Умный дом литература: Умный дом: 267 книг — скачать в fb2, txt на андроид или читать онлайн

«Умный дом» своими руками. Строим интеллектуальную цифровую систему в своей квартире

Все права защищены. Никакая часть данной книги не может быть воспроизведена в какой бы то ни было форме без письменного разрешения владельцев авторских прав.

Информация, содержащаяся в данной книге, получена из источников, рассматриваемых издательством как надежные. Тем не менее, имея в виду возможные человеческие или технические ошибки, издательство не может гарантировать абсолютную точность и полноту приводимых сведений и не несет ответственности за возможные ошибки, связанные с использованием книги.

Введение

Услышав словосочетание «умный дом», мы тут же представляем себе роскошный дом миллионера, обставленный по последней моде, в котором холодильник ведет с хозяином дома умные беседы и, угадывая его настроение, включает первый концерт Чайковского или последнюю новинку от Red Hot Chili Peppers. Стиральная машина различает белье по цветам и раскладывает его после стирки в аккуратные стопки. Ужин разогревается без человеческого участия, а запах утреннего кофе просачивается в спальню владельца дома, таким образом создавая наиболее благоприятную обстановку для начала дня. Комнаты в доме реагируют на любое слово или взмах руки, предугадывая желания хозяина, система теплорегуляции запрограммирована реагировать на изменения погоды и на желания присутствующих, а сам дом охраняется всеми возможными способами и практически без участия человека, и т. д.

Даже если наше представление об «умном доме» и не столь заоблачно, все равно мы все помним, что дом с таким названием – не фантазия. Его придумал и выстроил самый богатый человек на нашей планете – Билл Гейтс. А уж он-то явно не поскупился в средствах для достижения своей идеи – создания дома, в котором автоматизировано все возможное и невозможное.

ИНТЕРЕСНО

«Умный дом» Билла Гейтса строился в течение семи лет. При любом, даже малейшем несоответствии с генеральной инженерно-архитектурной концепцией дом перестраивался. Работали над проектом сотни профессионалов: инженеров, программистов, дизайнеров и строителей. Если быть точными, это – ни много ни мало – 326 отделочников, 104 электрика, 35 дизайнеров, а также созданный специально для постройки «умного дома» отдел лучших программистов и инженеров-проектировщиков. Лучшие из лучших, эти специалисты давали подписку о неразглашении секретов проекта. Да и каждое из разработанных устройств, использующихся в доме Гейтса, засекречено и, конечно, запатентовано.

Видеонаблюдение внутри дома Билла Гейтса фиксирует все передвижения гостей, обслуживающего персонала, охраны. Однако если в поле зрения камер попадает хозяин, съемка прекращается.

За домом миллионера постоянно наблюдает пятьдесят закамуфлированных камер, обнаружить которые обычному человеку практическиневозможно. Так образован дополнительный контур безопасности. Автоматические ворота при въезде во владения управляются двумя камерами, при помощи которых ведется распознавание номеров машин (которые, в свою очередь, введены в базу данных). Машины хозяина дома и обслуживающего персонала опознаются по меткам, которые установлены на днищах машин.

Гостям дома также выдаются значки с подобными метками. Это позволяет создавать для них уникальную среду: звуки, изображения, свет, температура, влажность, даже запахи – все это синтезируется в зависимости от предпочтений человека. Выбранная схема сопровождает любого посетителя дома по всем комнатам.

Во внутренний двор ведут раздвигающиеся стеклянные стены. А за ними – музыкальный фонтан, который запускается при приближении к нему, изменяя напор воды, цвет и звуковое сопровождение.

Вентиляция, очистка воздуха и кондиционирование устроены таким образом, чтобы нагретый воздух не выбрасывался просто так, а проходя через теплообменники (которые проложены по дну озера и на 5-м этаже – через них обогревается все здание) предварительно нагревал подаваемый в помещения свежий воздух.

Уход за садом и газонами производится с учетом вида растений – для каждого вида подобраны частота полива, удобрения и прочие полагающиеся средства жизнеобеспечения.

В библиотеке «умного дома» хранятся самые значительные произведения всех времен и народов, в том числе редчайшие, в электронном виде. Хранилище имеет объем 60 терабайт.

Тем не менее нам рано расстраиваться из-за того, что мы не обладаем миллионами Билла Гейтса. Если не гнаться сходу за журавлем в небе, вполне реально устроить в своем собственном доме или в своей квартире филиал «умного дома». По крайней мере, собрать в единую систему имеющуюся электронику и подчинить, так сказать, своей воле все выключатели в квартире вполне в силах обычного «немиллионера».

Например, практически в каждом доме сейчас живет музыкальный центр с аудиосистемой, телевизор, компьютер или ноутбук. Совершенно необязательно покупать новую технику, чтобы из всего этого соорудить домашний кинотеатр. Библиотека, видео– и аудиоколлекция, а также альбомы с фотографиями являются не менее доступными вещами – все это можно упорядочить и привести в удобное для просмотра или прослушивания хранилище.

Простые решения для «умного дома» оказываются действительно простыми. Об этом, а также о том, как сделать тот или иной уголок своего дома более комфортным, вы и узнаете, прочитав эту книгу.

Глава 1

Что такое «умный дом»?

Что такое «умный дом»? Конечно, это не самостоятельно мыслящее здание – такого, к сожалению, или скорее даже, к счастью, пока еще никто не придумал. «Умным» называют современное здание, все коммуникации которого объединены при помощи высокотехнологичных устройств таким образом, чтобы человеку в нем было удобно. Бытовые приборы в «умном доме» объединяются в универсальную домашнюю сеть, которая может иметь возможность выхода в сети общего пользования. Это объединение множества систем различных производителей в единый управляемый комплекс и является главной особенностью такого дома. Сигналы от датчиков, установленных в каждом помещении, поступают к центральному компьютеру, который обрабатывает полученные сигналы и в зависимости от поставленной задачи генерирует управляющие команды для устройств, которые следует задействовать.

ИНТЕРЕСНО

Самому понятию «умный дом», оказывается, уже больше 30 лет. Оно было сформулировано еще в 70-е годы прошлого века Институтом интеллектуального здания в Вашингтоне. Формулировка звучала так: «Умный дом – это здание, обеспечивающее продуктивное и эффективное использование рабочего пространства».

По первоначальной задумке «умный дом» должен быть готовым к изменениям, то есть здание должно легко приспосабливаться к нуждам и потребностям человека. Присуща «умному дому» также возможность изменять конфигурацию систем, наращивая или видоизменяя ее. Естественно, технические и инженерные системы такого дома должны быть спроектированы так, чтобы их можно было достаточно просто адаптировать к возможным изменениям в будущем. Кроме этого, все системы дома должны иметь возможность интеграции друг с другом при минимуме затрат. Их обслуживание должно быть организовано также оптимальным образом.

Основные функции умного дома включают в себя управление следующими системами:

□ электроснабжение и освещение;

□ Интернет, телефонная и сотовая связь, система оповещения;

□ телевидение, аудио– и видеосистемы;

□ дистанционное управление;

□ водоснабжение и канализация;

□ климат-контроль, отопление и вентиляция;

□ обеспечение безопасности и видеонаблюдение;

□ пожарная сигнализация;

□ мониторинг поломок, например утечек газа или протечек воды;

□ и т. д.

При нарушении безопасности или поломке система тут же проинформирует хозяина о происшествии (например, посредством SMS или электронной почты), сообщит об этом в соответствующую службу: милицию, пожарную охрану и пр. Кроме этого, система «умного дома» в случае внештатной ситуации должна уметь сама наводить порядок: перекрыть воду или газ, выключить звук сигнализации или электроэнергию.

«Умный дом» в нашем понимании – это дом, в котором мы будем чувствовать себя уютно и безопасно. В котором одним только нажатием кнопки на пульте мы сможем зашторить все окна или выключить свет. В котором тем же самым пультом в одно мгновение мы сможем отрегулировать влажность и температуру воздуха или превратить комнату в домашний кинотеатр. В котором, проснувшись ночью, мы сможем пройти в кухню, не включая свет – он сам будет включаться, а может, световая дорожка на полу приведет нас туда, куда нам надо. Другими словами, «умный дом» – удобный дом.

1.1. Для чего дому «ум»?

Конечно, комфорт – важная вещь. Но мы все еще в силах, когда нам это нужно, подойти к выключателю, чтобы выключить его, сходить на кухню для того, чтобы удостовериться, что газ выключен, или дотянуться до двух пультов: от телевизора и от музыкального центра. Мы вполне можем обойтись без всей этой интеллектуальности квартиры. Можем. Но зачем? Ведь кроме комфорта «умный дом» таит в себе еще кое-что.

Концепция построения «умного дома» основывается на трех моментах:

□ экономия;

□ комфорт;

□ безопасность.

Есть еще такое понятие, как престиж, однако этот пункт не столь существенен, как первые три. Рассмотрим их по отдельности.

Экономия

Вам не кажется странным, что главным и первым пунктом концепции создания «умного дома», построение которого обходится в баснословно большие деньги, является экономия? Билл Гейтс потратил на создание своего известного дома больше 50 миллионов долларов, а в фирмах, предлагающих создать подобную систему в вашем доме, обещают это сделать всего за несколько тысяч долларов. Мило, не правда ли? Однако где же обещанная экономия?!

Экономия кроется не в установке системы «умного дома», а в дальнейшем использовании этой системы. В нашей стране экономия воды и электричества пока не является актуальной. Однако в зарубежных странах люди давно озабочены подобными вопросами. Здесь-то «умный дом» и проявляет все свои достоинства. По статистике зарубежных стран, интеллектуальные системы позволяют существенно сокращать расходы в «умном доме»:

□ оплату за тепловую энергию – на 50%;

□ оплату за воду – на 41%;

□ оплату за электроэнергию – на 30%;

□ эксплуатационные расходы – на 30%.

С учетом того, что жилищно-коммунальные хозяйства вовсю пересматривают стоимость электроэнергии, воды и тепла, возможно, и нам уже есть смысл задуматься об экономии на этих службах. И если на сегодняшний день выгода при экономии за счет установки интеллектуальных систем еще не слишком заметна, через некоторое время она станет очевидной.

История созданных списков литературы | Список литературы, содержащий слова: «умный дом

500 схем для умного дома

500 схем для радиолюбителей. Современная схемотехника в освещении. Эффективное электропитание «Умного дома»

Давиденко Ю. Н. «500 схем для радиолюбителей. Современная схемотехника в освещении. Эффективное электропитание люминисцентных, галогенных ламп, светодиодов, элементов «Умного дома» Наука и Техника, 2008 год, 320 стр., ил., (6,80 мб djvu)

Авторы книги систематизировали существующие схемы электронных устройств. Эти устройства вы можете собрать собственными руками. Их предназначение создать эффективное и экономное управление электропитанием современных светильников. Управление осуществляется светильниками различных типов: светодиодами, галогенными и люминисцентными лампами

Конструкции регуляторов вполне доступны для самостоятельного изготовления. В книге есть вся необходимая информация по изготовлению приглянувшейся конструкции. Все схемы в руководстве подробно прокомментированы, снабжены эскизами печатных плат и указаниями по сборке и настройке. Найдете много полезного для устройства освещения «Умного дома». Безусловно книга найдет своих читателей среди радиолюбителей и домашних мастеров.

Скачать книгу бесплатно6,80 мб djvu+

Похожая литература

195

https://www.htbook.ru/samodelki/knigi_po_samodelkam/500-skhem-dlja-umnogo-doma500 схем для умного домаhttps://www.htbook.ru/wp-content/uploads/2014/10/500_SH.jpghttps://www.htbook.ru/wp-content/uploads/2014/10/500_SH.jpg2015-09-17T20:49:56+04:00Книги по самоделкамДля дома,Радиоэлектроника,Самоделки,Умный дом,Электротехника500 схем для радиолюбителей. Современная схемотехника в освещении. Эффективное электропитание ‘Умного дома’
Давиденко Ю. Н. ‘500 схем для радиолюбителей. Современная схемотехника в освещении. Эффективное электропитание люминисцентных, галогенных ламп, светодиодов, элементов ‘Умного дома’ Наука и Техника, 2008 год, 320 стр., ил., (6,80 мб djvu)
Авторы книги систематизировали существующие схемы электронных устройств. Эти…YakovLukich
[email protected]Техническая литература

устройства, литература от «Z-Wave Украина»

Технологии умного дома Z-Wave представляют собой ячеистую сеть, состоящую из маломощных радиочастотных модулей, встраиваемых в бытовое или офисное электрическое оборудование. Особенностью Z-Wave устройства является передача сигнала в диапазоне частот до 1 ГГц, что позволяет исключить различные помехи. В отличие от Wi-Fi   и других протоколов передачи данных, z wave умный дом, компоненты которого могут быть абсолютно любыми, не рассчитан на передачу больших потоков информации и включает в себя только простейшие команды для удаленного контроля работы оборудования.

В данном разделе вы сможете приобрести устройства для автоматизации процесса управления различными бытовыми системами (отопление, кондиционирование, водоснабжение, освещение и прочее), а также официальную Z-Wave литературу на Z-Wave устройства. 

Принцип работы Z-Wave устройств

Особенностью работы Z-Wave устройств является возможность использования каждого модуля как принимающей и передающей стороны. Таким образом, выстраивается маршрутизация управляющего сигнала. Благодаря этому умный дом Z-Wave может иметь внушительные размеры, однако сигнал в низком радиочастотном диапазоне будет передаваться, минуя все преграды.

Обратите внимание, что данная технология универсальна. Z-Wave умный дом может включать в себя такие компоненты, как датчики (протечки, вибрации, разбитие, температуры, наличия дыма в помещении и так далее), контроллеры, пульты. При этом, поскольку технология беспроводная, дизайн интерьера будет сохранен в прежнем виде. Более подробно ознакомиться с особенностями технологии Z-Wave умный дом можно с помощью Z-Wave литературы.

Z-Wave умный дом: компоненты

В данном разделе собраны такие компоненты Z-Wave умного дома, как всевозможные датчики (как узкоспециальные, так и 4 в 1), контроллеры, сирены, умные розетки. С помощью предлагаемых элементов умного дома Z-Wave, вы сможете полностью автоматизировать управление бытовыми приборам, вплоть до удаленного открытия жалюзи или организации графика полива придомовой территории. Важным плюсом данной технологии является высокая совместимость Z-Wave устройств от разных производителей, а также доступность программного обеспечения. Начать изучение процесса построения ячеистой сети можно, ознакомившись с Z-Wave литературой либо на собственном опыте. Для этого достаточно приобрести все необходимые модули системы умный дом Z-Wave в данном разделе.

Литература по системе умный дом Z-Wave

Если вы уже имеете опыт в подобной деятельности, Z-Wave литература может и не понадобиться. Однако если вы только знакомитесь с системой умного дома Z-Wave, лучше предварительно почитать материалы разработчиков. В книге вы найдете не только подробнейшую информацию о принципе действия данной технологии, но и перечень компонентов, нужных для начала проекта умного дома Z-Wave. Также там приведены ответы на самые распространенные вопросы, связанные с ячеистой сетью и ряд полезных советов по ее установке и самостоятельной настройке.

Заказывайте Z-Wave устройства и литературу прямо сейчас.

