Презентация проекта "Умный дом"

Министерство общего и профессионального образования

Свердловской области

ГАПОУ СО «Режевской политехникум»

ПРОЕКТ

Умный дом

Выполнили: Никитин Александр Сергеевич

студент 4 курса, группа № ТЭ 4,

Гришак Даниил Сергеевич

студент 4 курса, группа № ТЭ 4,

специальность: Техническая эксплуатация и обслуживание электрического и электромеханического оборудования

Руководитель: Лебедева Гульнара Фанавиевна,

мастер производственного обучения

Реж, 2018

Содержание

ВВЕДЕНИЕ                                                                                                  3        1. АНАЛИТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ                                                              4

1.1. Общие сведения                                                                              4

1.2. Что включает в себя умный дом?                                                    5

1.3. Виды умных домов                                                                            5

1.4. Анализ существующих систем «Умный дом»                                7

2. ТЕХНОЛОГИЯ ВЫПОЛНЕНИЯ СТЕНДА «УМНЫЙ ДОМ»            10

2.1. Разработка и составление принципиальной электрической

схемы                                                                                              11

2.2. Выбор материалов и оборудования                                                 11

2.3. Выбор инструментов, приспособлений, оборудования.                 12

2.4. Последовательность выполнения монтажных работ                      13

2.5. Принцип действия схемы                                                               14

3. РЕКОМЕНДАЦИИ ПО ТЕХНИКЕ БЕЗОПАСНОСТИ ПРИ

    РАБОТЕ СО СТЕНДОМ                                                                          15

ЗАКЛЮЧЕНИЕ                                                                                           16

СПИСОК ИСТОЧНИКОВ ИНФОРМАЦИИ                                             17

ПРИЛОЖЕНИЯ

Приложение А. Принципиальная электрическая схема «Умный дом»   18

Приложение Б. Монтажная схема «Умный дом»                                      19

Приложение В    Фотографии выполненной работы                                20

ВВЕДЕНИЕ

Тема нашего проекта: «Умный дом».

Изобретение инженеров-электриков «УМНЫЙ ДОМ» в последнее время стало очень актуальным. Система умный и интеллектуальный дом представляет собой автоматическую систему управления всеми автоматическими средствами, находящимися в доме. Основная задача этого управления – обеспечить надежность и качество управления. Система умный и интеллектуальный дом дает возможность управлять всеми видами электропроводки: освещение, отопление, кондиционирование, сигнализация, электрические сети и прочее оборудование, имеющееся в доме. Эта система относится к новым современным технологиям, отличающимся своими эффективными и экономичными качествами. Самой главной целью этой комплексной автоматизации дома является создание максимального комфорта, безопасности и ресурсосбережения для всех пользователей.

Мы попробовали создать собственную систему умный дом, используя контроллер с пультом.

Цель работы: Разработать и выполнить стенд «Умный дом»

Для достижения цели поставили перед собой следующие задачи:

1.     Проанализировать возможности системы «Умный дом».

2.     Разработать схему системы «Умный дом».

3.     Выполнить монтаж оборудования на стенде.

Предполагаем, что разработанный и изготовленный стенд найдет практическое применение. Думаем, что наша разработка будет необходима не только на уроках электротехники и междисциплинарного курса, но также на учебной практике при подготовке студентов по профессии «Электромонтёр по ремонту и обслуживанию электрооборудования», и специальности «Техническая эксплуатация и обслуживание электрического и электромеханического оборудования».

1. АНАЛИТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ

1.1. Общие сведения

Умный дом — система домашних устройств, способных выполнять действия и решать определенные повседневные задачи без участия человека.

Умный дом — это система, умеющая реагировать на определенные возникающие ситуации. Как только возникает ситуация, соответствующая заданному сценарию — система осуществляет действия, заложенные в алгоритме. Например, при открывание входной двери, система умного дома отправляет управляющий сигнал на контроллер, которые передаёт соответствующее оповещение на телефон хозяина.

Самое главное, чего добиваются благодаря создаваемой системе — объединение всех функций одной единой логикой и подчинение всего заданным сценариям, что позволяет создать полный комплекс управления, который и называется «умный дом».

Представьте, что в вашем доме наблюдается дуэт системы отопления с системой вентиляции, электроснабжения с системой отопления, водоснабжения и электроснабжения.

К примеру, на своём портативном устройстве управления жилищем, будь то смартфон или планшет, Вы установили, что температура в доме должна поддерживаться на уровне 22 градусов.

Как только температура превысила выставленные параметры — подключается система вентиляции воздуха, осуществляющая «проветривание», после которого температура сама устанавливается до заданных параметров.

