Файл: Курсовая работа Расчётнопояснительная записка. Дисциплина Программирование и алгоритмизация Студент Вагин П. А.docx
Добавлен: 26.10.2023
Просмотров: 32
Скачиваний: 2
ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.
МИНИСТЕРСТВО НАУКИ И ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
КУРГАНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ
Кафедра автоматизации производственных процессов
Тема курсовой работы
Курсовая работа
Расчётно-пояснительная записка.
Дисциплина: Программирование и алгоритмизация
Студент Вагин П.А
Группа 1540122
Руководитель_________________
Оценка_______________________
Дата Защиты__________________
Курган 2023
СОДЕРЖАНИЕ
Техническое задание
Введение
1.Модель состава системы
2.Модель структуры системы
2.1. Определение элементов и связей между ними
2.2. Анализ связей между элементами системы
3.Разработка иерархической структуры устройства
4. Описание работы системы
Заключение
Список источников
Введение
Под «умным» домом подразумевается система, которая обеспечивает безопасность и ресурсосбережение.
Комплекс датчиков непрерывно отслеживает работу всего оборудования и, благодаря взаимодействию всех систем, дает возможность сократить затраты на содержание дома и повысить безопасность, надежность и комфортность, а также бережет силы своих хозяев, выполняя за них ежедневную, рутинную работу.
Наиболее востребованной системой является система освещения и теплоснабжения. Вторая наиболее востребованная система - система безопасности. Третьей важной системой является домашний кинотеатр. Важно еще на стадии проектирования учесть различные системы и проложить для них кабели.
В простейшем случае система 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. Кроме того, от автоматизации нескольких подсистем обеспечивается синергетический эффект для всего комплекса.
Это проще понять, если представить
, например, что система отопления никогда не сможет работать против системы кондиционирования. А отопление осуществляется не только по погоде, но и с учётом целого ряда других факторов. От силы ветра, по предсказанию, от времени суток (ночью комфортная температура меньше).
Исходя из этого, важной задачей является разработка сценария «Умного дома», т.е. запрограммированное поведение системы «умного дома» для определенного события. Для этого создается «библиотека сценариев», т.е. варианты - «никого нет», «вечеринка», «гость», «праздник», «утро», «вечер», «отпуск» и т.д. Так же необходимо учесть необходимость гибкого изменения сценариев.
Сценарий «Умного дома» будет включаться в ответ на запрограммированное действие - нажатие на кнопку пульта, сигнал с датчика движения, команда компьютера, срабатывание таймера и т.д. В данный момент на стадии разработки «Умного дома» - система распознавания речи.
После завершения работ по проектированию, установке и программированию системы в доме, Вы получаете в руки монитор с сенсорным экраном размером не более экрана ноутбука. На нем, в удобной форме, представлены все необходимые средства управления домом. Системой допускается управлять даже через Интернет.
Таким образом основная цель для данной системы это обеспечить уменьшение затрат на содержание дома, безопасность не является столь значительной для системы умный дом, т.к. к системе безопасности предъявляются более жесткие требованияона может быть интегрирована, но должна оставаться независима.
1. Модель состава системы
1 Определение входов и выходов исследуемого объекта
Исследуем систему, абстрагируясь от её внутреннего состава, как нечто целое, взаимодействующее со средой на своих входах и выходах. Для этого используем метод «черного ящика». Данный метод позволяет предсказать поведение системы на этапе разработки, определить риски не затрачивая большие финансовые и трудовые ресурсы.
Главной целью системы «умный дом» является уменьшение затрат на содержание дома, дополнительные цели - минимальное участие человека, а так же неуловимая цель - комфорт человека, находящегося в доме. Существенные связи системы с объектами окружающей среды - человек, средства телекоммуникации и телеметрии.
Выходы модели описывают результаты деятельности системы, а входы - ресурсы и ограничения.
Приведем способы устранения недостатков системы «умный дом»:
для предотвращения коррозии необходимо поддерживать в помещении оптимальные или допустимые параметры микроклимата, а так же производить профилактику средств телеметрии находящихся на улице;
необходимо обеспечить эффективное заземление, для предотвращения выхода из троя автоматики при попадании молнии, а так же включить в систему устройства защитного отключения, отрабатывающие при возникновении короткого замыкания;
необходимо обеспечить регулярное техническое обслуживание для исключения возможности загрязнения контроллеров и центральной системы управления и как следствия выхода из строя.
1.2 Назначение и характеристики составных элементов объекта
Модем - устройство для связи между компьютером(управляющим всей системой умного дома) и пользователем за пределом дома.
Мини-компьютер - предназначен для выполнения вычислений, управления автономной работы «умного дома», а так же для управления компонентами системы человеком. Должен обладать запасом оперативной памяти для анализа больших объемов телеметрии, а так же хорошим ресурсом процессора для обработки данных телеметрии в кратчайшие сроки.
Концентратор - необходим для сосредоточения всех сигналов от контроллеров. Хватит концентратора на 8 портов.
Пульт управления - предназначен для управления сценариями «умного дома». Должен обладать большим запасом времени автономной работы и достаточным радиусом действия. Подойдет планшет или телефон с установленным программным обеспечением. Что позволит унифицировать элемент.