диплом умный дом радиосвязь, Электроника, электротехника, радиотехника

Пример готовой дипломной работы по предмету: Электроника, электротехника, радиотехника

Содержание

Оглавление

Введение 3

Термины, определения и сокращения 5

1 АНАЛИЗ СУЩЕСТВУЮЩИХ МЕТОДОВ И СИСТЕМ «УМНОГО ДОМА» 6

1.1 Обзор системы «Умный дом» 6

1.2 Средства систем автоматизации «Умного дома» 8

1.3 Технологии и протоколы для построения «Умного дома» 12

2 ОБЪЕКТ АВТОМАТИЗАЦИИ 19

3 СИСТЕМА КОМФОРТА 21

3.1 Управление освещением 21

3.1.1 Требуемые функции системы управления освещением 21

3.1.2 Светотехнический расчет всех помещений объекта 22

3.2 Объекты управления 41

3.3 Выбор исполнительных устройств 43

3.3.1 Микроконтроллер 43

3.3.2 Приемопередатчик Z-Wave 43

3.3.3 Диммер 48

3.3.4 Датчик движения 50

4 СИСТЕМА БЕЗОПАСНОСТИ 54

4.1 Выбор готового решения GSM сигнализации 55

4.2 Обнаружение задымления на объекте 58

4.3 Обнаружение открытия окон и двери 60

4.4 Система предотвращения протечек воды 61

4.4.1 Готовые решения систем защиты от протечек воды 63

4.4.2 Выбор готового решения систем от протечек воды 64

4.4.3 Описание выбранной системы защиты от протечек воды 65

4.4.4 Установка системы защиты от протечек воды на объекте 70

5 ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ 72

5.1 Тенико-экономический анализ проекта 72

5.2 Организационное обоснование проекта 73

5.3 Ситуация на рынке 74

5.4 Расчет сметы затрат проекта 75

ЗАКЛЮЧЕНИЕ 76

Список литературы 78

Приложение А План автоматизируемого помещения 80

Приложение Б Схема размещения элементов системы на объекте автоматизации 81

Приложение В Презентация 82

Выдержка из текста

Умный дом (англ. Smart House) — жилой дом, оснащенный современным техническим оборудованием и устройствами для комфортного проживания людей.

Цель дипломного проекта — это проектирование беспроводной системы «Умный дом» в городской квартире, которая позволит нам управлять работой ее объектов (вентиляция, отопление, энергоснабжение и т. д.), с помощью, установленных в помещении датчиков, контроллеров и исполнительных устройств, работающих в автоматическом режиме.

Задача проекта «Умный дом» состоит в том, что единый комплекс электроники, должен согласованно управлять работой всего инженерного обеспечения дома. Для этого следует провести анализ существующих методов построения систем автоматического управления квартирой, выбрать подходящее аппаратное обеспечение, разработать алгоритмы, которые позволят управлять работой объекта и реализовать их в программном обеспечении для работы контроллера и интерфейса.

Понятие «Умный дом» было сформулировано Институтом интеллектуального здания в округе Колумбия (США) в 1970-х годах, под ним понималось здание, обеспечивающее эффективное и продуктивное использование доступного рабочего пространства.

Сегодня существует масса предложений от различных системных интеграторов по проектированию и установке систем автоматизации для больших зданий и отдельных помещений. Уровень самих технических решений и стоимости проектов — самый разнообразный. Реальная потребность в автоматизации зданий и помещений вызвана практически только экономическими причинами. Конечно же, активное внедрение систем комплексной автоматизации зданий наталкивается на проблему увеличения стоимости здания. В зависимости от степени сложности проекта прирост стоимости квадратного метра здания может увеличиться на порядок, но как показывают расчеты, окупаемость вложений в автоматизацию наступает после 5-6 лет эксплуатации «Умного дома».

Существует масса достоинств «Умного дома», благодаря которым внедрение таких систем с каждым годом увеличивается и продвигается на мировом рынке, в том числе и в России. Такие, как снижения затрат на эксплуатацию здания и использование коммунальных услуг, а так же автоматизация жилого комплекса, которая гарантирует комфортную и безопасную эксплуатацию здания. Данная тема очень актуальна в наши дни на бытовом уровне, поэтому в этом дипломном проекте рассматривается автоматизация жилого комплекса на примере квартиры, в результате которого будет произведена максимально возможная автоматизация жилого помещения. Для этого в дипломном проекте использованы все возможные функции «Умного дома».

Список использованной литературы

Список литературы

1. Белов А.В., Конструирование устройств на микроконтроллерах – СПб.: Наука и техника, 2005 – с. 255.

2. Болтон У.С,. Карманный справочник инженера – метролога. М.: Изда-тельский дом «Додека-ХХI», 2002. с. 32.

3. Бондарь Е.С. Автоматизация систем вентиляции и кондиционирования воздуха — К.: «Аванпост-Прим», – 2005.

4. Гололобов В. Н. «Умный дом» своими руками / В. Н. Гололобов. — М. : НТ Пресс, 2007. — 416 с.

5. Гордиенко А.С., Сидельник А.Б., Цибульник А.А., Микропроцессорные контроллеры для систем вентиляции и кондиционирования С.О.К.-2007, № 4.

6. Гулякина Н.А. Общая теория систем [Электронный ресурс]: электронный учебно-методический комплекс. — Мн.: БГУИР, 2007 (Кафедра интеллектуальных информационных технологий)

7. Евсеев А.Е., «Стабилизированный регулятор мощности»: Радио, 2002г., № 4, стр.36.

8. Кашкаров А.П.Электронные схемы для «умного дома»

9. Логинов А.В., Программирование микро-ЭВМ семейства МК

51. Учеб. Пособие – СПб.: Балт. гос. тех. ун-т, 1996 – 72с.

10. Марк Э.С. Практические советы и решения по созданию «Умного дома», НТ Пресс, 2007 г.

11. Платан. Электронные компоненты. Каталог 2008 г. с. 227.

12. Попов Э.В., Фоминых И.Б., Кисель Е.Б., Шапот М.Д. Статические и динамические экспертные системы. — М.: Финансы и статистика, 1996.

13. Роберт К. Элсенпитер, Тоби Дж. Велт «Умный Дом строим сами», Кудиц-Образ, 2004г.

14. СНиП 2.04.05-91 Отопление, вентиляция и кондиционирование.

15. СНиП 3.05.07-85 Системы автоматизации.

16. Солодовников В.В. и др., Основы теории и элементы систем автоматического регулирования. Учебное пособие для вузов. – М.: Машиностроение, 1985.

17. Сурмин Ю.П. Теория систем и системный анализ: Учеб. пособие. — К.: МАУП, 2003. — 368 с.

18. Тесля Е.В. «Умный дом» своими руками. Строим интеллектуальную цифровую систему в своей квартире (+CD), 2008

19. Федоров И.В., «Сколько этажей у интеллектуального здания?» — «Бизнес: Организация, Стратегия, Системы», № 10 1999 г.

20. Харке В.А., Умный дом. Объединение в сеть бытовой техники и системы коммуникаций в жилищном строительстве. Техносфера, 2006 г.

21. Харке Вернер «Умный дом. Объединение в сеть бытовой техники и систем коммуникаций в жилищном строительстве», Техносфера,2006г.

22. http://datasheets.ru– сайт электронной поисковой системы Datashets.

23. http://http://www.z-wave.ru/– устройства для «умного дома».

24. http://thg.ru – системы управления «умным домом».

25. http://www.chip-dip.ru – сайт поставщика электронных компонентов компании Chip&Dip;.

Электроника НТБ — научно-технический журнал — Электроника НТБ

Рынок технологий «умного дома»

Развитие технологий «умного дома» началось 20 лет назад – в середине 1990-х годов. Сегодня аналитические компании, выполняющие маркетинговые исследования в этой области, единодушно оценивают этот рынок (с учетом продаж аппаратуры, услуг и установки) как быстро развивающийся. Если в 2014 году, по данным компании HIS Technology, доля «умных домов» в мире не превышала 1%, то к 2018 году этот показатель увеличится в три-четыре раза, и к этому времени будет установлено 45 млн. таких домов. Правда, стои­мостная оценка рынка варьируется от 12 млрд. долл. в 2018 году (HIS Technology) до 71 млрд. долл. (Juniper Research – английская компания, изу­чающая развитие средств телекоммуникации и их применения).

К 2020 году, согласно прогнозам компании Allied Market Research, мировой рынок «умных домов» и зданий достигнет 35,3 млрд. долл. (среднегодовые темпы роста за 2014–2020 годы – 29,5%). Его развитие частично стимулирует рост спроса на планшетные компьютеры, которые приверженцы принципа «сделай сам» (Do It Yourself, DIY) широко используют как эффективное средство реализации «умного дома». Снижение цен на устройства «умного дома», внимание и обеспокоенность потребителей относительно состояния окружающей среды и безо­пасности также способствуют увеличению объема их продаж [10].

Согласно оценкам шведской компании Berg Insight, специализирующейся в области маркетинговых исследований систем межмашинного взаимодействия и Интернета вещей, наиболее широкое распространение «умные дома» получили в Северной Америке. К концу 2012 года в этом регионе их было установлено 3,5 млн. Из них 0,7 млн. представляли собой многофункциональные системы или системы полного обслуживания дома, тогда как 2,8 млн. – выполняли только какую-либо конкретную функцию, например контроль климата или охраны. Поскольку в доме могут использоваться несколько «умных технологий», указанное число установленных систем соответствует наличию ∼2,9 млн. «умных домов» в рассматриваемом регионе. В 2012 году рынок систем «умного дома» в стоимостном выражении составлял 1,6 млрд. долл. За период 2012–2017 годов, по прогнозам Berg, их число в Северной Америке возрастет до 31,4 млн. (совокупный среднегодовой темп роста, CAGR – 55%) и объем продаж составит 9,4 млрд. долл. (CAGR – 42%).

Европейский рынок систем «умного дома» пока только начал формироваться и отстает от американского примерно на три года. К концу 2012 года в 29 странах Европейского союза было установлено 1,06 млн. таких систем, из них 0,15 млн. представляли собой многофункциональные устройства, а остальные 0,91 млн. – однофункцио­нальные. Продажи составили 0,52 млрд. долл. (0,39 млрд. евро). К 2017 году число установленных систем в странах Европейского союза достигнет 17,4 млн. (CAGR – 56%), объем продаж – 3,4 млрд. долл. (2,6 млрд. евро) при CAGR 46% [11].

Система «умного дома» состоит из разнообразных аппаратных и программных средств. В 2014 году многие гиганты, производящие бытовую технику, объявили о своем желании занять ниши разви­вающегося рынка относительно недорогих приборов и систем «умного дома». Однако они испытывают конкуренцию со стороны операторов телекоммуникационных услуг, поставщиков средств охраны, электронных приборов и программного обеспечения, а также энергокомпаний. Это привело к формированию сложной экосистемы, в которую вошли поставщики таких систем и платформ умного дома. Помимо традиционных поставщиков систем полного обслуживания дома – Crestron, Control4, Gira и Jung – на рынке появились новые крупные изготовители таких систем – Vivint, ADT, Comcast и Vera Controls в Северной Америке и eQ-3 и SFR в Европе. Комплектное оборудование для систем «умного дома» поставляют такие промышленные лидеры, как Honeywell, Whirlpool, ASSA ABLOY, Somfy, Philips и Sony. Требование обеспечения взаимосвязи компонентов системы привело к появлению приборов нового типа и пересмотру проектов таких устройств, как системы охраны и интеллектуальные термостаты. В результате на рынок вышли компании D-Link, Sonos, Belkin, Ecobee, Nest и Numera. Ведущие поставщики программного обеспечения систем умного дома – iControl, Alarm.com и AlertMe. Но они начали испытывать конкуренцию со стороны таких крупных компаний, как Arris, Amdocs и Technicolor.

Принять участие в гонке решили и постав­ляющие альтернативное программное обеспечение компании Apple и Google. В январе 2014 года Google объявила о заключении соглашения на приобретение за 3,2 млрд. долл. компании Nest Labs [12], создавшей популярный самообучающийся термостат Nest Learning Thermostat, автоматически регулирующий расход электроэнергии в зависимости от изменения внешних условий среды. В конце года владельцы термостата уже могли управлять им с помощью речевых команд, используя смартфоны с ОС iOS или Android. Google также ведет разработки домашних систем охраны [13].

Apple работает над созданием платформы программного обеспечения для системы управления устройствами «умного дома» и ведет переговоры с группой ритейлеров по использованию ее в их приборах. По горячим следам тенденции формирования «умных домов» компания в начале 2015 года объявила о создании системы HomeKit с ОС iOS 8, язык которой понимают приборы «умного дома» любого изготовителя. Система HomeKit поддерживает интеллектуальный персональный помощник и вопросно-ответную систему Siri, обрабатывающую естественную речь. На выставке бытовой электроники CES 2015 были представлены разнообразные совместимые с HomeKit изделия – от интеллектуальных систем регулировки водоснабжения до интеллектуальных дверных замков [14]. Правда, высказывается опасение, смогут ли такие разработки стимулировать приобретение системы «Умный дом», то есть предлагаемый функционал действительно необходим, или это просто топовый и модный бренд.

Что же собой представляют современные системы «умного дома»?

Основные требования к системе «Умный дом»

В сущности, «умный дом» должен соответствовать образу жизни хозяев. Он устроен так, что все коммунальные системы (водоснабжения, энергообеспечения, вентиляции, кондиционирования, отопления и прочие) работают в комплексе и подчинены одной цели – обеспечить жильцам максимальный комфорт и защищенность. Система «Умный дом» должна включать в себя следующие объекты автоматизации:

управление всей домовой инфраструктурой, включая освещение, водоснабжение и прочее;

централизованное управление системами безо­пасности и охранно-пожарной сигнализации, в том числе контроль доступа, нагрузок и аварийных состояний;

климат-контроль, включая управление системой вентиляции и кондиционирования;

управление связью и компьютерной сетью, включая беспроводную;

управление аудиовизуальной и развлекательной бытовой техникой;

средства медицинской помощи и мониторинга активности в доме.

Функции общего текущего контроля данных и регулирования системы «Умный дом» выполняет специальный автоматизированный интеллек­туальный электронный блок управления встроенными микроконтроллерами, осуществляющими сбор и обработку данных и беспроводную связь с другими компонентами системы. При необходимости с помощью интеллектуального блока можно опускать жалюзи или шторы, включать кондицио­нер или систему отопления, подключать устройства охранно-пожарной сигнализации, а в случае крайней опасности сообщать пользователю об аварийной ситуации и принимать меры по предотвращению ее последствий.

Устройства, необходимые для создания «умного дома», можно объединить в несколько групп (рис.2). При желании можно подключать новые устройства в дополнение к имеющимся.

Элементная база системы «Умный дом»

Выделим основные компоненты централизованной автоматизированной системы «Умный дом», обеспечивающие ее успешное функционирование (рис.3). Наиболее важные и необходимые компоненты системы: управляющая программно-аппаратная платформа, микроконтроллерные исполнительные модули, различные датчики (температуры, освещения, влажности), средства охранно-пожарной сигнализации.

