No Image

Проект по теме умный дом 7 класс

СОДЕРЖАНИЕ
2 349 просмотров
10 марта 2020

1. Проблемная ситуация

Проекты "умных" домов предполагают постройки жилого типа, которые оборудованы с помощью высокотехнологичных устройств и автоматизации. И я решила узнать подробнее об этих устройствах и системах и каких видов они бывают.

Разработать творческий проект системы «Умный Дом ( Дом будущего)».

Ознакомиться с понятием «Умный Дом»

Поделиться своим взглядом на будущее.

Найти технологии, подходящие для нашего дома.

Ознакомившись с соответствующими сайтами Интернета, из которых подробнее узнала о том, что же входит в понятие «Умный дом». Система «Умный дом» проектируется и собирается индивидуально для каждого потребителя. Это делают профессионалы. Самостоятельно такую систему в доме сделать практически невозможно.

Дом будущего – это что-то неизведанное для нас, поэтому каждый представляет себе, как он будет выглядеть.

По моему мнению, это будет летающий дом из композитных материалов. Так как дом летающий, то на земле будет стоять платформа, из которой будет подниматься энергетический луч, войдя в который человек поднимется наверх, к двери дома. Дверь в доме необычная. Она готова принять любую нужную, удобную форму для человека, в том числе с предметом.

Входя в дом, вы окажетесь в комнате, в которой роботизированная установка растворит в дезинфицирующем облаке специального раствора вашу уличную одежду, а затем другая установка, методом напыления, оденет вас в домашнюю одежду. Пока вы переодеваетесь, датчики измерения физических и эмоциональных параметров вашего тела передают результаты в главный компьютер дома. Оттуда проанализированная информация поступает на кухню для синтезирования еды. По всему дому можно передвигаться на траволаторе (Травола́тор, травала́тор, травела́тор, траволя́тор) — движущаяся бесступенчатая дорожка, позволяющая ускорить или облегчить передвижение пешеходов)

Попав на кухню, на столе обнаружите обед, который ваш повар-робот приготовит из синтезированных продуктов. Это будет оптимизированная, сбалансированная еда, необходимая для вашего организма. Тем самым у вас уменьшается риск заболеваний, и увеличиться выносливость и работоспособность организма. Доставкой продуктов будут заниматься только автоматизированные системы.

Центральный компьютер на анализе вашего эмоционального фона настроит цвет стен окружающих вас в доме, вместо окон будут стоять специальные панели, на которых можно спроецировать любой вид. Легким и ненавязчивым фоном компьютер включит вашу любимую музыку, учитывая ваше настроение в данный момент.

Основную энергию дом будет получать от солнца. Излишки будут поступать в аккумуляторные батареи, работающие на воде. Это будут новые, не известные еще нам технологии.

И в заключении хочу рассказать про мебель. Мебель будет состоять из нано-вещества (Нано – (от nanos), что переводится с греческого как «малый» и «карлик» . Приставка "нано" относится к дольным единицам которые, составляют опредёленную долю (часть) от установленной единицы измерения некоторой величины), которое с помощью компьютера будет принимать любую форму. Благодаря вашей фантазии, вы сами будете придумывать дизайн своей мебели. Это улучшит вашу фантазию и не даст скучать.

6.Влияние систем умного дома на человека и экологию

Влияние на экологию: Умный дом приятно позиционировать системой обеспечения комфорта и безопасности. Как одно из ее главных достоинств, обычно подчеркивается энергоэффективность, которая помогает пользователю минимизировать расходы на содержание жилья. Однако это далеко не все. Если сравнивать с традиционными жилищами, умный дом дает намного меньшую нагрузку на окружающую среду.

Влияние на здоровье человека: Умный дом помогает поддерживать температуру, следить за качеством воздуха, следит за состоянием жильцов. Ещё в ее возможности входит контроль пульса и частоты дыхания человека. Этим доказывается, что система «умный дом» благоприятно влияет на здоровье человека, то есть она не опасна.

Я узнала что такое система «Умный дом». Разработала проект, рассмотрела применение этой системы для нашего будущего дома. Ознакомилась с компонентами умного дома. Мой проект получился классным.

