Презентация
магистерской
диссертации
Исследование платформы для создания
системы умного дома и проектирование
экосистемы умных вещей.
Теміржанов Әлішер Әлібекұлы
Научный руководитель:
к.т.н., доцент, ассистент- профессор,
Туякбаев А.А.
Содержание диссертации





Введение
Глава 1. Аналитический литературный обзор
Глава2. Исследование и разработка аппаратнопрограммных средств, повышающих
быстродействие, надежность работы систем и
снижающих энергопотребление
Заключение
Список использованных источников
2
Цель магистерской диссертаций:

Целью этого проекта является разработка концепции простой и дешевой
системы
на
основе
домашней
автоматизации,
которая
выполняет
следующие основные задачи:

Мониторинг температуры и влажности, электросети переменного тока,
параметров устройств постоянного тока. Кроме того, система может
использоваться в исследовательских проектах где требуется мониторинг
среды и создание баз данных.Примером может послужить мониторинг
среды в конкретной местности для оценки экономической эффективности
установки солнечных электростанции.
3
Задачи:

Магистерская работа разделена на две части. В первой части
проводится предварительное исследование для определения
базовой топологии и требований к системе домашней
автоматизации. Поэтому проводится оценка возможных
способов и путей соединения шин и определение технологий
связи между устройствами. Во второй части разрабатывается
базовая структура системы и разработка различных модулей.
Прототипы этих модулей будут построены и испытаны в
демонстрационной системе.
4


Домашнюю автоматизация или умный дом это
внедрение технологий в домашнюю атмосферу, для
обеспечения легкости управления и защиты его
обитателей.
Интернет вещей, сокращенно IOT. Термин впервые
появился в 1999 году в речи британского инженера
Кевина АШТОНА. Используется для обозначения
системы, в которой физические объекты подключены
к Интернету.
5
6
7
Выводы по первой главе






В литературном обзоре были обозрены
основные слабости и уязвимости систем умного дома.
Способы управления центральное или децентрализованное управление.
Способы связи проводное и беспроводное
Протоколы коммуникаций датчиков и микроконтроллеров
Проводные системы умного дома не удобны, так как требуется прокладывать
много кабелей и их обслуживать. Провода могут повредить грызуны, домашние
животные. Беспроводные системы лишены этих недостатков. Управление
можно осуществлять центрально через Хаб или децентрализовано в самом
микроконтроллере. Если Хаб обслуживается через облако, то поломка облако
или отключения выхода в интернет может привнести неполадки в систему
умного дома. Такое часто случается, например в 2020 году серверы компаний
Google обрушивались три раза, что приводило к остановкам сервисов умного
дома компаний. Обойти эти недостатки можно если Хаб обслуживает датчики и
микроконтроллеры в локальной сети.W-LAN или же локальная сеть Wi-Fi
позволяет обслуживать беспроводным способом датчики и микроконтрлерами и
обмениваться данными между ними.Также она разделена от интернета, что
позволяет обезопасить систему от атак из вне.
8
Структура системы
9
Home assistant

Бесплатное программное обеспечение,
разработанное как система домашней
автоматизации для управления устройствами умного
дома и интеграции устройств от многих различных
поставщиков. Home Assistant ориентирован на
локальный контроль и конфиденциальность.
Существовали разные способы установки Home
Assistant в зависимости от оборудования, на котором
будет работать система. Есть специальная установка
для Raspberry Pi, виртуальной машины и контейнера
Docker.
10
Установка Home Assistant
11
Запуск Home Assistant
12
Подключение датчика тока
ACS712
13
Подключение датчика тока
ACS758
14
Подключения датчика тока
для постоянного тока INA 219
15
Подключение датчика тока
INA 219 к микроконтроллеру
16
17
Система оповещения

Данная система состоить из пирометрического датчика,
микроконтроллера.Также требуется доступ к интернету через Wi-Fi.
Пирометрический датчик имеет линзу Френеля.Оно фокусирует
излучение живого объекта на фото сенсоре датчика.Данный сенсор
может обнаружить излучение живого объекта на расстояний до 12
метров.
18
Устройство при обнаружений движения автоматически отправляет сообщение в телеграм пользователя.
19
Установка датчика
температуры
Данные датчика с Home Assistant
20
Умная розетка
21

Умная розеткой можно управлять через Home Assistant на
основе данных с температуры и влажности.Данная розетка в
данный момент установлена для управления влажность
комнаты.При достижений влажности например 70 процентов
розетка отключает ток увлажнителя.
22
Система мониторинга и
энергопотребления
23

Система включает в себя узлы мониторинга энергии, которые
используют PZEM-004T v3, недорогой счетчик энергии с
неинвазивным датчиком CT (трансформатор тока), микросхему
измерения энергии SD3004 и микроконтроллер для измерения
напряжения, тока, активной мощности и совокупного
энергопотребления. Затем измеренные данные будут
отправлены на Home Assistant.
24
ЗАКЛЮЧЕНИЕ









В первой главе были составлена задачи автоматизаций
Способ связи беспроводное через Wi-Fi
Протоколы коммуникаций: I2C у датчиков INA219, внешнего
АЦП
ADC1115, Onewire у датчика температуры Dallas 18B20, UART у
счетчика электроэнергий PZEM-004T V3 004T v3
Центральное управление через Home Assistant
Мониторинг данных датчика через Home assistant
Во второй главе были составлены схемы и развертаны
Датчика тока ACS712 и ACS758.Оба датчика работают на
принципе
Холла и могут работать с переменным и постоянным током.На
маленькие токи лучше использовать ACS712 а для больших
ACS758.
25
Заключение






Датчик постоянного тока INA219, на практике было показана работа
системы измерения постоянного тока.Датчик был внедрен в систему Home
Assistant.По сравнению с датчиками ACS712 и ACS758 точность очень высокая
так как имеет встроенный 12 битный АЦП.
Счетчик электроэнергий PZEM-004T V3 004T v3. Была показана работа системы
измерения электроэнергий.Счетчик хороша измерил и показал точность такую
же как и сертифицированный счетчик электроэнергий.Счетчик был внедрен в
систему Home Assistant.
Был сделан умная розетка на основе реле и датчика температуры и влажности
DHT11.Датчик измеряет влажность и температуру и отключает электричество у
розетки по установленной программе.Данные датчика можно монитроить через
Home Assistant.
Датчик температуры Dallas 18B20 показал свою работоспособность в
температуре до 100 градусов.Датчик был установлен на инфракрасную
графитовую обогреватель.Датчик был внедрен в систему Home Assistant.
Датчик присуствия показывает свою работоспособность в течений
трех месяцев.Датчик при питаний 3,3 вольта работает не стабильно, с питанием
5 вольт с обычной телефонной зарядки работает хорошо.
26
Спасибо за внимание !
27