Автор: Ву Тунг Занг

Рубрика: Технические науки

Опубликовано в Молодой учёный №4 (27) апрель 2011 г.

Статья просмотрена: 1899 раз

Библиографическое описание:

Ву Т. З. Анализ систем автоматизированного управления умным домом // Молодой ученый. — 2011. — №4. Т.1. — С. 28-31.

В настоящее время в компьютерном и телекоммуникационном бизнесе существует понятие "интеллектуальное здание" (умный дом). Умный дом - это комплекс систем, интегрированных в единое информационное пространство, обеспечивающий максимальную безопасность людей и имущества, поддерживающий комфортные условия труда и отдыха, а также позволяющий увеличить эффективность функционирования служб при одновременном снижении эксплуатационных расходов.

Определение «умный дом», с нашей точки зрения, может быть применимо только к таким решениям автоматизации современных зданий, в которых все системы интегрированы в единый управляющий комплекс. Они способны не только функционально решать собственные задачи, но и дополнять друг друга, функционировать как части единой системы.

Существует много классов систем управления от разных производителей. Иногда, в пределах одной фирмы существуют насколько линеек систем управления в разных ценовых категориях, с различными возможностями. Если на одной системе можно автоматизировать целый город, то возможности других изначально проектировались только для одного частного дома или квартиры.

В настоящее время существуют разные подходы к системе управления домом:

  1. BPT - система домашней автоматизации с распределённым интеллектом, использующая закрытый протокол передачи данных. Реализуется управление освещением, домашней автоматикой, кондиционированием, отоплением, инженерной и охранной сигнализацией, гомофонией;

  2. LanDrive - платформа для построения шинных распределённых систем управления внутренним и уличным освещением, силовыми нагрузками, электроприборами, а также такими системами, как отопление, кондиционирование, вентиляция, охранная сигнализация, контроль доступа и протечек воды;

  3. C-Bus - протокол для домашней автоматизации, а также автоматизации зданий, спортивных сооружений и т. д. C-Bus - это система с распределённым интеллектом (без центрального процессора), использующая кабель 5-категории (Cat.5), длина которого в одном сегменте может составлять 1000 м. Таких сегментов в одну систему можно объединять до 255. Протокол C-Bus был создан Clipsal Integrated Systems для использования в системах домашней автоматизации и системах управления освещением зданий;

  4. AMX - система домашней автоматизации одноимённой компании Централизованная. Протоколы закрытые. Изначально применялись собственные шины передачи данных. Новые линейки оборудования AMX используют для передачи стандартные протоколы Ethernet, Wi-Fi и Zigbee. Имеет шлюзы для сопряжения с другими системами (EIB, LON и др.);

  5. X10 - протокол управления электроприборами. Сигнал передается по электрическим проводам либо в радиодиапазоне.

На сегодняшний день из всего многообразия представленных на рынке умных систем управления, можно выделить несколько систем, являющимися типичными представителями в своем классе[1]:

  • централизованные: CRESTRON;

  • децентрализованные EIB;

  • смешанные (псевдодецентрализованные): Х-10.


Система управления домом Crestron

Crestron – это централизованная система управления. Обычно она строится на основе применения широкого спектра управляющих центральных контроллеров и множества исполнительно-командных блоков. Управляющие контроллеры Crestron обладают большим набором встроенных возможностей, высокой производительностью и достаточной гибкостью.

Отличительные качества систем управления Crestron:

  • возможность собрать в единый комплекс все разрозненные системы жизнеобеспечения;

  • интегрированное управление из единого центра;

  • очень респектабельный дизайн и функциональность дисплеев;

  • удобство интерфейса цветных, настенных, сенсорных панелей;

  • узнаваемость и престижность.

Основной целью приложений системы управления Crestron является автоматизация объектов окружения. Данное оборудование применяется для интегрированного управления аудио-видео системами, освещением, шторами, жалюзи, микроклиматом, системами безопасности. Система позволяет с единой панели управления[2]:

  • осуществлять необходимые регулировки – включение/выключение акустических систем;

  • установку уровня громкости;

  • уровня освещённости;

  • открытие/закрытие штор;

  • выбирать желаемый источник информации (компьютер, спутниковый или обычный тюнер, CD, Cdi, LD, или DVD - проигрыватель, видеомагнитофон);

  • управлять устройствами для отображения информации (видеопроектором, проектором слайдов, монитором, проекционным экраном).


Достоинства системы Crestron

Одним из основных достоинств систем управления Crestron является широчайший ассортимент интерфейсов пользователя: сенсорные панели, сенсорные радио-панели, клавишные панели управления, радио и ИК-пульты.