Или другая ситуация. Если Вы живёте за городом в своём доме, часто встречаются ситуации, когда отключается электрическая энергия. Чтобы сделать процесс электроснабжения непрерывным можно поставить резервное питание в виде дизель-генератора и настроить систему так, что при отключение электроснабжения от основного источника автоматически включится резервирование и всё электроснабжение перешло на резерв. Когда же основный источник электроснабжения нормализуется — резерв отключится и электропитание вернётся к основной линии.

1.2. Что включает в себя умный дом?

То, что включает в себя система наглядно представлено на рисунке 1 ниже.

Рисунок 1. Система умный дом

Как видно из рисунка, умный дом позволяет объединить абсолютно все системы в один полноценный комплекс. Управляй всем с помощью одного телефона, вот основная идея, которую доносит до пользователей интеллектуальная система.

1.3. Виды умных домов

Существуют различные виды систем умных домов. Так, их можно разделить на следующие виды в зависимости от архитектуры:

·         централизованный;

·       децентрализованный.

В зависимости от среды передачи сигналов между модулями и компонентами системы умный дом подразделяется на:

·       проводной;

·       беспроводной.

Каждый из видов имеет определенные преимущества и недостатки. Так, проводные умные дома отличаются высокой скоростью передачи сигнала, бесперебойностью, а также высокой надежностью, относительной дешевизной и устойчивостью к внешним воздействиям.

Минусом такой системы является то, что прокладывать кабеля нужно на этапе застройки, ведь процесс монтажа проводов может сопровождаться разрушением и корректировкой некоторых конструктивных элементов жилья. К тому же, достаточно тяжело проводить перепланировку в помещениях с проводной системой умного дома.
Беспроводные умные дома будут более подходящими для недавно отремонтированного жилья. При этом, в некоторых случаях прокладка кабелей все равно необходима. Явным недостатком можно назвать то, что такая система может быть уязвимой перед злоумышленниками, которые способны блокировать беспроводной сигнал. К тому же, возможны перебои в передаче сигнала и быстродействии системы.

Для систем с централизованной архитектурой характерным является наличие единого мощного процессора, который осуществляет управление всей системой. В условиях работы на централизованной платформе такой процессор может быть одновременно и преимуществом, и самым уязвимым местом. В случае возникновения сбоев в процессоре — из строя выйдет вся система.

Децентрализованная система функционирует за счет того, что каждое исполнительное устройство оснащено отдельным контроллером, действующим вполне автономно. Контроллер, в свою очередь, подключается к управляющей шине, объединяющей все приборы дома.

1.4. Анализ существующих систем «Умный дом»

Проанализировав более сотни различных источников, посвященных столь интересной теме, мы пришли к выводу — не существует единого свода систем, которые объединяет и включает в себя умный дом. Для каждой отдельной ситуации (отдельного объекта) применяется отдельный вариант подсистем.

Умный дом — это система индивидуальная, гибкость которой зависит лишь только от фантазии создателя.

Кроме стандартных систем, таких как отопление, электроснабжение, вентиляция, освещение, безопасность, различные деятели в области создания умных домов придумали и реализовали объединения в комплекс более сотни других систем.

Случай 1

Так, один из деятелей объединил в систему умного дома систему полива газона, включаемая по мере высыхания почвы. Безумно интересно, а с помощью какого датчика система определяет, что почва сухая?

Случай 2

А в Нидерландах один человек установил функцию управления теплицей, благодаря которой сидя на работе мог включать полив растений, открывать и закрывать форточку теплицы для проветривания. Кроме того, при недостатке освещения — включались дополнительный ультрафиолетовые лампы, восполняющие данную недостачу.

Случай 3

Одним деятелем в США была создана система ухода за питомцами. Человек очень любил домашних животных, но из-за работы ему приходилось постоянно находиться в разъездах. Чтобы решить проблему, он реализовал уникальную систему, при которой два раза в день точно в заданное время кошке и собаке насыпался корм, при этом если кто-то из питомцев не доел свой корм — система автоматически уменьшала размер насыпаемой порции, чтобы исключить пересыпания корма мимо миски. Кроме того, для того, чтобы питомцы в его отсутствие не скучали, оригинальный разработчик оборудовал свой дом специальными тренажерами и игральными приспособления, включаемые в зависимости от различных сложных сценариев.

Таким образом, умный дом — это расширяемая система, которую можно всё время дополнять различными функциями и способностями.  И только Вы определяете те правила, по которым она «играет».

Варианты комплектации системы умного дома.

Прежде всего необходимо полагать, что для реализации системы умного дома необходимы следующие компоненты:

·       Датчики (сенсоры) — устройства, получающие информацию о внешних условиях

·       Актуаторы - исполнительные устройства, непосредственно исполняющие команды. Это самая многочисленная группа, в которую входят умные (автоматические) выключатели, умные (автоматические) розетки, умные (автоматические) клапаны для труб, сирены, климат-контроллеры и так далее.

