Sisteme de Captare Si Stocare a Energiei Solare Si a Celei Produse de Vant Pentru O Casa Inteligentadocx

=== Sisteme de captare si stocare a energiei solare si a celei produse de vant pentru o casa inteligenta ===

UNIVERSITATEA DIN ORADEA

FACULTATEA DE INGINERIE ELECTRICĂ ȘI TEHNOLOGIA INFORMAȚIEI

(UNIVERSITATEA EUROPEI DE SUD-EST LUMINA)

PROGRAMUL DE STUDII: TEHNOLOGIA INFORMAȚIEI

FORMA DE ÎNVĂȚĂMÂNT ZI/CU FRECVENȚĂ

Proiect de diplomă

COORDONATOR ȘTIINȚIFIC

Conf. Univ. Dr. Ing. LUCIAN ȘTEFĂNIȚĂ GRIGORE

ABSOLVENT

DOROBANȚU GABRIEL PAUL

ORADEA

ANUL 2015

UNIVERSITATEA DIN ORADEA

FACULTATEA DE INGINERIE ELECTRICĂ ȘI TEHNOLOGIA INFORMAȚIEI

(UNIVERSITATEA EUROPEI DE SUD-EST LUMINA)

PROGRAMUL DE STUDII: TEHNOLOGIA INFORMAȚIEI

FORMA DE ÎNVĂȚĂMÂNT ZI/CU FRECVENȚĂ

SISTEME DE CAPTARE ȘI STOCARE A ENERGIEI SOLARE ȘI A CELEI PRODUSE DE VÂNT PENTRU O CASĂ INTELIGENTĂ

COORDONATOR ȘTIINȚIFIC

Conf. Univ. Dr. Ing. LUCIAN ȘTEFĂNIȚĂ GRIGORE

ABSOLVENT

DOROBANȚU GABRIEL PAUL

ORADEA

ANUL 2015

Introducere

Lucrarea de față își propune tehnologizarea unei case și/sau locuințe în contextul dezvoltării atât a confortului cât și a siguranței. Aceste “case inteligente” sunt foarte apreciate, însă au și un cost foarte ridicat.

În cele ce urmează vom prezenta o “casă inteligentă” cu toate dotările posibile. În funcție de bugetul alocat fiecare client își poate moderniza locuința așa cum își dorește.

I.1. Ce este un Smart House?

“Casa inteligentă” a fost prezentă timp de mai bine de un secol, fie prezentată în reviste destinate locuinței, târguri și expoziții. A fost întotdeauna prezentată ca fiind o casă a viitorului, accesibilă aproape oricui. În variantele sale precedente, “casa viitorului” promitea eliberarea de treburile casnice prin automatizarea electrocasnicelor care vor gândi și vor face lucrurile în locul nostru, astfel încât nu va mai trebui să ne batem capul cu responsabilitățile zilnice, bucurându-ne de mai mult timp pentru noi.

Deși au evoluat greu, perfecționându-se în timp, viziunea caselor inteligente aborda adoptarea tehnologiei în mediul domestic (casnic).

O definiție des întâlnită pentru conceptul de Smart Home este aceea de “tehnologie electronică într-o rețea care integrează atât dispozitivele cât și electrocasnicele astfel încât întreaga casă poate fi monitorizată și controlată ca un tot unitar”. Un alt termen care descrie același tip de tehnologie este “domotica” (cuvânt compus din ‘domus’ care, în latină, înseamnă casă și ‘informatica’, cea care studiază procesele care se ocupă cu colectarea, categorizarea și distribuția datelor). Cu toate acestea, întrucât această tehnologie este încă în dezvoltare, alți termeni sunt folosiți pentru a o descrie: “casă digitală”, “casă inteligentă”, “casă autonomă”.

Câteva dintre cele mai întâlnite tehnologii controlate printr-un sistem autonom și semi-autonom includ:

Încuietori automate pentru uși și sisteme de securitate: acestea putând fi controlate cu ajutorul unui PIN sau a unei cartele. Însă, cele mai noi tehnologii se bazează pe transmisia informației pe telefon cu ajutorul tehnologiei GSM integrată în alarmă

Controlul temperaturii și a ventilației

Sisteme Smart pentru iluminat

Sisteme pentru detectarea autovehiculelor

Sisteme pentru monitorizarea plantelor și a animalelor de casă

Alte trăsături ale unei Case Inteligente pot include notificări trimise de Casă către proprietar în cazul unor situații de urgență (spre exemplu, intrare prin efracție, cădere de curent, scurgeri de apă sau de gaze).

O altă definiție a unei Case Inteligente susține că această tehnologie ne oferă controlul deplin asupra căminului, automatizând sistemul iluminator, jaluzelele, electrocasnicele și sistemele de securitate. O casă inteligentă conectează totate dispozitivele din căminul tău, astfel încât să poată comunica între ele.

I.2. Istoria tehnologiei smart-house

Deși termenul de Smart Home a fost prima dată folosit în anii 1980, conceptul nu este nici pe departe nou. Primele documentări ale unei încercări de a pune o viziune similară în aplicare datează încă din anii 1960, și anume Experimental Prototype Community of Tomorrow – EPCOT (“Prototipul Experimental al Comunității de Maine”) al lui Walt Disney, prezentat în 1961. O casă inteligentă nu va fi capabilă să realizeze prea multe, atât fără electrocasnicele care trebuiesc controlate, cât și fără o rețea de control, acestea fiind interconectate.

În anii 1960, anumite grupuri de personae au arătat un interes față de tehnologizarea locuințelor personale: termostate și electrocasnice echipate cu microprocesoare care creează o rețea, astfel încât aparatele să comunice unul cu celălalt, comportându-se “inteligent”. Până în 1984, acest interes în modernizarea locuințelor s-a extins, ducând la inițierea Proiectului Casei Inteligente, creat de National Research Center of the National Association of Home Builders (Centrul Național de Cercetare a Asociației Naționale a Constructorilor de Case)[1].

Asociația descrie mecanismul central al Caselor Inteligente ca fiind benefică pe mai multe planuri: din punct de vedere al siguranței și al economiei. Mecanismul central al primelor case inteligente este, prin urmare, sistemul clasic de automatizare a locuinței. X10 este unul dintre primele mecanisme de tehnologie de automatizare a caselor, a protocolului de comunicare pentru aparatele elctronice, care folosește cablul de curent ca mediu pentru comunicare, astfel încât să transforme controlul electrocasnicelor într-o structură tip “creier”. Sistemele bazate pe tehnologia X10 includ controlul de la distanță, de la sistemul de iluminat până la televizor, aceste electronice putând fi manevrate din afara locuinței.

Din punct de vedere financiar este mai bine să abordăm problema puțin diferit. În momentul în care deținem un imobil este mult mai fiabil să ne ocupăm de modernizarea tehnologică a acestuia, astfel vom avea un cost mult mai redus, cu un randament mult mai mare. Cum este posibil acest lucru?

Comparativ cu achiziționarea unei “case inteligente” deja accesorizata, care poate costa mult peste bugetul mediu alocat, modernizarea unei case standard, deja existente, permite dezvoltarea tehnologică a nevoilor personale, care diferă de la caz la caz.

I.3.Viitorul caselor inteligente

Conform spuselor managerului de la GeoAnalytics, Kevin Foreman, locuințele vor deveni, în timp, suficient de inteligente încât să poată face distincția între membrii diferiți ai unei familii și să se adapteze la nevoile specifice ale individului pe baza biometriei, cum ar fi amprentele digitale, temperatura corpului și chiar bătăile inimii.

În viitorul apropiat, în timp ce te îndrepți spre casă, un mic dispozitiv purtat la încheietura va autentifica identitatea asociind bătăile inimii, permițându-i casei să ajusteze automat lumina, temperatura camerei și muzica ambientală, în funcție de profilurile personalizate și pre-configurate.

Există o mulțime de beneficii care vin cu tehnologia inteligentă – iar aici nu vorbim doar de confortul de zi cu zi al mașinii de spălat, care nu are nevoie să i se spună când să spele. Proprietarii încep să simtă beneficiile tehnologiei inteligente și în casele lor. Unul din cele mai populare aspecte ale acestui tip de tehnologie este securitatea locuinței. Prima prioritate este să ne păstrăm familia și casa în siguranță, iar o casă inteligentă este cea mai bună metodă de a face acest lucru. Casele inteligente sunt capabile să detecteze intrușii cu ajutorul senzorilor cu infraroșu, sau cu ajutorul senzorilor ferestrelor, transmițând informația către proprietar și poliție printr-un simplu apel, e-mai sau mesaj.

Cu ajutorul anumitor sisteme de automatizare a caselor, proprietarul va avea acces la camerele de securitate instalate în casă, de oriunde în lume, astfel încât să poată ști exact ce se întâmplă în casă.

Când vine vorba de viitorul tehnologiei Caselor Inteligente, putem fi siguri de un lucru: tehnologia continua să evolueze, descoperirile fiind făcute în jurul consumatorului, acesta rămânând în centrul conceptului de Casă Inteligentă.

Sistemele acestor case există pentru a ne face viața mai ușoară și mai productivă, cu ajutorul dispozitivelor inteligente, punând proprietarul în centrul de control.

Obiective

În acest capitol vom descrie procesul prin care vom tehnologiza casa și vom enumera câteva posibile scenarii de securitate.

II.1. Structura

Ce urmărim?

Urmărim să dezvoltăm un sistem care să fie cât mai ușor/flexibil de controlat, care să ne ajute să sporim siguranța casei împotriva spărgătorilor, dar și împotriva pierderilor materiale cauzate de incendii, inundații, scurgeri de gaze și să avem un consum cât mai redus de energie. Aceste criterii sunt ușor de atins. Ca să putem avea un control cât mai mare asupra casei, dar în același timp să fie și ușor de manevrat, vom împărți casa pe zone.

Dacă luăm, ca exemplu, o casă amplasată într-o zonă urbană/rurală care este construită pe două nivele, parter plus etaj mansardat, garaj, curte+grădină. Având aceste detalii, putem împărți proprietatea în cel puțin trei zone. Vorbind de un minim de trei zone, avea la dispoziție trei tipuri de setări de securitate pentru a putea acoperi cât mai multe posibile scenarii:

Zona 1 – Acest tip de securitate asigură garajul și curtea. Acest tip de alarmă este folosit în cazul în care sunteți acasă, noaptea și doriți ca sistemul de alarmă să fie focusat pe curte și exteriorul casei (se vor monta senzori PIR la fiecare fereastra, astfel dacă cineva se va apropia de geam, alarma se va declanșa)

Zona 2 – Acest tip de securitate asigură casa. Acest tip de alarmă este folosit în cazul în care sunteți plecat și trebuie să vină cineva care să vă repare mașina sau să aibă acces la garaj.

