Forschungsprojekt Smart-Home-Projekt zu Informatik und IKT (Klasse 7) zum Thema. Präsentation zum Thema: „Smart Home. Smart Home – alle Geräte, die im Konzept „Intelligentes Gebäude“ oder „Smart Home“ enthalten sind, unterscheiden sich von herkömmlichen Schaltern“,

Vorschau:

Festival kreativer Entdeckungen und Initiativen „Leonardo“

Forschungsarbeit

« Smart-Home-Projekt im Arduino-Umfeld»

Hergestellt von:

Livensky Vadim Nikolaevich,

Schüler der 6. Klasse

Arbeitsleiter:

Melnikowa Tatjana Alexandrowna,

IT-Lehrer

Städtische Bildungseinrichtung „Manturovskaya Secondary School“

Kursk, 2017

Einführung

Das Thema „Smart Home“ erfreut sich von Jahr zu Jahr größerer Beliebtheit und wie damals ein Auto wird auch ein intelligentes Zuhause nicht mehr zum Luxus, sondern zur Notwendigkeit. Aus früheren Spielzeugen entwickelt sich intelligente Automatisierung zu einem integralen Bestandteil von modernes Haus. Und jedes Jahr wird das Steuerungssystem immer komplexer. Dieses Thema hat uns mit seiner Fähigkeit fasziniert, den Aufenthalt in den eigenen vier Wänden komfortabler und sicherer zu gestalten.

Das Hauptziel in unserem wissenschaftliche Arbeit Zum Thema „Smart House“ geht es darum, die Möglichkeit eines modernen intelligenten Gebäudemanagementsystems in einer für Schüler zugänglichen und verständlichen Form zu untersuchen und zu betrachten.

Hypothese: Wenn Sie die Fähigkeiten des Smart Home-Systems studieren, können Sie diese in der Umgebung umsetzenArduino-basierter Code.

Ziel: Machen Sie sich mit den Möglichkeiten des Smart Home-Systems vertraut und implementieren Sie den Einsatz von Systemelementen in der Umgebung Arduino.

Forschungsschwerpunkte:

Sammeln Sie die notwendigen Informationen bzgl integriertes System„Smart Home“-Steuerungen;
Erstellen Sie Ihr eigenes Analogon der Systemsteuerungen in der Umgebung Arduino.

Studienobjekt:kabellose Verbindung (Arduino-Umgebung) basierend auf Programmcode.

Gegenstand der Studie:

Motorsteuerungsprozess;
der Prozess der Steuerung von Klima, Heizung und anderen Geräten, die an ein gemeinsames System angeschlossen werden können.

Forschungsmethoden:Sammlung von Material zum Thema, dessen Analyse und Verarbeitung.

1. Konzept Intelligentes Haus

Schauen wir in die Vergangenheit. In der Antike waren von der Natur geschaffene Orte Wohnraum für Menschen. Die alten Menschen hatten Häuser in Höhlen. Es gibt sogar Häuser auf Bäumen, die aus Steinen gebaut sind. Im Norden stehen Häuser. Das ist PLAGUE, hergestellt aus Hirschhaut. Es gibt Häuser in den Felsen. Das ist sehr ungewöhnlich und interessant. Dann, mit der Entwicklung von Methoden zur Materialverarbeitung, als die Menschen lernten, Äxte und Sägen herzustellen, begann man, Häuser aus Holz zu bauen. Die Häuser wurden aus Holz. Aber im Märchen sehen wir auch verschiedene Häuser. Die berühmte Hütte auf Hühnerbeinen. Schlösser von Königen und Fürsten. Wie mehr Leute Je mehr neue Häuser entstanden, desto mehr Materialien und Methoden für ihren Bau wurden entwickelt. Backstein- und Mehrfamilienhäuser. Heutzutage verfügen die Menschen über viel angesammeltes Wissen und streben nach etwas Neuem. Die Menschen begannen, aus einfachen Häusern intelligente Häuser zu bauen.

Intelligentes Haus (engl. intelligentes Gebäude) - Wohngebäude moderner Typ, mit Hilfe von Automatisierung und High-Tech-Geräten für den menschlichen Lebensraum organisiert. Unter einem „Smart Home“ ist ein System zu verstehen, das allen Nutzern Komfort (einschließlich Sicherheit) und Ressourcenschonung bietet. Im einfachsten Fall muss es in der Lage sein, bestimmte im Haus auftretende Situationen zu erkennen und entsprechend darauf zu reagieren: Eines der Systeme kann das Verhalten anderer nach vorentwickelten Algorithmen steuern.

