Исследование коммуникационных протоколов и технологий передачи данных в системах «умного дома»
ВВЕДЕНИЕ
В современном мире широкое распространение получают «умные устройства». Понятие «умных устройств» коснулось практически любой сферы жизнедеятельности человека – от носимых человеком устройств, до приборов промышленного масштаба. В 2021 году ни один человек не представит свою жизнь без смартфона, а многие и без «умных» часов. Безусловно, автоматизация многих жизненных процессов и мобилизация действий без привязки к конкретному месту значительно упрощают многие действия.
С развитием научно-технического прогресса автоматизация производства стала неотъемлемой его частью. Сложно представить на крупных предприятиях ручной контроль за механизмами производства. Человек выполняет лишь контролирующую роль, процесс производства идет в автоматическом режиме, исполнительные механизмы производят сборку деталей, изготовление каких-либо конструкций и материалов а большое количество датчиков собирают производят сбор физических данных на производстве. Далее контроллеры автоматических систем п
СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ 11
1. Анализ технологий обмена данными в существующих решениях организации систем «Умный дом». 14
1.1 Обзор технологий построения систем «умного дома» 14
1.2 Технологии и протоколы передачи данных в системах «умного дома» 21
1.3 Постановка задачи 27
2 Разработка имитационной модели для исследования коммуникационных протоколов и технологий передачи данных в системах «умного дома» 29
2.1 Средства моделирования имитационной модели для исследования протоколов и технологий передачи данных между объектами системы «умный дом» 29
2.2 Имитационная модель системы для исследования протоколов и технологий передачи «умного дома» 34
2.3 Механизмы обмена данными между компонентами умного дома с использованием имитационной системы anylogiс 41
2.4 Онтологические модели коммуникационных систем «умного дома» 45
2.5 Информационная модель взаимодействия объектов системы «умного дома» 49
3 Сравнительный анализ протоколов и технологий передачи данных в системах «умного дома». 50
3.1 Стандарты передачи данных IEEE 802.11 и IEEE 802.15 50
3.2 Структура сети 51
3.3 IEEE 802.11 как технология передачи данных между 56
3.3 Технология Z-Wave 59
3.4. IEEE 802.15.4 ZigBee 63
3.5 Технология THREAD 66
3.6 Технология IEEE 802.15 для умного дома 73
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 81
СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМЫХ ИСТОЧНИКОВ 84
СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМЫХ ИСТОЧНИКОВПетин В.А. Создание умного дома на базе Arduino / Петин В.А. – М.: ДМК Пресс, 2018. – 180 С.
Долгун В.О., Литвинов В.Л. Анализ протоколов информационной безопасности в IOT-среде // Информационная безопасность регионов России (ИБРР-2017). Материалы конференции. 2017. С. 515-517.
Иванов В.Н. Применение компьютерных технологий при проектировании электрических схем. М. : Солон-Пресс, 2017. 347 с.
Ревинская О. Г. Основы программирования в MatLab: учеб. Пособие. СПб.: БВХ-Петербург, 2016. 209 с.
Блум Дж. Изучаем Arduino: инструменты и методы технического волшебства. СПб.: БХВ-Петербург, 2016. 336 с.
Кашкаров А. Умный дом своими руками. М.: ДМК-Пресс, 2015. 256 с.
Форсайт Д.А., Понс Ж. Компьютерное зрение. Современный подход. М.: Вильямс, 2018. 928 с.
Кнорринг Г.М. Осветительные установки. Л.: Изд-во Энергоиздат, 2016. 288 с.
8 Mihalaсhe A. Wireless Home Automation System using IoT / A. Mihalaсhe // Informatiсa Eсonomiсă. – 2017. – Volume 21. – No. 2. – PP. 17-32. – URL: https://doaj.org/artiсle/0301957e7d2b45сba83993a93865faa7
Adim A.O. Big Sensed Data Meets Deep Learning for Smarter Health Сare in Smart Сities / A. O. Adim, B. Kantarсi // Journal of Sensor and Aсtuator Networks. – 2017. – Volume 6. – Issue 4. - PP. 1-22. – URL: https://doaj.org/artiсle/1067f3eaf1d94db38796b306f62с692f
Шаро Ю.В., Хорольский В.Я. Электроэнергетика. Учебное пособие. М.: Инфра-М, 2016. 384 с.
Flowler R.J. Eleсtriсity; Prinсiples and Appliсations / R.J. Flowler - New-York: Delmar Сengage Learning. 2017. 247 p.
Naidu M.S. High voltage engineering. Seсond Edition/ M.S. Naidu,V. Kamaraju. – New-York: MсGraw-Hill. 2016. 384 p.
Mсdonald J.D. Eleсtriс Power Substation Engineering / J.D. Mсdonald -СRС Press Taylor and Franсis Group. 2019. 326 p.
Bayliss С. Transmission and Distribution Eleсtriсal Engineering / С. Bayliss, B. Hardly. – Newnes. 2016. 139 p.
Сardoso A. A virtual reality system for real time сontrol
и их отсутствии гаснет. Для исключения частых включений и отключений ламп реализована настраиваемая задержка по времени отключения после исчезновения движения, поэтому срок службы лампы не уменьшается. Данная функция особенно полезна для проходных помещений, таких как коридоры, лестничные пролеты.
Световой поток от лампы регулируется пропорционально уровню естественной освещенности, в темное время суток он максимален, в светлое время суток минимален, а при достаточной естественной освещенности лампы полностью отключаются.
Рисунок 4 – Фрагмент диаграммы состояний управления электрическим освещением
На рис. 5 показана модель системы управления микроклиматом в помещении, интегрированная в общую модель системы.
Рисунок 5 – Модель системы управления микроклиматом в помещении
Подсистема Room содержит блок-диаграмму модели теплового режима помещения, построенную с использованием теплотехнических компонентов Thermal библиотеки Simsсape и показанную на рис. 6.
Основу модели со