Шта је „паметна кућа“ заснована на Ардуину?

У новије време све више иновативних технологија продиру у различите сфере нашег живота. Њихова употреба може значајно побољшати удобност и уштедети вријеме особе на различитим задацима. Данас ћемо се дотакнути теме тзв. „Паметних кућа“ и испричати им о њиховим особинама, предностима, недостацима и технологији стварања.

Ако разумете појам "паметна кућа", онда је најближи аналог, који ће бити јасан већини људи, израз "кућна аутоматизација". Смисао таквих ствари је да се осигура аутоматска имплементација различитих процеса који се дешавају у просторији. Такав механизам се може користити не само у стамбеним зградама, већ иу канцеларијама, као иу разним специјализованим објектима.

Прва карактеристика коју треба споменути је могућност прикупљања система као што је дизајнер. Представља присуство централног елемента на Ардуино платформи, представљеног централним контролором, у којем тече све информације из различитих система инсталираних у кући. И што је више могуће, дозвољено је додавати нове компоненте у систем - да контролишемо светло у различитим просторијама, да обавестимо власника о настанку различитих непредвиђених ситуација, да контролишемо климатске услове, да следимо инжењерске механизме.

Али треба схватити да не постоје јасне идеје, које компоненте и механизми треба да буду у таквом систему. То јест, то је концепт, а не специфичан производ. Ако је потребно, можете ставити неки систем, а остали не. Односно, почињемо са нечим малим и по потреби повећавамо функционалност куће, стичући нове могућности у области управљања стамбеним простором. Једна од најзначајнијих карактеристика је могућност интелигентне контроле осветљења. Употреба таквог система у свакодневном животу може озбиљно да штеди ресурсе, јер се осветљење укључује само када је особа у соби.

Следећа карактеристика је унутрашња контрола климе. Описани механизам је подједнако важан. На пример, аутоматизација грејања ће бити изузетно важна не само за уштеду у хладној сезони, већ и за укључивање грејања у право време, јер није увек могуће активирати га са наглим падом температуре. Ако имате аутономно грејање на бази котла, онда ако постоје термички сензори и механизам за праћење цурења гаса у случају опасности, власник ће бити обавештен и биће у могућности да брзо реагује на њега у реалном времену.

Још једна предност је техничка опремљеност различитих система. Инсталацијом аутоматизације, власник куће добија могућност да изврши различите радње: спустите ролетне, укључите ТВ екран или медиа плаиер.Повезујући ове и друге системе са заједничким механизмом, можете стварати услове за активирање уређаја притиском на само један тастер.

Следећа карактеристика је безбедносни систем. Механизам "паметне куће" подиже на нови ниво заштиту од упада у кућу непозваних гостију у одсуству власника. Кућа се једноставно претвара у готово непробојни објект. Штавише, систем може да опонаша ефекат боравка у кући укључивањем и искључивањем светла, а камере за надзор преносе домаћину ажурне информације о активностима у кући или околини, што штеди заштиту. Систем има бројна друга средства која ће неутрализовати починиоца, ако је потребно.

И последња карактеристика о којој желим да кажем је једноставна и приступачна контрола. Упркос великој функционалности, описани систем може да контролише и дете. Обично се користи мали даљински управљач са традиционалним прекидачима и посебним панелима. Поред тога, механизми се могу контролисати са рачунара или мобилног уређаја. Последњих година се уводе решења као и гласовна контрола. Као што видите, овакав систем има много могућности које га чине одличним интегрисаним решењем за дом или било који други објекат.

Данас је велики број модификација и комплетних сетова базираних на Ардуино, гдје се систем у питању може имплементирати. Велики број компанија које производе овакве механизме чине контролоре већ уграђеним Ви-Фи и Блуетоотх системима, што омогућава контролу система у просторијама путем мобилне. Постоје и решења у којима се управљање врши преко интерфејса типа Етхернет, а то је жичана метода која користи оптичке каблове кроз локалну кућну мрежу. У таквим решењима обично се додају прекидачи и рутери као што је Ви-Фи, што омогућава бежичну везу, осим ако контролер сам не одреди другачије.