In diesem Fall entfällt die Notwendigkeit, beim Fernsehen mehrere Fernbedienungen und bei der Steuerung der Beleuchtung Dutzende Schalter zu verwenden. in separaten Blöcken bei der Steuerung von Lüftungs- und Heizungsanlagen, Videoüberwachungsanlagen und Einbrecheralarm, motorisierte Tore und mehr.

Laut Analysten ist der Markt intelligentes Zuhause entwickelt sich aktiv weiter. Bis 2020 wird das gesamte globale Marktvolumen 51,77 Milliarden US-Dollar erreichen. Im Zeitraum von 2013 bis 2020 wird die durchschnittliche jährliche Marktwachstumsrate 17,74 % betragen. Die Hauptakteure dieser Branche im Ausland sind die Siemens AG (Deutschland), Schneider Electric SA (Frankreich), TELETASK (Belgien), ABB Ltd. (Schweiz), Ingersoll-Rand PLC (Irland), Tyco International Ltd. (Schweiz), Emerson Electric Co. (USA), Legrand S.A. (Frankreich), Crestron Electronics, Inc. (USA), Lutron Electronics, Inc. (USA), Control4 Corporation (USA) usw.

Die Volumina des russischen Marktes sind deutlich bescheidener. Im Jahr 2012 überstieg das Marktvolumen in unserem Land 56 Millionen Euro oder 2,3 Milliarden Rubel. Im Jahr 2013 wuchs der Markt nach vorläufigen Schätzungen um 30 % – auf 65 Millionen Euro oder fast 3 Milliarden Rubel. Bis 2017 könnte das Gesamtvolumen 176 Millionen Euro oder 7,9 Milliarden Rubel erreichen.

Das in den siebziger Jahren des letzten Jahrhunderts entstandene Konzept eines „Smart Home“ konzentrierte sich vor allem auf das Energiesparen. Das Konzept basierte auf der Platzierung verschiedener Sensoren in einem Wohngebäude, die ermittelten, ob sich jemand im Raum aufhielt, was es ermöglichte, das Licht abhängig von der Anwesenheit von Personen im Raum ein- und auszuschalten. Als die hohe Technologie, begann das Konzept, zusätzliche Fähigkeiten zu erwerben.

Heute wird das Smart-Home-System implementiertLichtsteuerung , Heizung und Lüftung, Sicherheit und Videoüberwachung, Audio- und Videogeräte, Haushaltsgeräte, Klima in Wintergarten, den Rasen bewässern und den Pool reinigen, Fenster und Tore öffnen, im Notfall Gas und Wasser abstellen usw. In diesem Fall wird die menschliche Beteiligung auf ein Minimum reduziert.

Ein intelligentes Zuhause ist gut, weil es einen intelligenten Ansatz für die Nutzung von Energieressourcen bietet. Zur Optimierung der Beleuchtungskosten Hauswirtschaftsräume Zu Hause ist es möglich, Bewegungssensoren zu installieren, die das Licht nur in Anwesenheit einer Person automatisch einschalten. Oder beispielsweise sorgt die Heizung dafür, dass nachts und während der Abwesenheit der Eigentümer die Temperatur im Haus sinkt. Und das Lüftungssystem schaltet sich nur periodisch in bestimmten Zeitintervallen ein. Gleichzeitig dürfen wir nicht vergessen, dass neben erheblichen Geldeinsparungen auch ein sorgfältiger Umgang mit Energie einen wesentlichen Beitrag zur Lösung von Umweltproblemen leistet. Ein Smart-Home-System kann bei Wasserlecks, Gaslecks oder Bränden dank installierter Wasserlecksensoren, Überschwemmungssensoren und eines Rauchmelders einen unschätzbaren Dienst leisten und Ihnen erhebliche Kosten ersparen. Schließlich kann ein Unfall zu Sachschäden und zum Scheitern von Reparaturen führen. Intelligente Energiemess- und Steuerungssysteme können nicht nur Wasser oder Gas abstellen, sondern den Eigentümer auch rechtzeitig über den Vorfall informieren. Und natürlich dürfen wir den Sicherheitsalarm nicht vergessen, der im Falle eines Verstoßes ausgelöst wird oeffentliche Ordnung ermöglicht es Ihnen, einen Anruf an die Polizei weiterzuleiten.

Das Mikroklima eines „Smart Home“ überwacht die Raumluftparameter mit hoher Genauigkeit und passt sie je nach Programm oder Benutzerbefehlen an. Zentralisierte Steuerung von Klima- und Heizungsanlagen garantiert komfortable Bedingungen zum Wohnen zu jeder Jahreszeit. System beinhaltet Zwangsbelüftung oder öffnet Fenster, um Räume zu belüften.

