Figura 1. Componentele casei inteligente 9 Figura 2. Tehnologii de comunicare în casele inteligente 11 Figura 3. Tehnologii disponibile în domeniul… [308126]

FOAIA DE TITLU

CUPRINS:

LISTA FIGURILOR

Figura 1. Componentele casei inteligente 9

Figura 2. Tehnologii de comunicare în casele inteligente 11

Figura 3. Tehnologii disponibile în domeniul caselor inteligente 12

Figura 4. Procesul de adaptare la schimbările de context bazat pe un mecanism transparent 15

Figura 5. Arhitectura senzorilor pentru casa inteligenta 16

Figura 6. utilizarea / gestionarea acestor date contextuale 17

Figura 7. Exemplu de implementare a serviciilor 19

Figura 8. Ontologia OWL 24

Figura 9. [anonimizat]2530 26

Figura 10. Raspberry Pi bazat pe ARM11 27

Figura 11. Legăturile de arhitectură și module ale senzorilor de acasă. 29

Figura 12. Promo Video IoT 30

Figura 13. Structura modelului de placaj 31

Figura 14. Design de sistem IoT model 32

Figura 15. Connected Dashboard with Home Model 34

Figura 16. Concepția aranjamentului senzorilor și mobilierului cu scopul de a elabora planul de locuințe 35

Figura 17. Conectarea senzorilor 41

Figura 18. Schematics diagram designed for IoT Home Security Model. 43

Figura 19. Floor plan designed for IoT Home Security Model. 44

Figura 20. Floor Plan designed for IoT Home Security Model. 45

Figura 21. Printed Circuit Board for IoT Home Security Model. 46

Figura 23. Procesul de conectare a coordonatorilor. 48

Figura 24. Diagrama fluxului modulului de configurare. 49

Figura 25. Controlul logic Raw IoT 50

Figura 26. [anonimizat]. 51

Figura 27. Schema de sincronizare. 53

Figura 28. Segmente detaliate și arhitectura bazei de date cloud. 54

Figura 29. (a) Remote control GUI; (b) Snapshot camera of front page; (c) Status query GUI. 56

Figura 30. Prelucrarea generală a aplicației propuse pentru locuințe inteligente. 57

Figura 31. Procesarea diagramei de validare încrucișată de trei ori. 59

INTRODUCERE

IoT Home Security Model este un de sistem de securitate la domiciliu care utilizează senzori și internet pentru a monitoriza starea de securitate în timp real a [anonimizat].

Despre case inteligente se vorbește de mult timp. Unii autori vorbesc entuziasmați despre casa viitorului ca despre o idee excelentă dar îndepărtată. Alții spun că noțiunea și-a [anonimizat]. Alții consideră casele moderne dotate cu tehnologii digitale multimedia ca o întruchipare contemporană a caselor inteligente. [anonimizat], dar neagă aportul echipamentelor multimedia în creșterea coeficientului de inteligență al casei.

Casa inteligentă se află pe drumul spre a deveni un aspect obișnuit al noului mileniu. Multe case tradiționale utilizează zilnic cel puțin unul sau mai multe dispositive conectate la Internet. Până în 2022, Gartner prezice că locuința unei familii tipice ar putea conține mai mult de 500 de dispozitive inteligente care ar trebui gestionate la distanță.

[anonimizat]. [anonimizat]. Modelul IOT este pregătit cu soluții de testare de vârf și expertiză pentru a [anonimizat].

Sistemul de securitate de la domiciliu este una din piesele importante pentru construcția unei case inteligente. Astfel, considerăm ca să includem cât mai mulți senzori posibil și să folosesc bine datele colectate sunt cheile pentru a face casa mai "mai inteligentă", în opinia noastră, în mod colectiv va fi legată de îmbunătățirea securității unei case.

Această lucrare generală vizează prezentarea conceptului Smart Home. În această lucrare vom detalia: a) conceptul Smart Home; b) diversele infrastructuri de rețele specifice habitatului; c) conceptele noastre de a modela habitatul și de a oferi ca mai bună adaptate a serviciilor.

Contrar celorlalte proiecte, ne direcționăm activitatea spre o abordare senzorială și o modelare ontologică a conceptului de Smart Home.

Lucrarea noastră ține seama de eterogenitatea reală a informațiilor prezente într-un habitat și va a folosi o abordare orientată spre servicii (SOA). Putem spune că lucrarea noastră este o bună privire de ansamblu pentru a prezenta ceea ce este un Smart Home și care sunt componentele hardware și software necesare pentru a face un Smart Home.