Повезивање конвенционалних ручних прекидача може се извршити на централном контролеру на два начина:

• коришћењем електричних инсталација;
• бежичном технологијом.

Као што видите, постоји велики број компоненти "паметне куће".

Обично се систем састоји од следећих чворова, који могу бити представљени различитим врстама уређаја:

• централни системски контролер, обично представљен главним чвором, као и дискретни излазно-улазни модулатори;
• Уређаји за проширење и комуникацију, који укључују рутере, разне прекидаче, као и ГПС и ГПРС модуле;
• уређаји одговорни за укључивање електричних кола - релеји, димери и напајања;
• уређаји за извођење - различити типови вентила (вода, гас);
• делови за контролу система - тоуцх панели, таблете, особни дигитални помоћници и конзоле;
• разни мјерни дијелови - уређаји, сензори и сензори (говоримо о сензорима свјетлости, температури и кретању).

Приликом одабира опреме за механизам заснован на Ардуино, потребно је узети у обзир који начин преноса информација ће одређени систем користити. Као пример, могуће је дати прилично уобичајени стандард ЕИБ КНКС. Овде се најчешће користе електроенергетска мрежа, рачунарске мреже, као и радио канали. У исто време, постоји стандард Кс10, где се за пренос информација користе обични обични мрежни напони напона од 230 волти.

Говорећи о врлинама "паметне куће" засноване на Ардуину, Треба напоменути следеће.

• Велике могућности у смислу успостављања рада целог механизма.То значи да корисник може самостално написати програм који може извршавати алгоритме различитих нивоа сложености.
• По жељи, систем може радити аутономно због присуства властитог контролера.
• Преузимање програма није тешко због тога што програмер за то није потребан, али све се ради преко УСБ сучеља, јер се боотлоадер једноставно инсталира у микроконтролер.
• Прилицно ниске цене система. То је због чињенице да различити произвођачи немају ексклузивна права. Из тог разлога, Ардуино архитектура је класификована као отворена.

• Присутност отвореног кода, који омогућава кориснику да директно контролише механизам паметне куће.
• Приступачност је да корисник бира које сензоре и механизме треба.
• Разноврсност и способност имплементације најзанимљивијих идеја. Не постоје инструкције или стандарди за оно што би требало да буде паметна кућа заснована на Ардуину. То значи да корисник може направити систем онако како жели, јер власник није ограничен на ништа у смислу инсталирања сензора у спаваћу собу или кухињу.
• Могућност самопокретања.
• Присутност пин конектора за Ардуино процесорске плоче, који омогућава програмирање унутар система.

Као сваки механизам, овај систем има неке недостатке.

• Упркос отворености система, да би га савладали и успешно га користили, потребна су вам знања из бројних специфичних области, укључујући програмирање, поправку и електронику.
• Потреба да се потроши значајна количина времена за имплементацију и прилагођавање вашег пројекта, будући да је сваки пројекат јединствен и може учинити нешто више од других.
• Тешкоће у директној конфигурацији Ардуина због чињенице да овај механизам ради само са малим бројем оперативних система.
• Постојање вјероватноће софтверских кварова, што може довести до проблема или нефункционалности тима. Из тог разлога, потребно је с времена на време урадити дијагнозу здравља опреме.

• Различити типови зрачења, који су неизбјежни с таквим алгоритмом управљања.
• Потребно је издвојити простор за специјални кабинет у којем ће бити лоцирана додатна опрема и жице.
• Ако се контрола врши путем Интернета, онда се подаци који се преносе између компоненти механизма могу пресрести од стране уљеза. Делимично решење проблема биће искључиво безбедна веза. Али, да би се осигурало да ће бити потребно много новца уложено у модернизацију опреме.