IN allgemeiner Überblick Das System besteht aus folgenden Elementen:

Spezieller Controller oder Computer (steuert das gesamte System)
Viele Sensoren (übertragen Informationen an die Steuerung)
Aktoren (sie steuern auf Befehl des Controllers verschiedene Objekte, zum Beispiel Garagentore)
Netzteile (sorgen für eine unterbrechungsfreie Stromversorgung aller Elemente des Systems)
Kommunikationsleitungen (verbinden Sie alle oben genannten Geräte)

Das System funktioniert wie folgt. An die Steuerung sind viele Sensoren und Aktoren angeschlossen. Als Kommunikationsleitungen können verwendet werden: separat verlegte Leitungen, bestehende Elektroleitungen oder ein Funkkanal. Der Benutzer passt den Betriebsalgorithmus des Controllers an seine Anforderungen an. Hunderte Male pro Sekunde fragt der Controller Sensoren ab, die den Status aller Smart-Home-Systeme überwachen. Nach der Abfrage dieser Sensoren analysiert das System die Situation und trifft abhängig von den Einstellungen des Benutzers die eine oder andere Entscheidung. Führungsmodule und -systeme empfangen Befehle und schalten die entsprechenden Geräte ein/aus: Beleuchtung, Sicherheitssystem, Klimaanlage, Heizung, Wasserversorgung usw.

Außer automatischer Modus Die Steuerung des Systems erfolgt auch autonom, beispielsweise über eine „smarte“ lernende Fernbedienung. Universalfernbedienung Fernbedienung Sie können nicht nur Ihren Fernseher und Ihr Heimkino steuern. Mit seiner Hilfe ist es einfach, jede „Smart Home“-Funktion zu aktivieren: Verschiedenes einstellenBeleuchtungsszenarien , Tore öffnen und schließen, das Haus bewaffnen usw.

Am beeindruckendsten ist, dass das System über das Internet gesteuert werden kann (mit Email) oder Mobile Kommunikation(mittels SMS-Nachrichten). Wenn Sie beispielsweise bei der Arbeit sitzen, können Sie den Befehl geben, sich auf Ihre Rückkehr nach Hause vorzubereiten – schalten Sie das System ein"Klimakontrolle" , den Boden erwärmen, die Sauna aufwärmen usw.

Es ist wichtig zu beachten, dass alle technischen Subsysteme eines „Smart Home“ autonom arbeiten können müssen. Fällt eines der Subsysteme aus, kann das Gesamtsystem das Problem nicht beheben, da ein „Smart Home“ ein Überbau über andere technische Systeme darstellt.

Die intelligentesten Gebäude der Welt

Das erste „intellektuelle“ Gebäude der Welt war das Ende der 1980er Jahre erbaute „Thronhaus“ des japanischen Professors Ken Sakamura in Tokio. Wettersensoren öffneten die Fenster, wenn eine frische Brise wehte, und schalteten die Klimaanlage ein, wenn es heiß wurde; lief das Radio zu laut, schlossen sich die Fenster automatisch, um die Nachbarn nicht zu stören; Wenn das Telefon klingelte, verringerte der Computer die Lautstärke des Audiosystems und so weiter.

Das berühmteste und teuerste Haus (100 Millionen US-Dollar) war heute ein Haus, das in den USA für einen Mann namens Bill Gates, den berühmten Gründer der Microsoft Corporation, gebaut wurde. Dies ist eine mehrstöckige Villa, die mit der „fortschrittlichsten“ Ausstattung ausgestattet ist. Alles im Gebäude ist computergesteuert und gesteuert technische Ausrüstung, unterstützt optimales Mikroklima in jedem Zimmer. Beim Betreten des Hauses erhält jeder Besucher einen speziellen elektronischen Ausweis, der die Verbindung zu allen Informationsdiensten des Hauses ermöglicht. Künftig teilt dieses Symbol den Sensoren mit, wo sich der Gast befindet, sodass das Haus alle seine Wünsche erfüllen kann. Im Dunkeln wird jeder von einer sich bewegenden Lichtwelle begleitet, und je weiter die Lampe von einer Person entfernt ist, desto geringer ist ihre Helligkeit.

Alle Wände sind mit eingebauten Fernsehbildschirmen ausgestattet. Über dasselbe universelle Bedienfeld werden beliebige Bilder aus einem riesigen Archiv von Gemälden, Videos, Filmen und Fernsehprogrammen auf den Bildschirmen angezeigt.Automatische Klimakontrollsysteme , Beleuchtung , Telefone und viele andere elektronische Geräte zur logischen Perfektion gebracht, aber gleichzeitig wird ein Mensch nicht zum „Sklaven“ des elektronischen „Gehirns“ seines Zuhauses, da er jederzeit zur traditionellen „manuellen“ Steuerung zurückkehren kann – „altmodische“ Schalter existieren nebeneinander friedlich neben elektronischen Panels.