Сенсорные панели (настольные и встраиваемые в стену) характеризуются высоким разрешением, цветными сенсорными экранами XVGA и создают живое, четкое графическое изображение. Экраны имеют размер 15 или 12 дюймов, могут быть настольными или встраиваемыми, имеют plug-in модули для Ethernet, компьютера, видео и аудио, беспроводных соединений.

Сенсорные радио-панели. В поставляемых моделях используется улучшенная RF-технология Crestron, позволяющая осуществлять управление по радиоканалу и не быть привязанным к определенному месту помещения.

Клавишные панели обеспечивают простое управление широким спектром функций. Кнопки с подсветкой дают возможность использовать панели в любое время суток. Они позволяют проигрывать WAV-файлы, обладают встроенными температурными сенсорами, позволяя управлять системой климат-контроля из любой комнаты.

Радио и ИК-пульты обеспечивают дистанционное управление всеми приборами дома.


Недостатки системы Crestron

Система управления домом Crestron имеет некоторые недостатки:

  • самая высокая цена;

  • ограниченный выбор дизайнерских решений внешнего вида и цветов сенсорных и клавишных пультов управления.

 

Система управления домом EIB

EIB - это европейский стандарт международной ассоциации ЕIВА (European Installtion Bus Association), объединяющей десятки ведущих европейских производителей электротехнической продукции.

Система EIB - децентрализованная. Децентрализованное управление осуществлено в пределах устройств - являются ли они передатчиками или приемниками, они связываются друг с другом непосредственно, без иерархии или сетевого контролирующего устройства. Все устройства (компоненты, абоненты) обмениваются информацией по общему каналу - шине EIB. Передача данных осуществляется в соответствии с протоколом шины. Компоненты осуществляют передачу последовательно, асинхронно (система является событийно-управляемой), конфликты разрешаются расстановкой приоритетов сообщений. Передаваемая информация собирается в телеграммы и через шину передается от источника (сенсора, датчика) приемнику (активатору, полезной нагрузке) или группе приемников. Сообщения получают все абоненты, но реагируют на него только те, кому оно адресовано. В случае успешной передачи каждый приемник подтверждает получение телеграммы. При отсутствии подтверждения передача повторяется. После трех неудачных попыток передача прекращается, а в запоминающем устройстве передатчика фиксируется информация о неисправности.

Сеть EIB отличается простой, наглядной иерархической структурой, созданной специально для схемотехники зданий. Системы EIB интегрируются в энергетические системы зданий, домов или квартир и осуществляют[3]:

  • управление энергопотреблением;

  • управление освещением;

  • управление микроклиматом (отопление, кондиционирование, вентиляция);

  • оперативный контроль, индикацию, мониторинг;

  • охрану и сигнализацию;

  • управление жалюзи;

  • взаимодействие с другими системами.

Система EIB устанавливается как в больших зданиях (банки, больницы, школы, производство), так и в частных коттеджах и квартирах. Система управляет всем комплексом электрики.


Достоинства системы EIB

  • Система управления, выполненная на EIB , полностью автономна и независима от работоспособности компьютера визуализации, она может работать и хранить в памяти логических модулей все режимы независимо от него. EIB - надежна в работе, элегантна в исполнении, многофункциональна и позволяет гибко перепрограммировать систему под желания пользователя;

  • Монтаж компонентов в стандартном электрощите, или установка в стандартные монтажные коробки;

  • Выбор внешнего вида универсальных выключателей для EIB огромен и представлен различными производителями ABB, BERKER, GIRA, MERTEN, JUNG, SIEMENS;

  • Отличная проработка программно-аппаратного обеспечения компонентов, огромные возможности расширения Хорошие средства создания графического интерфейса.


Недостатки системы EIB

Система управления домом EIB имеет некоторые недостатки:

  • достаточно высокая цена;

  • невысокая скорость передачи команды (около 0,3 сек);

  • низкая помехозащищенность;

  • невозможность оборудования большого объекта, из-за ограниченного адресного пространства;

  • небольшой ассортимент датчиков движения.


Система управления домом X-10

Х-10 - это проверенная технология, получившая широкое распространение на рынках США и Европы. X10 - широкий используемый стандарт в области домашней автоматизации[4]. X-10 - метод и протокол передачи управляющих сигналов-команд (включить, выключить, ярче, темнее и т.д.) по силовой электропроводке на электронные модули, к которым подключены управляемые электробытовые и осветительные приборы.