Работа выполнена на основе программного кода

Скачать:

Вложение Размер
proekt_umnyy_dom.docx 639.67 КБ

Предварительный просмотр:

Фестиваль творческих открытий и инициатив «Леонардо»

« Проект «Умный дом» в среде Arduino »

Ливенский Вадим Николаевич,

обучающийся 6 класса

Мельникова Татьяна Александровна,

МОУ «Мантуровская СОШ»

Понятие «Умный дом»

С каждым годом тема «Умный дом» завоевывает все большую и большую популярность и, как в свое время автомобиль, интеллектуальное жилище становится не роскошью, а необходимостью. Из прежних игрушек умная автоматика перерастает в неотъемлемую часть современного дома. И с каждым годом система управления становится все сложнее и сложнее. Эта тема заинтриговала нас своей способностью делать пребывание в собственном жилище наиболее комфортным и безопасным.

Главной целью в нашей научной работе на тему «Умный дом» является исследование и рассмотрение возможности современной интеллектуальной системы управления зданием в доступной и понятной для школьников форме.

Гипотеза: Если изучить возможности системы «Умный дом», то можно реализовать их в среде Arduino на основе программного кода.

Цель: Ознакомиться с возможностями системы "Умный дом" и реализовать применение элементов системы в среде Arduino.

  • собрать необходимую информацию, посвященную комплексной системе управления "Умный дом";
  • создать свой аналог элементов управления системы в среде Arduino.

Объект исследования: беспроводная связь ( среда Arduino) на основе программного кода .

  • процесс управления двигателем;
  • процесс управления климатом и отоплением и другими устройствами, которые можно подключить к общей системе.

Методы исследования: сбор материала по теме, его анализ и обработка.

1. Понятие умный дом

Заглянем в прошлое. В давние времена жильём для человека были места созданные природой. У древних людей были дома, в пещерах. Дома даже есть на деревьях, из камней. Есть дома на севере. Это – ЧУМЫ, из кожи оленей. Существуют дома в скалах. Это очень необычно и интересно. Потом с развитием методов обработки материала, когда люди научились делать топоры и пилы – дома стали строить из дерева. Дома стали деревянные. А ведь в сказках тоже мы наблюдаем различные дома. Знаменитая избушка на курьих ножках. Замки королей и царевичей. Чем больше люди придумывали материалы и способы их строительства, тем больше рождались новые дома. Кирпичные, многоквартирные. Сейчас у людей много накоплено знаний, и они стремятся к чему-то новому. Из простых домов люди стали делать умные дома.

Читайте также:  Шкаф для серверного оборудования

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.

В этом случае исключается необходимость пользоваться несколькими пультами при просмотре ТВ, десятками выключателей при управлении освещением, отдельными блоками при управлении вентиляционными и отопи-тельными системами, системами видеонаблюдения и охранной сигнализации, моторизированными воротами и прочим.

По оценкам аналитиков рынок умного дома активно развивается. К 2020 году общий объем мирового рынка достигнет $51.77 млрд. В период с 2013 по 2020 года среднегодовые темпы роста рынка будут на уровне 17.74% . Основными игроки в этой отрасли за рубежом – Siemens AG (Германия), Schneider Electric SA (Франция),TELETASK (Бельгия), ABB Ltd. (Швейцария), компания Ingersoll-Rand PLC (Ирландия), Tyco International Ltd. (Швейцария), Emerson Electric Co. (США), Legrand С.А. (Франция), Crestron Electronics, Inc. (США) , Lutron Electronics, Inc. (США), Control4 Corporation (США), и др.

Объемы российского рынка значительно скромнее. В 2012 году объем рынка у нас в стране превысил 56 млн. евро или 2,3 млрд. рублей. В 2013 году по предварительным оценкам рынок вырос на 30% – до 65 млн. евро или почти 3 млрд. рублей. К 2017 году его общий объем может достигнуть 176 млн. евро или 7,9 млрд. рублей .

