Файл: Ростовской области государственное бюджетное профессиональное образовательное учреждение ростовской области.docx

"Умный дом" имеет ряд преимуществ: позволяет экономить до 10-18% электроэнергии, повышать комфорт и безопасность и т.д.

Принцип работы "умного" дома заключается в центральном компьютере, принимающем сигналы от командных устройств, затем эти сигналы передаются исполнительным системам. Управление различными устройствами осуществляется простейшей системой автоматики.

Впервые задача по созданию "умного дома" была решена в 1978 году компаниями Х10 USA и Leviton, которые разработали технологию для управления бытовыми приборами по проводам бытовой электросети. Но технология эта была рассчитана на напряжение 110В и частоту сети 60 Гц, поэтому не получила распространения в России. Впрочем, Х10 сегодня уже считается устаревшим, поскольку создавался для управления электроосветительными устройствами и поддерживал всего шесть команд управления питанием. Для создания "интеллектуального дома" этого явно недостаточно. Аудио - и видеотехника требуют как минимум команд смены каналов, изменения громкости, перемотки и управления воспроизведением; а ведь требуется управлять еще системой HVAC (отопление, вентиляция, кондиционирование воздуха). В поисках решений этой проблемы различными компаниями предпринимались попытки к разработкам новых протоколов передачи данных.


1.2 Протоколы передачи для автоматизации заданий

На сегодняшний день насчитывается более трех сотен разных протоколов передачи данных в системах автоматики. Все они должны соответствовать определённым требованиям.

В системах автоматизации ошибка в передаваемых от контроллера или к нему данных означает сбой исполнительного механизма. Стоимость такой ошибки может быть очень велика. Поэтому краеугольными требованиями, предъявляемыми к протоколу передачи данных, является надежность протокола, его устойчивость к ошибкам и возможным обрывам линии. В таблице 1.1 приведены возможные варианты инженерных решений этой задачи.
Таблица 1.1 - Варианты решений, применяемые для повышения устойчивости протоколов передачи данных к ошибкам

Задача, решаемая системой передачи данных	Применяемое решение.
Защита от сбоев	Избыточность посредством дублирования узлов, линий, сетей. Кольцевая топология, позволяющая сохранить связь при локализованном обрыве.
Изоляция сбойных участков и восстановление.	Автоматическая идентификация сбойного узла. Дистанционное управление посредством удаленных команд процессом изоляции и отключения сбойных узлов.

---

Системы контроля и управления зданий подвергаются расширению несколько раз в течение жизненного цикла. Как правило, если предприятие осваивает новую продукцию или расширяет производство, существующие датчики либо заменяются, либо дополняются более точными. При этом, протягивая линии связи к новым контроллерам или интеллектуальным адресным датчикам, зачастую приходится сталкиваться с жесткими требованиями топологии используемого протокола. Поэтому в данном случае, идеальным будет протокол, имеющий минимальные требования к топологии линий. Такой протокол принято называть протоколом со свободной топологией. Эти процедуры должны быть определены недвусмысленно, ясно и четко и быть безошибочно реализованы так, чтобы всевозможные узлы и контроллеры могли взаимодействовать между собой. [4]

Основными доступными сейчас и в будущем вариантами протоколов являются:

Решения, основанные на CAN, такие как CAN автоматизация,, J1850 и SDS;

Шины простых сенсоров Seriplex и Bitbus;

Технология LonWorks;;;

Промышленная шина EtherCat;

Естественно существуют и другие схемы, предназначенные для решения специфических задач. Компании, разработчики протоколов, не предполагали продавать их третьим организациям, а планировали использовать их в своей работе.
Промышленная шина EtherCAT разработана немецкой фирмой Beckhoff. EtherCAT - это Ethernet-решение для автоматизации, которое отличается высокой производительностью и простотой использования. С помощью EtherCAT можно дополнить Ethernet-топологию типа "звезда" простой линейной структурой.