Креирање било ког система паметне куће засноване на Ардуину почиње креирањем пројекта. Када га развијате, треба да разумете тачно које функције и задатке систем треба да обавља.

Обично пројекат заснован на Ардуино Уно решењу укључује следеће задатке.

• Праћење временских услова ван прозора и собне температуре и, као резултат, адекватан одговор на њихову промену. Уређај обично постаје елемент јединственог система заједно са уређајима за грејање, вентилацију и другим уређајима.
• Праћење стања прозора и врата - они су затворени или отворени.
• Генеришите звук када је сензор покрета активиран, ако је активна функција аларма.
• Аутоматска контрола кућних апарата.
• Контрола потрошње електричне енергије, захваљујући аутоматском прикључењу и гашењу расветне опреме.
• Заштита од пожара. Механизам даје власнику сигнал о присуству ватре или дима у просторији. Ако се развије софистицирани систем, он чак може позвати ватрогасце.

• Ходник. Потребно је аутоматски упалити свјетло када се смрачи вани, као и стварање механизма за детекцију покрета. Ноћу, обично се активира просечно светло снаге, што не би требало да изазива нелагоду за чланове породице.
• Кухиња Активирање и деактивирање осветљења у кухињи се обично обавља ручно. Искључивање може бити аутоматско ако нико дуго не хода по соби. Ако систем открије да особа почиње кухати, хауба се аутоматски укључује.
• Тријем. Активирање уређаја за осветљење може се извршити или када се врата отворе када особа напусти зграду или када се власник приближи кући ако је вани већ мрак.
• Соба Укључивање светлосних уређаја врши се ручно, мада по потреби и присуство сензора покрета, активирање се може извршити у аутоматском режиму.

• Купатило. Говорећи о овој соби, рецимо да се овде обично своди на управљање котлом. Сам уређај има прекидач напајања када се уређај искључи када достигне одређену температуру воде. Бојлер ће се контролисати у зависности од аутоматизације која је доступна. Такође, на улазу у купатило можете упалити светло и активирати издувни систем.

Након што су све горе описане тачке постале што јасније, припрема се технички задатак, где корисник врши било какве промене. Када се направи коначна верзија, она ће бити основа за формирање процјенске документације за радове типа пројекта.

Обично се пројекат састоји од следећих компоненти:

• објашњавајући документ који описује различите подсистеме;
• распоред управљачких уређаја;
• шематски план извођења каблова;
• пројекат постављања уређаја у ормаре аутоматизације;
• основне опције за спајање уређаја у такве ормаре;
• планове веза;
• магазин за каблове;
• различите спецификације.

Поред тога, у фази формирања пројекта, врши се израчунавање цене "паметне куће".

Цена ће зависити од таквих фактора:

• број уређаја;
• одабрана опрема и подсистеми.

Треба рећи да ће фазе стварања система „паметне куће“ са ангажовањем специјалиста или властитим рукама бити исте. Међутим, у овом другом случају, готова верзија као целина кошта знатно мање него ако привучете стручњаке, који на тржишту нису довољни. Из тог разлога, њихове плате ће бити одговарајуће, што значи да ако не желите потрошити додатни новац, онда то можете и сами. Дакле, хајде да почнемо са компонентама за овај систем, ако ипак одлучите да га сами креирате.

Ако говоримо о конфигурацији система, Технологија ће укључивати следећи сет компоненти:

• сензор покрета;
• сензор температуре и влажности;
• лигхт сенсор;
• пар сензора температуре са ознаком ДС18Б20;
• Етхернет модул марке ЕНЦ28Ј60;
• микрофон;
• Реед свитцх;
• релаи;
• кабл са упреденом парицом;
• Етхернет кабл;
• отпорник који има отпор од 4,7 килограма;
• микропроцесорска плоча ардуино.