Концепция «умного дома», родившаяся в семидесятых годах прошлого века, была ориентирована, прежде всего, на экономию электроэнергии. В основе концепции лежало размещение в жилом доме различных датчиков, определявших, находится ли кто-нибудь в помещении, что позволяло включать и выключать свет в зависимости от наличия людей в комнате. По мере развития высоких технологий, концепция стала обрастать дополнительными возможностями.

Сегодня система «умный дом» осуществляет управление освещением , отоплением и вентиляцией, охраной и видеонаблюдением, аудио- и видеоаппаратурой, бытовой техникой, климатом в зимнем саду, поливом газона и очисткой бассейна, открытием форточек и ворот, перекрытием газа и воды в случаях аварии и т.д. Участие людей при этом сводится к минимуму.

Интеллектуальный дом хорош тем, что предлагает разумный подход к использованию энергоресурсов. Для оптимизации расходов на освещение в подсобных помещениях дома возможна установка датчиков движения, которые автоматически включают свет только в присутствии человека. Или, например, система отопления следит за тем, чтобы в ночные часы и во время отсутствия хозяев температура в доме понижалась. А система вентиляции будет включаться только периодически, с заданными временными интервалами. При этом надо помнить о том, что кроме существенной экономии денег бережное использование энергии привносит существенный вклад в решение проблем экологии. Система "умный дом" может оказать неоценимую услугу и спасти от солидных трат в случае протечек воды, утечки газа или возгорания, благодаря установленным датчикам утечки воды, датчикам затопления, детектору дыма. Ведь случайная авария может стать причиной испорченного имущества и загубленного ремонта. Интеллектуальные системы учета и контроля энергоресурсов смогут не только перекрыть воду или газ, но и вовремя сообщить о случившемся хозяину. И, конечно же, не будем забывать об охранной сигнализации, которая в случае нарушения общественного порядка позволяет передать вызов в отделение милиции.

Микроклимат «умного дома» с высокой точностью отслеживает параметры воздуха в помещениях и корректирует ее в соответствии с программой или согласно командам пользователя. Централизованное управление кондиционерами, системой отопления гарантирует комфортные условия для проживания в любое время года. Система включает принудительную вентиляцию или открывает окна для проветривания помещений.

В общих чертах, система состоит из следующих элементов:

  • Специальный контроллер или компьютер (управляет всей системой)
  • Множество датчиков (передают информацию контроллеру)
  • Исполнительные устройства (по команде контроллера управляют различными объектами, например гаражными воротами)
  • Источники питания (обеспечивают бесперебойное электроснабжение для всех элементов системы)
  • Линии связи (соединяют между собой все вышеперечисленные устройства)

Система работает следующим образом. К контроллеру подключено множество датчиков и исполнительных устройств. В качестве линий связи могут быть использованы: отдельно проложенные провода, существующая электропроводка или радиоканал. Пользователь настраивает алгоритм работы контроллера под свои требования. Сотни раз в секунду контроллер опрашивает датчики, следящие за состоянием всех систем «умного дома». После опроса этих датчиков система анализирует ситуацию и в зависимости от установок, заданных ей пользователем, принимает то или иное решение. Исполнительные модули и системы получают команды и включают-выключают соответствующие устройства: освещение, систему охраны, кондиционирование воздуха, отопление, подачу воды и т.д.

Кроме автоматического режима система управляется и автономно, например, с помощью «умного» обучаемого пульта. Универсальным пультом дистанционного управления можно управлять не только телевизором и домашним кинотеатром. С его помощью легко активировать любую функцию «умного дома»: задать различные сценарии освещения , открыть и закрыть ворота, поставить дом на охрану и т.д.

Больше всего впечатляет то, что управлять системой можно,– через интернет (используя электронную почту) или мобильную связь (используя SMS-сообщения). Сидя на работе, например, можно дать команду подготовиться к вашему возвращению домой – включить систему "климат-контроля" , подогреть пол, разогреть сауну и т.п.

Читайте также:  Можно ли с планшета раздавать wifi

Важно отметить, что все инженерные подсистемы «умного дома» должны иметь возможность работать в автономном режиме. В случае, если какая-то из подсистем вышла из строя, то и вся система не сможет исправить проблему, поскольку «умный дом» является надстройкой над остальными инженерными системами.