С функциональной точки зрения сеть Х-10 включает следующие компоненты: передатчики, приемники, трансиверы, пульты ДУ, линейное оборудование, измерительное оборудование.

Передатчики - позволяют передавать специальные коды команд в формате Х-10 по электросети. Такими устройствами являются: программируемые таймеры, посылающие сигналы в нужное время; компьютерные модули, выполняющие заданные программы по управлению электроприборами; датчики температуры, освещенности, движения и др., которые при наступлении определенных событий посылают соответствующие сигналы приемникам.

Приемники - принимают команды Х-10 и выполняют их: включают или выключают свет, регулируют освещенность и т. д. На каждом приемнике имеются селекторы установки его адреса: 16 возможных кодов дома (А - P) и 16 возможных кодов модуля (1 -16), то есть всего 256 различных адресов. Несколько приемников могут иметь тот же адрес, в этом случае они управляются одновременно.

Трансиверы - принимают сигналы от инфракрасных или радио пультов дистанционного управления и передают их в электросеть, преобразовав в формат Х-10.

Пульты ДУ - обеспечивают дистанционное управление устройствами Х-10 по ИК или радио каналам. Наиболее удобны универсальные пульты ДУ, с их помощью можно управлять как устройствами Х-10, так и аудио/ видео аппаратурой.

Линейное оборудование - повторители/ретрансляторы сигналов, фильтры скачков напряжения или тока, противопомеховые фильтры, блокираторы сигналов. Эти устройства используются для повышения надежности и безотказности системы в целом. Хотя в простых системах возможно достижение прекрасных результатов и без использования этих средств, но всегда лучше подстраховаться.

Измерительное оборудование - используется для измерения уровней полезных сигналов Х-10 и помех в электросети при выполнении монтажных и пуско-наладочных работ.


Достоинства протокола Х-10

Протокола Х-10 имеет следующие достоинства:

  • Низкая цена;

  • Легкий монтаж компонентов в стандартном электрощите, или простое включение модулей в электрические розетки. Элементарное программирование;

  • Открытый протокол. Возможность легкой интеграции в любую систему управления от самых разных производителей. Совместимость с любыми электроустановочными изделиями от большинства производителей. Средств визуализации много, но от сторонних разработчиков.


Недостатки протокола Х-10

Протокола Х-10 имеет следующие недостатки:

  • Низкая скорость передачи информации;

  • Низкая помехозащищенность: X-10 использует амплитудную модуляцию, поэтому помехи в электросети легко могут "забить" полезный сигнал;

  • Проблема ложного срабатывания: ложные срабатывания от помех в электросети, вызванных бытовыми электроприборами маловероятны;

  • Отсутствие обратной связи приемника с передатчиком;

  • Возможны конфликты устройств X10 разных производителей;

  • Возможен несанкционированный доступ к устройствам X-10 по электросети.


Выводы


После анализа существующих систем автоматизированного управления умным домом можно делать следующие выводы:

  • самой надежной системой управления домом является централизованные система, так как она обеспечивает высокую скорость работы, интегрированное управление из единого центра; удобство интерфейса цветных, настенных, сенсорных панелей;

  • система управления домом на основе микроконтроллера дает возможность соединения с другими системами от разных фирм.


Литература:

  1. Умный дом [Электронный ресурс] [2008] .- Режим доступа: http://www.iqhome.perm.ru/info.htm.

  2. X10 Powerline Carrier (PLC) Technology [Электронный ресурс] .- Режим доступа : http://www.x10.com/support/technology1.htm.

  3. Акустические системы, системы освещения, конференц-системы и системы оповещения [Электронный ресурс] [2008].- Режим доступа : http://www.iberi.ru/?trid=693.

  4. Управление умным домом через интернет [Электронный ресурс] [2006].- Режим доступа: http://smarthouse.rostov.ru.

  5. Архипов, В. Системы для «умного» здания / В. Архипов .- М. : "СтройМаркет", 1999.- № 45.- 170-182с.

Основные термины (генерируются автоматически): управления умным домом, систем управления, управления домом, домашней автоматизации, автоматизированного управления, автоматического управления умным, Режим доступа, Электронный ресурс, система домашней автоматизации, устройствами Х-10, судовых электроэнергетических систем, компонентов судовых электроэнергетических, испытаний аппаратуры автоматического, моделей компонентов судовых, управления домом eib, Комплект математических моделей, Система управления, система управления, автоматизированного управления умным, математических моделей компонентов.

Обсуждение

Социальные комментарии Cackle
Задать вопрос