Универсальный блок управления -необходимый для сбора параметров телеметрии, передачи на мини-компьютер и включения исполняющих блоков, выбирается относительно выполняемых задач, легко программируется под необходимую задачу.
Электрозадвижка - необходима для переключения большого и малого круга теплоснабжения. Учитывая качество нашей воды лучше выбирать латунную.
Циркуляционный насос - необходим для циркуляции горячей воды отопления по дому, выбирается относительно объемов и этажности отапливаемого помещения.
Кондиционер - выполняет функцию как приточной так и вытяжной вентиляции, увлажняет воздух, поддерживает заданную температуру.
Обогрев водостоков - нагревательный элемент для поддержания ливневой системы в работоспособном состоянии в зимние месяцы.
Газовый котел - обеспечивает необходимую температуру воды для обогрева дома.
Устройство отключения воды - необходимо для аварийного отключения подачи воды.
Устройство отключения подачи газа - необходимо для аварийного отключения подачи газа.
Устройство защитного отключения электричества(эл-ва) - необходимо для аварийного отключения подачи электричества.
Регулировка яркости - необходимо для регулирования яркости освещения до более комфортного в данный момент.
Метеорологический датчик - необходим для определения метеорологических параметров окружающей среды.
Сумрачный датчик - определяет степень освещенности и передает информацию контроллеру.
Датчик температуры - определяет температуру в помещении и передает информацию контроллеру.
Датчик утечки CO2 - определяет наличие в воздухе угарного газа и передает об этом информацию контроллеру.
Датчик утечки воды - определяет утечку воды при прорыве труб или запорной арматуры и передает об этом информацию контроллеру.
Датчик перегрузки системы - определяет и передает информацию о перегрузке системы электроснабжения дома, для аварийного отключения.
Датчик движения - определяет нахождение в пределах датчика движения и передает информацию, для включения(отключения) освещения.
2 Модель структуры системы
2.1 Определение элементов и связей между ними
Для того что бы система функционировали и выполняла возложенные на неё задачи необходимо правильно соединить все детали между собой, или, говоря в обще, установить между элементами определенные связи - отношения. Перечень существенных связей между элементами системы называется моделью структуры системы. Связь, с точки зрения структуры системы, формирует эту самую структуру.
Модель структуры системы рассматриваемой системы «умный дом» представлена в таблице 1
Таблица 1 - Модель структуры системы «умный дом»
№ п/п Основные элементы Связи
1 Метеорологический датчик - универсальный блок управления Медная витая пара двухжильная.
2 Сумрочный датчик - универсальный блок управления Медная витая пара двухжильная.
3 Электрозадвижка - универсальный блок управления Медная витая пара четырехжильная.
4 Циркуляционный насос - универсальный блок управления Медная витая пара четырехжильная.
5 Кондиционер - универсальный блок управления Медная витая пара четырехжильная.
6 Датчик температуры - универсальный блок управления Медная витая пара двухжильная.
7 Обогрев водостоков - универсальный блок управления Медная витая пара двухжильная.
8 Газовый котел - универсальный блок управления Медная витая пара четырехжильная.
9 Датчик утечки CO2 - универсальный блок управления Медная витая пара двухжильная.
10 Датчик утечки воды - универсальный блок управления Медная витая пара двухжильная.
11 Датчик перегрузки системы - универсальный блок управления Медная витая пара двухжильная.
12 Устройство отключения воды - универсальный блок управления Медная витая пара четырехжильная.
13 Устройство защитного отключения эл-ва - универсальный блок управления Медная витая пара четырехжильная.
14 Устройство отключения подачи газа - универсальный блок управления Медная витая пара четырехжильная.
15 Сумрачный датчик- универсальный блок управления Медная витая пара двухжильная.
16 Датчик движения - универсальный блок управления Медная витая пара двухжильная.
17 Регулировка яркости - универсальный блок управления Медная витая пара четырехжильная.
18 Универсальный блок управления - концентратор Сетевой кабель
19 Универсальный блок управления - концентратор Сетевой кабель
20 Универсальный блок управления - концентратор Сетевой кабель
21 Концентратор - мини-компьютер Оптоволокно
22 Мини-компьютер - модем Патч-Корд
23 Модем - пульт управления Атмосфера (Wi-Fi IEEE 802.11)
2.2 Анализ связей между элементами системы
Для связей направленных в одну стороны, к примеру датчик - универсальный блок управления выбираем двухжильную медную пару, этого хватит для того чтобы передать информацию от датчика к блоку управления.
Для связей же двухсторонних не связанных с передачей большого объема информации подходит четырехжильная медная витая пара.
Для обмена информацией между блоком управления и концентратором используем сетевой кабель, который позволяет передавать данные большее количество информации.
Чтобы передать сконцентрированный поток информации подойдет оптоволокно, оно позволит быстро передать всю информацию.
Представленные связи являются динамическими. Так же следует отметить, что элемент «концентратор» по сути, является связью между универсальными блоками управления, которые собирают информацию и передают миникомпьютеру и обратно, когда миникомпьютер передает свою реакцию на переданные ему параметры.
Разработка структурной схемы устройства