Самые "умные" здания мира

Первым «интеллектуальным» зданием в мире стал «дом трона» японского профессора Кена Сакамуры в Токио, построенный в конце 1980-х годов. Датчики погоды открывали окна, когда дул свежий бриз, и включали кондиционер, когда становилось жарко; если радио играло слишком громко, окна автоматически закрывались, чтобы не потревожить соседей; если звонил телефон, компьютер снижал звук аудиосистемы, и так далее.

Самым известным и дорогим на сегодня ($100 млн.) стал дом, построенный в США для человека по имени Билл Гейтс, знаменитого создателя корпорации Microsoft. Это многоэтажная вилла, оснащенная самым "продвинутым" оборудованием. В здании осуществляется компьютерный контроль и управление всем инженерным оборудованием, поддерживается оптимальный микроклимат в каждом помещении. При входе в жилище каждый посетитель получает специальный электронный значок, который обеспечивает подключение ко всем информационным службам дома. В дальнейшем этот значок сообщает датчикам, где находится гость, для того, чтобы дом смог выполнить все его пожелания. В темное время суток каждого сопровождает движущаяся световая волна, при этом, чем дальше светильник находится от человека, тем меньше его яркость.

Все стены оборудованы встроенными телевизионными экранами. С помощью того же универсального пульта управления на экраны выводятся любые изображения из огромного архива картин, видеозаписей, фильмов и телепрограмм. Системы автоматического управления климатом , освещением , телефонами и множеством других электронных устройств доведены до логического совершенства, но при этом человек не становится «рабом» электронного «мозга» своего дома, поскольку в любой момент может вернуться к традиционному «ручному» управлению — рядом с электронными панелями мирно уживаются и «старомодные» выключатели.

2. Выполнение эксперимента.

В разработке проекта «Умный дом» использовалась Arduino 1.8.1

Программа Arduino — марка аппаратно-программных средств для построения простых систем автоматики и робототехники , ориентированная на непрофессиональных пользователей. Программная часть состоит из бесплатной программной оболочки ( IDE ) для написания программ, их компиляции и программирования аппаратуры. Аппаратная часть представляет собой набор смонтированных печатных плат , продающихся как официальным производителем, так и сторонними производителями. Полностью открытая архитектура системы позволяет свободно копировать или дополнять линейку продукции Arduino. Arduino может использоваться как для создания автономных объектов автоматики, так и подключаться к программному обеспечению на компьютере через стандартные проводные и беспроводные интерфейсы.

Программы Arduino можно использовать для выполнения базовых команд, таких как создание вспышек LED-устройств, или комплексных функций, таких как передача данных по Интернету. Для определенных приложений доступны различные схемы Arduino.

Эти платы расширений подключаются к Arduino посредством установленных на них штыревых разъёмов. Существует ряд плат с унифицированным конструктивом, допускающим конструктивно жесткое соединение процессорной платы и плат расширения в стопку через штыревые линейки. В концепцию Arduino не входит корпусной или монтажный конструктив. Разработчик выбирает метод установки и механической защиты плат самостоятельно.

Язык программирования Arduino является стандартным C++ (используется компилятор AVR-GCC ).

Также существует возможность создавать и подключать к проекту стандартные файлы C++.

Простейшая Arduino-программа состоит из двух функций:

  • setup() : функция вызывается однократно при старте микроконтроллера.
  • loop() : функция вызывается после setup () в бесконечном цикле все время работы микроконтроллера.

Для электронной схемы «Умный дом» использовались следующие элементы:

С помощью них реализована электронная схема, позволяющая определить: температуру и влажность воздуха в комнате, влажность почвы; запуск и остановку двигателя для передачи движения; подачу звукового сигнала.

При старте микроконтроллера setup() запускается действие схемы, дальнейшее управление происходит через программный код. Результат работы выводится на 2-строчный экран по 16 символов в строке.