Zona 3 – Acest tip de securitate asigură întreaga gospodărie (casă, garaj, curte). Acest tip de alarmă este folosit în momentul în care sunteți plecat la serviciu sau în vacanță.

Mai sus v-am prezentat doar trei tipuri de scenarii deoarece acest sistem de alarmă a fost gândit pe trei zone diferite. În funcție de mărimea gospodăriei dar și de dorințele clientului, sistemul de alarmă poate fi împărțit pe mai multe sau mai puține zone

Energia verde

In acest capitol vom cauta solutii prin care sa putem optimiza costurile facturilor pentru energia electrica. Acest lucru este posibil daca vom folosi resurse regenerabile, precum energia solarra, energia eoliana.

Singura problema cu aceste tipuri de energie este ca nu sunt disponibile pe intreaga perioada a zilei. Din cauza acestui inconvenient v-a trebui sa gasim o modalitate de a stoca energia, pentru momentele “moarte” ale zilei si tot o data v-a trebuie sa gasim o metoda optima de a putea profita la maxim in momentul in care aceasta sursa de energie este disponibila.

III.1. Energia solara

Energia debitată la sol, pe an, de soare, este de aproximativ 1200-1700 KWh/m2. Această valoare poate să difere în funcție de localizarea pe glob, însă nu este singura variabilă. Un alt inpediment îl constituie anotimpul. Randamentul maxim poate fi obținut în sezonul cald (media lunilor mai-august fiind de 5.62 KWh/m2 ), în restul anului înregistrându-se o scădere, în special în sezonul rece (media lunilor noiembrie-februarie fiind de 1.65 KWh/m2).

Mai jos putem observa un grafic cu valorile înregistrate în România/București pe întreaga perioadă a anului, calculate la o medie pe zi.

Figura 3.1. – Media lunara a energiei debitate de soare

III.1.1.Energia fotovoltaica

Din punct de vedere etimologic, termenul “fotovoltaic” provine din greacă, “photos” însemnând lumină și de la numele fizicianului italian Volta, care a denumit și unitatea de măsură a tensiunii, voltul.

Efectul fotovoltaic a fost descoperit de către fizicianul Alexandre Edmond Becquerel, în anul 1839. Această descoperire a prins contur spre sfârșitul anilor 1950 și a fost folosită în domeniul spațial și cel industrial.

Energia fotovoltaică este realizată în mod direct, prin conversia razelor solare, în electricitate. Materialul cristalin care are atât proprietățile conductorului electric (metalul), dar și proprietățile materialelor izolante, se numește semiconductor.

Există trei mari categorii de celule fotovoltaice, acestea fiind bazate pe siliciu. Aceste categorii le vom enumera în ordinea crescătoare a performanțelor:

Amorfe

Policristaline

Monocristaline

Fenomenul fizic prin care se realizează conversia directă a energiei solare în electricitate se numește efect fotovoltaic. Acest efect este realizat cu ajutorul semiconductoarelor.

Siliciul este un semiconductor care este folosit în proporție de 90% în construcția panourilor fotovoltaice, deoarece acesta se regăsește pe o suprafață foarte mare a Pământului și are o eficiență sporită.

În tabelul de mai jos putem observa eficiența diferitelor tipuri de panouri fotovoltaice.

Tabelul 3.1

* Si – Siliciu

* CdTe – Cadmiu

Principiul de funcționare – lumina este compusă din fotoni, iar când aceasta intră în contact cu panoul fotovoltaic, se extrag electronii. Acești electroni ajung într-un câmp electric, iar mișcarea acestora produce curentul electric.Celulele fotovoltaice sunt compuse din cinci straturi:

Un strat anti-reflex

Două straturi de conducție electrică (de o parte și de alta a siliciului), jucând rol de anod și catod

Două straturi de siliciu dopat pentru a genera câmpul electric

Figura 3.2

Celulele pot avea dimensiuni variabile (10-20 cm pe o latură) și pot genera o tensiune care este în jurul valorii de 0.5- 0,6 volți și cu o putere de aproximativ 1,5W (watt). Aceste valori pot să difere în funcție de materialul folosit și de vremea de afară.

Panourile fotovoltaice pot fi conectate fie la acumulatori, fie la un invertor, dacă dorim că instalația să fie legată la rețea.

Trebuie să ținem cont că, dacă dorim să achiziționăm un panou fotovoltaic de o anumită putere, valorile înregistrate și trecute de producător sunt obținute în condiții ideale (energia solară să fie de 1000W/m2 și o temperatură la nivelul panoului să fie de 25C). Putem trage concluzia că dacă achiziționăm un panou de 200 Wc (Watt-crête), în condiții ideale acesta ne va oferi o putere de 200 watt de electricitate.

Interconectarea panourile fotovoltaice – după cum spuneam mai sus în condițiile ideale, panourile pot produce o putere de la 40 watt la 200 watt. Pentru a obține rezultatele dorite va trbui să conectăm celulele panourilor solare între ele. Conectarea se poate realiza în două moduri:

În serie

În paralel

În general, celulele care aparțin de același panou solar sunt legate în serie pentru a obține o tensiune de ieșire cât mai mare. Așadar vom putea avea panouri solare cu tensiuni cuprinse între 6,12 – 24 volți.

Conectarea în serie se realizează foarte ușor, tot ce trebuie să facem este să conectăm borna pozitivă de la “celula 1” la borna negativă de la “celula 2” și astfel obținem tensiunea pe care o dorim.

Precum celulele, panourile solare se pot conecta între ele. Dacă celulele unui panou pot fi conectate între ele în două moduri, conectarea panourilor fotovoltaice se poate realiza în trei moduri diferite:

În serie

În paralel

Mixt (în serie și în paralel)

Conectarea în serie – conform legilor fizice U = U1+U2+… Un, ceea ce înseamnă că dacă vom conecta două sau mai multe panouri în serie, tensiunea totală va fi suma tensiunilor de ieșire al fiecărui panou. Însă, trebuie să ținem cont că, valoarea intensității înregistrate de la ce mai slab panou va fi egală cu intensitatea totală debitată de acesta în urma înserierii I= I1=I2=…= In. Din acest motiv este de preferat ca, în momentul în care se dorește conectarea a două sau mai multe panouri, acestea să aibă aceeași intensitate.

În imaginea de mai jos putem observa trei panouri fotovoltaice conectate în serie:

Figura 3.3

În momentul în care un panou este umbrit parțial sau în totalitate vom putea observa o scădere sesizabila a puterii.

Conectarea în paralel – vom folosi aces tip de montaj în cazul în care ne dorim să avem un curent (intensitate) cât mai mare. Dacă la montajul în serie, tensiunea panourilor se adună, iar intensitatea era neschimbată, la montajul în paralel lucrurile stau exact invers; tensiunea de ieșire este neschimbată și intensitatea totală este suma intensităților fiecărui panou.

În imaginea de mai jos putem observa trei panouri montate în paralel.

Figura 3.4

Conectare mixtă – cu ajutorul unui montaj mixt s-au obținut cele mai bune rezultate. În cazul umbririi unui panou, puterea montajului scade doar cu aproximativ o treime din puterea sa totală. În imaginea de mai jos putem observa nouă panouri în montaj mixt.

Figura 3.5

În majoritatea cazurilor, aceste panouri sunt amplasate pe acoperișul locuințelor. Avantajul montării panourilor pe acoperiș este acela că putem valorifica spațiul care, în mod normal, este inutilizabil. Din păcate, acest tip de montaj nu este unul optim, deoarece soarele are o traiectorie pe două axe:

Pe plan orizontal (azimut)

Pe plan veritcal, care diferă în funcție de oră, anotimp și poziționarea geografică.

În funcție de înclinarea acoperișului, panoul solar va genera o putere maximă doar într-o anumită parte a zilei.

Din pricina poziționării panoului fotovoltaic pe acoperiș, în cazul în care avem nevoie să efectuăm lucrări de mentenanță, acestea se vor desfășura cu o oarecare dificultate.

Cele mai eficiente panouri sunt cele montate pe un tracker solar. Principiul de funcționare este foarte simplu: datorita structurii sale mobile, acesta poate urmări traiectoria soarelui, atât pe axa orizontală, cât și pe cea verticală. Mișcarea panourilor este realizată de două motoare. Electricitatea de care acestea au nevoie poate proveni direct de la panourile solare. În imaginea de mai jos avem prezentat un tracker pe două axe.

Figura 3.6

Folosirea panoruilor fotovoltaice mobile poate aduce un câștig în energie de până la 50-60%.În imaginea de mai jos putem observa diferența dintre cele două tipuri de panouri (fixe/mobile).

Figura 3.7

Invertorul este o componentă extrem de importantă a instalației panourilor solare. Acesta transformă în curent alternativ energia generată sub formă de curent continuu, conformându-se astfel, nevoilor consumatorilor electrici din gospodărie.

Specificații tehnice generale pentru invertoare:

Putere de ieșire: 1 – 200 KW
Greutate: ~ 10 – 17 kg
Voltaj de ieșire: 230 V AC
Tip: invertor curent continuu – curent alternativ (DC/AC)
Curent de ieșire: ~ 7 – 9 A
Frecvență de ieșire: 50 Hz
Voltaj de intrare: max. 500 V DC

Figura 3.8

Prin folosirea unui invertor electric, protejăm atât rețeaua electrică, cât și bunurile conectate la aceasta, dar mai ales sistemul de panouri solare. Invertorul protejează împotriva supraalimentării rețelei de tensiune și a blocajelor, în cazul în care panourile solare întâmpină defecțiuni.