Далее мы рассмотрим процесс создания нашей системы «Умный дом» с использованием контроллера с пультом.

2. Технология выполнения СТЕНДА «Умный дом»

    Создавая стенд системы умный дом — мы понимали, что необходимо осознание того, чего вообще мы хотим получить в результате реализации данной системы. Мы стремились выполнить стенд удобным, интересным. Постарались использовать все технические возможности нашей мастерской и наши собственные знания.

    Всю систему умный дом мы разбили на подсистемы:

1.     Подсистема управления освещением.

Самая популярная и необходимая функция, которая позволит управлять всеми осветительными приборами и группами приборов, автоматически регулировать яркость света по уровню освещенности, осуществить плавный пуск света, автоматическое отключение света по определенным правилам. В своём проекте мы рассматриваем беспроводное дистанционное управление освещением

2.     Управление вентиляцией.

Настроив управление качеством воздуха в помещениях, система сможет организовать правильную вентиляцию и удалять лишние запахи за считанные минуты. Представьте, что Вы заняты готовкой на кухне и у Вас что-то подгорело. Система сразу же автоматически сработает и удалит за считанные минуты весь дым и запах из помещения. В нашем проекте система вентиляции также управляется с пульта через контроллер.

3.     Подсистема звукового оповещения

Получаемые оповещения настраиваются исходя из предпочтений и могут быть о присутствии в жилище людей. В нашей разработке звуковое оповещение также осуществляется через контроллер с пульта.

2.1.          Разработка и составление принципиальной электрической схемы

          Для правильного выбора электрооборудования и выполнения монтажных работ необходимо составить принципиальную электрическую схему.  На схеме условными графическими обозначениями необходимо показать все элементы управления освещением и связь между ними.

         Стенд состоит из четырех источников света, двух двигателей постоянного тока, понижающего трансформатора и выпрямительного устройства, контроллера с пультом, Автоматического выключателя, клеммных зажимов, звонка, приборов контроля.

С помощью контроллера и пульта, можно осуществлять беспроводное   управление энергопитанием осветительных приборов. Таким образом, можно создать беспроводную систему «Умный дом».

2.2.          Выбор материалов и оборудования

Для изготовления стенда использованы следующее оборудование и материалы:

·        Автоматический выключатель

·        Контроллер с пультом

·        Лампы накаливания

·        Установочные и монтажные провода

·        Припой, канифоль

·        Изолента, трубки ПВХ

·        Крепежные изделия

·        Звонок

1.  Автоматический выключатель.

В работе применен однофазный выключатель марки  С16. Это аппарат, который предназначен для нечастых включений и отключений электрических цепей и защиты электрических установок от перегрузок, коротких замыканий.

2. Контроллер с пультом.

Управлять освещением можно при помощи лишь одного контроллера, размещенного в самом удобном месте помещения. Также можно организовать управление с пульта дистанционного управления. Пульт может быть общим для нескольких помещений или же в каждой комнате будет по отдельному пульту.

Самый продвинутый способ управления светом – система «умный дом», где все осветительные точки объединены в одно целое.

 3. Лампа накаливания.

Лампа накаливания мощностью 40 Вт

4. Установочный провод марки ПВ с медной жилой, с поливинилхлоридной изоляцией.

5. Канифоль и припой марки ПОС – 40 необходимы для выполнения соединений жил проводов.  

6. Изоляционный материал. В своей работе я применил трубку ПВХ для изоляции и маркировки, а также изоленту.

7. Звонок.

8.Измерительные приборы.

         В работе использованы магнитоэлектрические и электромагнитные приборы с разными пределами измерения.

         Принцип действия электромагнитных приборов основан на втягивании стального сердечника в неподвижную обмотку с током. Достоинства приборов электромагнитной системы: простота конструкции, пригодность для измерения в цепях постоянного и переменного тока, надёжность в эксплуатации. К недостаткам относятся неравномерность шкалы, влияние постоянных магнитных полей на точность показаний.

          Принцип действия магнитоэлектрических приборов основан на взаимодействии магнитного поля постоянного магнита и обмотки с током. Такие приборы применяются в цепях постоянного тока. В нашей работе магнитоэлектрический прибор применён в цепи переменного тока. Для такого включения использован мост, собранный из четырёх выпрямительных полупроводниковых элементов.

9.Однофазный понижающий трансформатор напряжением 220/12 В. Это статический электромагнитный аппарат, его действие основано на явлении взаимной индукции, он предназначен для преобразования электрической энергии переменного тока одного напряжения в энергию переменного тока другого напряжения той же частоты. К нему подключены два вентилятора напряжением 12 В.

2.3. Выбор инструментов, приспособлений, оборудования.

         Для выполнения монтажных работ нам понадобились следующие инструменты:

·        Набор электромонтажных инструментов: отвертки, пассатижи,  круглогубцы, электромонтажный нож, кусачки.

