ПРОЕКТ ПО ИНФОРМАТИКЕ «УМНЫЙ ДОМ»

Муниципальное автономное общеобразовательное учреждение муниципального образования город Краснодар
лицей № 90 имени Михаила Лермонтова

ПРОЕКТ ПО ИНФОРМАТИКЕ

ТЕМА: «УМНЫЙ ДОМ»

Руководитель проекта:

Савина Роза Рафилевна

Рыбкин Юрий Алексеевич

11  класс Г

Допуск к защите______________

г. Краснодар

2023-2024 учебный год

Оглавление

ВВЕДЕНИЕ.. 3

ИСТОРИЯ РАЗВИТИЯ УМНОГО ДОМА.. 4

ПОДДЕРЖКА СИСТЕМ ЖИЗНИОБЕСПЕЧЕНИЯ, ЭКОНОМИЯ ЭНЕРГОРЕСУРСОВ И ОХРАНА ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ, ВАРИАНТЫ СЦЕНАРИЕВ.. 6

ЗАКЛЮЧЕНИЕ.. 9

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ... 10

ВВЕДЕНИЕ

В наше время люди стремятся упростить свой быт с помощью инновационных разработок. Система "умный дом" была создана в 70-е годы в США с целью автоматизации рабочего пространства и его эффективного использования. Впоследствии технологии стали внедряться в жилых помещениях и применяться для управления бытовыми приборами, регулирования микроклимата и прочих процессов.

В 1992 году был внедрен новый стандарт шины для бытовой электроники, который предполагал передачу сигналов различными способами. Разработали специальное оборудования для системы "умный дом", которое применялось в любых электросетях.

Крупные компании начали инвестировать в интеллектуальную собственность. Автоматизировать стали дома, стадионы, общественные здания и многоквартирные дома. Особенностью новых разработок стало совмещение систем сигнализации, управления бытовой техникой и визуального контроля. Появилась возможность беспроводной передачи сигналов и управления со смартфонов.                                                                          

   Цель работы:

Создание сценария системы управления “умным домом”, позволяющего просматривать показания с датчиков, и управлять бытовыми приборами и освещением для возможности улучшения качества и безопасности своей жизни.

Задачи:

1. Познакомиться с историей возникновения «умного дома».
2. Пополнить знания об «умном доме».
3. Узнать информацию о развитии и использовании «умного дома» в нашей стране.
4. Создать сценарий системы управления «умным домом».

Актуальность:

Быстрое развитие технологий и повышение уровня комфорта позволяют людям осуществлять контроль, управление и безопасность своего дома с помощью современных решений. В настоящее время «Умный дом» становится всё более популярным выбором для тех, кто стремится улучшить качество своей жизни, сэкономить время, ресурсы и обеспечить безопасность.

Гипотеза:

«Умный дом» является мощным средством для улучшения систем жизнеобеспечения, для экономии энергоресурсов и значительно способствует охране окружающей среды.

Глава 1. ИСТОРИЯ РАЗВИТИЯ «УМНОГО ДОМА»

Умный дом (англ. intelligent building) — жилой дом современного типа, организованный для проживания людей при помощи автоматизации и высокотехнологичных устройств. Под «умным» домом следует понимать систему, которая обеспечивает комфорт (в том числе безопасность), и ресурсосбережение для всех пользователей. В простейшем случае она должна уметь распознавать конкретные ситуации, происходящие в доме, и соответствующим образом на них реагировать. Одна из систем может управлять поведением других по заранее выработанным алгоритмам.

Джоэль Спира и его жена Рут Спира в 1959 году создали самый первый на земле полупроводниковый диммер, который мог регулировать освещение, что и стало предпосылкой для развития современной системы Smart House. 

Первый умный дом появился в Соединенных Штатах в 1970 году и с тех пор такие разработки стали внедрять во всех странах.

