Разработка системы "Умный дом" для использования в загородном доме

Практически в каждой российской семье есть дачный участок в личном, некоммерческом использовании. На котором десятилетиями строили дом, а иногда даже и бани, гаражи и прочие технические и не очень строения. Некоторые из домов были построены с расчётом на жизнь на даче в зимнюю пору. О таком дачном участке и пойдёт речь в данной работе.
Обеспечение комфортного времяпрепровождения достигается многими факторами, одни из которых - безопасность и автоматизация процессов. Ведь если не бояться, что во время отъезда или ночью злоумышленник может проникнуть на территорию, то жить становится немного легче. Для этого нужна надёжная и интеллектуальная система безопасности, с камерами и датчиками на всех возможных «фронтах». А если обогревом здания будет заниматься интеллектуальная система, ориентируясь на датчики температур и присутствия, то всегда будет не только обеспечена комфортная температура и создан правильный микроклимат, а ещё и счета за потребление энергии заметно снизятся. Так как «умный дом» будет рационально использовать обогревающее и кондиционирующее оборудование.
На данный момент рынок вполне заполнен готовыми решениями «умных домов» от разных компаний и производителей. Это связано с растущим интересом к автоматизации жилья и технологическим прогрессом в области датчиков, микрокомпьютеров и передачи информации. Но в связи с кризисом многие системы, представленные на рынке, стали неоправданно дорогими из-за комплектующих из-за рубежа. В то же время отечественная продукция такого типа ещё не развилась до конкурентоспособного уровня. Но спрос есть, в связи с чем планируется выбрать наиболее выгодный вариант для дачного участка.
Объектом разработки системы станет участок в Подмосковье площадью девять соток, с двухэтажным «зимним» домом, часть первого этажа которого является гаражом, и техническим строением, которое будет также являться частью системы.
Дом, под который будет разрабатываться система в этой работе находится в конечной стадии постройки, что является наилучшим временем для внедрения системы.
В этой работе будет изучены и сравнены три системы «умный дом»:
• Система KNX от Французской компании Schneider Electric. Информацию по нему мне предоставила ООО «ДИОНА - ИНЖЕНЕРНЫЕ СИСТЕМЫ», являющаяся одной из компаний холдинга ООО «ТЕЛЕИНКОМ». Schneider Electric KNX считается одной из самых продвинутых, высокотехнологичных и дорогих систем. (Schneider Electric)
• Система на основе Британского микрокомпьютера Raspberry Pi, получившего большую популярность в разных отраслях автоматизации благодаря дешевизне и мультизадачности. (Кочетков)
• И, наконец, система на основе отечественного микрокомпьютера Module MB 77.07 разработанного НТЦ «Модуль». Периферийные устройства этой системы тоже будем использовать отечественные. (Полторак)

СОДЕРЖАНИЕ
РЕФЕРАТ 2
ESSAY 3
СОДЕРЖАНИЕ 4
ВВЕДЕНИЕ 6
1 АНАЛИТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ 8
1.1 Понятие «Умный дом» 8
1.2 Основные аппаратные компоненты системы 9
1.2.1 центральный контроллер 10
1.2.2 Модули ввода 10
1.2.3 Модули вывода 13
1.3 Объект автоматизации 14
1.3.1 Анализ объекта автоматизации 14
1.4 Обоснование направления разработки системы 19
1.4.1 Список требований к системе 20
2 ПРОЕКТНАЯ ЧАСТЬ 22
2.1 Техническое задание 22
2.2 Подбор решения для дальнейшего проектирования 23
2.2.1 Решение Schneider Electric KNX 23
2.2.1.1 Система электроснабжения 24
2.2.1.2 Климатическая система 25
2.2.1.3 Система управления освещением и приводами 27
2.2.1.4 Устройства управления 29
2.2.1.5 Доступ к сети Интернет 29
2.2.1.6 Техническая сигнализация 31
2.2.1.7 Охранно-пожарная сигнализация 32
2.2.1.8 Веб-интерфейс 34
2.2.2 Решение на основе микрокомпьютера Raspberry Pi 35
2.2.2.1 Система электроснабжения 35
2.2.2.2 Устройства ввода 37
2.2.2.3 Приводы 38
2.2.2.4 Охранная, пожарная и техническая сигнализации 39
2.2.2.5 Доступ к сети Интернет 40
2.2.2.6 Веб-интерфейс 41
2.2.3 Решение на основе Module MB 77.07 и отечественных комплектующих 42
2.2.3.1 Система электроснабжения 44
2.2.3.2 Устройства ввода 45
2.2.3.3 Приводы 46
2.2.3.4 Охранная, пожарная и техническая сигнализации 47
2.2.3.5 Доступ к сети Интернет 47
2.2.3.6 Веб-интерфейс 49
2.3 Выводы подбора решения 49
2.4 Разработка монтажного плана 51
2.4.1 Размещение основной части системы 52
2.4.2 Размещение датчиков 53
2.4.3 Размещение элементов управления 54
2.4.4 Размещение приводов 55
2.4.5 Размещение технической и пожарной сигнализаций 56
3 ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ 59
3.1 Технико-экономическое обоснование проекта 59
3.2 Расчёт стоимости оборудования 60
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 61
СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМЫХ ИСТОЧНИКОВ 63