2. Durchführung des Experiments.

In Bearbeitung Projekt „Smart Home“. verwendete Arduino 1.8.1

Arduino-Programm - Marke von Hardware und Software für den Bau einfache Systeme Automatisierung undRobotik , richtet sich an nicht-professionelle Benutzer. Der Softwareteil besteht aus einer freien Software-Shell (IDE ) zum Schreiben von Programmen, Kompilieren und Programmieren von Hardware. Die Hardware ist ein Satz montiertLeiterplatten , verkauft sowohl vom offiziellen Hersteller als auch von Drittherstellern. Völligoffene Architektur Mit dem System können Sie die Arduino-Produktlinie frei kopieren oder ergänzen. Arduino kann sowohl zum Erstellen autonomer Automatisierungsobjekte als auch zum Herstellen einer Verbindung mit Software auf einem Computer über standardmäßige kabelgebundene und kabellose Schnittstellen verwendet werden.

Mit Arduino-Programmen können grundlegende Befehle ausgeführt werden, beispielsweise das Blinken von LED-Geräten, oder komplexe Funktionen, beispielsweise das Übertragen von Daten über das Internet. Verfügbar für bestimmte Anwendungen verschiedene Schemata Arduino.

Diese Erweiterungskarten werden über die darauf installierten Stiftanschlüsse mit dem Arduino verbunden. Es gibt eine Reihe von Platinen mit einem einheitlichen Design, das eine strukturell starre Verbindung der Prozessorplatine und der Erweiterungskarten in einem Stapel über Stiftleisten ermöglicht. Das Arduino-Konzept sieht keine Gehäuse- oder Montagestruktur vor. Der Entwickler wählt die Installationsmethode und mechanischer Schutz Bezahlen Sie selbst.

Programmiersprache

Die Programmiersprache Arduino ist StandardC++ (Compiler verwendetAVR-GCC ).

Es ist auch möglich, Standard-C++-Dateien zu erstellen und mit dem Projekt zu verbinden.

Das einfachste Arduino-Programm besteht aus zwei Funktionen:

aufstellen() : Die Funktion wird einmalig beim Start des Mikrocontrollers aufgerufen.
Schleife(): Die Funktion wird nach setup() in einer Endlosschleife aufgerufen, solange der Mikrocontroller läuft.

Systembeschreibung

Für elektronische Schaltung "Intelligentes Haus" Folgende Elemente wurden verwendet:

Die Relevanz der Arbeit liegt darin, dass die Einrichtung einer Sprachschnittstelle im automatisierten Smart Home-System mit der Möglichkeit verbunden ist, alle vorhandenen technischen Systeme im Haus zu steuern: Stromversorgung, Beleuchtung, Heizung, Lüftung usw. Fast jeder kann per Sprache gesteuert werden elektronisches Gerät, jedes elektronische System und alle Funktionen, Szenarien und Szenen im Haus.

Der Zweck der Arbeit besteht darin, den Aufbau der Sprachschnittstelle, die Qualifikationsarten sowie die Erstellung eines Geräts zur visuellen Unterstützung der Bedienung der Sprachschnittstelle im automatisierten „Smart Home“-System im Detail zu untersuchen.

Um dieses Ziel zu erreichen, ist es notwendig, folgende Aufgaben zu lösen:

Führen Sie eine detaillierte analytische Überprüfung des automatisierten Smart Home-Systems durch

Gegenstand der Studie ist die Analyse der Nutzung und Konfiguration der Sprachsteuerung.

Forschungsmethoden. Zur Untersuchung dieses Themas wurden analytische und praktische Methoden eingesetzt.

Das erste Kapitel befasst sich mit der Klassifizierung von Sprachschnittstellensystemen im automatisierten Smart Home-System, ihren Vor- und Nachteilen, technischen Systemen und Lichtsteuerungssystemen. Auch Sprachsynthese und Spracherkennung wurden eingehend untersucht. Es wurde ein schematisches und funktionelles Diagramm des Geräts entwickelt.

Das zweite Kapitel beschreibt Sicherheitsvorkehrungen, wenn Wartung Computerausrüstung, Ausrüstungsanforderungen für den Arbeitsplatz des Technikers und Brandschutzanforderungen.

Kapitel 1. Technischer Teil. Einrichten einer Sprachschnittstelle in einem automatisierten Smart-Home-System

1.1 Analytische Überprüfung

1.1.1 Automatisiertes „Smart Home“-System

Stellen Sie sich das Bild vor: Sie betreten das Haus, das Licht geht automatisch an und eine angenehme Stimme begrüßt Sie. Sie werfen beiläufig einen Satz in Richtung Mikrofon: „Zuhause, schalten Sie meinen Computer ein.“ Nach ein paar Sekunden hören Sie das übliche Rascheln der Kühler Ihres PCs.