Invertorul trebuie să asigure o putere nominal mai mare, la ieșire, decât suma puterilor sarcinilor. De asemenea, puterea maximă a invertorului trebuie să fie suficient de mare, astfel încât să poată acoperi curenții de porninre ai sarcinii inductive (de 2-5 ori mai mare decât curentul nominal). Transformarea radiațiilor solare cu ajutorul unui invertor se face, cu toate acestea, cu pierderi. Astfel, la achiziționarea unui invertor trebuie să avem în vedere că acesta să fie certificat, eficiența medie a unui invertor de calitate fiind de 95%. De asemenea, trebuie să ținem cont că invertorul va fi plasat în exterior, fiind necesar să îl protejăm de intemperii ori cu o carcasă impermeabilă, ori alegând un invertor care are deja încorporat o protecție.

Principiul de funcționare al unui invertor electric: invertorul poate să asigure încărcarea unor acumulatori, pentru a stoca electricitatea și pentru a folosi curentul produs de aceștia, atunci când panourile nu pot produce electricitate. De asemenea, este posibil să avem un afișaj la distanță, pentru a monitoriza buna funcționare a invertorului și pentru a supraveghea producția de electricitate. Când toată electricitatea produsă de panouri este folosită, iar rezerva este furnizată de rețea, invertorul se sincronizează cu aceasta, permițând prioritizarea folosirii energiei produse de panouri, apelându-se la cea din rețea doar atunci când puterea este mai slabă.

Figura 3.9

Există diferite tipuri de acumulatori, diferențele lor constând în numărul ciclurilor de încărcare, durata de viață sau costurile acestora. Trebuie să ținem cont că, depozitarea acumulatorilor într-un loc în care temperatura depășește 35ºC, poate duce la scăderea duratei de viață a bateriei.

III.1.2. Energia termică

Energia termică este rezultatul transformării radiației solare cu ajutorul captatoarelor solare.

Un panou solar trebuie să aibă o performanță sporită, în transformarea energiei solare în căldură, să fie rezistent la intemperiile vremii, la temperaturi ridicate și scăzute, deopotrivă, ușor de montat și cu o durată de viața cât mai mare.

În continuare vom aborda principalele sisteme captatoare solare:

Sistemul solar termosifon monobloc – acest sistem nu are nevoie de pompe pentru apă, deoarece apa încălzită urcă, în mod normal, în spațiul de depozitare amplasat în partea superioară a rezervorului, motiv pentru care acest sistem nu este dependent de electricitate. Însă, deoarece apa încălzită este depozitată în extremitatea superioară, în perioadele reci ale anului, sistemul este mai vulnerabil în fața pierderilor de căldură față de alte sisteme.

Sistemul solar termosifon cu elemente separate – este similar cu cel prezentat anterior, singura diferența fiind ca spațiul de depozitare este amplasat în interiorul clădirii. Acest lucru înseamnă că vom avea pierderi termice mult mai diminuate în momentul în care temperatura din exterior este scăzută.

Instalația solară termică, cu circulație forțată – acest tip de instalație este cel mai folosit la ora actuală. Este alcătuit din captatoare solare plane, montate pe terase sau pe acoperiș și cu un rezervor care are integrat un sistem de schimbare a căldurii. În momentul în care se produce o diferență de căldură de 5-9ºC între panoul solar și partea de jos a rezervorului, pompa pune în circulație apa.

Autodepozitul – acesta este folosit în zonele în care soarele este foarte puternic. Autodepozitul solar este construit în așa fel încât atât partea de captare cât și cea de depozitare a apei se regăsesc în același lăcaș, acesta având formă cilindrică și fiind construit din oțel inoxidabil.

Ca orice alt dispozitiv, sistemul captator solar are nevoie de anumite componente care să îi asigure atât o bună funcționare, cât și siguranță. Printre aceștia se numără și vasul de expansiune, supapa de siguranță, monometrul și aerisirea. Vasul de expansiune are rolul de a absorbi dilatarea fluidului termoconductor și a presiunii, indiferent de temperatură. Supapa de siguranță este setată, în mod normal, la 3 și 6 bari, fiind concepută pentru a face față la suprapresiuni. Monometrul este un dispozitiv folosit pentru măsurarea presiunii. Aerisirea, amplasată în partea superioară a instalației, are rol de evacuare a aerului rezultat în urma umplerii rezervorului.

Mentenanța instalației – captatorii solari necesită o îngrijire minimală. Cu toate acestea, ea trebuie făcută cel puțin o dată sau de două ori pe an, pentru a menține perfomanța acestora. Curățarea panourilor, odată ce ne-am asigurat că sunt în continuare bine fixate, poate fi făcută de o firmă specializată, sau chiar de proprietar.

De asemenea, este suficient ca, o dată pe an, să vină un specialist să verifice presiunea din rezervor, dacă există depuneri de calcar pe acesta și să verifice densitatea antigelului. În cazul în care trebuie să se efectueze o completare cu antigel, ținem cont că lichidul trebuie să aibă aceleași caracteristici.

III.2. Energia eoliană

Energia eoliană este o formă de energie regenerabilă, produsă de puterea vântului. Această energie este prelucrată, ulterior, de turbine eoliene, care o transformă în energie electrică. Energia produsă diferă în funcție de mărimea și caracteristicile turbinei eoliene.

Conform unui articol online, publicat pe site-ul ziare.com, la data de 16 octombrie 2013, România ocupa, la momentul respectiv, locul 10 în Uniunea Europeană, din punct de vedere al producerii de energie electrică cu ajutorul eolienelor. Germania și Spania sunt țările care ocupau primele poziții ale clasamentului, cu o producție de peste 30.000MW, respectiv 20.000MW.

Energia eoliană este în plină dezvoltare datorită rezultatelor de care a dat dovadă de-a lungul timpului. În funcție de de poziționarea pe glob, turbinele eoliene funcționează aproximativ 60% din timp, pe an, însă majoritatea eolienelor generază energie aproximativ 25% din timp, acest procent putând să difere în funcție de anotimp. De pildă, în anotimpul rece, când curenții de aer sunt mai puternici, procentul de energie generată este mai mare.

Întrucât turbinele sunt direct dependente de vânt, savantul Nicholas Tesla (născut la 10 iulie 1856 și decedat la 7 ianuarie 1943) a dezvoltat o tehnologie ulterior perfecționată de oamenii de știință americani, aceasta bazându-se pe folosirea magneților permanenți sau neodim pentru rotirea alicei eolienei.

Aceasta garantează o eficiență de peste 90% la o viteză a vântului cuprinsă între 1,5 m/s și 40m/s.

În imaginile de mai jos putem observa componentele unei turbine eoliene:

Figura 3.10

Paletele – design-ul paletelor este diferit de la o eoliană la alta, dar și în funcție de producător. De un singur lucru se ține cont și anume ca design-ul paletelor să fie optim, pentru a asigura o viteză de rotație cât mai bună

Nacela – este lăcașul în care se regăsește un generator și o cutie de viteze (multiplicator) și are rol de protecție împotriva șocurilor mecanice.

Pilonul – are rolul de a susține turbina eoliană și de a permite accesul în vederea exploatării

Fundația – este structura de rezistență care se află sub nivelul solului și asigură susținerea întregului echipament.

Cum funcționează?

În momentul în care vântul atinge o anumită viteză (viteza minimă necesară diferă de la un model la altul), se pun în mișcare paletele care acționează un generator electric.

În componența mecanică a unei turbine eoliene se regăsește un multiplicator de viteză (imaginea de mai jos).

Figura 3.11

Acesta este folosit pentru a oferi o turație mai mare generatorului, pentru a oferi un aport crescut de energie. Ulterior, energia debitată de generator este stocată cu ajutorul acumulatorilor, sau este direct transmisă către distribuitorul de energie electrică.

III.3. Optimizarea resurselor

Autonomia de care dispunem, când vorbim fie de energia electrică sau termică este direct proporțională cu capacitatea de stocare. De pildă, stocarea energiei electrice se realizează mai greu și cu costuri mai ridicate, față de stocarea căldurii sau a apei. Datorită faptului că energia electrică este obținută din energie solară sau eoliană, ea este variabilă. Din această cauză trebuie să minimizăm consumul de energie și să încercăm să îl gestionăm către aparatele care au întradevăr nevoie de electricitate.

Fotografiile făcute din spațiu ne arată nevoia noastră de lumină pe timpul nopții. Costurile energiei electrice sunt într-o continuă creștere, motiv pentru care în ultimii ani ne-am axat pe mijloace individuale de obținere a electricității. Astfel, în funcție de localizarea pe glob, oamenii au început să își “procure” electricitate cu ajutorul panourilor fotovoltaice sau cu ajutorul turbinelor eoliene.

Ideal ar fi să nu mai fim dependenți de distribuitorii de energie electrică, să avem o autonomie totală, lucru care nu este încă posibil, din păcate. Pentru ca acest lucru să poată fi realizat, ar trebui ca energia produsă de resursele regenerabile să fie mai mare decât consumul total de energie, pe zi, al locuinței. Dacă raportul de energie electrică (verde) pe consum ar fi “1”, nu ar mai exista energie regenerabilă pentru stocarea în acumulatori, pentru momentele în care panourile fotovoltaice nu captează raze solare, iar curenții de aer nu sunt suficient de puternici pentru a pune în mișcare paletele eolienelor.

În prezent, ne putem bucura de o autonomie parțială. Pentru folosirea autonomiei parțiale avem nevoie de un invertor, care va fi legat la rețeaua electrică. În momentul în care consumul de energie este mai mare decât energia produsă de panourile fotovoltaice și/sau turbinele eoliene, invertorul va prioritiza alimentarea cu energie regenerabilă, iar diferența va fi suportată de rețeaua electrică, reducând asfel costurile facturilor pentru energia electrică.

Fiecare casă/locuință are propriul consum de energie electrică, ceea ce înseamnă că fiecare proprietar știe valorile minime pe care ar trebui să le aibă o turbină eoliană și/sau un panou fotovoltaic, pentru a-i satisface nevoile. De exemplu, dacă ne dorim o autonomie parțială, putem folosi cu încredere două panouri fotovoltaice cu o putere de aproximativ 250Wc împreună cu o turbină eoliană de aproximativ 750Wc, sau separat.

O altă modalitate de a reduce costurile este aceea de a profita și de pe urma energiei termice. În graficul de mai jos se poate observa consumul energiei pentru încălzirea locuinței și a apei calde menajere

Figura 3.12

Portocaliu:Apa caldă menajeră; Albastru: Încălzire; Albastru: Încălzire; Verde: Iluminat; Mov: Auxiliare;

Putem observa că aproximativ 50% din energia consumată este focusata pe apa menajeră. Acest cost poate fi diminuat cu ajutorul sistemului de încălzire solară.