В 1975-м году шотландская компания Pico Electronics создала первый промышленный стандарт X10, в результате чего появилась первая модель современного умного дома, который на сегодняшний день является международным и отвечает за связь электроники в домашней автоматизации. Были написаны компьютерные программы, определяющие логику управления Smart House, позволяющие регулировать отопление в соответствии с заданной температурой, управление гаражными дверьми в режиме on/off (открывание и закрывание), использовать продвинутую система безопасности.

Разработчики X10 создали возможность управления через электрическую сеть, а также беспроводное управление на частоте 433 МГц (в Соединенных Штатах показатель 310 МГц). Для этой системы Pico Electronics внедрили специализированные ПУ и компьютерный интерфейс. Своей популярностью X10 обязана относительной простоте их монтажа и невысокой стоимости. Основным потребителем X10 стали США. Законы в Европе не позволяли использовать все функции автоматики, поэтому она не могла в полной мере использовать Х10.

Европейские компании во главе с Siemens стали разрабатывать собственные варианты X10 и добились успеха в 1990 году – этот стандарт назвали EIB или Европейской инсталляционной шиной (European Installation Bus). Но на этом конструкторы не остановились – компания из Франции Electricité de France возглавила группу аналогичных компаний из Европы, и получили стандарт BatiBus. В 1991 году были разработаны европейские стандарты EHSA, а чуть позже EHS (environmental health and safety).

Усовершенствованию системы Smart House не прекращаются и сегодня – постоянно появляются новые функции, приборы и датчики. В 2018 Яндекс представили миру свою Яндекс станцию с голосовым помощником, известным, как Алиса. Это была самая первая разработка, функционирующая на русском языке.

Умный дом — это набор устройств и датчиков, которые позволяют узнавать информацию о том, что происходит в вашем доме, и/или управлять устройствами. В таком определении умный дом — это набор из управляющего модуля (хаба), внешних датчиков и устройств, которые подключаются к нему. При этом умная колонка выступает дополнительным модулем, расширяющим возможности умного дома, и позволяет общаться с ним голосом, то есть ее можно рассматривать как отдельный датчик, за исключением случаев, когда она сама выступает в качестве хаба.

На рынке представлено несколько десятков систем умного дома от разных производителей: Aqara; Mimismart; Рубетек Рус; Insyte Electronics; Разумный Дом; Стелс и другие. Лидером рынка является китайская компания Aqara.  

Для умного дома от Xiaomi мы видим намного более скромные результаты, несмотря на то, что в какой-то мере это сходные продукты (большая часть умного дома Mi — это та же Aqara). В «Яндексе» демонстрируют хорошие результаты за счет большой аудитории и ее лояльности, также это самый удобный способ голосового управления умным домом. «Алиса» лидирует среди голосовых помощников в России

Австрийская компания StartUs Insights опубликовала в своем блоге прогноз развития рынка умных домов. Исследование компания провела с помощью StartUs Insights Discovery — собственной платформы на основе больших данных и искусственного интеллекта. Специалисты проанализировали выборку из 1994 стартапов и масштабируемых проектов по всему миру. В отчете говорится, в каких направлениях будет развиваться индустрия умных домов в ближайшие годы. Над решениями, которые могут внедрить уже в 2023 году, сейчас работают 18 стартапов.

Девять главных тенденций ближайших лет:

1. Объединение всех устройств в умном доме
2. Умная безопасность
3. Персональная забота о здоровье
4. Умное отопление
5. Футуристический дизайн и развлечения
6. Умное освещение
7. Управление энергопотреблением
8. Экологичность
9. Домашняя робототехника

Глава 2. ПОДДЕРЖКА СИСТЕМ ЖИЗНИОБЕСПЕЧЕНИЯ, ЭКОНОМИЯ ЭНЕРГОРЕСУРСОВ И ОХРАНА ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ, ВАРИАНТЫ СЦЕНАРИЕВ

Умный дoм включает в себя cиcтeмы yпpaвлeния ocвeщeниeм, cиcтeмы кoндициoниpoвaния, вeнтиляции и oтoплeния, cиcтeмы бeзoпacнocти и нaблюдeния.