Wir alle haben schon einmal ähnliche Bilder in ausländischen Science-Fiction-Filmen gesehen und geträumt: „Irgendwann wird das auch hier passieren.“ Ich beeile mich, Ihnen zu gefallen – etwas Ähnliches wie das, was Sie gesehen haben, kann jetzt und ohne enorme Kosten realisiert werden.

„Ein Smart Home (englisch: Digital Home) ist ein automatisiertes Wohnhaus modernen Typs, das mit Hilfe von High-Tech-Geräten für den Komfort des Lebens der Menschen organisiert ist.“ Unter „Smart Home“ ist ein System zu verstehen, das in der Lage sein muss, bestimmte in einem Gebäude auftretende Situationen zu erkennen und entsprechend darauf zu reagieren: Eines der Systeme kann das Verhalten anderer nach vorentwickelten Algorithmen steuern. Das Hauptmerkmal eines intelligenten Gebäudes ist die Integration einzelner Subsysteme in einen einzigen gesteuerten Komplex. Ein wichtiges Merkmal und eine Eigenschaft des „Smart Home“, die es von anderen Methoden der Wohnraumorganisation unterscheidet, besteht darin, dass es sich um das fortschrittlichste Konzept der menschlichen Interaktion mit dem Wohnraum handelt, bei dem eine Person mit einem Befehl die gewünschte Umgebung einstellt und Automatisierung, stellt entsprechend den äußeren und inneren Bedingungen die Betriebsarten aller technischen Systeme und Elektrogeräte ein und überwacht sie. In diesem Fall ist es nicht erforderlich, mehrere Fernbedienungen beim Fernsehen, Dutzende Schalter bei der Steuerung der Beleuchtung, separate Einheiten bei der Steuerung der Lüftung usw. zu verwenden Heizsysteme, Videoüberwachungs- und Alarmanlagen, Tore und mehr. In einem Haus, das mit einem Smart Home-System ausgestattet ist, reicht es aus, eines der Szenarien mit einem Klick auf eine Wandtaste (oder Fernbedienung, Touchpanel usw.) auszuwählen. Das Haus selbst passt den Betrieb aller Systeme entsprechend Ihren Wünschen, der Tageszeit, Ihrer Position im Haus, dem Wetter, der Außenbeleuchtung usw. an, um einen komfortablen Zustand im Haus zu gewährleisten.

Unabhängig von der Anwendung, sei es ein Gebäude, eine Montagehalle oder eine U-Bahn, das Ziel der Implementierung solcher Systeme besteht darin, die Betriebskosten zu senken und sicherzustellen wichtige Informationen, was die Sicherheit und den Komfort erhöht. Um zu verstehen, wie sehr sich die Automatisierungsmöglichkeiten in den letzten Jahren verändert haben und wie sie sich weiterhin verändern werden, ist es wichtig, die Bedeutung einiger technologischer Durchbrüche zu verstehen, die in den letzten Jahren stattgefunden haben. Entwickler stehen nicht still. Wie weit sie in wenigen Jahren kommen werden, lässt sich nur im Rückblick vorhersagen.

Netzwerke aus Minicomputern und später aus billigen Personalcomputern, die dennoch in der Lage waren, recht komplexe Probleme zu lösen, verbreiteten sich weit verbreitet. berufliche Aufgaben. Zwar gab es viele ernsthafte Hindernisse auf dem Weg des technischen Fortschritts. Nicht nur waren Automatisierungssysteme für verschiedene Zwecke autonom, sondern auch Systeme verschiedener Hersteller mit ähnlichen Steuerungsfunktionen waren in der Regel untereinander inkompatibel. Die Entwicklungsfirmen nutzten eigene geschlossene Kommunikationsprotokolle und stellten keine Schnittstellen zur Interaktion mit Systemen anderer Hersteller bereit. Da es sich um Eigentum verschiedener Unternehmen handelte, war es schwierig, die jeweiligen Automatisierungsprodukte und -technologien miteinander zu integrieren. Um dieses Problem zu lösen, waren teure technische Lösungen erforderlich, die das Schreiben neuer Software, die Änderung der Netzwerktopologie und den Kauf zusätzlicher Komponenten umfassten.

Damit sind ab einem bestimmten Punkt objektive Voraussetzungen für die erfolgreiche Umsetzung neuer Ansätze im Bereich der Automatisierung im Markt entstanden.