(Видео-файл работы системы «Умный дом» прилагается в папке с материалами)

Программный код для системы:

Скриншот работы программы на экране имеет вид:

Программный код управления системой:

#define LED 8

Menu mm("menu");

MenuItem mu2_mi1("temperature");

Menu mu3("seting");

MenuItem mu3_mi2("Servo");

LiquidCrystal_I2C lcd(0x3F, 16, 2);

#define dht_apin A0

void on_item1_selected(MenuItem* p_menu_item)

<

delay(1500);

void on_item2_selected(MenuItem* p_menu_item)

<

delay(1500);

void on_item4_selected(MenuItem* p_menu_item)

lcd.setCursor(0,1);

delay(1500);

void on_item5_selected(MenuItem* p_menu_item)

<

int lectura = digitalRead(pin);

if(lectura==1) <

void on_item6_selected(MenuItem* p_menu_item)

state;

lcd.print("MIC value is");

void on_item7_selected(MenuItem* p_menu_item)

Устанавливая рекомендуемое программное обеспечение вы соглашаетесь
с лицензионным соглашением Яндекс.Браузера и настольного ПО Яндекса .

Описание презентации по отдельным слайдам:

Умный дом Выполнила: учитель технологии Ашаева Оксана Викторовна

Проблемная ситуация Умный дом – это жилой дом современного типа, организованный для проживания людей при помощи автоматизации высокотехнологичных устройство. Например, с помощью современных приборов можно управлять светом, смотреть кто находится в данный момент в доме и др.

Цель проекта Ознакомиться с системой «Умный дом» и рассмотреть применение элементов этой системы для дома.

Задачи проекта Собрать необходимую информацию на сайтах Интернета, посвященным комплексной системе управления «Умный дом». Рассмотреть «Умный дом». Изучить каждую систему автоматизации. Найти технологию, подходящую для своего дома. Определить, какими средствами для ее реализации располагает наша семья.

Исследование Контроль открытия окон и дверей Фото и видео наблюдение Датчики присутствия Пожарная сигнализация Защита от протечек воды Автоматическое отключение водоснабжения Защита от утечек газа Управление освещением Управление жалюзи Охранная сигнализация

Контроль открытия окон и дверей Контроль входа в помещение – одна из базовых функций «Умного дома». Отслеживание состояния окон и дверей позволяет определить, что в настоящее время происходит в помещении, а в случае необходимости принять меры. Датчики со всех окон и дверей передают по удаленному доступу описание текущей ситуации. Информация дополняется данными из тепловых детекторов движения, которые включены в управление температурой дома. В случае несанкционированного входа осуществляется выбранное собственником здания действие (на подключенное системе мобильное устройство поступает соответствующий сигнал, включается сирена, охранная фирма получает оповещение, и др. ) Камеры наблюдения тщательно фиксируют все происходящее в помещении (опционально – снаружи здания так же ). Все данные, включая видео и характеристики показателей по всей системе бережно сохраняются на удаленном сервере.

Читайте также:  Как восстановить высохший маркер

Фото и видео наблюдение Система видеонаблюдения в умном доме может стать настоящим спасением для тех людей, которые много времени проводят вне дома. Обустроив свой дом системой видеонаблюдения, хозяин автоматически получает дополнительные «глаза и уши» независимо от того, где он находится в данный момент. В этом случае можно присматривать за своим жилищем даже находясь на расстоянии нескольких тысяч километров от дома. Камеры слежения в умном доме можно устанавливать практически в неограниченном количестве. Однако специалисты рекомендуют не увлекаться в этом вопросе и оснащать камерами видеонаблюдения только самые важные места в доме и на близлежащей территории. Также желательно устанавливать камеры в таких местах, откуда можно будет просматривать большую часть территорию.

Датчики присутствия Датчик присутствия — электронный прибор, регистрирующий бесконтактными методами объекты определенного класса на территории своего контроля. В зависимости от результатов регистрации он может коммутировать электрические импульсы, по сигналам которых другие устройства выполняют различного рода действия.

Пожарная сигнализация Основная задача пожарной сигнализации сводится к тому, чтобы при первых признаках возгорания оперативно передать информацию в дежурную службу, способную быстро прибыть на место происшествия и принять экстренные меры по тушению возникшего очага пламени, предотвратить его распространение. Система пожарной сигнализации рассматривается как специфическая электрическая система управления, схема которой состоит из различных частей. Специальных датчиков — извещателей, сообщающих о начале возгорания; Каналов передачи сигналов о срабатывании датчика. Пультов контроля, приема (ПКП) и отображения информации для оперативного персонала. Систем оповещения людей.