С позиции Ethernet шина EtherCAT является ни чем иным, как самостоятельным большим пользователем Ethernet. Этот "пользователь" принимает и посылает Ethernet-пакеты. Но внутри "пользователя" нет никакого Ethernet-контроллера с подсоединенным процессором. Вместо этого там находится множество подчиненных EtherCAT компонентов системы. Они обрабатывают поступающий поток пакетов и вынимают из них необходимые данные или, говоря другими словами, они обрабатывают и передают пакет дальше следующему подчиненному компоненту EtherCAT. Достоинством шины EtherCAT является короткое время цикла и высокая скорость осуществления передачи. EtherCAT может в 30 мс опрашивать 1000 устройств ввода-вывода с любым цифровым распределением, при этом считывая и записывая с полным дублированием. Для передачи 200 аналоговых значений необходимо 50 мс. EtherCAT поддерживает почти любую сетевую топологию. При использовании кабеля UTP максимальное расстояние между двумя пользователями может достигать 100 м. Количество узлов в сети практически неограниченно, так как их число может доходить до 65535.

---

С точки зрения аппаратного обеспечения технология EtherCAT находит применение в модулях ввода-вывода. В отличие от контроллеров ввода-вывода, у которых отличается внешний и внутренний протокол обмена, протокол EtherCAT полностью сохраняется вплоть до отдельного модуля ввода-вывода.

Следующий протокол передачи для управления системами "умного дома - это протокол X 10. Торговая марка Х-10 принадлежит американской корпорации, расположенной в Сиэтле. За годы существования технологии (с 1978 года) продано уже более 100 миллионов устройств. И популярность систем Х-10 продолжает нарастать.это протокол передачи управляющих сигналов по проводам силовой сети (220В, 50Гц) внутри дома. Формат кода был впервые представлен в 1978 для Sears Home Control System and the Radio Shack Plug 'n Power System. С тех пор многие компании, включая такие как Leviton Manufacturing Co., General Electric, C & K Systems, Schlage Lock Co., Stanley and Heath/Zenith Co развили и воспроизвели стандарт X-10 в своих изделиях, предназначенных для систем управления домом. Система Х-10 получила широкое распространение во многих развитых странах.

Большое преимущество Х-10 состоит в том, что любой модуль начинает работать сразу после установки. Потребности, вкусы и интересы обитателей любого дома со временем меняются. Технология X-10 позволяет создавать системы управления домом, которые несложно перестраивать и развивать в соответствии с меняющимися запросами Не смотря на то, что у X10 существует множество конкурентов и она имеет свои недостатки, на сегодня это едва ли не самая популярная технология автоматизации домов и квартир. Поскольку для внедрения и возможной последующей модернизации практически не требует прокладки дополнительных сетевых проводов. При переезде на новое место жительства систему можно забрать с собой.

На рисунке 1.3 изображена система EIB, которая также предназначена для создания микропроцессорной сети "умного дома". Она устанавливается как в больших зданиях (банки, больницы, школы, производство), так и в частных коттеджах и квартирах. Система управляет всем комплексом электрики.



Рисунок 2 - система EIB

-3 - датчики (освещённости, температуры, движения, дыма);

- устройства мониторинга и контроля; 5-8 - исполнительные устройства (освещение, кондиционеры, приводы ворот, жалюзи);

- управляющий элемент

Рисунок 1.3 - Пример системы EIB

протокол поддерживает обмен по витой паре (Twisted Pair), непосредственно по силовой линии (Power Line), по радиочастоте (Radio Frequency), по ИК-каналу (Infra-Red).

---

Выбор протоколов для системы "умный дом" во многом зависит от свойств технологического процесса, имеющегося инженерного оборудования, которое является объектом автоматизации и типа применяемых ПЛК.

1.3 Описание технологического процесса и модель автоматизации

Объектом автоматизации, который рассматривается в данной дипломной работе, является здание в загородном посёлке. В здании уже имеются определённые инженерные системы, такие как:

отопление;

вентиляция;

освещение;

электроснабжение.

Как видно из вышеперечисленного, все самое необходимое для условий быта есть. Это обычные "радости жизни". Вентиляция существует как пассивная система без возможной регулировки и толком не несет основных функций. Освещение выполняет лишь 2 функции - включение и выключение без создания какого-либо комфорта особенно по утрам. Поэтому и встал вопрос о создании "умного дома".

Автоматика должна:

управлять работой функциональных элементов;

включать и выключать приводы электромоторов;

осуществлять слежение за оборудованием;

формировать аварийные сигналы: контроль вентиляции контроль отопления, контроль освещения и т.д.