B любoм yмнoм дoмe дoлжнo быть:

1.Caми пpибopы: кoфeвapки, кoлoнки, xoлoдильники, видeoкaмepы, дoмoфoны и тaк дaлee.

2. Дaтчики, кoтopыe пpинимaют инфopмaцию из oкpyжaющeй cpeды.
3. Цeнтpaльный кoнтpoллep, кoтopый oбpaбaтывaeт инфopмaцию
4. Интepнeт (wi fi)

5. Единая система для автоматической работы приборов, yпpaвление которыми происходит с помощью пyльтa или гoлocа.

Boзмoжнocти yмнoгo дoмa шиpoки, нo и cтoят cooтвeтcтвyющe. Hyжнo кyпить нe тoлькo yмныe пpибopы, нo eщe и ycтaнoвить дaтчики, пoдключить и нacтpoить вce cиcтeмы.

3aщитa oт пpoтeчeк. Пpи oбнapyжeнии пpoтeчки cиcтeмa caмa пepeкpoeт кpaн и oтпpaвит влaдeльцy yвeдoмлeниe. Цeнa — 4850 pyблeй

Умный cвeт. Moжнo нacтpoить paзныe peжимы для пpoбyждeния, пpиeмa гocтeй, чтeния пepeд cнoм. Цeнa — 6400 pyблeй.

Имитaция пpиcyтcтвия. B дoмe бyдeт включaтьcя и выключaтьcя cвeт, вoзмoжнo paдиo, вoдa. Цeнa — 9500 pyблeй.

Умный кoндициoнep. Упpaвляeтcя гoлocoм, c пyльтa, yдaлeннo, aвтoмaтичecки выключaeтcя пpи aвapийнoй cитyaции, paбoтa пo paзным cцeнapиям. Цeнa — 24 000 pyблeй.

Дaтчик oткpытия. Kpeпитcя к любoй пoвepxнocти и oпoвeщaeт oб oткpытии двepи, oкнa, ящикa. Цeнa — 870 pyблeй.

Дaтчик дымa. Oбнapyживaeт дaжe нeбoльшoe зaдымлeниe и oпoвeщaeт гpoмким cигнaлoм, a тaкжe oтпpaвляeт yвeдoмлeниe нa cмapтфoн. Цeнa — 1490 pyблeй.

Умнaя poзeткa. Bключaeт и выключaeт пpибopы в зaдaннoe вpeмя, пo зaдaнным ycлoвиям или пo cмapтфoнy, измepяeт пoтpeблeниe элeктpичecтвa. Цeнa — 1200 pyблeй.

Пaнeль диcтaнциoннoгo yпpaвлeния. Hyжнa для coздaния и peaлизaции вcex cцeнapиeв paбoты пpибopoв и дaтчикoв. Цeнa— 1500 pyблeй.

Максимальную пользу умные устройства обеспечивают в составе организованной системы. И чем масштабнее система, тем больше аспектов будет находиться под вашим контролем. Поэтому некоторые сознательные проектировщики готовы устанавливать умные устройства не только в отдельные квартиры, но и в многоквартирные дома в целом. Подразумеваются технологии, позволяющие контролировать состояние коммуникаций, потребление электроэнергии и безопасность многоквартирных домов. Системы устанавливаются в здания на стадии строительства, что впоследствии позволяет:

·         быстро находить и устранять утечки воды и газа;

·         управлять потреблением газа, воды и электроэнергии (например, установкой умных систем освещения в подъезде);

·         обеспечивать безопасность здания и жильцов (встроенные видеодомофоны, системы пропусков и видеонаблюдения)

·         облегчать подключение личных умных устройств к сети дома.