Защита от протечек воды Теперь мы можем быть спокойны, что не зальем соседей или свой дом. В дополнению к датчику протечки установлены специальные электромеханические краны на горячую и холодную воду, а так же для управления ими. Такая система обеспечит автоматическое перекрытие холодной и горячей воды при срабатывании датчика и уведомит нас о происшествии с помощью push-уведомлений на смартфон, письма на ваш email или смс уведомления.

Автоматическое отключение водоснабжения Вы можете использовать водоснабжение любого типа – централизованную сеть или собственную скважину с насосом. В любом случае, за этой системой нужно тщательно присматривать: не полить цветы вовремя – это полбеды, а вот незамеченная протечка под раковиной – это уже настоящая проблема. Сенсоры замечают протечки воды под раковиной, стиральной машиной, ванной и т.д. Электромагнитные клапаны перекрывают водоснабжение, а хозяин квартиры, коттеджа или офиса получает уведомление на смарфтон, планшет и любое другое устройство.

Защита от утечек газа Датчики, подключенные к контроллеру защитной системы, автоматически устраняют излишки газовых паров, поступающих в воздух. В системе защиты от газовых утечек главную функцию выполняет насос, подключаемый к контроллеру, для откачки выхлопов. Удаление излишков вредных паров обеспечивается благодаря работе специального вытяжного вентилятора и открытия электроприводных фрамуг. Система моментально обнаруживает проблему, после чего отправляет экстренный сигнал об аварии владельцу дома.

Управление освещением Во-первых, включение и выключение света в зависимости от уровня освещённости в доме и на улице (с помощью датчика освещённости) и от наличия людей в помещении (срабатывает датчик присутствия). Во-вторых, выбор одного из нескольких вариантов освещения в соответствии с заданным сценарием. Например, в ночное время верхний свет отключается, включается подсветка, ночник и т. д. Другой вариант — при функционировании домашнего кинотеатра яркость всех включённых ламп плавно уменьшается вплоть до полного отключения. Визитной карточкой «умного дома» служит система управления освещением, которая благодаря современным технологиям может быть полностью автоматизирована. Только представьте, как удобно и, разумеется, эффектно, когда свет включается сам!

Управление жалюзи Автоматические жалюзи удобны, комфортны, надежны и долговечны. А также стоит отметить их презентабельный внешний вид, который в свою очередь сделает честь любому интерьеру. Управление автоматическими шторами или жалюзи очень простое, и с ним может справится даже ребенок. С помощью пульта дистанционного управления Ваши шторы в помещении можно закрыть/открыть одновременно или по отдельности. Снабдив эту автоматику датчиками температуры, они могут управляться без участия хозяина. В случае, когда изменится температура, автоматика защитит вашу мебель от выгорания, а цветы обеспечит достаточным количеством света, когда вы отсутствуете. Снабдив автоматику таймером, Вы сможете задать расписания их утреннего открытия и вечернего закрытия опять же без Вашего участия.

Охранная сигнализация Оптимальное решение – организация системы охранной сигнализации в доме. Управляющий сигнал подаётся на один или все исполнительные устройства, световая и звуковая сигнализация телефонный номер домовладельца. Удаленные пункты охраны. Отключается система с помощью специального кода, который устанавливает владелец. Способы управления системой – пульт-брелок, либо клавиатура, подключаемая к плате.

Выбор конкретных систем Для уменьшения стоимости системы «Умный дом» для семьи можно установить отдельные элементы. Например: охранная сигнализация, пожарная сигнализация, автоматическое отключение водоснабжения, защита от протечек воды и управление освещением. С помощью этих систем н семья будет экономить электроэнергию, будет защита от злоумышленников.

Самооценка и оценка Система «Умный дом» была создана, чтобы автоматизировать управление техникой, сделать нашу жизнь более комфортной. Мы познакомилась с возможностями системы «Умный дом».

Комментировать
2 349 просмотров
Комментариев нет, будьте первым кто его оставит

Это интересно
Adblock
detector