În majoritatea cazurilor, sistemul de încălzire solară este alcătuit din panouri solare, un sistem de stocare a apei și alte sisteme auxiliare.

Soarele nu ne poate asigura, în orice moment al zilei sau al anului, necesarul total de energie, iar din această cauză va trebui să apelăm la instalații suplimentare, care pot fi legate la panourile solare, la turbinele eoliene sau la o instalație suplimentară, pe gaz.

În momentul în care nevoia de căldura sau de apă caldă menajeră depășește nivelul asigurat de sistemul de încălzire solară, intră în funcțiune instalațiile auxiliare. Astfel, putem reduce volumul de gaze naturale folosite, implicit și costurile pentru acestea.

În concluzie, dacă dorim să reducem valoarea facturilor, energia verde ne este la îndemână. În funcție de nevoile personale și de posibilitățile financiare, natura de pune la dispoziție atât energia solară, cât și cea eoliană.

Confortul

Principalul avantaj al unei case inteligente, este confortul pe care aceasta îl oferă. În funcție de dotările pe care și le dorește fiecare, o casă inteligentă poate să vină cu: controlul autonom sau semi-autonom al luminior, atât în interiorul casei cât și în afara acestuia, temperatura din interiorul locuinței, cât și irigatul grădinii și sau a gazonului. Aceste facilități au fost create pentru a vă veni în ajutor și a vă face o viață mai ușoară.

IV.1. Controlul sistemului iluminator

Sistemul iluminator este împărțit pe două zone: interiorul locuinței și a garajului (dacă gospodăria este prevăzută cu garaj) și exteriorul casei (curte, grădină sau foișor).

În interiorul casei vom avea senzori de mișcare, aceștia putând fi comutați astfel:

ON (pornit) – în acest mod lumina este aprinsă fie că este sau nu cineva în încăpere. Lumina se va opri manual în momentul în care vom comuta pe OFF (oprit)

PIR – în acest mod lumina se va aprinde în mod automat, în mometul în care senzorul de mișcare detectează prezența unei persoane într-o încăpere unde acesta este instalat. Lumina se va opri în mod automat, după un anumit timp din momentul în care senzorul nu mai detectează mișcare.

Mic (microfon) – în acest mod, senzorul pornește lumina în momentul în care microfonul detectează sunete de un anumit număr de dB (decibeli) și/sau mișcare. Lumina se va opri în mod automat după un anumit timp, din momentul în care zgomotul sau mișcarea devin inexistente.

OFF (oprit) – în acest mod, lumina nu se va mai aprinde în mod automat, ci doar în momentul în care întrerupătorul va fi comutat pe unul dintre modurile de mai sus

În exteriorul casei putem monta senzori de lumină. La lăsarea serii, se vor aprinde luminile ambientale în mod automat sau manual. Aceste lumini vor fi montate în curte, grădină sau foișor, în funcție de necesitatea fiecăruia. Becurile folosite pentru lumina exterioară vor avea un consum mic, acestea putând fi conectate la anumiți acumulatori, aceștia fiind încărcați cu ajutorul panourilor fotovoltaice pe parcursul zilei. În cazul unei autonomii scăzute a acumulatorilor datorate umbririi panourilor, sau lipsa soarelui, luminile vor fi legate în paralel la rețeaua electrică (aceasta fiind sursa secundară de energie).

IV.2. Controlul temperaturii

Pe perioada anotimpului cald, cu toții ne confruntăm cu temperaturi ridicate, care ne creează un disconfort termic. Conform spuselor psihologului Violeta Carmen Popa de la Policlinica 1 Mai, cei mai afectați de disconfortul termic sunt copiii, persoanele cu probleme cardiace, persoanele supraponderale și bolnavii de diabet. Efectele negative ale caniculei sunt resimțite atât la nivel fizic, cât și psihic. Printre acestea se enumeră agitația, dar și epuizarea fizică. Se observă o scădere a capacității de comunicare, creșterea stării de confuzie și/sau anxietate. Tot despre acest discomfort ne vorbește și Cristina Olanu, doctor cardiolog. Doamna Olanu ne spune că expunerea îndelungată la temperaturi ridicate ne poate crea stări de amețeală și bătăi cardiace accelerate. În acest caz este recomandat să ne odihnim într-un loc răcoros.

Având în vedere cele spuse mai sus, un sistem inteligent de menținere a temperaturii optime nu este un moft, ci o necesitate. Acest sistem este dotat cu un senzor de temperatură amplasat în fiecare cameră. Astfel, putem avea orice temperatură ne dorim. Presupunem că am setat temperatura la 26ºC: în momentul în care senzorul înregistrează o temperatură mai ridicată, va porni automat sistemul de ventilație. Așadar, fie că suntem acasă, sau urmează să ajungem acasă, nu ne vom mai lovi de disconfortul termic în interiorul căminului.

IV.3 Irigatul gradinii

O grădină îngrijită va fi, negreșit, întotdeauna frumoasă. Însă, pentru a obține acest lucru, trebuie să îi acordăm timp, deoarece câteva ore la sfârșitul unei săptămâni aglomerate nu vor fi nici pe departe suficiente. Trăim în epoca în care timpul este insuficient, astfel încât timpul alocat îngrijirii unei grădini trebuie redus, problemă care poate fi rezolvată cu ajutorul automatizării sistemului de irigare.

Până și cele mai rezistente și viguroase plante vor avea nevoie de apă.Secretul irigării reușite este udarea în profunzime și încet, nicidecum rapid și doar la suprafață. Plantele au nevoie de suficientă apă cât să le fie asigurată creșterea, dar nu în exces, astfel încât rădăcinile acestora să nu fie private de aer. Irigarea înceată asigură, în interiorul pământului, o umezeală constantă. Acest lucru asigură dezvoltarea în profunzime a rădăcinilor plantelor, făcându-le mai rezistente în fața intemperiilor și a secetelor.

Aspersoarele, deși mai des întâlnite, dau adesea o cantitate mult prea mare de apă, o mare parte din aceasta evaporându-se, în zilele foarte călduroase și au nevoie de o perioadă de timp mai mare pentru a uda solul, în special în cazul în care există straturi de frunze la suprafață. Spre deosebire de aspersoare, sistemele de irigat cu picurătoare, realizate cu ajutorul servomotoarelor controlate de Arduino, sunt mult mai avantajoase, utilizând mai puțină apă, aceasta ajungând direct la nivelul solului, exact unde au nevoie plantele. Astfel, udarea grădinii este mai eficientă, deoarece apa nu se mai evaporă, iar temperatura solului rămâne joasă.

Un alt avantaj al sistemelor de irigat controlate de Arduino este că, dimineața, cu un simplu mesaj trimis către shield-ul GSM, putem asigura irigarea grădinii în cel mai propice moment al zilei, fără să fim obligați să pierdem timp prețios.

Securitatea

Indiferent că vorbim de o casă inteligentă sau o casă obișnuită, ne dorim să avem un cămin cât mai sigur. Cu ajutorul unei case inteligente, putem să ne menținem căminul mult mai în siguranță, cu un minim de efort.

Prin securitate înțelegem gradul de apărare al casei împotriva hoților sau a persoanelor rău intenționate, dar și securizarea acesteia deoarece, din păcate, căminul nostru poate avea de suferit și din cauza altor factori, cum ar fi incendiile, inundațiile, scurgerile de gaz, etc.

Având în vedere aceste aspecte, în continuare vom prezenta importanța securității locuinței, dar și a securizării ei.

V.1. Securitatea locuinței (alarma)

Conform statisticilor întocmite de către Poliția Română în anul 2011, trei case sunt prădate de hoți în fiecare oră. Peste 25% din intrările prin efracție sunt datorate neglijenței proprietarilor, care lasă ușa sau geamurile deschise.

Tot Poliția Română ne spune că din ianuarie 2011 până în octombrie 2011 au fost întocmite peste 18.000 de dosare penale pentru intrarea prin efracție, cu 2000 de dosare mai mult decât în anul precedent, aceștia nemaiavând teama camerelor de supraveghere.

Putem trage o singură concluzie și anume ca spărgătorii de locuințe nu au scrupule, ceea ce înseamnă că noi trebuie să facem tot ceea ce ne stă în putință pentru a ne apăra căminul.

Despre repartizarea nivelului de securitate într-o gospodărie am vorbit la începutul lucrării, la capitolul 2, subcapitolul “2.1. Structura”, având cele trei scenarii ale împărțirii pe zone.

V.2. Securizarea locuinței

După cum am enunțat și mai sus, căminul poate suferi daune materiale și din cauza altor factori, cum ar fi scurgerea de gaze, incendiul și inundația.

Având în vedere că în zilele noastre toate centralele termice au în componența lor un senzor de depistare a scurgerilor de gaz, în continuare ne vom axa pe ceilalți doi factori.

Conform unei statistici publicate pe vivendis.ro, în fiecare locuință se defectează o piesă a instalației de apă, în medie, în fiecare an. La prima vedere, suntem tentați să spunem că un astfel de eveniment restrâns nu poate aduce mari pagube materiale. Cu toate acestea, dacă luăm în calcul un posibil scenariu, în care suntem plecați de acasă, iar la țeava de apă de la etaj se crează o fisură, chiar și cu un debit foarte mic, fără un sistem de siguranță, daunele pot fi semnificative în câteva zile.

Cu ajutorul unor senzori de detectare a apei, amplasați în fiecare cameră (sub țevi sau calorifere), putem evita pagubele materiale create de o eventuală inundație. Principiul de funcționare este relativ simplu: în momentul în care există o scurgere de apă sesizată de senzor, acesta va trimite un semnal analogic către placa Arduino care, la rândul ei, va trimite o comandă către un servomotor care este conectat la sursa principală de apă.

Conform altei statistici publicate în cadrul aceluiași site, aproximativ 10.000 de persoane își pierd anual locuințele din cauza incendiior. În aproximativ 69% din cazurile raportate, incendiul a început din interiorul locuinței, iar în ultimii 5 ani, aproximativ 1500 de persoane au avut de suferit din cauza incendiilor. Ajungem astfel la concluzia că este imperios necesar să avem în interiorul locuinței sisteme pentru detectarea și stingerea incendiilor. Acest lucru este posibil cu ajutorul senzorilor de fum amplasați în fiecare încăpere, dar și pe holuri, împreună cu un sistem de stingere a focului. Cu un astfel de sistem putem reduce semnificativ posibilele daune provocate de un incendiu.