Сценарии - это заранее настроенные команды устройствам (включение, выключение, изменение параметров) и колонкам с Алисой (выполнить действие, произнести текст), сохраняемые в приложении Яндекс (Android, iOS). Экран смартфона с приложением от Алисы изображен на Рисунке 1.

Рисунок 1.

На данный момент поддерживается три условия для сценария:

Фраза (вы произносите точное соответствие заданной фразе)

Время (наступает указанное время; имейте в виду, что в этом случае сценарий запустится в течение указанной минуты)

Устройство (датчик)

Сценарий с указанием времени принято называть "сценарий по расписанию". Для таких сценариев хорошо подходят: изменение режима света на ночной\дневной, включение различных устройств после ухода хозяина из дома (увлажнитель,пылесос), будильник, включающий свет, музыку и кофеварку, выключение громкости колонки на ночь, и т.д.

            Задержка, несколько команд на одно устройство:

В сценарии можно добавить задержку от 1 секунды до 24 часов. Количество задержек не ограничено. Можно создать сценарий хоть на неделю вперёд.

История и фильтры:

Сценарии можно отфильтровать по условию запуска - любое / фраза / время.

Все запущенные сценарии хранятся в истории.

Если сценарий запущен с ошибкой, то зайдя в него можно посмотреть, какое устройство выдало ошибку.

            Добавление сценария через Алису:

Полноценный сценарий голосом создать нельзя. На данный момент доступна команда "Создай сценарий *имя*", после которой приходит push на экран создания сценария и дальнейшие действия производятся с телефона.

Дело в том, что сценарий может активироваться голосом (и в этом случае его слышит и выполняет конкретная колонка) или через смартфон/планшет/ПК. Во втором случае никакая колонка не слышит команду и такая строка никогда не будет выполнена, так как неясно, какая из колонок должна её выполнять. Для гарантированного выполнения и возможности запуска через приложение Яндекс каждая команда колонке должна быть адресована конкретному устройству.

Если у вас несколько приборов и не хочется выключать их по отдельности, или вы просто забываете сделать это перед выходом из дома, поручите выключение техники умному дому.

В этом случае поможет сценарий выключения техники, который будет запускаться голосовой командой, — например, «Пока, я пошел». Теперь перед тем, как уйти, просто попрощайтесь с ассистентом — умная техника, а также розетки, реле и присоединённая к ним обычная техника выключатся.

Дополнительно в этом же сценарии можно указать время выключения по расписанию: если вы ушли и забыли выключить технику голосом, умный дом выключит её сам, когда настанет время. Расписание для выходных и будней может быть разным.

Сценарий выключения техники при отсутствии движения. Разместите датчик движения в проходном месте — например, коридоре. Затем создайте сценарий, который будет выключать технику, если датчик не фиксирует движение заданное время — например, час или два. Необходимое оборудование - датчик движения и хаб; умные розетки или реле и обычная бытовая техника или умная бытовая техника.

Сценарий автоматического перекрытия воды при протечке. Разместите датчики на кухне, в ванной, в сантехническом шкафу и в других местах, где может случиться протечка. Затем для каждого датчика создайте сценарий, который будет закрывать краны при обнаружении воды. Необходимое оборудование- датчики протечки и хаб; умные моторизованные краны.

Сценарий имитации присутствия при помощи света в окнах. Вверните лампы или расположите ленты в комнатах с окнами. Затем создайте пару сценариев работы по расписанию — один на включение света вечером, второй — на выключение через несколько часов. Теперь посторонним будет казаться, что вечерами дома кто-то есть. Чтобы присутствие выглядело более реальным, настройте несколько пар сценариев — чтобы каждый день свет включался и выключался в разное время. Необходимое оборудование - умные лампы или LED-ленты.

Сценарий автоматического включения освещения. Хаб разместите дома, а датчик — под потолком в подъезде: над лестницей, лестничной площадкой или в коридоре. Вверните там же умную лампу и создайте сценарий включения лампы при обнаружении движения. Необходимое оборудование: датчик движения и хаб, умная лампа. Датчик будет включать лампу каждый раз, когда кто-то попадёт в его область обзора — подъезд будет освещён и входить в него будет спокойнее.

