Дипломная работа: Разработка комплекса решений организации умного дома при использовании интернета вещей

Рисунок 18 - Логическая схема сети

2.4 Создание физической схемы

На данной физической схеме сети показана планировка квартиры с площадью 42 мІ в которой будет располагаться система «умного дома». В каждой комнате квартиры располагается умная лампа и умный выключатель. В ванной комнате находится вытяжка и датчик температуры. В коридоре также располагается датчик открытия двери. На кухне находится дублирующий контроллер, а в спальне - роутер, кондиционер, датчик температуры, центральный контроллер, робот-пылесос и светодиодная лента. Схема изображена на рисунке 19.

Рисунок 19 - Физическая схема сети

2.5.1 Описание программного обеспечения для работы с контроллером

Для того, чтобы добавить устройство в среду управления «Дома с Алисой», нужно всего лишь раз подключить его через приложение производителя, потом его можно добавить в приложение Яндекса. При добавлении в приложение устройство назвать, как решит пользователь, сохранив изначальное название. Причем голосом будет реагировать на обе команды, к примеру «Алиса, включи свет» или «Алиса, включи лампу» будет воспринято в обоих случаях.

Управление устройствами происходит с задержкой, так как запрос отправляется на сервер, обрабатывается там, а потом возвращается назад - время отклика от команды до ее исполнения от 2х до 5 секунд, это немного, но задержка есть.

Особое внимание можно уделить сценариям. Можно создавать сценарии запускаемые по команде, например: «Алиса устрой вечеринку». Так же можно создавать более удобные сценарии с управлением по времени. В качестве примера можно запрограммировать уборку пылесосом по будням в 17:00, а в 22:00 до 7:00 ежедневно автоматически включается подсветка кровати в режиме ночника.

2.5.2 Настройка программного обеспечения для работы с контроллером

Сценарий подключения освещения комнат и датчиков движения/кнопок.

Умные выключатели освещения (для круглых подрозетников) подключены через ZigBee к «Дома с Алисой». Созданные мною сценарии в приложении позволили связать все это между собой. Например как на рисунке 20.

Рисунок 20 - Скриншоты сценариев подключения освещения комнат и датчиков

Сценарий управления кондиционером.

Для этого сценария используется Умный Пульт Яндекса - пользователь сделал запрос и Пульт Яндекса отправил ИК сигнал на кондиционер. Яндекс Пульт поддерживает множество производителей или можно самому обучить Яндекс Пульт. Управление возможно вручную, пользователь заходит в приложение «Дома с Алисой» и включаете кондиционер, или просто ручное управление через голос, если вы находитесь дома. Если же пользователь не использует ручное управление, то заработает готовый сценарий, изображенный на рисунке 21.

Рисунок 21 - Сценарий управления кондиционером

Сценарий автоматического включения света в ванной

Если время позже 21:00, то датчик движения в коридоре улавливает движение по пути и включает свет в ванной комнате, как показано на рисунке 22.

Рисунок 22 - Сценарий автоматического выключения света

Сценарий вытяжка в ванной

Сделана простая автоматизация через «Дома с Алисой».

Первый сценарий: Датчик климата фиксирует повышение влажности (выше 50%) - вентиляционная вытяжка включается - рисунок 23.

Второй сценарий: Если влажность станет ниже 43% - вентиляционная вытяжка отключится - рисунок 23.

Рисунок 23 - Вытяжка в ванной

Сценарий управление светодиодной лентой

Это только один из примеров, как можно использовать сценарии для автоматизации устройств с ИК портом. Запуск голосом или через приложение, настройка яркости/цвета, рисунок 24.

Рисунок 24 - Управление светодиодной лентой

Сценарий время 23:00 или 7:00

Данный сценарий помогает разговаривать с Яндекс.Станцией 2 спокойным голосом и не нужно каждую станцию отдельно настраивать на определенную тихую громкость. А ещё, в 23:00 звуковое уведомление даёт понять, что уже нельзя шуметь, а в 7:00 включает будильник, как показано на рисунке 25.

Рисунок 25 - Ночной сценарий

Сценарий управления пылесосом

Каждый день с 14:00 до 15:00 робот пылесос проводит уборку по всей площади квартиры, после этого встает на зарядку.