Автоматики позволяет исключить человеческий фактор. Не редко бывает так, что человек по определенным причинам забыл выключить газовую плитку или воду в ванной. Это неминуемо проводило бы к нежелательным последствиям. Автоматики же не даст развития подобным ситуациям и вовремя примет соответствующие действия.

Когда определены основные объекты автоматизации, проводится тщательный анализ всего инженерного оборудование и определяется необходимое количество точек входа-выхода для управления системой. В данном случае будут необходимы модули как с дискретными входами-выходами так и с аналоговыми.

2. Расчет затрат на разработку методических рекомендаций по созданию системы обеспечения информационной безопасности (СОИБ)

Для расчета затрат на разработку методических рекомендаций по созданию СОИБ нужно знать следующие составляющие:

• 
  материальные затраты;
  
• 
  затраты на оплату труда;
  
• 
  отчисления на социальные нужды;
  
• 
  амортизационные отчисления.
  

2.1 Расчет затрат на оплату труда

Разработкой методических рекомендаций и набором текста занимается студент. Среднерыночная цена одной страницы набора текста составляет 10 рублей (формат А4, шрифт TimesNewRoman, размер шрифта 14, одинарный междустрочный интервал). Методические рекомендации составляют 25 страниц формата А4.

---

Оплата труда студента, осуществляющего оформление и набор текста, определяется по формуле 1.
ЗП _{студент} = q Ц , (1)
где ЗП_{студент}– стоимость работы студента за оформление и набор текста, руб.,

q - количество страниц, шт.,

Ц – стоимость набора одной страницы текста, руб.
Расчет оплаты труда студента:
ЗП _{студент} = 25 х 10 = 250,00 руб.
Консультирование студента по теме ВКР осуществляет руководитель ВКР в течение 18 часов. Стоимость 1 часа консультации руководителя ВКР составляют 200 руб.

Заработная плата руководителя ВКР определяется по формуле 2.
ЗП _{руководитель} = t , (2)
где ЗП _{руководитель} – заработная плата руководителя ВКР, руб.,

t – количество часов консультации, час.,

T – стоимость 1 часа консультации, руб.
Расчет заработной платы руководителя ВКР:
ЗП _{руководитель} = 20 х 200 = 4000,00 руб
Определим общую сумму заработной платы по формуле 3.
ЗП _общ = ЗП _{студент} + ЗП _{руководитель} , (3)
Расчет общей суммы заработной платы:
ЗП _общ = 250 + 4000 = 4250,00 руб.

2.2 Расчет отчислений на социальные нужды (страховые взносы)

Страховые взносы составляют 30,2% от расходов на оплату труда и определяются по формуле 4.
ОСН = , (4)
где ОСН – отчисления на социальные нужды, руб.

ЗП – заработная плата, руб.

30,2% - тариф страховых взносов, %.
Расчет отчислений на социальные нужды студента:
ОСН _{студент} = = 75,50 руб
Расчет отчислений на социальные нужды руководителя:
ОСН _{руководитель} = = 1283,5 руб
Определим общую сумму отчислений на социальные нужды по формуле 5.
ОСН _общ = ОСН _{студент}+ ОСН _{руководитель}, (5)
Расчет общей суммы отчислений на социальные нужды:
ОСН _общ = 75,50 + 1283,5 =1359руб.

2.2 Расчет амортизационных отчислений

Стоимость оборудования, задействованного в работе, представлена в таблице 1.
Таблица 1 – Расчет первоначальной стоимости персонального компьютера

Наименование	Количество, шт.	Цена, руб.	Стоимость, руб.
1 МониторASUS VP228H	1	15100,00	15100,00
2 Системный блок HPPavilion 590-p0029ur	1	34100,00	34100,00
3 Клавиатура Logitech K360	1	2300,00	2300,00
4 Мышь Logitech M185	1	1120,00	1120,00
5 Лицензия на ОС Windows 10 Pro (64-bit)	1	10120,00	10120,00
6 Лицензия на антивирус Dr.Web	1	1400,00	1400,00
7 Установка ПО	1	1700,00	1700,00
Итого	-	-	65840,00

---