Программно-аппаратная платформа
управления системой

Перспективным электронным блоком управления системой «Умный дом» считается программно-аппаратная платформа под торговой маркой Arduino – электронная плата со свободным программным обеспечением, выполненная на основе удобных в использовании аппаратных вычислительных устройств и интегрированной среды разработки (Integrated Development Environement, IDE). Базируются платформы Arduino на микроконтроллерах AVR компании Atmel – ATmega328, ATmega168, ATmega2560, ATmega32U4 с тактовой частотой 16 или 8 МГц. В предыдущих версиях применялись микроконтроллеры ATmega8, ATmega1280 и другие. Большинство плат программируются через USB [15].

Особенность Arduino – возможность установления специальных дополнительных плат расширения, так называемых шилдов (shields), подобно слоям бутерброда поверх платформы Arduino для придания ей новых возможностей. Так, существуют платы расширения для подключения к локальной сети (Ethernet Shield), для управления мощными моторами (Motor Shield), для получения координат и времени со спутников GPS (модуль GPS) и многие другие [16].

Выпущено несколько версий базовых платформ Arduino. Одна из последних – плата Arduino UNO R3, сердцем которой является микроконтроллер ATmega16U2 с тактовой частотой 16 МГц. Плата имеет 14 цифровых входов/выходов (шесть из которых – выходы ШИМ), шесть аналоговых входов на постоянный ток 40 мА, флеш-память объемом 32 Кбайт, электрически стираемое программируемое ПЗУ (ЭСППЗУ) объемом 1 Кбайт и 2-Кбайт СОЗУ. Отличается плата от предыдущих версий наличием конвертера USB-UART [17].

Предлагается также базовая плата Arduino DUE R3 на основе 32-разрядного Cortex M3 процессора AT91SAM3X8E с тактовой частотой 84 МГц. Плата имеет 54 цифровых входа/выхода (14 из которых – выходы ШИМ), 16 аналоговых входа. В отличие от большинства плат Arduino, рабочее напряжение Arduino Due R3 составляет 3,3 В, а не 5 В. На плате установлено два разъема micro-USB: один для отладки, а другой для поддержки функции USB-хост и подключения к контроллеру внешних USB-устройств: мыши, клавиатуры, смартфонов и т. п. [18].

Концепция программирования платформы Arduino

Программирование платформы осуществляется через собственную специальную интегрированную среду разработки IDE, позволяющую составлять управляющие программы (скетчи) для платы. В IDE входят текстовый редактор программного кода, компилятор и модуль для установки новых прошивок платы. Для загрузки программ и установления связи среда разработки подключается к аппаратной части Arduino. IDE написана на языке Java на основе проекта Processing, работает под ОС Windows, Mac OS X и Linux. Язык программирования Ардуино – стандартный C++. Программы, написанные с помощью Arduino, обрабатываются препроцессором, а затем компилируются.

Микроконтроллерный исполнительный модуль

Исполнительные блоки системы «Умный дом» в основном построены на основе микроконтроллеров AVR с RISC-архитектурой, работающих согласованно с дискретным приемопередатчиком или беспроводной системой связи на кристалле [19]. В зависимости от построения системы, сложности программно-аппаратного обеспечения и требуемого форм-фактора ARM-микроконтроллер может быть 8- или 32-разрядным. Более широкие внутренние шины и совершенные периферийные устройства 32-разрядного микроконтроллера обеспечивают более высокое быстродействие системы управления по сравнению с 8-разрядным контроллером. Для приложений с рабочим циклом «ускоренно работай, а потом спи» (Run Fast, Then Sleep, RFTS), применение 32-разрядного устройства обеспечивает более короткий рабочий период и повышенную энергоэффективность.

Программы AVR-микроконтроллеров хранятся во флеш-памяти объемом от 1 до 256 Кбайт. Память данных контроллеров разделена на три части:

регистровую память – 32 регистра общего назначения;

статическую оперативную память (СОЗУ) объемом от 64 байт до 4 Кбайт. Для сохранения данных при отключении питания контроллера возможно применение внешнего СОЗУ объемом до 64 Кбайт;

энергонезависимую память на основе ЭСППЗУ объемом от 64 байт до 4 Кбайт.

Периферия микроконтроллеров AVR включает от трех до 48 линий ввода и вывода, блок поддержки внешних прерываний, таймеры-счетчики, сторожевой таймер, аналоговые компараторы, 10-разрядный восьмиканальный АЦП, устройство сброса по понижению питания, широтно-импульсные модуляторы. Для связи с внешними устройствами помимо портов ввода/вывода в микроконтроллерах предусмотрены универсальный последовательный приемопередатчик (UART или USART), а также возможность использования последовательных двухпроводных интерфейсов TWI или SPI.

Микроконтроллерные модули должны стоять в каждой комнате, работать от напряжения питания 7–40 В и обеспечивать возможность подключения различных датчиков и кнопок типа «сухой контакт» (герконов, кнопок, датчиков движения). Микроконтроллеры, управляющие внешними устройствами, способны выполнять простейшие действия без участия сервера (включать свет по кнопке, по данным датчика движения, геркона).

Подсистема климат-контроля

Подсистема управления климатом поддерживает и изменяет значения температуры и влажности, а также контролирует циркуляцию свежего воздуха снаружи и внутри помещения. Функции климат-контроля системы «Умный дом» выпол­няются с помощью трех систем: отопления, вентиляции и кондиционирования. Эти инженерные системы в результате интеграции работают как единое целое, создавая комфортные климатические условия в помещении. Работу системы обеспечивает набор разнообразных датчиков, фиксирующих текущее состояние микроклимата в доме (температуру, влажность, наличие дыма, состав и скорость движения воздуха, а при необходимости – освещенности, инсоляции, состояния окон и дверей и т. п.), а также средства управления – переключатели и дисплейные панели. Последние приме­няются для установления требуемого режима работы климатических систем и отображения текущих показателей.

Возможна индивидуальная регулировка микроклимата для каждого жильца дома, за счет условного разделения помещения на зоны, для каждой из которых задается требуемый режим (сценарий) и устанавливаются соответствующие значения управляемых и контролируемых параметров. При необходимости задается порядок изменения параметров во времени. Тот или иной исполняемый подсистемой климат-контроля сценарий для каждой зоны выбирается автоматически (например, в соответствии с датой, днем недели, временем суток, сезоном) или вручную. Кроме того, подсистема управления климатом может контролировать наличие в среде вредных и опасных реагентов: задымленности, угарного газа. Наконец, подсистема должна следить за состоянием оборудования – кондиционеров, котлов, средств отопления и вентиляции.

Данные многочисленных датчиков (например, температуры теплоносителя в системе отопления, мощности, потребляемой тем или иным сегментом теплого пола, состояния вентиляторов и шиберов вентиляционной системы, режимов работы кондиционеров) передаются подключенным к ним локальным контроллерам (регуляторам). Объекты управления системы климат-контроля – инженерные системы, механизмы и устройства, оказы­вающие воздействие на климатические параметры. Основные характеристики объектов с точки зрения управления – коэффициент передачи, инерционность и запаздывание передачи данных.

Подсистема охранно-пожарной сигнализации

Подсистема охранно-пожарной сигнализации – сложный комплекс технических средств, служащих для своевременного обнаружения возгорания и предотвращения несанкционированного проникновения в охраняемую зону. Как правило, устройство охранно-пожарной сигнализации входит в комплекс, объединяющий системы безопасности и инженерные системы здания, обеспечивая достоверной адресной информацией средства оповещения, пожаротушения, дымоудаления, контроля доступа и др. [20].

Каждое устройство охранно-пожарной сигнализации оснащено извещателями, контролирующими различные физические параметры среды. Широко используются пассивные и периметральные активные ИК-извещатели, магнитоконтактные, приборы извещения о разбитом стекле, комбинированные активные устройства. В системах пожарной сигнализации применяются тепловые, дымовые, световые, ионизационные, комбинированные и ручные извещатели.

В зависимости от способов выявления тревоги и формирования сигналов извещатели и системы охранно-пожарной сигнализации подразделяют на следующие типы:

неадресные с фиксированным порогом чувствительности. Извещатели этого типа входят в общий шлейф устройства охранно-пожарной сигнализации. В результате при срабатывании одного из приборов формируется обобщенный сигнал тревоги;

адресные, данные которых содержат адрес прибора охранно-пожарной сигнализации, что позволяет определить зону пожара с точностью до места нахождения извещателя;

адресно-аналоговые – наиболее информативные и совершенные. Текущие значения контроли­руемого параметра вместе с адресом извещатель передает по шлейфу охранно-пожарной сигнализации. Такие устройства используются для раннего обнаружения тревожной ситуации, получения данных о необходимости технического обслуживания приборов вследствие их загрязнения или других факторов. Кроме того, адресно-аналоговые системы позволяют, не прерывая работу подсистемы охранно-пожарной сигнализации, программно изменять фиксированный порог чувствительности извещателя при необходимости его адаптации к условиям эксплуатации.

Подсистема регулировки освещения

Подсистема создает условия комфортного освещения различных помещений «умного дома», исходя из наружной освещенности, потребностей пользователей и других параметров. Модуль регулирования освещенности «умного дома» учитывает типичные значения освещенности при разных условиях (см. табл.).

Система регулировки освещения рассчитана на работу с экономичными источниками света, в основном преимущественно полупроводниковыми светодиодами. В частности, могут использоваться светильники, разработанные с участием одного из авторов [21, 22].

Подключение датчиков к платформе управления системой

Для подключения различных датчиков к модулю Arduino используются имеющиеся в модуле цифровые и аналоговые порты ввода/вывода. В стандартном базовом модуле Arduino 20 контактов ввода-вывода (GPIO) [23]. При необходимости подключения большего набора датчиков в порт ввода-вывода Arduino могут быть включены различные платы расширения.

Проводные решения системы «Умный дом»

Проводные решения предусматривают соединение всех элементов системы «Умный дом», будь то датчики, центральное управляющее устройство, лампа или вентиль батареи, с помощью проводов. Достоинство проводного решения – практически неограниченный функционал: система отличается высокой скоростью работы, надежностью и отличной защищенностью от внешних воздействий. Еще одним немаловажным плюсом является абсолютная независимость в выборе производителей конечного оборудования, поскольку система позволяет интегрировать практически любые устройства.

Рассмотрим примеры датчиков c проводным подключением к управляющему модулю Arduino.

Датчик температуры и влажности DHT11

Цифровой датчик температуры и влажности DHT11 (рис.4) представляет собой составное устройство калиброванного цифрового выходного сигнала, соответствующего контролируемой температуре и влажности (рис.5). Отличается высокой надежностью и долговременной стабильностью работы. Датчик содержит резистивный сенсор влажности и компоненты структуры с отрицательным температурным коэффициентом сопротивления (NTC-структуры).

Характеристики датчика DHT11:

диапазон измеряемых температур, °C……. 0–50;

погрешность измерения температуры, °C….. ±2;

диапазон измеряемой влажности, %……. 20–90;

погрешность измерения влажности, %……… ±5;

ток питания

измерения, мА…………………………….. 0,3;

ожидания, мкА…………………………….. 60.

DHT11 взаимодействует с принимающей платформой Arduino по собственному протоколу. Коммуникация – двунаправленная:

микроконтроллер сообщает датчику о готовности считывания показаний, для чего на некоторое время устанавливает сигнальную линию в 0, а затем – в 1;

датчик подтверждает готовность передать данные, для чего в аналогичном порядке устанавливает сигнальную линию в 0, затем – в 1;

после этого датчик посылает микроконтроллеру 5 байт данных. Первые два описывают температуру, следующие два – влажность, последний – контрольную сумму, подтверждающую отсутствие ошибок считывания.

Благодаря тому, что датчик выполняет измерения только по запросу, достигается высокая энергоэффективность: в отсутствие коммуникаций потреб­ляемый ток невелик.

Датчик имеет стандартный трехпроводной интерфейс, может легко подключаться к пассивной плате расширителя (IO Shield) [24].

Датчик интенсивности освещения Bh2750

Bh2750 (рис.6) – микросхема цифрового датчика внешней освещенности со встроенным 16-бит АЦП, подключаемым к I2C-интерфейсу. Датчик напрямую выводит цифровой сигнал без дополнительных расчетов. Его выходной сигнал непосредственно считывается люксметром. Через интерфейс I2C возможен выбор адресов двух ведомых устройств.

Датчик пригоден для измерения интенсивности фар автомобиля, фонарей, фотографических ламп, цифровых фотоаппаратов, настройки ЖК-дисплея и подсветки клавиатуры мобильного телефона [25].

Характеристики датчика Bh2750:

напряжение питания

по постоянному току, В……………………… 3–5;

диапазон измерения, лк………………… 1,1–105;

разрешение, лк………………………….. 1–65535;

рабочая температура, °C………………… –40…85;

ток в режиме ожидания, мкА………………. 0,01;

рассеиваемая мощность, мВт……………….. 260;

интерфейс……………………………………… I2C

размер, мм…………………………… 21 × 16 × 3,3.

Цифровой датчик движения HC-SR501.

Основное назначение датчиков движения – автоматическое включение или отключение нагрузки в заданном интервале времени при появлении движущихся объектов в его зоне чувствительности. Он учитывает также уровень освещенности.

HC-SR501 представляет собой модуль пироэлектрического ИК-датчика движения (Pyroelectric InfraRed sensor, PIR), собранного на основе высокопроизводительной микросхемы обработки сигнала датчика BISS0001 с чувствительным элементом FIR800 (рис.7а). При включении питания модуля в течение 1–2 с формируется изображение комнаты, если после этого в помещении происходит движение, срабатывает устройство сигнализации.

Модуль может работать в двух режимах, устанавливаемых с помощью перемычки:

повторного запуска – H, при котором каждый раз при регистрации движения замер восстанавливается. При срабатывании датчика несколько раз подряд на его выходе (OUT) сохраняется высокий логический уровень;

одиночного запуска – L: после срабатывания и регистрации движения в течение заданного времени датчик отключается, даже если детектор по-прежнему регистрирует данные и на выходе появляется отдельный импульс.

В модуле используются два подстроечных резистора: один – для регулировки чувствительности (от 3 до 7 м), другой – задания времени, в течение которого при обнаружении движения на выходе будет установлена логическая единица «1» (от 5 до 300 с) (рис.7б).

У PIR-датчик движения HC-SR501 один трехконтактный штыревой интерфейс для подключения к микроконтроллеру. Напряжение питания – 4,5–20 В обеспечивает Arduino контроллер, другое управляющее микропроцессорное устройство или внешний источник питания.

К управляющему микроконтроллеру (или другим микросхемам) модуль рекомендуется (хотя и необязательно) подключать через транзистор и подтягивающий резистор с сопротивлением 10 кОм.

Характеристики датчика HC-SR501:

входное напряжение, В……………………… 3–5;

выходной ток, мкА……………………………. 50;

напряжение на выходе 3,3-В TTL-схемы, В

высокий уровень…………………………….. 4;

низкий уровень…………………………… 0,4;

угол обнаружения, градус……………… 120–140;

время блокировки до следующего замера, с.. 2,5;

рабочая температура, °C………………. –20…80;

размер, мм……………………………. 32 × 24 × 18;

масса, г………………………………………… 25.

Детектор движения удобен для применения в арт-инсталляциях, интерактивных стендах и в случаях, когда нужен дешевый способ обнаружения присутствия людей [26].

