Устройство умного дома

Вместо введения

• США Институт интеллектуального задания 1970 год

• Умный дом (Smart House) — Здание, обеспечивающее продуктивное и эффективное использование рабочего пространства…»

• Интеллектуальное здание (Intelligent Building) — Система, производящая мониторинг состояния сетей здания и управляющая всеми подсистемами на основании технологических инструкций

Развитие направления в мире

• США, Германия– некоторые причины развития

• Положение дел в России– технологии– типы зданий

• Влияние корпоративных стандартов

Ведущие поставщики решений

ПоказателиПроизводитель

Гибкостьсистемы

ДоступностьИнформац.техническаяПоддержка

ВозожностьподключенОбораниядругихПроизводителей

Програм-аяподдержка

Цена Общаяоценка

Honeywell 1 1 1 2 3 1

Johnson Controls

4 2 4 2 4 3

Beckhoff GmBH

5 5 5 5 5 5

Siemens 4 5 4 3 4 4

WAGO 5 5 5 4 4 4

REGIN 3 2 3 3 2 4

Polar Bear 2 1 1 1 2 1

ОВЕН 4 5 5 3 5 4

Типы объектов применения

• Частный дом

• Многоквартирный дом

• Офисное здание

• Торговый центр

• Гостиница

• Промышленный объект

Классификация УД

Контролируемый дом

Дом с интеграцией удаленного контроля

Дом с объединенными устройствами

Дом, управляемый голосом, движениями, жестами.

Программируемый дом

Дом с запрограммированной реакцией по времени или простые сигналы датчиков

Дом, запрограммированный на выполнение предопределенных сценариев

Интеллектуальный дом

Дом адекватно реагирующий на сигналы датчиков

УД

Дом определяющий и реагирующий на паттерны поведения

Эволюция умного дома

Дом с интеграцией удаленного контроля

Дом с объединенными устройствами

Дом управляемый голосом, движениями, жестами

Дом с запрограммированной реакцией по времени или простые сигналы датчиков

Дом запрограммированный на выполнение предопределенных сценариев

Дом адекватно реагирующий на сигналы датчиков

Дом определяющий и реагирующий на паттерны поведения

Интеллектуальный дом

Программируемый дом

Контролируемый дом

Общая схема автоматизации умного дома

Объекты автоматизации . . . Объект № 1

Объект № N

Модуль ввода-вывода

Пакет приложений верхнего уровня

Пользовательский интерфейс

Сервер обработки и хранения данных

Датчики

Распределенная база знаний

Инструментальная БЗ

Тематическая БЗ

Оператор

Предметный специалист

Прикладной программист

Модуль обработки параметров

Физический уровень

Логический уровень

Интеллектуальный уровень

Контроллер

Модуль ввода-вывода

Датчик?

• Цифровой

• Аналоговый

Простейший контур с обратной связью

Ошибка

- Текущее состояние системы

Желаемоесостояние системы

Управляющий блок

Управляемый блок Процесс

Измеритель

• Система с отрицательной обратной связью после прохождения одного рабочего цикла возвращает данные на блок сравнения, где происходит вычисление ошибки, между желаемым и текущим состоянием системы, ошибка подается в управляющий блок.

«Низшее» устройство в умном доме

• Конечный объект автоматизации, относящийся к физическому уровню

ВС9000LON Рабочая станция оператора

IF-Модуль LON

НасосQ, V, U, I, T

H, P, ∆d, N

Управление «низшим» устройством

• Для локальной настройки оборудования используется конфигурируемый блок, поддерживающий протокол сети логического уровня

Организация сетей автоматизации в здании

• Физическая сеть– витая пара– слаботочные кабеля– эклектические сети

• Cетевыетехнологии– Ethernet– WiFi– …

Логический сетевой протокол

• Ethernet– LonWorks– EIB– …

• WiFi– ZigBee

• Электросети– X10

Пример сети ZigBee• Физическая реализация сеть Wi-Fi

Контроллер основа сети

• Тип– централизованный – Децентрализованный

• Блочная расширяемость для увеличения количества подключаемых устройств

Интеллектуальный уровень

• SCADA

• База знаний

• Интерфейс пользователя

• Визуализация

• Supervisory Control And Data Acquisition - Диспетчерское управление и сбор данных

База знаний и ее наполнение

• Библиотека, хранящее поведение системы. Всегда можно обратиться и сравнить текущее состояние с более ранним.

Информация о состоянии объекта

Анализ данных и идентификация состояния

Оценка состояния

Сравнение и поиск по БЗ

Принятое решение

Сопоставление и выбор реакции

Новое событие

Описанное событие

Расширение БЗ и выбор ответа

Пополнение БЗ

Обучение

Извлечение из БЗ

Пример пополнения базы знаний

Желаемая скорость достижения T0

-

Ошибка

-Желаемая температура T0

Управляющий блок

Управляемый блок

Управляемый процесс

ПЛК или человек

Отопительный контур

Регуляция температуры

Измеритель

Термометр, ощущения человека

ПЛК или человек

Вентиляционный контур

Визуализация

текущее состояние системы

импорт компонента из файла

сцена для рендеринга

импорт функциональной модели из файла

редактирование имитируемой модели

команда на изменение состояния системы

изменение состояния оборудования в ответ на отклик системы

импорт модели оборудования в DXF

визуальный контроль

желаемое состояние системы

запись описания структуры оборудования и параметров, адаптеров

Инженерная CAD Архитектурная CAD

Модульфункционального моделирования

(Simulink)

Библиотека компонентов

Редактор компонентов

Модуль Конструктор

модели

Интерфейс управления системой

Модуль интерактивной визуализации

импорт модели здания в mesh