми виводяться на лінії послідовного інтерфейсу RTS, DTR, CD і GND.

Для індикації стану влаштування у даної схемою використовуються два світлодіода, підключені через резисторы обмеження струму до двох лініях інтерфейсу RS-232. Цими лініях контролер інтерфейсу дозволяє програмно виставляти високий і неприйнятно низький рівні сигналу, що дозволяє управляти станом светодиодов.

Для зворотний зв’язок використовується кнопковий вимикач, розміщений у ланцюги лінії CD (Carrier Detect) — виявлення несучою, за його замиканні до неї починає текти струм і контролер посилає програмному забезпечення сигнал виявлення несущей.

При включенні харчування у такому схемі спалахує зелений світлодіод, що свідчить про правильному підключенні схеми до послідовному порту та її працездатності.

При ініціалізації програмній частині імітації устрою, подається напруга на лінію RTS і DTR, отже загоряється червоний світлодіод і гасне зелений, що означає успішне включення влаштування у інтегровану систему і готовність її виконувати своїх функцій. Одночасна індикація обох світлодіодів означає виконання цим пристроєм його специфічної функции.

Выключатель призначений передачі влаштуванню сигналу про користувальному введення чи імітації виникнення некотрого зовнішнього події (спрацьовування датчика).

Структура програмного модуля

Программная частина модуля імітації влаштування у інтегрованої мережі є програму працюючу з послідовним портом, написану мовою Java, і що дозволить програмно реалізовувати згадані вище дії управління апаратної частиною модуля устрою. На рис 3. приведено схема взаємодії програмних модулів під час їхньої роботи:

.

Рис. 3.

Написанный мовою Java клас використовує до роботи з COM портом стандартний інтерфейс програмування Java Communication АПІ. Він своє чергу через механізми Java Native Interface використовує системний драйвер до роботи з COM портом. Примірники класів, породжених від рівня цього класу тут і що реалізують особливості роботи різних пристроїв йдуть на підключення в інтегровану систему.

Структура макета інтегрованої системи

Макет інтегрованої системи створювався на основі платформи Java під час використання кошти створення розподілених додатків CORBA. Дане поєднання дозволило швидко і з найменшими витратами створити макет, відповідальний вимогам, що ставляться до интергрированным системам в концепції інтелектуального вдома. Технологія CORBA представляє собою середу для функціонування та взаємодії деяких CORBA-объектов, які надають одна одній сервіси. Використання механізму CORBA дозволяє автоматично отримати у створюваної системі наявність наступних возможностей:

независимость від апаратної платформи, і комунікаційних протоколів, що дозволяє імітувати єдність і прозорість комунікаційної середовища интегрированой системи управления;

служба Імен і Пошуку дозволяє реєструвати і визначити у єдиній, можливо розподіленої базі даних всі об'єкти системи; цьому вона також забезпечує перенесення пристроїв і реконфігурацію мережі без додаткового ручного налаштовування системы;

поддержка транзакцій дає можливість підтримки надійної середовища взаємодії між модулями системы служба збереження стану об'єктів дозволяє у разі втрати зв’язку устрою і системи продовжувати функціонування по алгоритмам, закладених у самому устрої і за відновленні зв’язку, коректно відновлювати роботу у складі системы;

служба часу дозволяє всім об'єктах системи синхронізувати свій час і отримувати реальні тимчасові параметри, які у системі событий;

служба подій дає можливість різноманітних об'єктах генерувати і розсилати у системі події, про які повинні бути сповіщені інші об'єкти, і реально отримувати події від інших об'єктів для можливої зміни режиму роботи цих объектов Макет інтегрованої системи фізично розміщається тих-таки комп’ютерах, як і макети пристроїв, підключених до в цій системі. На них запускаються перелічені вище сервіси для обепечения підключення до них макетів пристроїв. Докладніше структура макета інтегрованої системи викладена у роботі [7].

Перевірка працездатності макета

Работоспособность створеного макета перевірялася з урахуванням технічних засобів СКИБ2. Було створено три макета пристроїв, подключаемых до макету інтегрованої системи управління, розгорнуть і налаштований макет інтегрованої системи управління, встановлено модуль віддаленого доступу до системи через Інтернет. З допомогою віддаленого комп’ютера, підключеного до Інтернету було проведено тест по управлінню пристроями з допомогою интернет-браузера. Були отримані позитивні результати і подтвердено правильне функціонування макета.

Укладання

Целью цієї цієї роботи ставилося розгляд можливості побудови сучасної інтелектуальної системи управління будинком з віддаленим управлінням через Інтернет. Під час вивчення концепції інтелектуальної системи управління будинком було сформульовано основні вимоги, і характеристики його реалізації. Серед існуючих у світі нині реалізацій найповніше удовлетворют вимогам концепції інтелектуального вдома інтегровані системи управління будинком. У межах своїх стандартів вони забезпечують виконання всіх своїх вимог ІЗ, володіючи у своїй безсумнівними достоинствами:

длительная й глибока проробка таких систем безліччю разработчиков;

наличие відкритих стандартів, підтримуваних широким колом разработчиков;

экономические вигоди як творців систем, так їх пользователей;

Поэтому дана реалізація було обрано в ролі об'єкта до створення макета. Макет створили із застосуванням наявних у наявності технічних засобів. Тестування і перевірка працездатності макета показала коректну роботу модулів і виконання закладених макет функцій по віддаленому уравлению ИЗ.

Список літератури

И.Федоров, «Скільки поверхів у інтелектуального будинку?» — «Бізнес: Організація, Стратегія, Системи », № 10 1999 г.

В. Архипов «Системи для „інтелектуального“ будинку» — «СтройМаркет », № 45 1999 г.

А. Авдуевский «Дах для інтелекту» — «Журнал мережевих рішень LAN», № 12 1998 г.

Информация сайту internet.

И.Г. Смирнов «Чи потрібно кабельні системи бути структурованими?» — «Вісник зв’язку », № 8, 1998 г.

Ю. Корольов «РОЗУМНИЙ ДІМ: приємна неминучість» internet.

Новичихин У. Пояснювальна записка до УИР.

Для підготовки даної роботи було використані матеріали із сайту internet.