Треба рећи да паметна кућа треба да буде опремљена искључиво ЛЕД светлима, јер уобичајене опције једноставно не могу издржати много напона.Када је пројекат спреман и сви потребни делови су већ купљени, требало би да покренете повезивање сензора и контролера. Ово би требало да се ради искључиво према раније креираној шеми. Контакти морају бити потпуно изоловани.

Укратко, корак по корак алгоритам везе ће изгледати овако:

• инсталациони код;
• постављање апликације за ПЦ или мобилни;
• порт форвардинг;
• имплементација тестирања софтвера и сензора;
• решавање проблема ако су откривени током тестирања.

Почнимо са инсталирањем кода.

Прво, корисник треба да напише софтвер у Ардуино ИДЕ. Представља:

• едитор текста;
• креатор пројекта;
• програм компилације;
• претпроцесор;
• алат за преузимање софтвера на Ардуино мини-процесор.

Треба рећи да постоје софтверске верзије за главне рачунарске оперативне системе - Виндовс, Линук, Мац ОС Кс. Ако говоримо о програмском језику који се користи, онда је то Ц ++ са неколико поједностављења. Програми које су написали корисници за Ардуино обично се називају скице. Систем аутоматски ствара бројне функције и корисник не мора да разуме њихов правопис, прописујући листу уобичајених акција. Такође нема потребе да се додају датотеке типа заглавља обичних библиотека. Али прилагођена уградња је неопходна.

Можете додати библиотеке ИДЕ менаџеру пројекта помоћу различитих метода. У облику изворних кодова, написаних у Ц ++, додаје се посебном директорију у радном директорију ИДЕ љуске. Сада се имена потребних библиотека појављују у одређеном ИДЕ менију. Они које означите биће укључени у листу компилација. Постоји мали број подешавања у ИДЕ-у, и не постоји могућност да се подсетник компајлера уопште подеси. То је учињено тако да особа која не зна не прави никакве грешке.

Ако сте преузели библиотеку, она мора бити распакирана и једноставно уметнута у ИДЕ. У тексту програма налазе се коментари који објашњавају принцип његовог рада. Треба напоменути да све апликације на Ардуину раде на истој технологији: корисник шаље захтев процесору и он, заузврат, преузима потребан код на екран уређаја. Када особа притисне тастер Рефресх, микроконтролер шаље информације. Свака од страница са одређеном ознаком је програмски код који ће бити приказан на екрану.

Следећи скуп акција је да инсталирате клијента на лични рачунар или паметни телефон. Можете га преузети на Интернету, на Гоогле Плаи Маркету или из другог извора. Да бисте то урадили, потребно је да отворите датотеку на телефону који сте преузели, затим кликнете на њега иу прозору који се појавио кликните на дугме „Инсталирај“. Истовремено, морате бити свјесни да у ту сврху треба активирати опцију која вам омогућава да инсталирате програме који нису из услуге Гоогле Плаи. Да бисте омогућили ову опцију, морате ући у секцију за подешавања и изабрати ставку "Сецурити". Ово је начин да активирате одговарајућу опцију. Када се инсталација заврши, можете активирати апликацију и конфигурирати је.

Помоћу овог софтвера можете не само да примате информације из система, већ и да управљате - на пример, да активирате и деактивирате аларм. Ако је опција активна, онда када је сензор покрета активиран, програм ће добити одговарајуће информације. Имајте на уму да Ардуино испитује програм да активира сензор покрета у интервалима од 60 секунди.

Следећа фаза повезивања је постављање претраживачког програма за употребу са „паметном кућом“. У адресној линији, потребно је да унесете одређену секвенцу, која ће бити ИП адреса вашег рачунара. Након спровођења ове акције, корисник ће моћи да прима информације од „паметне куће“ и способности да њоме управља.

Након тога, можете наставити са радом са рутером. Требало би да отвори луку.

То можете урадити помоћу следећег алгоритма:

• опен сеттингс;
• региструје адресу Ардуино микроконтролера;
• отворена осамдесета лука.