Als umfassende Lösung des Problems erschienen zunächst Intelligence Buildings (intelligente Gebäude), deren Grundlage strukturierte Kabelnetze waren. Das System ermöglichte es, dasselbe Kabel für die Bedürfnisse der Telefonzentrale zu wechseln und zu verwenden. Computernetzwerk, Sicherheitssysteme usw. Dann tauchten Multiplexsysteme für Kommunikationskanäle auf, die die gleichzeitige Übertragung verschiedener Informationen über ein Kabel ermöglichten. Die rasche Entwicklung der Informatik machte es möglich, diese Arbeit zu beschleunigen, als allen klar wurde, dass jeder Entwurf für das Kabelsystem eines Gebäudes bis zum Abschluss der Bauarbeiten überholt sein würde.

Da die Entwicklung dieses Bereichs mehr als äußerst profitabel schien, wurden erhebliche Mittel dafür ausgegeben und so entstand die Idee eines „Smart Home“. Ein typisches Beispiel für ein solches Gebäude ist in Abb. 1.

Ein „Smart Home“ ist ein Elektronikkomplex, der innerhalb oder außerhalb des Hauses arbeitet und eine zentrale Steuerung aller (oder fast aller) technischen Systeme durchführt. Unter technischen Systemen versteht man die gesamte technische Ausrüstung des Hauses (von der Kanalisation bis zur Audio-Video-Ausrüstung). Die Idee eines „Smart Home“ besteht darin, dass ein einziger Elektroniksatz den Betrieb aller technischen Hilfsmittel im Haus koordiniert steuert.

Es ist sehr wichtig, dass die Algorithmen für das Zusammenspiel der Subsysteme im Haus flexibel sind und sich an die sich ändernden Bedürfnisse des Hausbesitzers anpassen können. In dieser Arbeit fehlen einige Textfragmente oder werden durch Texte ersetzt, die nicht dem Thema dieser Arbeit entsprechen. Einige fehlen oder stimmen nicht überein notwendige Formeln, Berechnungen, Diagramme und Tabellen. Um die Originalversion der Arbeit zu erhalten, schreiben Sie an die E-Mail-Adresse, die am Ende der Arbeit im Fazit angegeben ist. Das wichtigste Axiom eines „Smart Home“ ist, dass das Steuerungssystem und seine technischen Teilsysteme nach dem Blockprinzip aufgebaut sein müssen. Das bedeutet, dass jedes Subsystem in der Lage sein muss, autonom zu arbeiten, sodass sein Betrieb durch die Trennung der Geräte von der zentralen Steuerung debuggt und aufrechterhalten werden kann.

Abb.1. „Smart Home“-Layout

Ein „Smart Home“ hat eine Reihe von Vorteilen: Es ermöglicht Ihnen, bis zu 10-18 % Strom zu sparen, Komfort und Sicherheit zu erhöhen usw.

Das Funktionsprinzip eines „intelligenten“ Hauses besteht darin, dass ein zentraler Computer Signale von Befehlsgeräten empfängt und diese Signale dann an ausführende Systeme weiterleitet. Verschiedene Geräte werden durch ein einfaches Automatisierungssystem gesteuert.

Das Problem der Schaffung eines „Smart Home“ wurde erstmals 1978 von X10 USA und Leviton gelöst, die Technologie zur Steuerung entwickelten Haushaltsgeräte von Draht Haushaltsstromnetz. In dieser Arbeit fehlen einige Textfragmente oder werden durch Texte ersetzt, die nicht dem Thema dieser Arbeit entsprechen. Einige notwendige Formeln, Berechnungen, Diagramme und Tabellen fehlen oder sind inkonsistent. Um die Originalversion der Arbeit zu erhalten, schreiben Sie an die E-Mail-Adresse, die am Ende der Arbeit im Fazit angegeben ist. Da diese Technologie jedoch für eine Spannung von 110 V und eine Netzfrequenz von 60 Hz ausgelegt war, war sie in Russland nicht weit verbreitet. Allerdings gilt X10 inzwischen als veraltet, da es zur Steuerung elektrischer Beleuchtungsgeräte entwickelt wurde und nur sechs Energieverwaltungsbefehle unterstützte. Dies reicht eindeutig nicht aus, um ein „intelligentes Zuhause“ zu schaffen. Audio- und Videogeräte erfordern mindestens Befehle zum Wechseln der Kanäle, Ändern der Lautstärke, Zurückspulen und Steuern der Wiedergabe; Sie müssen aber auch das HVAC-System (Heizung, Lüftung, Klimaanlage) verwalten. Auf der Suche nach Lösungen für dieses Problem haben verschiedene Unternehmen versucht, neue Datenübertragungsprotokolle zu entwickeln.