Implementarea

În cadrul acestui capitol vom vedea cum poate fi realizată o casă inteligentă care să ne ofere un confort și o siguranță sporită. Această casă poate să fie realizată cu ajutorul cunoștințelor de programare și inginerie.

VI.1. Implementarea hardware

Pentru implementarea casei inteligente vom folosi panouri fotovoltaice, panouri termice (solare), un invertor electric, turbine eoliene (opțional), un senzor de lumină, un shield GSM, un Arduino Mega, 11 Arduino Uno, iar în fiecare cameră (și în garaj, acolo unde este cazul) vom avea câte un senzor de detectare a apei, a fumului, de mișcare și un întrerupător cu senzor de mișcare.

Dacă am folosi o singură placă, iar aceasta s-ar defecta, tot sistemul ar fi compromis. Așadar, folosind mai multe plăci, în cazul în care una dintre ele s-ar defecta, restul vor fi funcționale, datorită conectării acestora în paralel, astfel:

Placa Arduino care asigură sistemul sonor (cea conectată la difuzorul alarmei) este conectată la placa centrală (Arduino Mega) cu ajutorul pinului digital 13 de pe Arduino Uno cu pinul digital 22 de la Arduino Mega. Modul de conectare se poate vedea în figura 6.1

Cele trei plăci Arduino care asigură securitatea locuinței (parter + etaj + garaj) vor fi conectate astfel: placa Arduino Uno care asigură garajul va fi conectată prin intermediul pinului digital 8 la pinul digital 24 al plăcii Arduino Mega; placa Arduino Uno care asigură parterul va fi conectată prin intermediul pinului digital 8 la pinul digital 26 al plăcii Arduino Mega; placa Arduino Uno care asigură etajul va fi conectată prin intermediul pinului digital 8 la pinul digital 28 al plăcii Arduino Mega. Armarea se realizează atunci cand se primește semnal pe pinul 4. Modul de conectare se poate vedea în figura 6.2

Cele două plăci care asigură securizarea casei împotriva inundațiilor vor fi conectate la Arduino Mega după cum urmează: pinul digital 7 al plăcii Ardunio Uno care asigură etajul superior este conectat la pinul digital 30 al plăcii Arduino Mega, iar Arduino Uno care asigură parterul, este conectat prin intermediul pinului digital 7 la pinul digital 32 al plăcii Arduino Mega. Modul de conectare se poate vedea în Figura 6.3

Plăcile Arduino care asigură securizarea casei împotriva incendiilor vor fi astfel conectate: pinurile digitale 34 și 36 ale plăcii arduino Mega vor fi conectate cu pinul digital 7 al plăcilor Arduino Uno (parter și etaj). Modul de conectare se poate vedea în figura 6.4

Placa arduino care asigura temperatura optima in camin va fi conectat la pinul digital 10 respectiv pinul digital 38 al placii arduino mega. Modul de conectare se poate vedea în figura 6.5

Placa arduino care asigura iluminarea exterioara este conectata la pinul digital 10 si pinul 40 al placii arduino mega

Tot pe placa Arduino Mega vom conecta și Shieldul GSM, prin intermediul căruia vom putea seta tipul de alarmă dorit. Cu ajutorul acestui shield vom primi informații prin intermediul SMS-urilor în momentul în care se încearcă o intrare prin efracție sau în momentul în care apare o defecțiune într-unul din sisteme.

După cum se poate vedea, pentru tehnologizarea unei case am folosit două tipuri de Arduino, un shield GSM, diferiți senzori, iar pentru partea de energie verde (pentru reducerea costurilor facturilor) am vorbit despre panouri fotovoltaice și turbine eoliene. În continuare vom vorbi mai detaliat despre fiecare componentă în parte pentru a putea înțelege mai ușor care este principiul de funcționare:

Specificații tehnice Arduino Mega 2560

Arduino Mega 2560 este o platformă de dezvoltare care funcționează cu un Microcontroller ATmega 2560. Această placă este dotată cu 54 de pini, atât de intrare cât și de ieșire, dintre care 15 pot fi folosiți ca pini PWM (2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,13,44,45,46), 16 pini de intrare analogici (de la A0 până la A15), are patru porturi de comunicare grupate astfel: Serial: 0 (RX) și 1 (TX); Serial 1: 19 (RX) și 18 (TX); Serial 2: 17 (RX) și 16 (TX); Serial 3: 15 (RX) și 14 (TX). Arduino Mega vine cu un procesor de 16 MHz și o memorie de stocare de 256K dintre care 8 KB sunt destinați bootloader-ului. Limitele de funcționare ale tensiunii de intrare sunt cuprinse între 6-20 volți, însă recomandat ar fi să ne încadrăm între 7-12 volți.

În figură 6.6 putem observa corespondența dintre pinii de pe placa Arduino Mega și cei de pe Atmega 2560.

Specificații tehnice Arduino Uno

Arduino Uno este o platformă de dezvoltare care funcționează cu un Microcontroller ATmega 328. Această placă este dotată cu 14 de pini, atât de intrare cât și de ieșire, dintre care 6 pot fi folosiți ca pini PWM (3,5,6,9,10,11), 6 pini de intrare analogici (de la A0 până la A5), un sigur port de comunicare (pinul 0 – RX și pinul 1 – TX).

Această placă vine cu un microcontroller de 16 MHz cu o memorie de stocare de 32KB dintre care care 0.5 KB sunt destinați bootloader-ului.

Limitele de funcționare ale tensiunii de intrare sunt cuprinse între 6-20 volți, însă recomandat ar fi să ne încadrăm între 7-12 volți. În figura 6.7 putem observa corespondența dintre pinii de pe placa Arduino Uno și cei de pe ATmega 328P.

Atat Arduino Uno, schield GSM ,cat si Arduino Mega folosesc semnalul PWM, care provine de la Pulse Width Modulation. Acesta este un tip de semnal des întâlnit la aceste plăci. Din cauză că Arduino, prin porturile sale digitale, scoate doar semnal digital (5V sau 0V), semnalul PWM reprezintă modalitatea prin care se pot trimite în exterior informații care pot varia pe mai mult de două trepte. Modificând astfel raportul între perioada de timp în care semnalul stă în 5V și cea în care stă în 0V, obținem un semnal a cărui putere se modifică în trepte. Raportul obținut se va numi "factor de umplere" al semnalului PWM.

Specificații tehnice schield GSM

Shield-ul GSM SIM 900 ne oferă posibilitatea de a folosi rețeaua de telefonie mobilă standard, astfel încât să putem primi date de la o locație îndepărtată. Shield-ul ne permite acest lucru prin intermediul serviciului de mesaje scurte (SMS), audio sau prin intermediul serviciului GPRS.

Shield-ul este compatibil cu toate plăcile similare ca formă (și ca așezare a pinilor) cu placa Arduino standard. Shield-ul GSM este configurat și controlat cu ajutorul comenzilor simple AT, introduse în UART. Bazat pe modulul SIM900 produs de SIMCOM, shield-ul este ca un telefon mobil. Pe lângă caracteristicile sale de comunicare, shield-ul are 12 pini GPIO (pini de tip input/output pentru uz general) și 2 pini PWM. În figură fig X, Y veți putea vedea cum arată un shield GSM SIM900.

Caracteristici:

Este bazat pe modulul creat de SIMCOM;

Quad-band (patru benzi de frecvență): 850/900/1800/1900 MHz, astfel încât să poată funcționa în toate rețelele din lume

Se poate cu ajutorul comenzilor AT sau software serial

De asemenea, shieldul funcționează cu o tensiune cuprinsă între 4.8 și 5.2 Volți, cea recomandată fiind de 5.0V și poate suporta un curent de intrare de până la 450 mA, recomandat fiind 50mA.

Specificații tehnice senzor PIR

Acest tip de senzor poate detecta schimbările de temperatură dar și schimbările de radiații infraroșii. Cu toată acestea, senzorul PIR nu poate fi indus în eroare de schimbările de temperatură datorate încălzirii, prin expunerea îndelungată la soare.

În momentul în care senzorul detectează mișcare va trimite un semnal analogic/digital către placa Arduino. În perioada în care acest senzor nu detectează nici o prezență pe pinul P0 nu va trimite nici un fel de semnal (LOW sau 0V).

Caracteristici: acest senzor funcționează cu o tensiune cuprinsă între 3-6 volți, pe o rază de acțiune cuprinsă între aproximativ 4 și 9 metri. În cazul de față acesta este un senzor digital ceea ce înseamnă că răspunsul primit de la senzor va fi HIGH în momentul în care senzorul detectează mișcare și LOW în momentul în care nu detectează nici o prezență. În figura 6.8 putem vedea un model de senzor digital PIR.

Specificații tehnice senzor de apă

Acest tip de senzor poate fi folosit în mai multe aplicații, cum ar fi, detectarea precipitațiilor, detectarea scurgerilor de lichide sau pentru măsurarea nivelului de apă dintr-un bazin sau un rezervor. Noi îl vom folosi pentru detectarea scurgerilor de lichide, în cazul nostru ne vom referi la scurgerile de apă. În momentul în care senzorul detectează o scurgere, acesta va trimite un semnal analogic de la pinul “s” către placa Arduino Uno.

Acesta este un senzor analogic cu trei pini, după cum se poate vedea în figură X, Y. Pinul “+” va fi conectat la pinul 5V (5 volți) de pe placa arduino, pinul “-” se conetcteaza la GND plăcii arduino, iar pinul "s" va fi conectat la unu dintre pinii analogici.

Specificații tehnice senzor de fum

Acest tip de senzor (MQ135) are o precizie ridicată, ceea ce înseamnă că poate fi folosit cu încredere pentru detectarea fumului generat de un posibil incendiu. În momentul în care depistează fum în încăpere, va trimite un semnal analogic către placa Arduino Uno. Acest senzor are șase pini iar conectarea lor se poate vedea de figura X, Y. Este un senzor analogic cu o tensiune de alimentare de 5 volți.

Specificații tehnice senzor de căldură

Acest senzor ne trimite constant, prin intermediul pinului “OUT” un semnal analogic către un pin analogic al plăcii Arduino Uno. Acel semnal este transformat cu ajutorul unei formule matematice pentru a obține o valoare a temperaturii în grade Celsius. Este un senzor analogic, cu o tensiune de alimentare de 5 volți pe trei pini (OUT, Vcc, GND).