Сада морате да подесите налог на Ноип порталу. цом. Иако је овај корак опциони, постоји потреба за њим ако се адреси мора дати име домена. Морате проћи кроз процес регистрације на порталу ввв. ноип. цом, а затим идите у категорију Адд хост и наведите ИП систем. Након проласка кроз ову процедуру, биће могуће добити не само ИП, већ и домен. При томе је завршено формирање пројекта и можете проверити његов систем.

С обзиром да компоненте компатибилне са Ардуином производе велики број произвођача, а сам Ардуино не може да контролише производе, корисник се суочава са вероватноћом да добије компоненту која ће, благо речено, погрешно функционисати. Генерално, ова ситуација већ постоји у сегменту стварања персоналних рачунара. Одавно, ИБМ је отворио архитектуру својих персоналних рачунара, због чега су разне компаније почеле да производе компатибилне рачунаре.

Истовремено, квалитет делова и степен компатибилности су опали. Насупрот томе, ово је Апплеова политика, која је значајно ограничила број програмера који су имали приступ његовој архитектури.

Корисници су приметили следеће карактеристике у раду више Адруино компоненти.

• На великом броју Ардуино микропроцесорских решења, када се повезује релејни затварач, ЦОМ порт се прекида. Из тог разлога, микроконтролер не може да учита скицу. Када покренете ову процедуру, опрема ће се поново покренути. Најзанимљивије је то што релеј кликне, ЦОМ порт је искључен, а скица се не учитава.
• У случају квара микроконтролера или појаве грешке кодирања, боље је користити добро затворене релеје, на које су серијски спојени ручни прекидачи.
• Сензор затварања врата понекад може да лажно функционише. Из тог разлога, скица се креира тако да систем извршава жељену акцију када прими неколико сигнала одједном.
• За уређај који је одговоран за пожарни аларм, најбоље је користити детектор дима, а не детектор пожара. Ово последње има недостатак - детектује ватру не више од тридесет центиметара од себе.

• Модел температурног сензора ДХТ11, који долази у такозваном стандардном сету, даје озбиљну грешку на нивоу од два до три степена. У изградњи је боље користити модел ДХТ22, који је много прецизнији. И изван прозора је боље користити ДХТ21. Може радити и на температурама испод нуле и отпоран је на механичка оштећења.
• Да би конфигурисали контролу процеса користећи цлапс, одређени број корисника несвјесно узима детектор звука умјесто микрофона, гдје је постављен праг ручног типа. У ту сврху овај уређај није погодан због чињенице да има релативно мали радијус дјеловања. Сензор преноси сигнале са малим временским импулсима. У присуству скице велике величине, чија обрада захтева време, микроконтролер једноставно не снима сигнале.

Треба напоменути да се за визуализацију процеса у разматраном систему могу користити дигиталне дисплеј плоче или дисплеј са течним кристалима. Али ово није најбоља опција у овом случају. Најефикаснији ће бити коришћење засебног сервера за обраду стања за визуелизацију. Може се имплементирати на Ноде. јс, што вам омогућава да имплементирате било који сервер. Наравно, говоримо о обради држава Адруино одбора.

Ова технологија се користи за обављање задатака тзв. Интернета ствари, због чега је погодна за визуализацију аутоматизације система. Потребно је само да креирате сервер и руковалац у ЈаваСцрипт-у, онда ће бити лако приказати укупно у претраживачу било ког уређаја. Као хардверска основа, можете користити исти микрорачунар Распберри Пи или ПЦ. Међутим, могућности аутоматизације ће се значајно повећати. На пример, на серверу је количина меморије неограничена, а серверски програм може бити креиран тако да све управља.

Са овим типом сервера можете чак и повезати ствари. Идеја је да се визуализирају аутоматски процеси код куће користећи услуге у облаку. Друга опција је примање информација и управљање системом путем СМС-а.

Чињеница да је таква "паметна кућа" заснована на Ардуину, види следећи видео.