Применение проводной технологии доставляет определенное неудобство как проектировщикам систем, так и пользователям, которым приходится прятать провода под полом, плинтусом или в стенах.

Беспроводное подключение датчиков

Для создания системы «Умный дом» с беспроводным подключением датчиков лучше всего подходит система связи стандарта ZigBee. Стандарт ориентирован на создание больших сетей (до 65536 узлов), требующих гарантированной безопасной передачи данных при относительно небольших скоростях (250 Кбит/с) и возможности длительной работы устройств от автономных источников питания (более одного года от батареи).

Среди свойств ZigBee следует выделить поддержку стандартом сложных топологий сетей (рис.8) [27], благодаря которой при относительно малой дальности связи двух соседних устройств, можно обеспечить большую зону покрытия сети. Другая отличительная особенность стандарта – возможность самовосстановления сети в случае выхода из строя отдельных ее узлов. Это свойство основано на том, что каждый узел следит за соседними и на основе оценки мощности принятых от них сигналов постоянно обновляет маршрутные таблицы. В результате при изменении пространственного расположения соседей или выходе из сети одного из устройств, вычисляется новый маршрут передачи сообщения. Это свойство исключительно важно в сетях, функционирующих на промышленных объектах в жестких условиях эксплуатации и при наличии промышленных помех, а также в тех случаях, когда часть узлов находится на движущихся устройствах.

Для подключения датчиков к системе мониторинга «умного дома» полезно применять спе­циальные дополнительные расширительные платы – XBee Shield и модули XBee компании Maxstream. Отметим, что Maxstream предлагает весьма обширный перечень модификаций модулей XBee с различными значениями выходной мощности и чувствительности приемника, а также с различной конструкцией антенны. Они представляют собой достаточно развитые устройства, работающие под управлением собственного микроконтроллера MC9S08.

В системе «Умный дом» беспроводная связь, как правило, необходима когда датчики и исполнительные устройства находятся в удаленных или труднодоступных местах.

WEB-сервер системы «Умный дом»

Для удаленного доступа к информации системы мониторинга «Умный дом» ее необходимо подключить к WEB-серверу или IP-менеджеру. Благодаря соединению системы с сетью Интернет можно контролировать все системы потребления электроэнергии в доме, устанавливать, где горит свет, какая температура в комнатах, какой прибор находится под напряжением, а также фиксировать передвижения по дому. При необходимости с помощью мобильной телефонии, КПК, iPhone или iPad можно подавать управлять и контролировать всю систему жизнеобеспечения жилища, даже находясь на значительном расстоянии от дома.

Для практической реализации недорогого WEB-сервера совместно с модулем Arduino рекомендует­ся использовать модуль Ethernet Shield (рис.9).

Многочисленные микросхемы беспроводных систем связи для управления всеми функциями «умного дома», разрабатывает и производит итальянская компания Mipot [28]. К настоящему времени продано более 20 млн. таких модулей.

* * *

«Умный дом» – экономичная и удобная система, выполняющая функции под контролем центрального электронного блока управления. Однако число функций и их автоматическая реализация зависят от будущего хозяина.

Литература

Елисеев Н.  Технология х10: управление «умным домом». – Электроника: НТБ, 2007, № 7, с. 32–36.

Федоров А. I-House – технология Power-over-Ethernet. – Электроника: НТБ, 2007, № 7, с. 38–39.

Минаков Д.  Интегрированные системы управления: области применения. – Электроника: НТБ, 2007, № 7, с. 40–42.

Сафонов А.  Интеллектуальное здание. – Строительные материалы, оборудование, технологии XXI века, 2004, № 1, с. 44–45.

Электроника для умного дома: взгляд системного интегратора. Рассказывает генеральный директор компании «Архитектурная Электроника» А.Г.Горошко. – Электроника: НТБ, 2008, № 7, с. 18–21.

Кокорева И.  Системы «Интеллектуальное здание» и «Умный дом»: эффективные решения и новейшие разработки. – Электроника: НТБ, 2008, № 7, с. 22–27.

Лукичева Д.  Системы домашней автоматизации от компании TELETASK. – Электроника: НТБ, 2008, № 7, с. 36–38.

Система «Умный дом»: обзор технологий и домашних систем автоматизации. – buildingsmarthome.ru/smarthome/technology/smarthome-technologies-review.

Елисеев Н. EnOcean – океан энергии для «умного дома». – Электроника: НТБ, 2008, № 7, с. 40–43.

Устройство микроконтроллеров AVR. – cxema.my1.ru/publ/skhemy_ustrojstv_na_mikrokontrollerakh/ustrojstva_na_mk/ustrojstvo_mikrokontrollerov_avr/29–1–0–1675.

The Smart Home Intelligent Home Automation. – www.entrepreneurial-insights.com/smart-home-intelligent-home-automation.

Smart Homes and Home Automation. M2M Research Series from Berg Insight. – www.berginsight.com/ReportPDF/ProductSheet/bi-sh3-ps.pdf.

Google buys Nest Labs for $3.2 billion. – money.cnn.com/2014/01/13/technology/google-nest.

Google integrates Nest Learning Thermostat with iOS, Android– tech.firstpost.com/news-analysis/google-integrates-nest-learning-thermostat-with-ios-android-245822.html.

Betters E.  Apple HomeKit explained: What is it, and how does it work? – www.pocket-lint.com/news/129922-apple-homekit-explained-what-is-it-and-how-does-it-work.

en.wikipedia.org/wiki/Arduino.

amperka.ru/page/what-is-arduino.

www.chipdip.ru/product/arduino-uno-r3.

arduino.cc/en/Main/arduinoBoardDue.

cxema.my1.ru/publ/skhemy_ustrojstv_na_mikrokontrollerakh/ustrojstva_na_mk/ustrojstvo_mikrokontrollerov_avr/29–1–0–1675.

Структура охранно-пожарной сигнализации. – secandsafe.ru/stati/pojarnaya_bezopasnost/struktura_okhranno_pozharnoi_sighnalizatsii.

Андриянова И. В., Щербатова М. П., Беляев В. В.  Модульный светодиодный светильник. – Патент РФ на полезную модель № 107572. Приоритет 20.08.2011.

Попов И. В., Беляев В. В., Лехин В. П., Леонисова И. В.  Управляемый концентратор света. – Патент РФ № 116600, 20.05.2012.

Среда разработки Arduino. – www.arduino.ru/Arduino_environment.

Подключение датчика температуры и влажности DHT11 к Arduino. – wiki.amperka.ru/%D1%81%D0%B5%D0%BD%D1%81%D0%BE%D1%80%D1%8B: dht.

Датчик света Light Sensor-Bh2750 для Arduino. – arduino-kit.com.ua/product_883.html.

Датчик движения (PIR Motion sensor) HC-SR501. – digitalchip.ru/datchik-dvizheniya-pir-motion-sensor-hc-sr501.

Ван Чао. Проектирование системы автоматического беспроводного счетчика учета расхода воды на базе технологии ZigBee. – rudocs.exdat.com/docs/index-47903.html.

www.mipot.com.

Методы регулирования потребления энергии в умных домах

Methods to Regulate Energy Consumption in Smart Homes

S. I. Ali, M. Naeem, A. Mahmood, S. Razzaq, Z. Najam, S. Ahmed, S. H. Ahmed
 Kyungpook National University, Korea

August 25 2013

Значительное количество исследований было проведено для того, чтобы сделать бытовую технику более эффективной с точки зрения использования энергии. Различные методы были разработаны и реализованы для того, чтобы управлять спросом и энергоснабжением. В данной статье рассматриваются различные научно-исследовательские работы по широкому спектру методов управления энергией для «умных домов», направленные на снижение потребления энергии и минимизации потерь энергии. Идея умного дома разрабатывается с последующим обзором существующих методов управления энергопотреблением, которые, как правило, работают на основе нечеткой логики, эвристических методов, нейронных сетей и эволюционных алгоритмов.

Ключевые слова: cмарт-грид, Умный дом, управление энергией

Введение

Дома, составляющие в таких приборах или устройствах, которые потребляют энергию в эффективной манере и работают с цифровой аппаратурой известны, как «умный дом» [1]. Это обычно функционирует в домашней сети связи. Сеть дома делает общение между устройствами в эффективным образом, используя соответствующие коммуникационные технологии. Это позволяет устройствам быть подключены к интернету серверу и, как правило, поддерживает беспроводную связь. В сети или поставщики услуг ответственны за предоставление новых услуг клиентам и делает их легко доступными для людей. В некоторых случаях «умные» устройства должны быть достаточно умны, чтобы наблюдать жителей, проживающих в этих домах. Новейшие технологии используются для создания таких устройств, которые работают и автоматически взаимодействия. Единственная цель этих интеллектуальных устройств — обеспечить для своих жителей безопасную, активную жизнь и качественно влиять на условия, обеспечивающие позитивное влияние на их жизнь. На такие вопросы, как экологические нарушения, неуверенность, трудности общения, проблемы здоровья и различия разночтения сводятся к минимуму за счет использования смарт-устройств. Умный дом — это устройства контроля внутренней деятельности дома и здесь используется технология, которая позволяет устройствам, например, осуществлять включения и автоматические выключения.

Первое использование технологии «умный дом» был для того, чтобы контролировать вопросы охраны окружающей среды, так же освещение и проблемы с отоплением. В дальнейшем эта технология была разработана и интегрирована в дальнейшем эксплуатировать смарт-устройств на автоматизированной основе. Почти все приборы внутри умного дома подключены к интернету, из которых легко просмотреть их состояние, а также вызывает какого-либо действия путем направления команды пользователя. Эволюция и доступ высокоскоростного интернета позволило человечеству, чтобы принести комфорт и безопасность в своей жизни. Как следствие, многие корпорации разработали и внедрили концепцию «умного дома» в реальном мире, направленные на стресс свободной жизни. Эти устройства соблюдайте деятельности жильцов и действовать соответствующим образом, чтобы увеличить их уровень комфорта и удовлетворенности. Роль этих устройств включает рационального использования энергии и сокращения потерь энергии как можно больше.
Поставщики услуг предоставляют средства, которые позволяют устройствам обмениваться данными без проводов и автоматически контролируемым образом. Проблемы, связанные с умный дом технологии является трудность в изменении старых устройств в соответствии с новыми спецификациями. Концепция управления домом энергии описанной на рис. 1. Он показывает смарт-устройства, применяемые для управления энергии в «умных домах».

Рисунок 1: Умные приборы для управления энергией

Часть этой работы была принята в качестве документа конференции «The International Industrial and Information Systems Conference»  [25]. 

РАЦИОНАЛЬНОЕ ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ЭНЕРГИИ В «УМНЫХ» ДОМАХ

Использование нечеткой нейронной сети используется для управления устройствами в доме. Контроллер на основе нейронной нечеткой логики был разработан в интерфейс MATLAB и превращается в инструмент, с помощью аппаратных средств и использование интернет-технологий [2]. Этот метод используется в автоматизации бытовой техники с точки зрения сроков и использования энергии. Она в основном работает с, как поведение человека, наблюдая и чувствуя деятельности жильцов в доме и облегчения их услуги, которые им требуются. Бытовая техника способны контролировать рутинную жильцов в разное время на протяжении дня. По координации всей этой деятельности они функционируют таким образом, что обеспечивает чувство безопасности для жителей.

Метод для экономии энергии основаны на информации, бытовая техника была использована в [3]. Для того, чтобы управлять и контролировать устройства, которые работают по принципу оперативной информацией пользователей, в сети, включая IP, XML и Java присутствует в большинстве компаний, занимающихся бытовой техникой. IP используется как код общения, XML как форма, в которой данные передаются и Java-это язык, используемый для построения программного обеспечения, используемого в этих устройствах. Эксперимент проводился с помощью моделирования в среде, состоящей из ста домов с участием 16 различной бытовой техники. Результаты моделирования показали, что техника помогла в снижении потребления энергии на 15,6% в отличие от тех устройств, которые работают вручную. Этот вывод, что энергия может быть значительно снижен с помощью приборов, которые автоматически управляются и что концепция «умного дома» может успешно помочь в снижении потерь энергии [3]. Кроме того, сохраненное электричество может быть использован другими способами.

Другая система управления энергией с помощью простого настольного ПК и некоторых датчиков в здании было представлено в [4], направленных на сбережение энергии; датчики используются для того, чтобы увидеть, как много людей, вход и выход из здания, а роль ПК в свою очередь, устройства когда человек входит в здание и выключить его, когда хозяин вышел из дома с помощью номера счетчиков, зафиксированные датчиками, развернуты в различных местах внутри здания. Пришлось включаться и все другие праздные приборы должны быть только приборы, которые необходимы в определенное время. Таким образом, снижение потерь энергии способствует больше энергии, чтобы быть использованы в других отраслях там, где это требуется. Простая установка, состоящая из ПК и некоторых программ и простой оборудования, снижение потерь энергии.

Системы энергетического менеджмента была разработана в [5], который работает, наблюдая за деятельностью лиц, использующих тепловые и наглядное пособие. В этой системе датчики используются для мониторинга деятельности путем зондирования уровня тепла людей. С помощью этой системы, потери энергии, как сообщается, будет значительно снижена. В течение дня, есть достаточно дневного света, а значит, нет необходимости, чтобы включить свет. Естественный свет может использоваться в качестве альтернативы в течение дня. Кроме того, тепло из природных источников, таких как солнце также может быть использован как в случае с солнечными батареями. Энергия, запасенная могут быть использованы в течение ночи, обеспечивая экономичный подход к экономии энергии и минимизации потерь энергии. Методики при применении в больших масштабах для корпораций, где потребности в электроэнергии огромна, использование такой эффективной системе может привести к уменьшению счетов за электричество.

В [6], систему «умный дом», направленная на минимизацию потерь энергии в быту был представлен в контексте регулирования спроса (РС). Идея здесь состоит в том, чтобы предвидеть нагрузки или потребность потребность в энергии внутри дома. Система прогнозирует спрос из прошлых событий и выделяет энергию, необходимую для использования бытовой техники. Прогнозирование используется, чтобы увеличить приспосабливаемость к пользователю и минимизировать затраты энергии. Приборы для таким эффективным образом может способствовать обеспечению цели сохранения энергии. Расход значительно уменьшается благодаря автоматизации бытовой техники и система удовлетворяет спрос на энергию приборов. Это в свою очередь помогает провайдерам, чтобы удовлетворить клиентов и минимизировать потребление энергии в часы пик одновременно.

Аналогичная система была представлена в [7], в котором система управления автоматически операционной в жилом районе был представлен. Идея здесь состоит в том, чтобы изменять потребление мощности и ограничения использования энергии до минимального уровня на основе прошлых событий и записей. Системы управления, описанные в данной работе направлена на удовлетворение потребностей жителей в жилом районе. Люди, кого непосредственно затрагивает изменение в какой-либо системе конечных пользователей или клиентов. Следовательно, они должны быть частью любой системы управления, как это необходимо для них, чтобы быть в курсе всякий раз, когда происходит изменение. Применение нечетких систем управления в регулировании предложения и спроса на энергоносители целью снижения потерь энергии и минимизации затрат. Системы в [9] пытается минимизировать затраты, а также способствует эффективной экономии энергии с использованием нечетких механизма управления. Устройство работает таким образом, что является удобным для пользователя и комфорт потребителям, обеспечивая максимальную удовлетворенность. Потери энергии сведены к минимуму за счет эффективного использования и эксплуатации интеллектуальных устройств в домах. Пользователи больше не обязаны превратить эти техники или вручную.