·        Набор слесарных инструментов: молоток, ножовка.

·        Паяльник.

·        Электродрель          

·        Измерительное оборудование: универсальный измерительный прибор – тестер.

2.4.          Последовательность выполнения монтажных работ

1. Подготовить электрооборудование к работе. Проверить исправность составных частей, изоляции.

 2. Подготовить монтажные провода. Выполнить  маркировку.

3.  Подготовить стенд. Произвести необходимую разметку мест установки электрооборудования. Выполнить необходимые отверстия для оборудования и ввода проводов.

4.  Закрепить электрооборудование (автоматический выключатель, патроны, контроллер) на стенде.

 5. Подготовить пульт управления.

6.  Вывести на клеммные зажимы выводы от осветительных приборов и электрооборудования монтажными проводами.

5.  Выполнить по принципиальной электрической схеме (Приложения А, рисунок 2) и монтажной схеме (Приложение Б, рисунок 3) все необходимые соединения

6.  Проверить работоспособность схемы.

2.5. Принцип действия схемы

При включении автоматического выключателя ток поступает на контроллер. С помощью беспроводного пульта сигнал направляется на контроллер. При нажатии на кнопки А, В, С, D сигналы поступают на соответствующие потребители. Которые в свою очередь включаются в работу.

3.        Рекомендации по технике безопасности при работе сО СТЕНДОМ

1.     При выполнении работ со стендом следует соблюдать правила техники безопасности, чтобы избежать поражения электрическим током.

2.     Нельзя прикасаться к неизолированным проводам, соединительным зажимам и другим частям электрических цепей, находящимся под напряжением

3.     Прежде чем производить изменения в схеме, её нужно отключить от источника электрической энергии.

4.     Собранная схема должна быть проверена преподавателем.

5.     Следует соблюдать особую осторожность при работе с источниками электрической энергии

6.     Немедленно сообщить преподавателю о замеченных неисправностях в работе оборудования  и нарушении техники безопасности.

7.     Без проверки преподавателем включать схему категорически запрещается.

Заключение

На основании проделанной работы по теме: «Умный дом» можно сделать следующие выводы:

1.     Считаем, что цель нашего проекта достигнута. Мы проанализировали устройство «Умный дом» и создали свою версию его действия.

2.     Изготовленный стенд имеет определенную ценность, так как имеет практическую направленность. Его можно использовать в качестве наглядного пособия на уроках «Электротехники» при изучении таких тем, как: «Искусственные источники света», «Электрические аппараты», « Схемы освещения».

3.     Выполненный стенд позволит студентам на учебной практике изучить способы монтажа контроллера в схемах квартирной проводки, в схемах управления приводом. А также нацелит их деятельность на изучение новых современных энергосберегающих технологий.

4.     Следующий шаг нашей разработки- изучение программируемого реле или программируемого контроллера. Освоение приёмов программирования и как следствие, усовершенствование нашей разработанной системы «Умный дом» так, чтобы всё управление осуществлялось по заданной программе.

СПИСОК ИСТОЧНИКОВ ИНФОРМАЦИИ

1.     Алиев И.И. Справочник по электротехнике и электрооборудованию: учеб. Пособие для вузов / И.И. Алиев. – 2-е изд., доп. – М.: Высш. Шк., 2012. – 255с., ил.

2.     Бечева М. К., Златепов И.Д., Новиков П.И. Электротехника и электроника: Учебное пособие для ПТУ/  М.К. Бечева, И.Д.Златепов, П.И.Новиков.  –  М., Высшая школа, 2014г., - 224 с., ил.

3.     Евдокимов Ф.Е. Общая электротехника: учеб. для учащ. неэлектротехн. СПО/ Ф.Е. Евдокимов.- М.: Высш. Шк., 2015.- 352с.:ил.

4.     Журавлева Л. В. Электроматериаловедение: учебник/ Л.В. Журавлёва.- Допущено Минобразованием России. - 4-е изд., перераб. и доп. - 2011.- 336с.

5.     Камнев В.Н. Чтение схем и чертежей электроустановок: учеб. пособие для НПО/ В.Н. Камнев.- М.: Высш. шк., 2015.-144с.: ил.

6.     Москаленко В.В. Справочник электромонтера : справочник/ В.В. Москаленко.- Допущено Минобразованием России. - 2-е изд., стер.,2014 г.-592 с.

7.     Подлипинский В.С., Сабикин Ю.А., Юрчук Л.Ю. Элементы и устройства автоматики: Учебник. – СПб.: Политехника, 2015. – 472 с.

8.     Википедия. Электронный ресурс. Режим доступа http://ru.wikipedia.org/wiki

9.     http://v-stroike.pro/

Приложение А

Принципиальная электрическая схема «Умный дом»

Приложение Б

Монтажная схема «Умный дом»