Дипломный проект, 65с., 26 рис., 9 табл., 20 источников.

АВТОМАТИЗАЦИЯ, ИССЛЕДОВАНИЕ РЫНКА, РАЗРАБОТКА СИСТЕМЫ, УМНЫЙ ДОМ, ЗАГОРОДНЫЙ УЧАСТОК, ОТЕЧЕСТВЕННЫЕ КОМПЛЕКТУЮЩИЕ, МИКРОКОМПЬЮТЕР, RASPBERRY PI

Объектом исследования и разработки является современная система автоматизации жилых зданий «умный дом». Система позволяет управлять на любом удалении от объекта внедрения механическим, посредством приводов и электронным оборудованием, установленным на объекте. В частном случае управление возможно приводами рольставней внешних окон здания, пожарной и охранной сигнализациями, и источниками освещения.
Целью работы было формирование требований к системе «умный дом» на конкретно взятом объекте, анализ и исследование рынка подобных систем, и разработка готового решения на основе наиболее подходящих комплектующих.
По результатам работы имеется план монтажа системы автоматизации на основе микрокомпьютера Raspberry Pi и программного обеспечения класса Z-Wave. Созданную систему можно начинать внедрять на объект.
Благодаря разработанной системе проживание в оснащённом ею доме доставляет меньше хлопот, а в некоторых случаях даже увеличивает уровень жизни и сохранность жилья и имущества. Благодаря датчикам движения, задымлённости и утечки воды можно не беспокоится состояние дома на момент отъезда. Система оповестит владельца через интернет в случае экстренной ситуации, а в некоторых случая запустит сигнализацию, которая поможет сохранить жильё в целости и сохранности. Это далеко не все возможности разработанной системы. Нельзя забывать о том, что это бурно развивающаяся отрасль автоматизации на данный момент. А благодаря использованному программному обеспечению и комплектующим, данное решение можно расширять по мере возможностей и растущего аппетита на автоматизацию.

СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМЫХ ИСТОЧНИКОВ
Alcatel-Lucent Каталог продукции компании Alcatel за 2014г. [В Интернете]. - 2014 г.. - 3 май 2015 г.. - http://www.alcatel.ru.
Cisco Systems Каталог продукции компании Cisco Systems за 2014г. [В Интернете]. - 10 май 2015 г.. - http://www.cisco.com/web/RU/index.html.
Goodwin S. Smart Home Automation with Linux [Книга]. - [б.м.] : Apress, 2010. - стр. 313.
Hewlett-Packard Development Company, L.P. Каталог продукции компании 3Com за 2014г. [В Интернете]. - 5 май 2015 г.. - http://www.ru.3com.com.
Schneider Electric Каталог продукции компании Schneider Electric за 2014г. [В Интернете]. - 12 май 2015 г.. - http://www.schneider-electric.com/ru/ru/.
Бадагуев Б.Т. Техническая эксплуатация зданий и сооружений [Книга]. - Москва : Альфа-Пресс, 2013. - стр. 192.
Башлы П. Н. Бабаш А. В. , Баранова Е. К. Информационная безопасность и защита информации [В Интернете]. - РИОР. - 17 май 2015 г.. - http://www.znanium.com.
Будников С.А., Паршин, Н.В. Информационная безопасность автоматизированных систем: Учебн. пособие [Книга]. - Воронеж : ЦПКС ТЗИ, 2009. - стр. 267.
Вернер Х.О. Умный дом. Объединение в сеть бытовой техники и систем коммуникаций в жилищном строительстве. [Книга]. - Москва : Техносфера, 2006. - стр. 287.
Гололобов В.Н. «Умный дом» своими руками [Книга]. - Москва : НТ Пресс, 2007. - стр. 416.
ГОСТ 2.104-68 Единая система конструкторской документации. Основные надписи.
ГОСТ 27.002-89 Надежность в технике. Основные понятия. Термины и определения..
ГОСТ 7.32-2001 Отчет о научно-исследовательской работе. // Структура и правила оформления.
ГОСТ Р 7.0.5-2008 Библиографическая ссылка. // Общие требования и правила составления.
Исаев Г.Н. Информационные технологии : учебное пособие [Книга]. - Москва : ОМЕГА-Л, 2013. - стр. 464.
Кашкаров А.П. Умный дом своими руками. [Книга]. - Москва : ДМК-Пресс, 2013. - стр. 256.
Кашкаров А.П. Электронные схемы для “Умного дома” [Книга]. - Москва : НТ Пресс, 2007. - стр. 256.
Котельников С. А. Водоснабжение и канализация в доме в вопросах и ответах [Книга]. - Москва : Оникс, 2012. - стр. 212.
Кочетков Кирилл Знакомство с системой домашней автоматизации на базе протокола Z-Wave [В Интернете]. - 2 май 2015 г.. - http://www.ixbt.com/home/z-wave-firstlook.shtml.
Кудрявцев Е. М. Оформление дипломных проектов на компьютере [В Интернете]. - ДМК Пресс, 2009 г.. - 15 май 2015 г.. - http://www.znanium.com.
Кузин А.В. Компьютерные сети: Учебное пособие [Книга]. - Москва : ИНФРА-М, 2011. - стр. 192.
Леонтьев В.П. Большая энциклопедия компьютера и Интернета [Книга]. - Москва : ОЛМА-ПРЕСС Образование, 2005. - стр. 1104.
ООО "Диона - Инженерные системы" Концепция автоматизации частной квартиры. - Москва : [б.н.], 2014 г..
ООО «ПРВ Инжиниринг» Микрокомпьютер Module MB 77.07 — русский ответ Raspberry Pi [В Интернете] // Habrahabr. - 15 май 2015 г.. - http://habrahabr.ru/company/promwad/blog/217893/.
Пестриков В.М. Современный дачный электрик [Книга]. - Санкт Петербург : БХВПетербург, 2011. - стр. 480.
Полторак Сергей RaZberry — умный дом на базе Z-Wave и Raspberry Pi [В Интернете]. - 7 май 2015 г.. - http://habrahabr.ru/post/174825/.
Поляк-Брагинский А. В. Локальная сеть. Самое необходимое. [Книга]. - Санкт Петербург : БХВ-Петербург, 2011. - стр. 221.
Рыкунов В.Д. Охранные системы и технические средства физической защиты объектов [Книга]. - Москва : Секьюрити Фокус, 2011. - стр. 288.
СанПиН 2.2.2/2.4.1340-03 // Гигиенические требования к персональным электронно-вычислительным машинам и организации работы. - 2007 г..
Семенов А. Б. Проектирование и расчет структурированных кабельных систем и их компонентов [В Интернете]. - ДМК Пресс. - 3 май 2015 г.. - http://www.znanium.com.
Семенов А. Б. Структурированные кабельные системы [В Интернете]. - Компания АйТи, 2008 г.. - 7 май 2015 г.. - http://www.znanium.com.
Сопер М.Э. Практические советы и решения по созданию «Умного дома» [Книга]. - Москва : НТ Пресс, 207. - стр. 432.
Табунщиков Ю.А. Интеллектуальные здания [Книга]. - Москва : AВОК, 2007. - стр. 254.
Тесля Е В Умный дом своими руками. [Книга]. - Санкт Петербург : Питер, 2008. - стр. 217.
Тихончук Михаил Raspberry Pi, сигнализация и умный дом [В Интернете] // Electrik Info. - 20 май 2015 г.. - http://electrik.info/main/automation/872-primenenie-raspberry-pi-dlya-domashney-avtomatizacii.html.
Федеральный закон Российской Федерации от 27 июля 2006 г. N 149-ФЗ // Об информации, информационных технологиях и о защите информации. - 2006 г..
Чекмарев Ю. В. Локальные вычислительные сети [В Интернете]. - ДМК Пресс, 2009 г.. - 5 май 215 г.. - http://www.znanium.com.
Чекмарев Ю.В. Охрана труда радиоэлектронной промышленности [Книга]. - Москва : ОЛМА-ПРЕСС, 2009. - стр. 200.
Шаньгин. В.Ф. Комплексная защита информации в корпоративных системах: Учебное пособие [Книга]. - Москва : ИД ФОРУМ, 2013. - стр. 592.
Элсенпитер Р. К. Велт Т. Дж. Умный Дом строим сами [Книга]. - Москва : Кудиц-Образ, 2004. - стр. 362.