Бытовые приборы в умном доме должны быть полностью автоматизированы и работают над технологией, которая достаточно умен, чтобы чувство и следить за потребностями жителей и работать соответственно. Например, эффективные технологии системный анализ используется для решения вопросов относительно требований отопление индивида [10]. Приборы, используемые для теплового комфорта, такие как печи, водонагреватели и т. д. осуществляется с помощью методов сохранения энергии. Автоматизации таких устройств позволяет им наблюдать жители и затем действовать соответственно. Эти устройства имеют датчики, которые контролируют различные виды деятельности оккупантов, а затем включить и выключить соответственно техника. В результате выделения большего количества энергии для других приборов и меньшей потери энергии не происходит. Технология не только управляет проблему энергетического кризиса, но и удобства конечного пользователя, такие, что индивид чувствует чувство безопасности.

Систематический способ предоставления услуг, в которых планируется поставщиками услуг, чтобы облегчить непрерывное предоставление этих услуг, как описано в [12]. Система оптимизирует эффективный способ как для оказания этих услуг при использовании максимального количества ресурсов и в значительной низкой стоимости. Система является идеальным примером автоматически управляемый прибор. Система обеспечивает только необходимую энергию, чтобы быть использованы приборы, когда выгоды, получаемые от этих услуг находятся на максимуме. Всякий раз, когда система определяет, что услуги оказывают низкий-выгоды, он не регламентирует действия так, что энергия может быть доставлен в более плодотворной форме.

В [14], автоматической системы принятия решений был разработан, чтобы быть использованы для управления электроприборами умный дом. Цель управления энергетики и энергоснабжения в ООН-перебивая образом. Эта система на самом деле работает по принципу предоставления клиентам решение власти назначать фиксированные единицы энергии, требуемой для устройств на работу. Таким образом, потребителями являются те, кто выбирает, сколько количество энергии, необходимой техникой. Технология регулирует оптимальное количество сопоставляя статистические данные, предоставленные пользователем, и тех, которые присутствуют независимо друг от друга.

Автоматизированная система, разработанная для планирования поставок электроэнергии на приборы умный дом представлен в [15]. Он специализируется на резка тариф на электроэнергию, обеспечивая энергию, когда требуется. В часы пик, приборы снабжены необходимой энергии в определенные промежутки времени, что снижает тарифы на осуществление определенного расписания, которая оптимизирует подачу энергии. Во время внепиковых часов, энергия также подается по определенному графику, чтобы свести к минимуму потери энергии, а также снизить тарифы. Эта система расписание помогает не только домашних пользователей, но и пользователей крупных компаний.

Система разработана для контроля и управления тепловыми приборами минимизации тарифов был описан в [16]. Тепловые устройства обычно потребляют большое количество энергии, которая приводит к высоким тарифам.

Система предсказывает наличие нужного количества энергии, необходимого для работы этих приборов и расписания образец, который обеспечивает бесперебойную энергию для этих приборов при одновременном снижении тарифов на электроэнергию в то же время. Уровень комфорта жителей максимизируется за счет оптимизации количества энергии, необходимого для работы тепловых устройств.

В [17], система обработки данных применяется для планирования электроэнергии и, следовательно, стоимость потребленной энергии. Он работает путем установления цен на основе мощности в комплекте с бытовой техникой. Система использует предыдущие данные о потреблении энергии различными устройствами. Затем система устанавливает цены в зависимости от потребления в пиковые периоды и в нормальное время. Равновесие достигается путем обмена информацией между поставщиками услуг и техники. Итоги схема планирования показывает, что система позволяет снизить бремя тарифов существенно для клиентов, управление спросом и предложением энергии во время пика и нормальные тайминги.

Информационной сети с помощью Bluetooth представлен в [11]. Преимущества использования технологии Bluetooth включают в себя широкий диапазон, меньше потребление энергии и меньше эксплуатационные расходы. Bluetooth и форм инфраструктуры для широкого спектра устройств, которые будут подключены и общались друг с другом. Использование Интернет и беспроводная технология обеспечивает устройствам управляться автоматически. Приборы встраиваются с многочисленными подразделениями, которые являются понятными для записывающих устройств, способных отображать информацию относительно спроса на энергию для потребителей, так и поставщиков услуг. Кроме того, применение беспроводных технологий обеспечивает безопасный, надежный и быстрый способ, чтобы понять и предвидеть любые проблемы, связанные энергии во времени и, следовательно, меньше потерь времени, ресурсов и энергии будет происходить. Такие беспроводные системы достаточно легок и прост в сборке и установке. Пользователям не придется больше ждать для некоторых топологий, чтобы начать. Как только система установлена и интегрирована в цепь главной силы, владелец должен иметь возможность контролировать и наблюдать за всеми приток энергии и отток. Эти системы, как правило, необслуживаемые и даже если требуется техническое обслуживание, его можно легко управлять.

Другой метод привлечения беспроводных коммуникаций представлен в [13], что для управления бытовой техникой с помощью пульта дистанционного управления. Это на самом деле предназначены, чтобы свести к минимуму энергопотребление в режиме ожидания, просто нажатием кнопки. Можно управлять всеми приборами и легко следить за ними. В основном он использует технологии zigbee контроллер. Фиксированная сумма пороговой мощности устанавливается как стандартная для координации всей деятельности на разных устройствах. Другой ИНФРА красный код разрабатывается для каждого разный порог света. Информация данные отображаются на мониторах, как порог единицу энергии. Когда мощность регулируется падает ниже стандартного уровня, сокращение источника питания весь питание от главного поставщика. Система отказывается работать в такой ситуации. Более того, когда власть снова нормализуется, управление направляет в систему для включения и обеспечить необходимое энергоснабжение путем направления ИК-кода, предназначенный для конкретной цели. Увеличение интенсивности или затемнения из свет может быть легко управляется с помощью пульта дистанционного управления. В zigbee и обеспечивает путь для света пороговое значение данные постоянно передаются между отправителем и приемником конце концов предлагаемой системы, в которой все устройства умного дома эксплуатируются. Это простой и эффективный способ минимизировать потери мощности. Это обеспечивает жителям комфорт и удобство доступа к технике.

Мультиплексор является важной частью микроволнового переднего плана, как он используется для разделения каналов, которые используются в различных приложениях, т. е. радар, приемопередатчики и т. д. Мультиплексор дают разные частотные диапазоны для каждого канала, так что он может работать при высокой пропускной способностью [5]. Одним из известных мультиплексора является диплексер, который мультиплексов комбинированного спектра частот в двух поддиапазонах.

Двойной частоты полосы за счет новейших систем связи требует диплексер для использования в конструкции приемопередатчика так, что одна антенна может работать в двух различных частотных диапазонах, чтобы передавать, а также получать. Для выполнения высоких требований новейшей конструкции приемопередатчика диплексер должна быть плоской и компактной [6]. Диплексер-это три порта устройство, которое отделяет две полосы частот из комбинированного частотного спектра и делает их доступными на двух выходных портов при сохранении помехи между сигналами к минимуму и двух портов может подаваться в двух разных приемников для параллельной обработки [8].

Дизайн диплексер состоит из двух фильтров с соответствующими частотами, имеющих отличительные неперекрывающимися полосами пропускания. Если полосами пропускания фильтров близко друг к другу, будет неблагоприятное воздействие друг на друга из-за этого. Этот вредный эффект вызовет возвращенная потеря на снижение и потеря увеличить, где, как уничтожают симметрии и плоскостности пропуск группы [8].

Наиболее широко используется разветвитель для беспроводной связи состоит из двух полосовых фильтров, однако, основным препятствием в оформлении диплексер заключается в том, что его размер не достаточно малы [9]. С другой стороны, современная тенденция в дизайне диплексер-для достижения высокой производительности, сохраняя при этом стоимость и размер до минимума. Полосовые фильтры являются хорошим выбором для достижения этой цели, потому что они могут быть изготовлены на диэлектрической подложке с низкой ценой [10]. Увеличение секций в диплексер помочь в увеличении пропускной способности полосы пропускания вызывает увеличение потерь в качестве компромисса [12].

Заключение

Данная статья является компиляцией множества связанных энергоменеджмента научно-исследовательских работ, которые ориентированы на анализ и внедрение различных технологий для получения эффективных решений в вопросах управления энергией. Устройств, присутствующих в умных домах автоматизированы и работают таким образом, что обеспечивает клиенту/пассажирам более высокий уровень комфорта. Кроме того, интеллектуальная система управления домом энергии позволяет легко решать сложные энергетические проблемы. Методы снижения потерь энергии может быть дополнительно улучшена и упрощена с помощью применения эффективных методов оптимизации. Современный подход в решении вопросов энергетического менеджмента включает в себя умный дом на основе технологии zigbee связи, которая дает преимущества по сравнению с другими беспроводными технологиями.

Использованные источники

[1] V. Ricquebourg, D. Menga, D. Durand, B. Marhic, L. Delahoche, C. Loge. (2006). The smart home  concept: our  immediate future. IEEE International Conference on E-Learning in Industrial Electronics , pp. 23–28, 13(4).

[2] H.J. Zainzinge. (1998), An artificial intelligence based tool for home automation using MATLAB. IEEE International Conference on Tools with Artificial Intelligence, pp. 256–261.

[3] T. Tajikawa, H. Yoshino, T. Tabaru, S. Shin.(2002). The energy conservation by information appliance. Proceedings of 41st SICE Annual Conference, 5 (2002), pp. 3127–3130

[4] K.S. Rama Rao, Y.T. Meng, S. Taib, M. Syafrudin .(2004). PC based energy management and control system of a  building, National Power and Energy Conference, pp. 200–204.

[5] A. Gligor, H. Grif, S. Oltean. (2006). Considerations on an intelligent buildings management system for an optimized energy consumption. IEEE Conference on Automation Quality and Testing, Robotics, 1 (2006), pp. 280–284.

[6] D.L. Ha, S. Ploix, E. Zamai, Jacomino M.(2006). Tabu search for the optimization of household energy consumption  2006,

IEEE International Conference on Information Reuse and Integration (2006), pp. 86–92.

[7] D.L. Ha, F.F. de Lamotte, Q.H. Huynh .(2007). Real-time dynamic multilevel optimization  for  demand-side  load  management. IEEE International Conference on Industrial Engineering and Engineering Management,   pp. 945–949.

[8] S. Tiptipakorn, W.J. Lee. (2007). A residential consumer-centered load control strategy in real-time electricity pricing environment. 39th North American Power Symposium, pp. 505–510.

[9] E. Sierra, A. Hossian, P. Britos, D. Rodriguez, R. Garcia-Martinez.(2007). Fuzzy control for improving energy management within indoor building environments. Electronics Robotics and Automotive Mechanics Conference (2007) pp. 412–416.

[10] S. Ari, P. Wilcoxen, H.E. Khalifa, J.F. Dannenhoffer, Isik C.(2008), A practical approach to individual thermal comfort and energy optimization problem, 2008, Annual Meeting of the North American Fuzzy Information Processing Society (NAFIPS), pp.1-6.

[11] L. Zhang, H. Leung, K. Chan .(2008). Information fusion based smart home control system and its application. IEEE Transactions on Consumer Electronics, 54 (2008), pp. 1157–1165.

[12] Pedrasa MAA, Spooner ED, MacGill IF. (2009). Improved energy services provision through the intelligent control of distributed energy resources. IEEE Bucharest Power Tech Conference; 2009, 1-8.

[13] J. Han, H. Lee, K.R. Park. ( 2009). Remote-controllable and energy-saving room architecture based on ZigBee communication. IEEE Transactions on Consumer Electronics, 55 (2009), pp. 264–268.

[14] M.A.A. Pedrasa, T.D. Spooner, I.F. MacGill. (2010). Coordinated scheduling of residential distributed energy resources to optimize smart home energy services. IEEE Transactions on Smart Grid. 1(2010) pp. 134–143.

[15] A.H. Mohsenian-Rad, Leon-Garcia A.(2010). Optimal residential load control with price prediction in real-time  electricity pricing environments. IEEE Transactions on Smart Grid, 1 (2010), pp. 120–133.

[16] Du, Pengwei, and Ning Lu. (2011). Appliance commitment for household load scheduling. Smart Grid, IEEE Transactions on 2.2 (2011): 411-419.

[17]  C. Chen, S. Kishore, L.V. Snyder.(2011). An innovative RTP-based residential power scheduling scheme for smart grids. IEEE International Conference on Acoustics, Speech and Signal Processing (ICASSP) (2011) , pp. 5956–5959.

[18] Tung, Hoi Yan, Kim Fung Tsang, and Ka Lun Lam. (2010). ZigBee sensor network for Advanced Metering  infrastructure. Consumer Electronics (ICCE), 2010 Digest of Technical Papers International Conference on. IEEE, 2010.

[19]    Bilgin,  B.  E.,  and V.  C.  Gungor.  (2012).  Performance evaluations  of  ZigBee in different  smart  grid environments. Computer Networks 56.8 (2012): 2196-2205.

[20]   Baig, F., Mahmood, A., Javaid, N., Razzaq, S., Khan, N., & Saleem, Z. (2013). Smart Home Energy Management System    for Monitoring and Scheduling of Home Appliances Using Zigbee. J. Basic. Appl. Sci. Res., 3(5)880-891,  2013

[21] Ullah, M. N., A. Mahmood, S. Razzaq, M. Ilahi, R. D. Khan, and N. Javaid. (2013). A Survey of Different Residential Energy Consumption Controlling Techniques for Autonomous DSM in Future Smart Grid Communications. J. Basic. Appl. Sci. Res., 3(3)1207-1214.

[22] Khan, I., A. Mahmood, N. Javaid, S. Razzaq, R. D. Khan, and M. Ilahi. (2013). Home Energy Management Systems in Future Smart Grids. J. Basic. Appl. Sci. Res., 3(3)1224-1231.

[23] M. N. Ullah, N. Javaid, A. Mahmood et al. (2013) Residential Energy Consumption Controlling Techniques to Enable Autonomous Demand Side Management in Future Smart Grid Communications. Eighth International Conference on Broadband and Wireless Computing, Communication and Applications.

[24] I. Khan, N. Javaid, A. Mahmood et al. (2013). A Survey of Home Energy Management Systems in Future Smart Grid Communications. Eighth International Conference on Broadband and Wireless Computing, Communication and Applications 2013 .

[25] A. Mahmood, H. Fakhar, S. H. Ahmed, N. Javaid, (2013), Home Energy Management in Smart Grid. The International Industrial and Information Systems Conference (IIISC), Chiang Mai, Thailand

[26] A. Mahmood, H. Fakhar, S. H. Ahmed, N. Javaid, (2013), Analysis of Wireless Power Transmission, The International Industrial and Information Systems Conference (IIISC), Chiang Mai, Thailand.

[27] Anzar Mahmood, Nadeem Javaid, Adnan Zafar, Raja Ali Riaz, Saeed Ahmed, Sohail Razzaq, Pakistan’s overall energy potential assessment, comparison of LNG, TAPI and IPI gas projects, Renewable and Sustainable Energy Reviews, Volume 31, March 2014, Pages 182-193, ISSN 1364-0321, DOI: 10.1016/j.rser.2013.11.047.