Die Erkennung menschlicher Sprache ist eines der komplexesten wissenschaftlichen und technischen Probleme. Derzeit sind die Benutzer von Computern und mit Computern ausgestatteten Einrichtungen Personen, die keine Spezialisten auf dem Gebiet der Programmierung sind. Das Problem der Sprachsteuerung entstand darüber hinaus dadurch, dass in manchen Anwendungsbereichen Sprache zum einzig möglichen Kommunikationsmittel mit Technik geworden ist (bei Überlastung, Dunkelheit oder plötzlichen Lichtwechseln, bei beschäftigten Händen, extrem). Konzentration der Aufmerksamkeit auf ein Objekt, das keine Ablenkung für eine Sekunde zulässt usw.). Obwohl in diesem Bereich erhebliche Fortschritte erzielt wurden, sind Erkennungssysteme in ihren Fähigkeiten immer noch sehr weit von menschlichen entfernt.

Das Problem der Umsetzung des menschlichen Sprachdialogs und technische Mittel- eine dringende Aufgabe der modernen Kybernetik.

Das Problem der maschinellen Spracherkennung hat seit langem die Aufmerksamkeit von Fachleuten auf sich gezogen. Allerdings ist es noch nicht gelungen, weit in diese Richtung voranzukommen. Rein formal lässt sich der Prozess der Spracherkennung mit wenigen Worten beschreiben. Das vom Mikrofon erzeugte analoge Signal wird digitalisiert und anschließend werden in der Sprache die sogenannten Phoneme identifiziert, also die elementaren Fragmente, aus denen alle gesprochenen Wörter bestehen. Anschließend wird ermittelt, welches Wort welcher Phonemkombination entspricht, und das entsprechende Wörterbuch erstellt. Ein Wort zu erkennen bedeutet, es in diesem Wörterbuch anhand der ausgesprochenen Phonemkombination zu finden. Mit der Weiterentwicklung von Computersystemen wird immer klarer, dass der Einsatz dieser Systeme erheblich zunehmen wird, wenn es möglich wird, bei der direkten Arbeit mit dem Computer die menschliche Sprache zu nutzen und insbesondere die Maschine mit normaler Stimme in Echtzeit zu steuern , sowie Eingabe- und Ausgabeinformationen in Form gewöhnlicher menschlicher Sprache.

Derzeit wird die Steuerung eines Roboters mittels Sprachbefehlen immer wichtiger. Die Erstellung einer Software zur Sprachsteuerung eines Industrieroboters erfordert jedoch die Durchführung von Experimenten während der Programmentwicklung in allen Entwicklungsstadien. Die Durchführung solcher Experimente zur Beseitigung von Mängeln und Programmfehlern ist unter industriellen Produktionsbedingungen wirtschaftlich unrentabel und führt zu einer Erhöhung der Kosten für Softwareentwicklung und Debugging. Um die Kosten für die Erstellung von Software zu senken, empfiehlt es sich, ein Programm zu entwickeln, das eine dreidimensionale Modellierung der Sprachsteuerung eines Industrieroboters ermöglicht, was dazu führt, dass Experimente unter Produktionsbedingungen erst in der letzten Phase der Softwareentwicklung durchgeführt werden müssen.

Praktische Arbeit Nr. 1 SMART HOUSE SYSTEM

Hardware und Software: Ein Computer, auf dem das Betriebssystem Windows oder Linux ausgeführt wird und der mit dem Internet verbunden ist.

Zweck der Arbeit: lernen, Ressourcen zu einem bestimmten Thema zu finden und diese in der Praxis anzuwenden.

Arbeitsplan:

1. B Betriebssystem Unter Windows oder Linux finden Sie über einen Browser Informationen zum Smart Home über eine der Suchmaschinen.

2. Erstellen Sie im Windows- oder Linux-Betriebssystem in einem Texteditor einen Bericht über die gefundenen Informationen zum Smart Home.

3. Schließen Sie die Testaufgabe ab.

Aufgabe Nr. 1. Suche nach Informationen zum Thema Smart Home mithilfe einer Suchmaschine.

Um Informationen zu Smart Home zu finden, befolgen Sie diese Schritte.

1. Öffnen Sie auf einem Windows- oder Linux-Betriebssystem in Ihrem Browser Startseite eine der Suchmaschinen, zum Beispiel http://google.ru.

2. Finden Sie die Definition dessen, was ein „Smart Home“ ist. Geben Sie dazu den Begriff „Definition von Smart Home“ in die Suchleiste ein.

3. Öffnen Sie die Website-Seite ru.wikipedia.org/wiki/Smart_Home in einem neuen Tab. Klicken Sie dazu auf den Hyperlink Smart Home – Wikipedia. Lesen Sie mehr über Smart Home auf der Wikipedia-Seite.

4. Kehren Sie zur Suchseite http://google.ru zurück, ohne den aktuellen Tab zu schließen.

6. Kehren Sie zur Suchseite http://google.ru zurück, ohne den aktuellen Tab zu schließen, und ändern Sie die Suchanfrage in „Buy a Smart Home“.