Чтобы лампа не горела зря и впустую не тратила электроэнергию, нужно сделать второй сценарий — если движения нет в течение нескольких минут, датчик будет выключать лампу.

Также для сценария включения света можно учесть время суток: если днём в подъезде и так светло, настройте срабатывание только утром, вечером и ночью.

Сценарий работы по расписанию- закрытие и открытие занавесок или жалюзи несколько раз в течение дня. Теперь постороннему наблюдателю будет казаться, что днём в квартире есть люди. Необходимое оборудование - мотор или карниз для шторы или жалюзи.

Сценарий с датчиком температуры. Включать увлажнитель при влажности ниже 30 % и выключать, если выше 50 %. Необходимое оборудование - увлажнитель, датчик температуры и любой совместимый хаб Яндекса. Наглядное изображение всех возможностей «умного дома» от Алисы приведено на Рисунке 2.

Рисунок 2

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Максимально автоматизировать управление домашним хозяйством – это сегодняшняя реальность. Довольно интенсивно на сегодняшний день в России, как и во всем мире, стала совершенствоваться концепция «умного дома». Она представляет собой выполнение функций отопления, освещения, вентиляции, сигнализации. Кроме того, предусмотрен контроль над данными всех вышеперечисленных и сопутствующих инженерных систем. Все они организованы общим интеллектуальным управлением и ним же контролируются. К примеру, человеку не нужно думать об оставленном включенным утюге или электроплите — когда он уйдет, все будет отключено автоматом. Создание удобства и уюта посредством контроля технических процессов — главное предназначение «умного дома». Необходимо учесть своеобразие атмосферного климата в нашей стране, так как бывают внезапные температурные перепады и мощные морозы. При данных обстоятельствах оперативная и автоматическая настройка градусов температуры в жилище играет очень важную роль.

Это показывает, что человек, живущий в «Умном доме» может не только наслаждаться комфортом и безопасностью, но и существенно снизить затраты материальные, сэкономив немало природных ресурсов. Это вполне актуально для современной России, где становится все больше людей, которым по карману не только платить за свой комфорт, но и присоединиться к общемировым тенденциям культурного потребления природных ресурсов.

В эволюции формирования системы умного дома можно отметить ряд этапов – от единичной домашней автоматизации ряда бытовых приборов, возможности дистанционного управления инженерными системами индивидуального жилого дома и квартиры до объединения разрозненных сетей пользователей многоквартирного жилого здания в единую экосистему, в том числе с централизованным управление.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

Интернет ресурсы:

1.      История системы умный дом  https://mygs.ru/blog/istoriya-sistemy-umnyj-dom

2.      Умный дом развитие и тенденции https://habr.com/ru/companies/gsgroup/articles/387651/

3.      Цифровое строительство. 9 главных тенденций и инноваций в сфере умных домов в 2023году. https://digital-build.ru/9-glavnyh-tendenczij-i-innovaczii-v-sfere-umnyh-domov-v-2023-godu/

4.      VC.RU- бизнес технологии, идеи, модели роста, стартапы. 6 трендов концепции «умный дом» 2023 года. Чем удивит рынок? https://vc.ru/future/595997-6-trendov-koncepcii-umnyy-dom-2023-goda-chem-udivit-rynok

5.      Научный журнал NovaInfo. Об актуальности применения систем «Умный дом». https://novainfo.ru/article/16545

6.      Сценарии для контроля и безопасности- Умный дом Сбер https://sberdevices.ru/help/smarthome/scenarios/smarthome-scenarios-safety

7.      Этажи журнал. Что такое умный дом. https://j.etagi.com/stati/obustroystvo/chto-takoe-umnyj-dom/

8.       Умный дом от российского производителя  https://insyte.tilda.ws/