Систематический обзор литературы по умному дому: взгляд пользователя

Давид Марикян — докторант бизнес-школы Университета Ньюкасла. Он получил степень бакалавра в Вестминстерском университете и получил степень бакалавра с отличием в области управления бизнесом и маркетинга. Он также получил степень магистра в области маркетинговой стратегии Бизнес-школой Уорикского университета.

Саввас Папагианнидис — профессор инноваций и предпринимательства Дэвида Голдмана в бизнес-школе Университета Ньюкасла, Великобритания.Его работы были опубликованы в нескольких академических журналах и представлены на международных конференциях. Его исследовательские интересы в основном вращаются вокруг электронного бизнеса и его различных поддоменов. В частности, его исследование направлено на информирование нас о том, как технологии электронного бизнеса влияют на социальную и деловую среду, организационные стратегии и бизнес-модели, и как они реализуются с точки зрения функциональных инноваций. В его работе большое внимание уделяется инновациям, созданию новых ценностей и использованию предпринимательских возможностей в контексте различных отраслей.

Элефтериос Аламанос имеет докторскую степень в области потребительского поведения Университета Ньюкасла. Его работа сосредоточена на вмешательстве в поведение потребителей. Ранее он занимался консультированием по вопросам восприятия городских центров жителями и рабочими, а также успешно руководил проектом KTP, изучающим восприятие пожилыми гражданами местных транспортных сетей. Его предыдущее исследование также изучало восприятие потребителями продуктов питания, чтобы способствовать принятию образа жизни, связанного со здоровым питанием, а также установку цифровых вывесок в универмагах и их влияние на покупательское поведение потребителей.Доктор Аламанос также работал над проектами, связанными с брендингом и маркетингом местоположений, включая восприятие туристами мест отдыха и влияние праздников на покупательское поведение туристов в будущем. Eleftherios в настоящее время работает над проектами, исследующими роль технологий в повседневной деятельности граждан.

© 2018 Elsevier Inc. Все права защищены.

Системы рассуждений «умный дом»: систематический обзор литературы

Разработка проектных решений для умных домов с использованием сценариев, ориентированных на пользователя

В этом исследовании технологии и их использование рассматриваются в контексте пространств дома и сообщества, а также сетей семейных и социальных отношений, связанных с этими технологиями. .Мы разработали сценарии на основе результатов предыдущих исследований, чтобы составить полную картину того, как люди на самом деле живут в умных домах (Cho and Kim, 2017, 2018; Cho et al., 2018). Дизайн умного дома — это взаимосвязь между разными дисциплинами. Становится очевидной важность сотрудничества между специальностями для решения проблем существующих технологий умного дома и применения этих решений. Чтобы найти способы эффективно интегрировать комплексный дизайн для умных домов, 12 экспертов из различных областей, таких как ИТ-разработчики, исследователи, архитектурные дизайнеры и сотрудники из отрасли ИТ-услуг, медицинской промышленности и коммерческих предприятий, были приглашены для анализа и прокомментируйте сценарии.Сценарий вымышленный, но основан на реальном этнографическом описании проблем, с которыми люди сталкиваются в жилых домах. Мы инкапсулировали типичные особенности и поведение однородных подгрупп целевой группы. При разработке пользовательского опыта наиболее важным триггером для эффективного принятия решений является глубокое знание пользователей. Целевыми группами этого исследования являются пожилые пенсионеры в возрасте от 60 до 70 лет, живущие в своих домах, лица в возрасте от 40 до 50 лет, которые активно общаются со своими детьми, и люди в возрасте от 30 лет, которые быстро растут.На размышление было предложено три вопроса: (1) Что важно и какие проблемы для жителей в каждой ситуации, представленной в сценарии? (2) Как космос или технологии могут улучшить их жизнь? (3) Какие услуги умного дома должны предоставляться жильцам в каждой ситуации?

Сценарии

Разрабатывая сценарии, мы определили поведение и намерения жителей в отношении технологий умного дома и их использования. В частности, сценарии были сосредоточены на прогнозировании навыков, которые понадобятся людям разного возраста и которые будут использоваться в зависимости от их здоровья, работы и повседневного жизненного опыта.Технология всегда разрабатывается для стандартных пользователей, и, следовательно, ситуация может не подходить для других пользователей. Eisma et al. (2004) предположили, что развивающиеся технологии должны быть созданы для различных групп пользователей и должны быть установлены долгосрочные отношения с ними. В этой статье рассказывается о обширном исследовании, посвященном культурным и контекстуальным вопросам, связанным с использованием новых технологий различными пользователями. Технический опыт пользователей, их физические возможности и состояние здоровья — важные переменные, которые необходимо учитывать при разработке услуги умного дома.В этом отношении предыдущие исследования (Cho and Kim, 2017, 2018; Cho et al., 2018) свидетельствуют о том, что потребности и ожидания пользователей различаются в зависимости от возраста. Следовательно, как показано на рисунке, рассматриваемые нами сценарии состоят из трех компонентов: личных характеристик, физических способностей и состояния здоровья, а также повседневной семейной жизни и деятельности. К личным характеристикам относятся возраст и пол. Физические способности и состояние здоровья, а также повседневная домашняя жизнь и деятельность основаны на повседневной деятельности (ADL), такой как базовая деятельность и инструментальные действия, которые помогают понять физическое здоровье и повседневную деятельность пользователя и обеспечить соответствующие информация и услуги.В первых двух сценариях рассматриваются мужчина и женщина в возрасте 65 лет. В следующих двух участвуют мужчина в возрасте 52 лет и женщина в возрасте 45 лет; у обоих есть дети. В последних двух сценариях рассматриваются мужчина и женщина в возрасте 31 и 38 лет соответственно. Эти три типа сценариев используются для представления возрастных групп 60–70, 40–50 и 30–40 лет. Тем не менее, для обобщения результатов этого исследования необходимо провести дополнительную проверку на более широких слоях населения.

ТАБЛИЦА 1

Предлагаемая услуга умного дома в соответствии с контекстными решениями для сценариев

Жизненные проблемы жителей были выявлены на основе их проблем со здоровьем, активности и повседневной жизни, представленных в сценариях, а также индивидуальных услуг умного дома, необходимых для каждого жителя разработаны на основе технических решений, пространств и дизайнерских решений.

Выявление проблем с помощью анализа состояния здоровья и повседневной жизни

При анализе первого сценария — сценария пожилых людей в возрасте от 60 до 70 лет, эксперты указали на проблемы со здоровьем, вызванные физическим старением, и трудности выполнения домашней работы, такой как базовая. уборка и стирка, а также основные закупочные операции, такие как продукты питания и предметы первой необходимости. Они выразили обеспокоенность по поводу отсутствия активности у пожилых людей, разрыва их социальных отношений и трудностей в общении со своими детьми.Также была отмечена сложность посещения больницы для получения регулярной медицинской помощи. Было также обнаружено, что пожилым людям не хватает опыта в использовании современных технологий, и их страх перед устройствами может затруднить адаптацию к технологиям.

Анализируя второй сценарий, в котором учитывались люди среднего возраста в возрасте от 40 до 50 лет, эксперты определили, что с точки зрения здоровья люди среднего возраста справляются с застоем, отсутствием силы, усталостью и низкой мотивацией. Проблемой было восприятие того, что этой группе не хватало времени, необходимого для решения проблем, связанных с отсутствием отдыха и регулярных физических упражнений, а также неспособностью иметь индивидуальное время и заниматься хобби и общественной деятельностью.Эксперты также установили, что людям среднего возраста трудно заботиться о своем здоровье, поскольку они ведут напряженный образ жизни, и что им также трудно общаться со своими детьми-подростками.

В третьем сценарии, касающемся не состоящих в браке одиноких людей в возрасте от 30 лет, эксперты признали проблемы психического здоровья, такие как одиночество и стресс, критическими проблемами. Кроме того, нерегулярные занятия, такие как пропуск приема пищи и недостаточный сон, считались сложными факторами повседневной жизни.Они отметили, что одинокие люди считают приготовление пищи и уборку утомительным занятием и рассматривают свой дом как место для сна. Проблема в том, что их одиночество может усиливаться, потому что они не знают других людей по соседству или не взаимодействуют с ними. Кроме того, одиночки не занимаются приятными видами спорта и хобби. Эксперты определили проблемы и потребности в каждом сценарии, как показано на рис.

ТАБЛИЦА 2

36

36

Решение технологий и пространств для умных домов

При разработке решений мы учли технические и пространственные аспекты проблем.Мы суммировали технические части по функциям и устройствам, а пространственные части разделили на единичные домохозяйства и сообщества внутри комплекса (см. Подробности).

ТАБЛИЦА 3

Технические и пространственные решения.

Для пожилых людей в возрасте от 60 до 70 лет наиболее упоминаемым техническим решением была потребность в постоянном мониторинге с помощью датчиков для выявления повседневных закономерностей и преодоления кризисных ситуаций.Кроме того, проблемой было принятие технологий, хотя им нужна техническая помощь для лечения хронических заболеваний и регулярного лечения. Наиболее интересным аспектом для предложения пространственных решений был социальный обмен, и поэтому были предложены различные общественные пространства внутри комплекса, такие как помещения для встреч, тренажерные залы и дорожки для прогулок на свежем воздухе.

Для тех, кому от 40 до 50, которые не могут хорошо заботиться о себе из-за плотного графика, полезно постоянно измерять артериальное давление, уровень сахара и частоту пульса в качестве технического решения, собирать данные и обеспечивать здоровье. консультирование, управление и руководство по упражнениям.Был предложен тренажерный зал «умный дом», в котором есть тренажерный пульт с пространственной поддержкой. Кроме того, для построения гармоничных семейных отношений была предложена умная семейная комната, сочетающая в себе потребности пространства и технические решения. Это пространство, оснащенное интеллектуальными технологиями, такими как понимание контекста и расширенный интеллект, и пространство, специально предназначенное для семейных программ, что расширяет существующую концепцию семейной комнаты. Для отдыха и самостоятельного досуга предлагается зона отдыха, такая как сауна, библиотека, винный бар в комплексе или зона семейного отдыха.

В случае одиноких людей в возрасте 30 лет, когда они поздно покидают свое рабочее место, они часто не могут убирать или выполнять работу по дому, и, следовательно, с помощью технологий необходимо контролировать и контролировать дом из других мест. Было высказано предположение, что они могут легко взаимодействовать друг с другом через приложения, формируя социальные сети с другими людьми того же возраста в комплексах и встречаться, когда это необходимо для совместного совершения покупок, хобби и занятий спортом. Пространственные решения также необходимы для разнообразных сфер деятельности, где можно разделить общественную деятельность, прогулки, хобби и т. Д., и продвигать общественную жизнь. Этому поколению трудно решать проблемы, просто предоставляя пространство, и, следовательно, необходимо разработать различные программы, которые могут активировать встречи и продолжить социальный обмен, а также различные приложения для встреч, которые побуждают к участию в комплексе. Такой подход разрешит социальную разобщенность и изоляцию этих людей.

Людям любого возраста должно быть предоставлено пространство для оздоровительных мероприятий, надлежащего лечения и индивидуальных упражнений, основанных на таком лечении.Поэтому желательно создать в комплексе место для профессиональных медсестер, чтобы можно было измерять состояние здоровья и управлять данными для каждого человека, а также предоставлять простые реабилитационные процедуры или рекомендации по упражнениям в местных больницах.

Индивидуальные услуги умного дома

Различные услуги умного дома могут быть представлены на основе проблем и решений, определенных в трех сценариях. В этом исследовании услуги умного дома классифицируются по пяти категориям: базовая повседневная поддержка жизни, услуги здравоохранения и управления, услуги по охране окружающей среды, услуги психологического благополучия и услуги по улучшению социальных отношений.

Базовая повседневная жизнеобеспечение — это услуга, которая помогает жителям в выполнении основных повседневных дел, таких как работа по дому, покупки и приготовление еды. В частности, в эту категорию входят услуги по выполнению домашних дел, такие как стирка, мытье посуды и глажка; для обеспечения возможности покупки и доставки предметов первой необходимости; и для приготовления блюд и гарниров в соответствии с потребностями жильцов. Такие устройства, как сетевые информационные устройства и роботы AI, могут использоваться для автоматического сбора данных и хранения записей о покупках.Информация и услуги (например, автоматическая покупка в обычном магазине) могут быть предоставлены на основе моделей покупок пользователей.

Услуги здравоохранения и управления включают лечение заболеваний в больницах, физиологические измерения, консультации по вопросам здоровья и услуги по упражнениям. Различные датчики или устройства в доме проверяют и контролируют состояние здоровья жильцов, артериальное давление и диабет. Биомедицинская информация, собираемая вместе с измерениями состояния здоровья с помощью датчиков или измерительных приборов, предоставляется в общинных больницах, а также предоставляются видео-медицинские консультации и рецепты на лекарства.Он также предоставляет консультации по вопросам здоровья на основе информации о состоянии здоровья жителей и соответствующих рекомендаций по физическим упражнениям.

Экологические услуги включают услуги по охране и безопасности, энергоменеджменту и уборке. Он предназначен для предотвращения или устранения несчастных случаев, связанных с безопасностью, таких как кража и пожар в доме, или для снижения потребления энергии, например, для освещения и отопления. Услуги по уборке, такие как мытье посуды, стирка и уборка дома, будут особенно полезны пожилым людям и одиноким людям.

Услуги психологического благополучия важны для самооценки, развития и счастья жителей. Включены интеллектуальные устройства и интернет-образование, установка технологий и управление ими, а также интеллектуальные развлекательные услуги. Услуги по установке и управлению технологиями направлены на преодоление разочарования, вызванного неспособностью использовать технологию, и на повышение удобства использования наряду с техническим образованием. Это связано с установкой и установкой исходной среды. Это сервис, который устанавливает его для тех, кто не знаком с новой технологией, и помогает в случае неисправности или сбоя.Это может снизить нагрузку на использование незнакомых технологий. Любимые развлечения жителей, такие как видео, музыка и игры, управляются, а персонализированная информация предоставляется в сочетании с ИИ.

Услуги по улучшению социальных отношений включают в себя услуги по общению, социальным связям, физическим упражнениям и хобби в обществе. Услуги связи доступны не только в смартфонах, но и в интеллектуальных объектах, бытовой технике и стенах с установленными сетями и платформами.Различные каналы и удобные интерфейсы способствуют взаимодействию с семьей и друзьями в других местах. Он предоставляет информацию, касающуюся общественных объектов, часто используемых жителями в этом районе, поддерживает различные социальные мероприятия, спорт и хобби жителей через общественные места в пределах комплекса, а также разрабатывает приложения для разработки программ, общения и резервирования мест для встреч. Программа сообщества направлена ​​на устранение негативного чувства одиночества и поощрение жителей к тому, чтобы они испытали счастье быть вместе, позволяя им участвовать и активно общаться в различных областях, таких как просмотр фильмов, чтение, прогулки и катание на велосипеде.