Specificații tehnice senzor de lumină

Acest tip de senzor nu are o precizie ridicată însă, în funcție de semnalul trimis de senzor către placa Arduino putem ști dacă este sau nu nevoie să se aprindă lumina ambientală din exteriorul casei în mod automat. Caracteristicine sunt similare cu cele ale senzorului de căldură (tensiune de alimentare este de 5 volți și are aceiași trei pini: OUT, Vcc și GND.

Specificații tehnice servomotor

În partea mecanică a proiectului am utilizat mai multe servomotoare model Model No. FS5106B. Am ales acest model de servomotor deoarece are o rotație de 180 grade, un constum relativ mic de energie electrică, o tensiune de lucru cuprinsă între 4.8volti și 6 volți și dezvoltă un cuplu de 5-6 kg/cm în funcție de tensiunea de alimentare. Un alt avantaj al acestui servomotor este că putem controla gradul de rotație.

În repaus acest servomotor are un consum de la 5mA până la 7mA, în funcție de tensiunea de alimentare. În momentul în care servomotoarele sunt puse în mișcare curentul consumat de acestea poate să sară până la ~1000mA în funcție de efortul depus de acestea. Din cauză că în momentul în care servomotorul întâmpină greutăți în rotație și curentul de care acesta are nevoie crește direct proporțional, iar pentru a evita riscul arderii plăcii arduino trebuie să folosim un stabilizator electric.

Specificații tehnice stabilizator electric

Stabilizatorul electric este folosit în momentul în care avem nevoie de o tensiune sau un curent peste pragul maxim suportat de plăcile Arduino. Stabilizatorul folosit în lucrarea de fată poate suporta un curent de până la 1000mA. Dacă este depășit acest prag temperatura integratului va crește semnificativ, în acest caz trebuie montat și un radiator. În Figura 6.9 se poate vedea cum arată atât un stabilizator electric, cât si un integrat.

VI.2. Implementarea Software

După realizarea legăturilor fizice ale plăcilor arduino, senzorilor si servomotoarelor conform schemelor de mai sus, urmează scrierea, compilarea și încărcarea codurilor în plăcile arduino.

Pentru început trebuie să avem instalat pe calculator sau laptop softul de la Arduino, prin intermediul căruia vom compila și încărca codul.

Mai întâi deschidem executabilul Arduino.exe. După deschiderea programului trebuie să selectăm modelul de placă arduino pe care îl deținem. Mergem pe Tab-ul “Tools” apoi pe” Board” și selectăm modelul de placă. Acum putem scrie codul care urmează să fie încărcat pe Arduino. După scrierea codului apasm Ctrl+R pentru verificarea codului și ulterior compilarea acestuia. Dacă nu există nici o eroare trebuie să apară mesajul “Done compiling.” Imediat după primirea acestui mesaj putem apăsa Ctrl+U pentru încărcarea codului.

În Anexa II am atașat opt programe individuale care, puse la un loc, creează casă inteligentă. Aceste opt programe sunt: “alarma-sunet”, “senzor-incediu”, “senzor-inundatie”, “senzor-lumina”, “senzor-temperatura”, “control-servomotor&ventilație”, “senzori-pir-alarma”, “control-GSM”.

Înainte de a începe discuția despre fiecare program în parte, trebuie să fim familiarizați cu limbajul de programare Arduino. Acesta este similar cu cel de C, însă Arduino vine cu mici completări cu ar fi:

structura void setup() – se apelează o singură dată la începutul programului. Aici vom găsi apelata sintaxa “pinMode”.

structura void loop() – practic, este o buclă care se apelează la nesfârșit(cu condiția să nu fie apăsat butonul de reset sau să îi fie scoasă sursa de alimentare)

pinMode(X, Y) – cu această sitaxa putem configura pinii plăcii arduino, unde “X” este numărul pinului digital iar “Y” este modul de funcționare “OUTPUT” sau “INPUT”; output se folosește în momentul în care vrem să trimitem un semnal pe pinul “X”, iar input în momentul în care dorim să primim un semnal pe pinul respectiv

digitalWrite(X, LOW/HIGH) – de pe pinul “X” al plăcii arduino primim un semnal de 0 volți dacă scriem digitalWrite(X, LOW) , respectiv 5 volți în cazul în care avem digitalWrite(X,HIGH)

digitalRead(X) – valoarea citită de pe portul X poate să fie doar HIGH(5V) sau LOW(0V)

analogRead(X) – similar cu digitalRead, singura diferența este că, apelând aceasta sitaxa, putem obține rezultate precise(de la un senzor analogic)

analogWrite(X,Y) – folosindu-ne de pinii PWM putem transmite valori exacte cuprinse între 0-5 volți, unde analogWrite(X, 0-255) – “0” = 0volti și “255” = 5volti

Acestea sunt doar principalele funcții/structuri pe care le veți găsi în majoritatea aplicațiilor Arduino. Pe lângă acestea, am mai folosit:

#include – este utilizată pentru a apela biblioteci externe. În cazul programelor simple nu avem nevoie de o astfel de bibliotecă. În cazul codurilor mai complexe se vor apela diferite biblioteci. În lucrarea de față am folosit #include<GSM.h> și #include<Servo.h>.

tone() – aceasta sitaxa este apelata în momentul în care dorim, cum ajutorul plăcii arduino și al unui difuzor să producem anumite sunete(în cazul nostru, sunetul de alarmă). Aceasta sintaxă o puteți găsi apelata în două moduri, tone(pinul folosit, frecvență) sau tone(pinul folosit, frecvență, durată). De reținut că durata trebuie scrisă în milisecunde. Pentru oprirea sunetului vom folosi noTone(pinul folosit).

delay(x) – face o pauză în program, unde “x” este perioada de pauză(în milisecunde).

myservo.attach(X) – folosim această sintaxă în cazul în care dorim să controlăm un servomotor. Prin acest apel îi spune plăcii arduinoe că vom folosi pinul X(PWM) pentru controlul unui servomotor.

servo.write – este similar cu analogWrite, însă acesta este folosit pentru controlul servomotoarelor.

#define PINNUMBER "0462" – aici vom trece pinul cartelei care se afla în shield-ul GSM. În cazul în care cartelă nu are pin, nu vom scrie nimic între ghilimele.

Serial.begin(9600) – se folosește în momentul în care avem comunicare între două dispozitive. În cazul nostru placă Aduino Mega și shield-ul GSM.

Serial.prinț("AT+CMGS=\"+40700000000\"\r") – am setat numărul de telefon pe care se dorește primirea mesajelor. Se pot nota și mai multe numere de telefon. De reținut, acest apel funcționează doar pe shield-ul GSM SIM900

c == sms.read() – i se încarcă în “c” mesajul trimis

Serial.prinț("AT+CMGF=1\r") – selectează formatul mesajului. Dacă vom scrie “1” acesta va fi de tip text

După ce am trecut în revistă toate apelurile care se regases în coduri putem reveni la cele opt programe de care vă vorbeam mai sus.

Programul “GSM control”(Cod 6.1) – cu ajutorul acestui program ne putem controla casa de la distanță, iar aceasta ne trimite anumite informații.Intregul cod se regaseste in Anexa II. Partea de armare a locuinței se va face în felul următor:

pentru a armă “Zona 1” trimitem un SMS cu litera “G” , pentru dezarmare trimitem un SMS cu litera“H”,

pentru a armă “Zona 2” se trimite un SMS cu litera “I” , pentru dezarmare trimitem un SMS cu litera “J”,

penru a armă “Zona 3” se trimite un SMS cu litera “M”, pentru dezarmare trimitem un SMS cu litera “N”

pentru a porni irigatul grădinii se trimite un SMS cu litera “A” iar pentru a-l opri vom trimite un SMS cu litera “B”

Programul “control-servomotor&ventilație”(Cod 6.2) – în momentul în care Arduino Uno unde este încărcat acest program, primește un semnal analogic de această dată de o anumită valoare, iar placă Arduino va acționa pe rând sau simultan (după caz) servomotoarele conectate pe aceasta. În Figura 6.10 se poate vedea această conexiune.

Programul “alarma-sunet”(Cod 6.3) are rolul de avertizare sonoră în caz de intrare prin efracție. În momentul în care senzorii PIR detectează mișcare, trimit un semnal către placă arduino Mega, la rândul ei trimite un semnal digital către placă arduino una în care avem încărcat programul “alarma-sunet”. În acel moment alarma începe să sune, aceasta se va opri după 50 de secunde din momentul în care senzorii PIR nu mai detectează mișcare. Schema de legătură se poate vedea în Figura 6.2

Programele “senzor-incendiu(Cod 6.4)/inundație(Cod 6.5)/lumina(Cod 6.6)/temperatura(Cod 6.7)/pir_alarma(Cod 6.8)” au același principiu de funcționare. În momentul în care senzorul depistează fum, apă, lumină, un anumit prag de temperatură sau mișcare se trimite un semnal către Arduino Mega, ulterior printr-un SMS către noi, fiind astfel informați iar casă inteligentă incearcand să se protejeze. În Anexa I, puteți vedea imaginile X,Y , X,Y pentru a înțelege cum a fost realizată conexiunea iar în Anexa II veți putea vedea toate codurile complete Cod 6.4, Cod 6.5, Cod 6.6, Cod 6.7, Cod 6.8

Concluzii

Conceptul de “casă inteligentă” a fost dezvoltat și perfecționat de-a lungul timpului, de mai bine de un secol, termenul de Smart Home fiind folosit pentru prima dată în 1980, iar primele încercări de a pune această viziune în aplicare aparținând lui Walt Disney, care a prezentat acest concept în 1961. Variantele precedente ale acestor case promiteau eliberarea de treburile casnice, prin automatizarea mediului domestic, oferindu-ne astfel mai mult timp pentru noi.

Aceste case autonome vor fi create astfel încât să aibă atât un grad ridicat de siguranță, cât și de confort și, de asemenea, vor putea fi controlate cu ușurință cu ajutorul unei cartele, unui PIN, sau chiar prin intermediul telefonului mobil.