Сценарий уход из квартиры

Возле входной двери установлена умная кнопка. После её зажатия происходит сценарий: выключается всё освещение, выключается кондиционер, рисунке 26.

Рисунок 26 - Сценарий уход из квартиры

2.5.3 Описание процесса установки и настройки оборудования

Монтаж я начал с установки центрального контроллера и дублирующего контроллера. Для них не требуется никакой дополнительной проводки, только подключение к электропитанию через обычную розетку, а к сети «умного дома» они подключатся по беспроводной сети. Далее была проведена установка датчиков температуры, движения и открытия дверей, умных выключателей. Все эти устройства просто клеятся на любую поверхность за счет клейкого покрытия, питание получают от элементов питания расположенных внутри устройства. Светодиодная лента так же была наклеена, но для нее требуется питание из розетки. Умные лампочки вкручиваются в обычные патроны. Зарядная станция для робота-пылесоса располагается на полу, рядом с розеткой для питания. Вытяжка для ванной установлена в стандартные вентиляционные крепления на шурупы из комплекта. Кондиционер и роутер были установлены заранее. Все устройства подключаются к друг другу по беспроводным технологиям.

Настройку устройств я проводил с мобильного телефона. Для всех устройств, кроме кондиционера, светодиодной ленты и вытяжки в ванной, достаточно было найти их в своей сети в приложении «Дома с Алисой» и добавить в свои сценарии. Оставшиеся устройства управляются при помощи добавленного в сеть Яндекс.Пульта, который используется в сценариях, получает команды от контроллеров или пользователя, а после отправляет ИК сигнал на устройства без протокола Zigbee.

3. Экономическая часть

3.1 Расчет трудоемкости выполнения работ по построениюлокальной вычислительной сети

Минимальное и максимальное время работ рассчитывается по уровню квалификации специалиста, его знания в данной работе, а также сложности выполнения задачи.

Таблица 2 - Выполнение этапов работ по времени

На разработку проекта требуется в среднем 40 рабочих часа (5 рабочих дней), при 8-ми часовом рабочем дне, при минимальном времени в 33 часа и максимальном 47 часов.

При сопровождении проекта на период технического обслуживания и сопровождения, время выполнения работ может быть неограниченно, либо возрастать в значительном количестве, так как может осуществляться его дополнение, обновление, устранение неполадок в работе.

3.2 Расчет стоимости основных материалов и энергоресурсов

При разработке проекта использовались следующие материалы, представленные в таблице 3.

Таблица 3 - Расчёт стоимости материалов

Для реализации проекта потребовалось закупить:

- сетевое оборудование, перечень и расчёт стоимости в таблице 4;

- расходы на содержание и эксплуатацию оборудования в таблице 5.

Таблица 4 - Расчёт стоимости сетевого оборудования

Расход электроэнергии равен произведению мощности на продолжительность и на количество оборудования. Полученные данные вносим в таблицу 5.

Таблица 5 - Расходы на содержание и эксплуатацию оборудования

Расчет электроэнергии на обеспечение питания проекта определяется по формуле:

Е = (Кс*Ер)/(Nдв*Nc)

Кс - коэффициент спроса, который учитывает одновременность работы всех устройств на участке равен 0,6;

Ер - расход электроэнергии на все устройства, кВт/ч;

Nдв - КПД блока питания устройства, равен 0,8;

Nc - КПД сети, равен 0,9.

Е = (0,6*34,808)/(0,8*0,9) = 29 (кВт/ч).

Затраты электроэнергии на трудоемкость проекта определяется по формуле:

Зэ.э.т. = Зэ.э.с. * ТР дни,

Зэ.э.с. = Е * Цч,

где Зэ.э.т. - затраты электроэнергии на трудоемкость проекта, руб.;

Зэ.э.с. - затраты на электроэнергию в сутки, руб.;

Tр - трудоемкость выполнения работы, дни;

Цч - стоимость 1кВт/ч энергии равна 4,24 руб.

Зэ.э.с. = 29 * 4,24 = 122,96 (руб./сутки).

Зэ.э.т. = 122,96 * 5 = 614,8 (руб.).

3.3 Расчет численности персонала и заработной платы по всем категориям работающих

Численность работающих проекта рассчитывается исходя из установленного на участке оборудования и норм обслуживания.

Персонал (трудовой) предприятия - основной состав квалифицированных работников предприятия, фирмы, организации.