Услуги, предлагаемые умным домом, могут быть расширены на различные домены. В зависимости от конкретной ситуации жителей некоторые услуги могут быть важнее других. Предлагаемые услуги умного дома показаны в. Для пожилых людей более полезны базовые услуги по поддержанию повседневной жизни, медицинское обслуживание и управление, а также улучшение социальных отношений, чем другие услуги. Одинокие люди сочтут услуги психологического благополучия и улучшения социальных отношений более полезными, чем другие, тогда как людям среднего возраста потребуются различные услуги во всех сферах.

ТАБЛИЦА 4

Индивидуальные услуги умного дома.

В других существующих домах будет технология Smart Home

Технология «умного дома» — широко понимаемая как устройства, обеспечивающие дистанционное управление и / или мониторинг бытовых систем — ожидается, что в ближайшие годы станет одной из основных областей роста индустрии ремоделирования. Наша программа «Ремоделирование будущего» недавно провела обзор литературы по основным исследованиям по этой теме и определила семь ключевых выводов, а также области, требующие дальнейшего изучения.Вот что мы знаем:

1. Многие потребители заинтересованы в установке технологий для умного дома. Исследование Demand Institute, проведенное в 2015 году, показало, что почти половина домовладельцев, которые, вероятно, будут заниматься ремонтом дома в следующие три года, были рады включить технологии умного дома в свои проекты. Более того, 30% сообщили, что в той или иной степени или с большой вероятностью устанавливают продукты или функции домашней автоматизации. Владельцы с высоким доходом и стоимостью дома, а также лица моложе 45 лет с большей вероятностью придавали значение этим характеристикам.Аналогичное исследование, проведенное Houzz в 2016 году, показало, что несколько более высокая доля домовладельцев, занимающихся ремонтом, или 45 процентов, устанавливают или планируют установить одно или несколько устройств умного дома.

2. После ремонта больше довольны те домовладельцы, которые установили технику умного дома. Тот же опрос домовладельцев, завершивших ремонт в 2016 году, показал, что те, кто добавил устройства умного дома по нескольким категориям — безопасность / безопасность, развлечения, климат-контроль и освещение, — были более удовлетворены, чем те, кто выбрал не умное обновление.

3. В то время как домашние хозяйства во многом полагаются на профессионалов в установке технологий для умного дома, растет спрос на устройства для самостоятельной работы (DIY). Houzz также обнаружил, что, когда их проекты включали в себя функции умного дома, домохозяйства с большей вероятностью работали с профессиональным установщиком, особенно когда дело доходило до определенных обновлений безопасности, таких как сигнализация / детекторы, освещение с датчиком движения и камеры. Но спрос на самодельные устройства растет, особенно среди молодых домохозяйств.Согласно опросу GfK, 52 процента потребителей хотели установить свои собственные продукты для умного дома в 2018 году по сравнению с 43 процентами в 2015 году. Производители, которые могут предлагать простые в установке продукты DIY, должны иметь преимущество в будущем.

4. Устройства, которыми можно централизованно управлять со смартфона или компьютера, пользуются большим спросом. То же исследование GfK также показало, что 62 процента потребителей хотят, чтобы их умные домашние устройства могли общаться друг с другом.Действительно, продукты, которые можно интегрировать по беспроводной связи в единую централизованную систему, будут расти в будущем. Исключение могут составлять товары, предназначенные для пожилых домовладельцев, которые еще не настолько технически подкованы.

5. Несмотря на сохраняющиеся опасения по поводу безопасности, домашние хозяйства, похоже, готовы платить больше за технологии умного дома. По данным глобального опроса Internet Society, более половины потребителей считают устройства IoT (Интернет вещей) «неприятными», а три четверти не доверяют способам обмена данными.В то же время, однако, только 28 процентов потребителей в опрошенных странах (США, Канада, Франция, Австралия, Великобритания и Япония) отказались бы от покупки смарт-устройств из соображений безопасности. Действительно, опрос покупателей нового дома в США, проведенный John Burns Real Estate Consulting, показал, что в 2017 году 80% предпочли обновить умный дом. Обновления, за которые покупатели дома готовы платить больше, в том числе интеллектуальные термостаты и интеллектуальная система безопасности, причем последние особенно востребованы среди пожилых домохозяйств.

6. Технология умного дома может помочь старению на месте, и половина пожилых домовладельцев хочет или уже имеет это. Исследование, проведенное The Hartford и MIT AgeLab, показало, что 51 процент домовладельцев в возрасте 50 лет и старше уже имеют технологии умного дома или были заинтересованы в их приобретении (рис. 1) . Они обнаружили, что три основных преимущества технологии умного дома — это повышение безопасности, экономия энергии и облегчение / удобство повседневной жизни.Они также определили «10 лучших технологий умного дома» для пожилых людей, включая интеллектуальную сигнализацию / детекторы, освещение, запорные клапаны для воды, системы безопасности, розетки, термостаты и окна / жалюзи, а также камеры для беспроводных дверных звонков, вход без ключа и датчики контроля воды и / или плесени. Потенциальные преимущества подключенных устройств также очевидны для домохозяйств с особыми состояниями здоровья, для которых новые технологии, такие как интеллектуальные кровати и интеллектуальные системы обнаружения падений, могут сделать старение на месте, даже при проживании в одиночестве, более безопасным и жизнеспособным.

Рис. 1. Хотя немногие пожилые домовладельцы имеют технологию умного дома, многие хотят ее

Источник: таблицы JCHS Hartford и MIT AgeLab, «Лучшие технологии умного дома для пожилых домовладельцев».

7. Наконец, все больше ремонтников уже занимаются установкой этих продуктов, и в результате многие видят увеличение доходов. Еще в 2016 году Объединенный центр жилищных исследований и Farnsworth Group опросили подрядчиков по ремонту и обнаружили, что 28% сообщили об увеличении доходов от проектов, связанных с домашней автоматизацией.Для сравнения, это было лишь несколько ниже показателей, сообщающих о росте доходов от энергоэффективности (34 процента) и устаревания (42 процента). Более половины подрядчиков устанавливали функции домашней автоматизации на регулярной основе, и, учитывая естественное совпадение между старением на месте и проектами домашней автоматизации, реконструкция умного дома, похоже, будет расти в будущем.

Короче говоря, мы много знаем о быстрорастущей индустрии технологий умного дома, но в наших знаниях есть пробелы, особенно в том, что касается того, как эта технология фактически интегрируется в проекты модернизации.Например, мы не знаем, , как технология умного дома обычно интегрируется в ремонтные работы: предлагают ли генеральные подрядчики эти обновления клиентам или обновления в основном происходят через их субподрядчиков? Или большинство запросов поступает напрямую от клиентов? В какой степени специалисты по ремонту, специализирующиеся на старении и обновлении мест, осведомлены о том, что технологии умного дома могут помочь в этих усилиях, и как часто они предлагают обновления для умного дома? Кроме того, какова роль производителей в установлении технологических продуктов для умного дома в контексте традиционных проектов реконструкции дома? На лето 2019 г. запланировано совместное исследование подрядчиков по ремонту жилья, проведенное Объединенным центром жилищных исследований, которое поможет ответить на эти и другие связанные с этим вопросы.

IRJET — Запрошенная вами страница не найдена на нашем сайте

IRJET приглашает статьи из различных инженерных и технологических дисциплин для Тома 8, выпуск 8 (август 2021 г.)

Отправить сейчас

IRJET Том-8, выпуск 8, Август 2021 Публикация в процессе …

Обзор статей

IRJET получил «Импакт-фактор научного журнала: 7,529» за 2020 год.

Проверить здесь

IRJET получил сертификат регистрации ISO 9001: 2008 для своей Система контроля качества.

IRJET приглашает специалистов по различным инженерным и технологическим дисциплинам, научным дисциплинам для Тома 8, выпуск 8 (август 2021 г.)

Отправить сейчас

IRJET Vol-8, выпуск 8, август 2021 г. Публикация продолжается …

Просмотр Документы

IRJET получил «Импакт-фактор научного журнала: 7,529» за 2020 год.

Проверить здесь

IRJET получил сертификат регистрации ISO 9001: 2008 для своей системы менеджмента качества.

IRJET приглашает специалистов по различным инженерным и технологическим дисциплинам, научным дисциплинам для Тома 8, выпуск 8 (август 2021 г.)

Отправить сейчас

IRJET Vol-8, выпуск 8, август 2021 г. Публикация продолжается …

Просмотр Документы

IRJET получил «Импакт-фактор научного журнала: 7,529» за 2020 год.

Проверить здесь

IRJET получил сертификат регистрации ISO 9001: 2008 для своей системы менеджмента качества.

IRJET приглашает специалистов по различным инженерным и технологическим дисциплинам, научным дисциплинам для Тома 8, выпуск 8 (август 2021 г.)

Отправить сейчас

IRJET Vol-8, выпуск 8, август 2021 г. Публикация продолжается …

Просмотр Документы

IRJET получил «Импакт-фактор научного журнала: 7,529» за 2020 год.

Проверить здесь

IRJET получил сертификат регистрации ISO 9001: 2008 для своей системы менеджмента качества.

IRJET приглашает специалистов по различным инженерным и технологическим дисциплинам, научным дисциплинам для Тома 8, выпуск 8 (август 2021 г.)

Отправить сейчас

IRJET Vol-8, выпуск 8, август 2021 г. Публикация продолжается …

Просмотр Документы

IRJET получил «Импакт-фактор научного журнала: 7,529» за 2020 год.

Проверить здесь

IRJET получил сертификат регистрации ISO 9001: 2008 для своей системы менеджмента качества.

IRJET приглашает специалистов по различным инженерным и технологическим дисциплинам, научным дисциплинам для Тома 8, выпуск 8 (август 2021 г.)

Отправить сейчас

IRJET Vol-8, выпуск 8, август 2021 г. Публикация продолжается …

Просмотр Документы

IRJET получил «Импакт-фактор научного журнала: 7,529» за 2020 год.

Проверить здесь

IRJET получил сертификат регистрации ISO 9001: 2008 для своей системы менеджмента качества.

IRJET приглашает специалистов по различным инженерным и технологическим дисциплинам, научным дисциплинам для Тома 8, выпуск 8 (август 2021 г.)

Отправить сейчас

IRJET Vol-8, выпуск 8, август 2021 г. Публикация продолжается …

Просмотр Документы

IRJET получил «Импакт-фактор научного журнала: 7,529» за 2020 год.

Проверить здесь

IRJET получил сертификат регистрации ISO 9001: 2008 для своей системы менеджмента качества.

IRJET приглашает специалистов по различным инженерным и технологическим дисциплинам, научным дисциплинам для Тома 8, выпуск 8 (август 2021 г.)

Отправить сейчас

IRJET Vol-8, выпуск 8, август 2021 г. Публикация продолжается …

Просмотр Документы

IRJET получил «Импакт-фактор научного журнала: 7,529» за 2020 год.

Проверить здесь

IRJET получил сертификат регистрации ISO 9001: 2008 для своей системы менеджмента качества.

Важность правильной автоматизации уровня

Слово «умный» использовалось в различных областях и широко используется для обозначения интеллекта. Услуга «умный дом», одна из типичных новых технологий в эпоху Интернета вещей, сделала домашнее оборудование более интеллектуальным, дистанционно управляемым и взаимосвязанным. Однако интеллектуальность и управляемость услуги умного дома в некоторых аспектах противоречат друг другу. Кроме того, уровень интеллекта или управляемости услуги умного дома, который требуется пользователям, может различаться в зависимости от пользователя.Поскольку в последние годы потенциальные пользователи услуг умного дома диверсифицировались, предоставление соответствующих функций и возможностей имеет решающее значение для распространения услуги. Таким образом, в этом исследовании изучаются функции службы умного дома, которые требуются текущим пользователям, и эмпирически оценивается взаимосвязь между критическими факторами и поведением принятия на 216 образцах из Кореи. Также проверяется сдерживающее влияние личностных характеристик на поведение. Результаты анализа дают различные теоретические и практические выводы.

1. Введение

Мы переживаем новую эру Интернета вещей (IoT), когда многие окружающие нас электронные устройства связаны между собой сетью [1]. Эта парадигма позволяет хранить, обрабатывать и передавать большие объемы данных в искусно интерпретируемой форме без человеческих изобретений. Появление Интернета вещей также проливает новый свет на концепцию «умного дома». Домашнее оборудование с поддержкой Интернета вещей позволяет сделать умный дом более интеллектуальным, управляемым и взаимосвязанным.

Ожидается, что к 2022 году мировой рынок умных домов вырастет до 119,26 млрд долларов США [2]. Глобальные компании (например, Google, Amazon и Samsung Electronics) выходят на этот огромный рынок и предоставляют инновационные услуги и продукты, чтобы воспользоваться преимуществами растущего рынка. Многие стартапы также прилагают усилия, чтобы присоединиться к этому растущему рынку. В последнее время умный дом привлекает внимание благодаря Интернету вещей, но это не новая концепция. Фактически, концепция умного дома обсуждается с 1980 года, и она произошла от традиционной домашней автоматизации (так называемые сетевые дома, универсальные дома и интеллектуальные и интерактивные дома).

Несмотря на долгую историю и растущий интерес, услуга «умный дом» не получила широкого распространения. Существует множество причин (например, высокие цены на устройства, ограниченный потребительский спрос и длительные циклы замены устройств), препятствующих распространению умного дома. Самый большой барьер связан с отсутствием технологий для создания инфраструктуры умного дома [3]. Эдвардс и Гринтер [4] утверждали, что еще одна причина заключается в том, что не были учтены проблемы и социальные аспекты внедрения и распространения услуги «умный дом».Предыдущие исследования умных домов проводились без учета характеристик пользователей или их среды. Большинство подходов основаны на экспериментах или сосредоточены исключительно на технологии. Технологические или инженерные взгляды на умные дома не смогли интерпретировать фактические потребности потенциальных пользователей в умном доме.

Таким образом, это исследование направлено на выяснение того, что пользователи действительно хотят от услуг умного дома, и на изучение того, какие функции влияют на намерение пользователя использовать эту услугу. Это исследование определит факторы принятия пользователями с новой точки зрения и представит теоретическую модель для проверки предшествующих факторов и результатов.С помощью этого эмпирического и поведенческого анализа будет определено понятие «умный», отражающее фактические потребности пользователя в умном доме и его основные функциональные особенности. Чтобы подтвердить, что потребности людей в интеллектуализации различаются в зависимости от их индивидуальных характеристик и окружающей среды, в исследовании также изучается, как такие аспекты, как тип жилья, пол, возраст и предыдущий опыт, влияют на намерения пользователей.

2. Справочная информация

2.1. Умный дом

Под умным домом понимается жилое помещение, оборудованное сетью связи, высокотехнологичными бытовыми устройствами, приборами и датчиками, к которым можно получить удаленный доступ, мониторинг и управление и которые предоставляют услуги, отвечающие потребностям жителей [5] .Хотя широкое распространение высокоскоростного Интернета в конце 1990-х предоставило возможность для роста бизнеса домашних сетей, умные дома начали устанавливаться только в конце 2000-х годов, когда стали популярны смартфоны. Первоначально умный дом определялся различными именами, такими как домашняя сеть, цифровой дом, домашняя автоматизация и интеллектуальный дом. В середине 2010-х он склонялся к комбинации Интернета вещей (IoT) и умного дома с учетом ситуации (таблица 1).