Spre deosebire de achiziționarea unei case inteligente deja accesorizata, modernizarea unei case standard permite dezvoltarea tehnologică în funcție de dorințele fiecărui proprietar, nevoile fiecăruia dintre noi fiind diferite. Acest lucru ne asigură un control asupra bugetului, multe dintre casele inteligente deja echipate nefiind accesibile chiar tuturor.

Întrucât tehnologia este într-o continuă dezvoltare și evoluție, putem presupune cu încredere că, în viitor, casele inteligente vor putea controla mult mai mult decât temperatura, gradul de luminozitate, securitatea locuinței și eventualele scurgeri de gaze sau apă. Acestea, probabil, ne vor recunoaște inclusiv bătăile inimii, setând astfel locuința în funcție de profilul fiecărui membru al familiei.

Cu toate acestea, prima prioritate este să ne păstrăm familia și locuința în siguranță, iar cu ajutorul unei case inteligente putem asigura acest aspect, prin intermediul diferitelor tipuri de securizare.

Pentru a micșora costurile facturilor, trebuie să ne putem baza și pe resurse regenerabile, cum ar fi energia solară, captată cu ajutorul panourilor fotovoltaice, energia termică, captată prin intermediul panourilor termice și energia eoliană, obținută cu ajutorul turbinelor eoliene.

Unul din cele două mari avantaje ale unei case inteligente este confortul pe care aceasta îl oferă. De la controlul sistemului iluminator, cu ajutorul senzorilor și întrerupătoarelor, până la controlul temperaturii cu ajutorul unui senzor, casa inteligentă ne vine în întâmpinarea problemelor de zi cu zi provocate de disconfortul termic, dar și în întâmpinarea nevoilor în materie de iluminat.

Al doilea avantaj principal al caselor inteligente este siguranța oferită de acestea. Indiferent dacă este vorba de persoane rău intenționate, de accidente provocate de posibile defecțiuni ale sistemelor de instalație, sau chiar de incendii, casele inteligente sunt echipate cu senzori specifici, alertând într-un timp foarte scurt proprietarul, reducând astfel eventualele pagube.

În maniera prezentată în această lucrare, casele inteligente sunt mult mai accesibile publicului, încadrându-se în bugetul mediu alocat. Conform unei medii realizate de incomemagazine.ro, sistemele de case inteligente au o valoare cuprinsă între 5.000 și 12.000 euro, putând ajunge și până la 40.000 euro, în funcție de cerințele cumpărătorului. Cu ajutorul microcontroller-elor oferite de Arduino, putem reduce astfel costurile cu până la 80%.

Bibliografie

Căluianu, Ionuț-Răzvan, Teză de doctorat, “Creșterea productivității energetice a panourilor fotovoltaice”, Universitatea Tehnica de Constructii București, Facultatea de Inginerie a Instalațiilor

Amjahdi, Mohamed și Lemale, Jean, “Energia solară termică si fotovoltaică”, editura Matrix ROM, București, 2012

Boudellal, Meziane, “Construcții ecologice si autonome – O noua concepție”, editura Matrix ROM, București, 2013

“Arduino pentru incepatori”, robofun.ro

Bounegru, Liliana, Media Studies “Smart Houses: From Managing the House at a Distance to the Management of Life Itself”, University of Amsterdam, 2009

Carner, Paolo, “Project Domus: Designing Effective Smart Home Systems”, Dublin Institute of Technology, 2009

http://www.slideshare.net/BradFitzpatrick/smart-homes-6093606 (accesat pe 28/06/2015)

http://www.entrepreneurial-insights.com/smart-home-intelligent-home-automation (accesat pe 28/06/2015)

Media lunara a energiei debitate de soare : http://escg.ro/produsse/energii-regenerabile/energie-solara-fotovoltaica/ (accesat pe 28/06/2015)

Traker : http://www.windbenefit.ro/ro/produs/59/traker-pano-solar-2-axis-2-panouri-x-250-w.html (accesat pe 28/06/2015)

Invertor : http://www.stecasolar.ro/energie-solara/Invertoare-cu-unda-sinusoidala–s363.html (accesat pe 28/06/2015)

Eoliana : https://ro.scribd.com/doc/19943023/Energia-Eoliana-referat (accesat pe 28/06/2015)

https://ro.wikipedia.org/wiki/Energie_eoliană (accesat pe 28/06/2015)

http://ro.wikipedia.org/wiki/Nikola_Tesla (accesat pe 28/06/2015)

http://www.ziare.com/mediu/energie-eoliana/romania-in-top10-in-ue-dupa-productia-de-energie-eoliana-ce-capacitate-avem-1262873 (accesat pe 28/06/2015)

http://www.eoliene.eu/bazele-energiei-eoliene/ce-este-o-turbina-de-vant-si-cum-functioneaza.html (accesat pe 28/06/2015)

http://www.curier.ro/index.php?option=com_content&task=view&id=36589&Itemid=375 (accesat pe 28/06/2015)

http://www.antena3.ro/romania/in-romania-se-sparg-trei-locuinte-pe-ora-vezi-profilul-spargatorului-roman-145849.html (accesat pe 28/06/2015)

https://www.vivendis.ro/asigurari/ro/LOCUINTE/De-ce-sa-inchei-o-asigurare-de-locuinta.html (accesat pe 28/06/2015)

http://incomemagazine.ro/articole/menatwork-vinde-case-inteligente-de-60-000-de-euro-pe-luna-cat-costa-un-sistem-de-casa-inteligenta (accesat pe 28/06/2015)

http://www.arduino.cc/en/Main/ArduinoBoardMega2560 (accesat pe 28/06/2015)

https://www.arduino.cc/en/Main/arduinoBoardUno (accesat pe 28/06/2015)

http://www.arduino.cc/en/uploads/Hacking/PinMap2560big.png (accesat pe 28/06/2015)

http://techmind.dk/wp-content/uploads/atmel-atmega328-pinouts-arduino.jpg (accesat pe 28/06/2015)

https://www.parallax.com/sites/default/files/downloads/555-28027-PIR-Sensor-Prodcut-Doc-v2.2.pdfhttp://www.emartee.com/product/42240/High%20Sensitivity%20Water%20Sensor (accesat pe 28/06/2015)

http://www.robofun.ro/senzori/vreme/senzor-temperatura-brick (accesat pe 28/06/2015)

http://toppanourisolare.ro/instalare/cum-aleg-cel-mai-bun-invertor.html (accesat pe 28/06/2015)

http://www.electronica-azi.ro/print.php?id=6884 (accesat pe 28/06/2015)

http://www.robofun.ro/stabilizator-5v (accesat pe 28/06/2015)

http://www.robofun.ro/minidifuzor-brick (accesat pe 28/06/2015)

http://signal.ee.bilkent.edu.tr/Theses/EminBireySoyer.pdf (accesat pe 28/06/2015)

http://www.gradina.ro/irigarea-gradinii.html (accesat pe 28/06/2015)

http://www.apachegardens.ro/sisteme-irigatii.html (accesat pe 28/06/2015)

https://www.arduino.cc/en/Tutorial/GSMExamplesReceiveSMS (accesat pe 28/06/2015)

https://www.arduino.cc/en/Reference/GSMSMSEndSMS (accesat pe 28/06/2015)

https://www.cooking-hacks.com/documentation/tutorials/arduino-gprs-quadband(accesat pe 28/06/2015)

ANEXA I

Figura 6.1

Figura 6.2

Figura 6.3

Figura 6.4

Figura 6.5

Figura 6.6

Figura 6.7

Figura 6.8

Figura 6.9

Figura 6.10

ANEXA II

Cod 6.1 – Control GSM

// COD ORIGINAL https://www.arduino.cc/en/Tutorial/GSMExamplesReceiveSMS

// cod https://www.cooking-hacks.com/forum/viewtopic.php?f=20&t=2647

//cod: https://www.arduino.cc/en/Reference/GSMSMSEndSMS

#include <GSM.h>

int sms_count1 = 0;

int sms_count2 = 0;

int sms_count3 = 0;

int sms_count4 = 0;

int sms_count5 = 0;

int sms_count6 = 0;

int sms_count7 = 0;

int sms_count8 = 0;

int sms_count9 = 0;

int sms_count10 = 0;

int sms_count11 = 0;

int sms_count12 = 0;

int sms_count13 = 0;

int Fire_Set = 0;

#define PINNUMBER "0462"

GSM gsmAccess;

GSM_SMS sms;

char c;

int x = 0;

char lastm;

String lastMess;

void setup()

{

pinMode(46, OUTPUT);

pinMode(50, OUTPUT);

pinMode(51, OUTPUT);

pinMode(52, OUTPUT);

pinMode(53, OUTPUT);

pinMode(34, INPUT);

pinMode(36, INPUT);

pinMode(30, INPUT);

pinMode(32, INPUT);

pinMode(38, INPUT);

pinMode(37, INPUT);

pinMode(40, INPUT);

pinMode(39, INPUT);

pinMode(31, INPUT);

pinMode(33, INPUT);

pinMode(35, INPUT);

pinMode(37, INPUT);

Serial.begin(9600);

Serial.println("SMS Recieving");

Serial.print("\r");

delay(1000);

Serial.print("AT+CMGF=1\r");

delay(1000);

Serial.print("AT+CMGS=\"+40700000000\"\r");

delay(1000);

Serial.print("Ready\r");

delay(1000);

Serial.write(0x1A);

delay(1000);

boolean notConnected = true;

while (notConnected) {

if (gsmAccess.begin(PINNUMBER) == GSM_READY) notConnected = false;

else {

Serial.println("No connection");

}

}

Serial.println("GSM connected");

Serial.println("Waiting");

}

void loop()

{

comanda();

mesaj_actiune();

}

void comanda()

{

while (c == sms.read())

{

if (c == 'A')

{

analogWrite(46, 150);

}

else if (c == 'B')

{

digitalWrite(46, 255);

}

else if (c == 'G') // Armare garaj si exterior

{

digitalWrite(53, HIGH); // garaj

digitalWrite(50, HIGH); // exterior

}

else if (c == 'H') // Dezarmare garaj si exterior

{

digitalWrite(53, LOW);

digitalWrite(50, LOW);

}

else if (c == 'I') // Armare etaj si parter

{

digitalWrite(51, HIGH); // Etaj

digitalWrite(52, HIGH); // Parter

}

else if (c == 'J') // Armare etaj si parter

{

digitalWrite(51, LOW);

digitalWrite(52, LOW);