7. Suchen Sie auf 2 - 3 gefundenen Websites nach Informationen zum Smart Home-System. Öffnen Sie jede Site in einem neuen Tab, ohne andere Tabs zu schließen.

Schauen Sie sich selbst Beispiele für andere „intelligente“ Systeme oder Geräte an. " Intelligentes Licht» ist ein Bmehrstöckiges Gebäude, Korridore von Hotels und Büros. Das Licht schaltet sich ein, wenn eine Person im Raum erscheint, das Licht schaltet sich automatisch aus, wenn die Person nicht mehr anwesend ist. Der „intelligente Herd“ verfügt über zahlreiche Sensoren, die die Zubereitung des Gerichts kontinuierlich überwachen. Der Ofen erkennt selbst, wann die Heiztemperatur gesenkt werden muss. Beim Einschalten wird nur dieser Teil erhitzt Kochfeld, der sich unter dem Boden des Geschirrs befindet, kann das Geschirr bewegt werden, der „Brenner“ selbst folgt ihm und heizt weiter.

Aufgabe Nr. 2. Erstellen eines Berichts in einem Texteditor über die gefundenen Informationen zum Smart Home.

Um einen Bericht zu erstellen, gehen Sie folgendermaßen vor:

1. Öffnen Sie den OpenOffice.org Writer-Texteditor. Geben Sie in der Mitte der Seite den Namen des Berichts „Smart Home“ ein.

2. Kopieren Sie die Definition von „Smart Home“ von der Wikipedia-Website in den OpenOffice.org Writer-Texteditor. Gehen Sie dazu in Ihrem Browser auf den geöffneten Tab „Smart Home – Wikipedia“ und markieren Sie mit der Maus den ersten Absatz des Artikels. Kopieren Sie den ausgewählten Absatz über das Kontextmenü.

3. Gehen Sie zurück zu Ihrem Texteditor und fügen Sie den kopierten Absatz nach der Überschrift ein. Dazu können Sie den Befehl „Einfügen“ aus dem Kontextmenü verwenden. Richten Sie den eingefügten Absatz in der Breite aus (Abb. 1.4).

4. Speichern Sie die erstellte Testdatei unter dem Namen „Smart Home“ mit der Erweiterung .doc.

5. Fügen Sie die Tabelle „Unterschiede zwischen Smart-Home-Systemen in Europa und Russland“ in einen Texteditor ein. Füllen Sie es mit Informationen von der Wikipedia-Website aus.

6. Erstellen Sie in einer Textdatei die Unterüberschrift „Chancen:“ und kopieren Sie diese mithilfe der auf der Website http://www.eskd72.ru/ veröffentlichten Informationen in den Smart Home-Bericht.

7. Ändern Sie die Suchabfrage in Ihrem Browser, um die Websites von Unternehmen zu finden, die das Smart Home-System entwerfen und installieren.

8. Erstellen Sie in der Textdatei den Untertitel „Vergleich von Smart-Home-Systemen“ und füllen Sie die Tabelle mit den gefundenen Informationen aus.

Das Einfügen eines Bildes erfolgt wie folgt. Öffnen Sie im Browserfenster das Kontextmenü für das Bild und wählen Sie den Menüpunkt Bild kopieren.

Kehren Sie zum Texteditor zurück, platzieren Sie den Cursor in der gewünschten Tabellenzelle und fügen Sie über das Kontextmenü ein Bild ein.

Wenn Sie ein Bild in eine Tabelle einfügen, passen Sie den Bildumbruch an. Nutzen Sie dazu den Kontextmenübefehl Wrapping – Optimales Wrapping.

Danach ändert sich automatisch die Breite der Tabellenzeile und das Bild passt vollständig in die Tabellenzelle.

Füllen Sie den Rest der Tabelle selbst aus

Testaufgabe.

1. Stellen Sie Elemente des „Smart Home“-Systems für die Räumlichkeiten Ihrer Wohnung (Hauses) bereit: ein Eingangssicherheitssystem, ein Lichtsteuerungssystem, ein Steuerungssystem für Haushaltsgeräte, ein Steuerungssystem für die Temperatur in den Räumen (Wärmeversorgung). ), ein Steuerungssystem für Klimaanlagen in den Zimmern usw.

2. Fügen Sie Fotos der entsprechenden Elemente der Anlage (von Websites) in den Grundriss Ihrer Wohnung (Haus) ein.

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Vorschau:

Kapitel 1. Technischer Teil. Einrichten einer Sprachschnittstelle in einem automatisierten Smart-Home-System

1.1 Analytische Überprüfung

1.1.1 Automatisiertes „Smart Home“-System

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