умный дом представляет собой усовершенствованную форму традиционной домашней автоматизации.Раннее определение умного дома, на которое повлияла домашняя автоматизация, заключалось в использовании обычных устройств связи для интеграции с различными домашними услугами, обеспечивая экономичную, безопасную и комфортную работу дома [6]. Таким образом, услуга «умный дом» использовалась для управления системами окружающей среды, такими как освещение и отопление [3]. В наши дни в связи с развитием технологий служба умного дома отслеживает действия пользователей и внутреннюю среду дома (рис. 1). Более того, умный дом предоставляет услуги, которые удовлетворяют запросы и потребности пользователя.

В последнее время услуги умного дома развиваются по мере приближения к ИИ. Интеллектуальный персональный помощник «Alexa», разработанный Amazon Lab126, установлен во многих продуктах. LG Electronics внедрила Alexa в свою линейку продуктов для умного дома. Например, если пользователь вызывает «Алекса» из умного холодильника, он может получить доступ к таким службам, как поиск новостей, покупки в Интернете и проверка расписания. Кроме того, китайский производитель умных домов Xiaomi планирует выйти на рынок умных домов в рамках своего долгосрочного видения.Xiaomi запустила очиститель воздуха, которым можно дистанционно управлять с помощью смартфона, и разработала интеллектуальный модуль, который можно вставить во все приборы, такие как холодильники, кондиционеры и стиральные машины. Apple разрабатывает динамик с искусственным интеллектом, который поддерживает «Apple HomeKit», который, как ожидается, обеспечит голосовую поддержку в качестве концентратора для управления продуктами домашнего набора. Таким образом, услуги умного дома развиваются и распространяются за счет внедрения Интернета вещей и искусственного интеллекта.

Предыдущие исследования умных домов основаны на техническом или частичном подходе.Например, [7] предложил технологию «умного пола» для умного дома, которая проверяет, кто, где и что делает пользователь. Адами и др. [8] предложили наручный гаджет, который отслеживает привычки пользователей дома. Andoh et al. [9] предложили систему биометрического мониторинга для анализа пульса и частоты дыхания в домашних условиях. Коскела и Вяэнянен-Вайнио-Маттила [10] проводили эксперименты только с молодыми нетехническими специалистами, чтобы определить, приветствуют ли пользователи умение через знакомые устройства связи, такие как ПК, телевизоры и мобильные телефоны.Paetz et al. [11] предложили автоматизированную систему управления энергопотреблением для тестирования жителей. Эти исследования внесли большой вклад в улучшение полноты услуг умного дома. Однако, поскольку исследования перспектив бизнеса и пользователей для оживления рынка отсутствовали, необходимы дополнительные исследования, чтобы стимулировать распространение услуг умного дома.

2.2. Принятие услуги «умный дом»

Слово «умный» использовалось в различных областях, таких как смартфоны, интеллектуальные телевизоры и интеллектуальное обучение, включая умные дома.Хотя в каждом понятии оно имеет несколько разное значение, обычно оно означает «умный», что можно интерпретировать как концепцию слабого уровня искусственного интеллекта (ИИ). Однако вопрос о том, представляет ли такая концепция разведывательную службу, которая может полностью заменить процесс принятия решений людьми, требует обсуждения. Люди в целом не захотят делегировать все полномочия по принятию решений машинам, учитывая их поиск свободы, неопределенности и недоверия к технологиям.Кроме того, уровень интеллекта, который требуется людям, также будет варьироваться в зависимости от их индивидуальных характеристик и окружающей среды. Некоторые люди смутно опасаются умных и умных вещей. Например, когда AlphaGo победила человека в игре го, некоторые люди отрицательно относились к ИИ, потому что компьютер может управлять людьми или причинять им вред. Таким образом, «умные», которых хотят люди, могут иметь ограниченный объем интеллекта, который находится под контролем людей, в отличие от теоретической точки зрения.

Исследование приемлемости услуг «умный дом» ведется с середины 2000-х годов. Большинство исследований расширили модель принятия технологий (TAM) или единую теорию принятия и использования технологий (UTAUT) и сосредоточились на конкретных группах, таких как пожилые люди, инвалиды и пациенты. Leeraphong et al. [12] продемонстрировали, что самоэффективность играет важную роль в принятии умного дома для пожилых людей. В исследовании Alaiad and Zhou [13] было обнаружено, что ожидания пациентов в отношении качества жизни играют ключевую роль в принятии умного дома.При расширении существующих теорий были предприняты попытки поиска новых факторов. Fan et al. [14] упомянули о продолжающемся развитии AAL (Ambient Assisted Living), который помогает инвалидам и пожилым людям, особенно с хроническими заболеваниями, повышать их благосостояние и обеспечивать возможность самостоятельной жизни. Vadillo et al. [15] провели исследование внедрения системы телеобслуживания, которая является одним из типов услуг умного дома, и обнаружили, что воспринимаемая полезность важна для намерения использовать систему.

В последнее время, когда интеллектуальные сервисы становятся все более распространенными, стали активными исследования по принятию обычных пользователей. Бао и др. [16] исследовали среду мобильного умного дома и обнаружили, что совместимость и безопасность являются ключевыми факторами, влияющими на принятие мобильного умного дома. Park et al. [17] предвидят, что будущая концепция принятия умного дома с технологиями IoT будет расширяться за счет обеспечения доступности беспроводных сетей, а также совместимости различных операционных систем, языков и фреймворков.Кроме того, это исследование эмпирически доказало, что удовольствие, совместимость, взаимосвязанность, контроль и стоимость могут мотивировать принятие умного дома. Ji et al. [18] указали, что при внедрении умного дома большое значение имеет управляемость. Кроме того, интеллектуальное управление способно автоматически изучать поведение пользователя и требования и обеспечивать более разумное управление приборами.

Некоторые исследования подчеркивают важность безопасности и конфиденциальности для принятия умного дома. Например, Tanwar et al.[19] определили, что уровень безопасности в домохозяйствах отчетливо мыслим при принятии услуги умного дома. Эльмаслари и Аль-Аккад [20] утверждали, что для работы интеллектуальных энергетических систем необходимы четкая конфиденциальность и защита данных. La Marra et al. [21] заявили, что риски безопасности, которые влияют на поведение пользователей, также могут быть уменьшены путем добавления настраиваемых систем для обеспечения соблюдения политики безопасности.

Однако, поскольку существующие обсуждения носят абстрактный характер, необходимо фундаментальное понимание, чтобы охарактеризовать услуги умного дома.Кроме того, в прошлых исследованиях был проведен эмпирический анализ конкретной группы, но популяризация услуг умного дома теперь требует более общих обсуждений для различных классов пользователей.

2.3. Критические факторы для услуги «умный дом»

Первоначальная услуга «умный дом» была продвинута посредством автоматизации домашней системы, направленной на удобство, комфорт, стабильность, удобство, здоровье, сокращение домашнего труда и энергоэффективность. С тех пор развитие беспроводного Интернета и смартфонов расширило концепцию умного дома до услуг, которыми можно удаленно управлять в любое время и в любом месте.В эпоху Интернета вещей бытовые электроприборы и устройства информации и связи взаимосвязаны, и умный дом превращается в форму службы искусственного интеллекта, которая работает на основе самопонимания поведения жителей. Таким образом, умный дом в эпоху Интернета вещей — это концепция, которая добавляет взаимосвязанность к традиционным характеристикам автоматизации и дистанционной управляемости [22]. Стабильность службы, безопасность и конфиденциальность также были предложены в качестве важных факторов, которые могут помешать принятию пользователем [23].Эти факторы можно кратко охарактеризовать как надежность услуги. Среда умного дома — это фактор, который необходимо учитывать, потому что он тесно связан с жизнью пользователя и может нанести серьезный ущерб в случае опасной ситуации. Таким образом, автоматизация, дистанционное управление, взаимосвязанность и надежность можно резюмировать как важнейшие факторы для принятия услуги умного дома.

Автоматизация определяется как «выполнение машинным агентом (обычно компьютером) функции, которая ранее выполнялась человеком» [24].Домашняя автоматизация была первоначальным названием услуги умного дома, а автоматизация домашних хозяйств и домашней инфраструктуры была ключевой целью раннего умного дома. В последние годы автоматизация приобрела известность, потому что благодаря развитию информационных технологий она стала более доступной и простой. В последние годы интерес к ИИ позволил автоматизировать более высокий уровень. Технология искусственного интеллекта может улучшить функции умного дома, разумно помогая пользователям [25]. Следовательно, технологии — одна из важнейших характеристик умного дома.

Достоинство умного дома в том, что им можно удаленно управлять с мобильных устройств. Это ключевая особенность системы умного дома, поскольку пользователи предпочитают мгновенно управлять услугами умного дома, такими как управление лампами, шторами и информационными приборами [10]. Однако для разработки интеллектуальной системы умного дома с дистанционным управлением необходимо сетевое соединение. Существует множество сетей с различными функциями, такими как Bluetooth IEEE 802.15.4, Z-Wave и Wi-Fi. Чтобы обеспечить удаленное управление, сети должны быть стандартизированы и соединены между собой, чтобы расширить использование услуг умного дома.Большинство электронных устройств поддерживают протокол Wi-Fi, который позволяет управлять домашними устройствами с помощью мобильных устройств. Когда возможно дистанционное управление, можно реально реализовать общую концепцию умных устройств в любом месте и в любое время.

Взаимосвязанность определяется как способность устройств, приложений и сервисов соединяться друг с другом для совместной работы [26]. Для распространения умного дома устройства должны быть способны адаптироваться к изменениям предпочтений, требований и потребностей пользователя [4].Система должна легко подключаться к новым устройствам в умном доме. Для правильной работы умного дома критически важно вести переписку через сеть. Однако в действительности многие типы сетевых и коммуникационных протоколов являются препятствием [5]. Сети могут быть проводными или беспроводными, существуют и другие типы связи. В настоящее время технический стандарт не соответствует требованиям из-за высокой стоимости спутниковых каналов связи и ограниченной передачи между электронными устройствами [27].

Технические ошибки в интегрированных умных домах могут беспокоить потенциальных пользователей.Надежность услуг умного дома зависит не только от того факта, что технология не будет работать со сбоями, но и от того факта, что технологические компоненты будут работать безупречно, обеспечивая при этом точное обслуживание [5]. Доверие пользователей к поставщикам услуг — важный вопрос для распространения услуг умного дома. В настоящее время технологии для умных домов ограничиваются прогнозированием поведения человека. Сервисы умного дома должны обеспечивать надежные измерения и алгоритмы для оценки жизненно важных функций или образа жизни пользователя [27].

3. Модель исследования и разработка гипотез

Модель исследования этого исследования была разработана, как показано на рисунке 2, со следующими основными предшествующими факторами, которые влияют на намерения пользователя в отношении услуг умного дома: автоматизация, управляемость, взаимосвязанность и надежность.

3.1. Воспринимаемая автоматизация

Автоматизация — это термин, относящийся к автоматизации работы по дому и домашней деятельности, такой как управление освещением, системами отопления и вентиляции.Такой вид автоматизации позволяет пользователям чувствовать себя комфортно, удобно, безопасно и энергоэффективно. Кроме того, он наблюдает за пожилыми людьми и инвалидами, чтобы обеспечить им надлежащий уход [28]. В последнее время применение автоматизации в умных домах возросло из-за повышения доступности и простоты за счет усовершенствованных технологий [29]. Sági et al. [28] предложили контроллер для оптимизации управления энергопотреблением с целью снижения энергопотребления системы автоматизации умного дома. Luor et al. [29] подтвердили корреляцию между отношением пользователя и эффективной функцией автоматизации умного дома.

h2 : воспринимаемая автоматизация положительно связана с намерением внедрить умный дом.

3.2. Воспринимаемая управляемость

Управляемость — это способность делать все, что нужно пользователю, с данной системой, находящейся под контролем [30]. Лю и др. [31] подтвердили, что контроль является критической проблемой в большинстве сложных сетей. Пользователи удаленно управляют системами умного дома, получая доступ к сервисам на смартфонах, мобильных телефонах и компьютерах [32, 33]. Из-за увеличения количества сенсоров и мультисенсорных экранов мобильные устройства стали основным пользовательским интерфейсом в системах умного дома [34].Кроме того, Roduner et al. [35] подразумевает, что пользовательские интерфейсы на мобильных устройствах являются ключевыми для управления системой умного дома.

h3 : воспринимаемая управляемость положительно связана с намерением принять умный дом.

3.3. Воспринимаемая взаимосвязанность

Взаимосвязанность определяется как способность надежно работать вместе благодаря тому факту, что существует отдельный производитель [26]. Многие исследования показали важность взаимосвязанности при внедрении новых ИТ-услуг.Исследование [36] определило, что совместимость является ключевым компонентом в понимании эффективности мобильных мультимедийных услуг. Ян и др. [37] указали, что техническая совместимость влияет на воспринимаемую пользователями полезность носимых устройств. Приложения или услуги Интернета вещей нельзя назвать умным домом просто потому, что другие устройства отслеживают или настраивают одно домашнее приложение, датчик или устройство. Поскольку взаимодействие нескольких устройств и центрального устройства имеет важное значение, система умного дома требует платформы для обеспечения общей структуры [27].

h4 : предполагаемая взаимосвязанность положительно связана с намерением принять умный дом.

3.4. Воспринимаемая надежность

Надежность между производителем и пользователем является важным фактором в поведении пользователя. В теории мотивации человека Маслоу безопасность, защищенность и защита являются вторыми потребностями, которые необходимо удовлетворить после удовлетворения основных физиологических потребностей, таких как еда, вода и кров [38]. Такие службы, как сигнализация и домашняя безопасность, должны работать должным образом.Keen et al. [39] предположили, что электронная коммерция представляет собой стратегический показатель доверия для отношений между потребителем и маркетологом. Чан и др. [27] указали, что надежность датчика и системы обработки данных является одним из основных факторов, определяющих выбор умного дома. Friedewald et al. [40] подтвердили, что система умного дома должна быть надежной, что приводит к успешным инновациям со стороны социально-экономического и технологического сообщества.

h5 : воспринимаемая надежность положительно связана с намерением внедрить умный дом.

Услуги «умного дома» больше не являются специализированной услугой для определенной группы людей, таких как домохозяйки, пациенты или пожилые люди, а теперь превращаются в более общедоступную услугу, которую широкая общественность может использовать для более удобного образа жизни. Такие тенденции требуют более подробного анализа реальных мотиваций различных групп пользователей, чтобы обобщить результаты исследования и сделать их отражением текущего времени. Поскольку при рассмотрении их характеристик может существовать разница во взаимосвязи между переменными, представляющими обычных пользователей и новые группы пользователей, в исследовании изучались различия между группами в зависимости от типа жилья, пола, возраста и опыта использования в качестве переменных-модераторов.

4. Метод исследования

4.1. Данные

В октябре 2015 г. в рамках этого исследования был проведен онлайн-опрос для оценки модели исследования. Данные были собраны профессиональной исследовательской компанией в Корее. Последние 216 собранных образцов были использованы для анализа. Демографическое распределение выборок следующее: 111 мужчин (51,4%), 105 женщин (48,6%), 10 (28, 13%), 20 лет (37, 17,1%), 30 лет (45, 20,8%), 40 лет ( 46, 21,2%), 50 (38, 17,5%) и старше 60 (22, 10,4%). Распределение образцов было сбалансировано для анализа (таблица 2).