}

else if (c == 'M') // Armare toate zonele

{

digitalWrite(53, HIGH);

digitalWrite(52, HIGH);

digitalWrite(51, HIGH);

digitalWrite(50, HIGH);

}

else if (c == 'N') // Armare toate zonele

{

digitalWrite(53, LOW);

digitalWrite(52, LOW);

digitalWrite(51, LOW);

digitalWrite(50, LOW);

}

else

{

mesaj_actiune();

}

}

sms.flush();

}

void mesaj_actiune()

{

if( digitalRead (34)== HIGH )

{

analogWrite(46, 50);

while (sms_count1 < 2)

{

incendiu_parter();

}

}

if( digitalRead (36) == HIGH)

{

analogWrite(46, 50);

while (sms_count2 < 2)

{

incendiu_etaj();

}

}

if( digitalRead(30) == LOW)

{

analogWrite(46, 100);

while (sms_count3 < 2)

{

inundatie_parter();

}

}

if( digitalRead(32) == LOW)

{

analogWrite(46, 100);

while (sms_count4 < 2)

{

inundatie_etaj();

}

}

if(digitalRead(38) == HIGH);

{

analogWrite(46, 200);

}

if (digitalRead(38) == LOW)

{

analogWrite(46, 240);

}

if(digitalRead(37)==LOW)

{

while(sms_count5 < 2)

{

mesaj_defectiune_sist_temp();

}

}

if(digitalRead(40) == LOW)

{

while(sms_count6 < 2)

{

mesaj_defectare_sist_iluminare();

}

}

if(digitalRead(39) == LOW)

{

while(sms_count7 < 2)

{

mesaj_defectare_sist_control_servo_ventil();

}

}

if(digitalRead(31) == LOW)

{

while(sms_count8 < 2)

{

mesaj_defectare_pir_garaj();

}

}

if(digitalRead(33) == LOW)

{

while(sms_count9 < 2)

{

mesaj_defectare_pir_parter();

}

}

if(digitalRead(35) == LOW)

{

while(sms_count10 < 2)

{

mesaj_defectare_pir_etaj();

}

}

if(digitalRead(37) == LOW)

{

while(sms_count11 < 2)

{

mesaj_defectare_pir_ext();

}

}

}

void incendiu_parter()

{

Serial.print("AT+CMGF=1\r");

delay(1000);

Serial.print("AT+CMGS=\"+40700000000\"\r");

delay(1000);

Serial.print("ALERTA!!! INCENDIU LA PARTER\r");

delay(1000);

sms_count1++;

}

void incendiu_etaj()

{

Serial.print("AT+CMGF=1\r");

delay(1000);

Serial.print("AT+CMGS=\"+40700000000\"\r");

delay(1000);

Serial.print("ALERTA!!! INCENDIU LA ETAJ\r");

delay(1000);

sms_count2++;

}

void inundatie_parter()

{

Serial.print("AT+CMGF=1\r");

delay(1000);

Serial.print("AT+CMGS=\"+40700000000\"\r");

delay(1000);

Serial.print("Atentie!!! Exista o scurgere la parter\r");

delay(1000);

sms_count3++;

}

void inundatie_etaj()

{

Serial.print("AT+CMGF=1\r");

delay(1000);

Serial.print("AT+CMGS=\"+40700000000\"\r");

delay(1000);

Serial.print("Atentie!!! Exista o scurgere la etaj\r");

delay(1000);

sms_count4++;

}

void mesaj_defectiune_sist_temp()

{

Serial.print("AT+CMGF=1\r");

delay(1000);

Serial.print("AT+CMGS=\"+40700000000\"\r");

delay(1000);

Serial.print("Exista o defectiune la sistemult de control al temperaturii\r");

delay(1000);

sms_count5++;

}

void mesaj_defectare_sist_iluminare()

{

Serial.print("AT+CMGF=1\r");

delay(1000);

Serial.print("AT+CMGS=\"+40700000000\"\r");

delay(1000);

Serial.print("Exista o defectiune la sistemul exterior de iluminare\r");

delay(1000);

sms_count6++;

}

void mesaj_defectare_sist_control_servo_ventil()

{

Serial.print("AT+CMGF=1\r");

delay(1000);

Serial.print("AT+CMGS=\"+40700000000\"\r");

delay(1000);

Serial.print("Exista o defectiune la sistemul de control al servomotoarelor si a ventilatiei\r"); //The text of the message to be sent

delay(1000);

sms_count7++;

}

void mesaj_defectare_pir_garaj()

{

Serial.print("AT+CMGF=1\r");

delay(1000);

Serial.print("AT+CMGS=\"+40700000000\"\r");

delay(1000);

Serial.print("!!! ALERTA !!! DEFECTIUNE LA SISTEMUL DE SECURITATE AL GARAJULUI \r");

delay(1000);

sms_count8++;

}

void mesaj_defectare_pir_parter()

{

Serial.print("AT+CMGF=1\r");

delay(1000);

Serial.print("AT+CMGS=\"+40700000000\"\r");

delay(1000);

Serial.print("!!! ALERTA !!! DEFECTIUNE LA SISTEMUL DE SECURITATE DE LA PARTER \r");

delay(1000);

sms_count9++;

}

void mesaj_defectare_pir_etaj()

{

Serial.print("AT+CMGF=1\r");

delay(1000);

Serial.print("AT+CMGS=\"+40700000000\"\r");

delay(1000);

Serial.print("!!! ALERTA !!! DEFECTIUNE LA SISTEMUL DE SECURITATE DE LA ETAJ \r");

delay(1000);

sms_count10++;

}

void mesaj_defectare_pir_ext()

{

Serial.print("AT+CMGF=1\r");

delay(1000);

Serial.print("AT+CMGS=\"+40700000000\"\r");

delay(1000);

Serial.print("!!! ALERTA !!! DEFECTIUNE LA SISTEMUL DE SECURITATE, PENTRU EXTERIORUL CASEI \r");

delay(1000);

sms_count10++;

}

Cod 6.2 – Control-servomotor&ventilație

#include <Servo.h>

Servo myservo;

Servo servo1;

Servo servo2;

Servo servo3;

void setup()

{

servo1.attach(3);

servo2.attach(6);

servo3.attach(9);

pinMode(12, OUTPUT);

pinMode(4, OUTPUT);

digitalWrite(4, HIGH);

}

void loop()

{

if(analogRead(5) <=20)

{

no_action();

}

else if(analogRead(5) > 20 && analogRead(5) <= 80)

{

servo_incendiu();

}

else if(analogRead(5) > 80 && analogRead(5) <= 120)

{

servo_inundatie();

}

else if(analogRead(5) > 120 && analogRead(5) <= 170)

{

servo_irigare();

}

else if(analogRead(5) > 170 && analogRead(5) <= 220)

{

digitalWrite(12, HIGH); // ventilatie

}

else if(analogRead(5)>220 && analogRead(5) <= 240)

{

digitalWrite(12, LOW);

}

else if(analogRead(5)>240)

{

inchidere_servo_irigare();

}

}

void no_action()

{

inchidere_servo_incendiu();

}

void servo_incendiu()

{

int pozitie3;

for (pozitie3 = 10; pozitie3 < 180; pozitie3 += 1)

{

servo1.write(pozitie3);

delay(15);

}

}

void servo_inundatie()

{

int pozitie6;

for (pozitie6 = 10; pozitie6 < 180; pozitie6 += 1)

{

servo2.write(pozitie6);

delay(15);

}

}

void servo_irigare()

{

int pozitie9;

for (pozitie9 = 10; pozitie9 < 180; pozitie9 += 1)

{

servo3.write(pozitie9);

delay(15);

}

}

void inchidere_servo_incendiu()

{

int pozitie3;

for(pozitie3 = 180; pozitie3 >= 10; pozitie3 -= 1)

{

servo1.write(pozitie3);

delay(15);

}

}

void inchidere_servo_irigare()

{

int pozitie9;

for(pozitie9 = 180; pozitie9 >= 10; pozitie9 -= 1)

{

servo3.write(pozitie9);

delay(15);

}

}

Cod 6.3 – Alarma-sunet

void setup()

{

pinMode(9, OUTPUT);

pinMode(13, INPUT);

}

void loop()

{

if(digitalRead(13) == LOW)

{

alarma();

delay(50000);

}

else

{

noTone(9);

}

}

void alarma()

{

for (int i = 1500; i < 400; i++)

{

tone(9, i);

delay(10);

}

for (int i = 4000; i > 1500; i–)

{

tone(9, i);

delay(10);

}

}

Cod 6.4 – Senzor incediu

void setup()

{

pinMode(7, OUTPUT);

}

void loop()

{

if(analogRead(0) > 400)

{

digitalWrite(7, HIGH);

}

else

{

digitalWrite(7, LOW);

}

}

Cod 6.5 – Senzor inundație

void setup()

{

pinMode(7, OUTPUT);

}

void loop()

{

if(analogRead(0) < 400)

{

digitalWrite(7, LOW);

}

else

{

digitalWrite(7, HIGH);

}

}

Cod 6.6 Senzor lumină

void setup()

{

pinMode(8, OUTPUT);

pinMode(10, OUTPUT);

digitalWrite(10, HIGH);

}

void loop()

{

if(analogRead(0) >500 || analogRead(1) >500)

{

digitalWrite(8, HIGH);

}

else

{

digitalWrite(8, LOW);

}

}

Cod 6.7 – Senzor temperatură

void setup()

{

pinMode(7, OUTPUT);

pinMode(8, OUTPUT);

pinMode(10, OUTPUT);

pinMode(13, OUTPUT);

}

void loop()

{

if(analogRead(0) >500 || analogRead(1) >500)

{

digitalWrite(10, HIGH);

digitalWrite(13, HIGH);

}

else

{

digitalWrite(10, LOW);

digitalWrite(13, HIGH);

}

}

Cod 6.8 – PIR alarmă

void setup()

{

pinMode(7, INPUT);

pinMode(8, OUTPUT);

pinMode(4, INPUT);

}

void loop()

{

if(digitalRead(4) == HIGH)

{

armat();

}

else

{

dezarmat();

}

}

void armat()

{

if(digitalRead(7) == HIGH)

{

digitalWrite(8, LOW);

}

else

{

digitalWrite(8, HIGH);

}

}

void dezarmat()

{

digitalWrite(8, HIGH);

}