CAPITOLUL I. ASPECTE TEORETICE ȘI TEHNICE PRIVIND IOT SMART HOUSE

Avantajele caselor inteligenete: aspecte introductive

Casele inteligente, cunoscute și, sisteme de locuințe integrate, clădiri inteligente, reprezintă o dezvoltare recentă în domeniul dat. Casele inteligente includ dispozitive comune care controlează caracteristicile casei. Inițial, tehnologia smart home a fost utilizată pentru a controla sistemele de mediu cum ar fi iluminatul și încălzirea, dar recent s-a dezvoltat utilizarea tehnologiei inteligente, astfel încât aproape orice componentă electrică din casă să poată fi inclusă în sistem.

Mai mult decât atât, tehnologia smart home nu pornește pur și simplu dispozitivele, poate monitoriza mediul intern și activitățile care se desfășoară în timp ce locuința este ocupată.

Rezultatul acestor modificări ale tehnologiei este că o casă inteligentă poate monitoriza acum activitățile ocupantului unei case, acționând independent dispozitive în seturi predefinite sau independent, așa cum cere utilizatorul.

Tehnologia Smart Home utilizează multe dintre aceleași dispozitive utilizate în tehnologia de asistență pentru a construi un mediu în care multe funcții în casă sunt automate și dispozitivele pot comunica între ele.

Rădăcina acestei abilități de a comunica între dispozitive constă în utilizarea "liniei de autobuz". O linie de autobuz este un cablu care conectează toate dispozitivele împreună și permite interconectivitatea între dispozitivele din încăperi diferite din întreaga casă.

Odată cu dezvoltarea importantă a internetului și a accesului la viteză mare (ADSL, satelit, fibră optică, …), potențialul muncii la domiciliu și al telelucrului devin posibile. Deci, in ultimul timp, multe proiecte despre locuinte inteligente sunt in curs de dezvoltare. Proiectele respective sunt orientate către accesul multi-media (acces la internet, telefonie, video …), confort termic, siguranță.

Casele inteligente sunt acum dedicate pentru a simplifica viața locatarilor săi, pentru a economisi energie, pentru a oferi soluții de confort și securitate.

În cadrul unui proiect recent, s-a demonstrat că tehnologiile smart home au ajuns într-o stare bună de maturitate, dar răspândirea este încă marginală și în cea mai mare parte limitată la proiectele demonstrative. Iată o listă de proiecte despre casa inteligentă:

1. Casa Adaptivă, Universitatea din Colorado: http://www.cs.colorado.edu/~mozer/nnh/

2. Spațiul inteligent de lucru Carnegie Mellon http: //www.arc. cmu.edu/cbpd/iw/index.html 3. Universitatea Duke Smart House: http://www.smarthouse.duke.edu

4. Georgia Tech Aware Home: http://www.cc.gatech.edu/fce/ ahri /

5. Humboldt State CCAT: http://www.humboldt.edu/~ccat/

6. MavHome la Universitatea din Texas Arlington: http://mavhome.uta.edu/

7. Centrul de Cercetare pentru Automatizarea Medicală @ UVA: http : //marc.med.virginia.edu/ 8. MIT House_n: http://architecture.mit.edu/house_n/

9. Laboratorul MIT Media: http://www.media.mit.edu/

10. Statul NC Centrul Solar: http://www.ncsc.ncsu.edu/

11. Colegiul Oberlin: http://www.oberlin.edu/ajlc/ajlcHome.html

12. Smart Medical Home: http: //www.futurehealth.rochester .edu / smart_home /

13. Biroul UNC al viitorului: http://www.cs.unc.edu/~raskar/Office/

Internetul a transformat fiecare obiect într-un computer capabil, gata să înțeleagă, să analizeze, să difuzeze date și să comunice informații. Frigidere, lămpi, încuietori – toate au capacitatea de a se conecta la Internet și de a interacționa unul cu celălalt prin IoT.

Mai mult, incorporarea Internetului în obiectele de uz casnic lucrurilor explodează. 2 miliarde de dispozitive inteligente au existat încă în 2006. Proiectele Intelvor avea o creștere de 100 de ori până în anul 2020.

IoT a făcut ca un ecosistem cu adevărat robust de dispozitive inteligente să devină realitate. Pe măsură ce tehnologia și platformele utilizate de IoT devin mai sofisticate, adevăratele case inteligente devin realitate.

În prezent, majoritatea tehnologiilor IoT se regăsesc în mediul industrial, cum ar fi întreprinderile, fabricile sau spitalele. Pe măsură ce prețul dispozitivelor inteligente scade, cu toate acestea, vom începe să vedem case pline cu dispozitive interconectate, producând și colectând date prin WiFi la un cost minim.

Berg Insight estimează că piața mondială inteligentă a locuințelor va urca de la valoarea sa actuală la 20 de miliarde de dolari până la 58 de miliarde de dolari până în anul 2020. Deși suntem departe de evoluțiile suburbane ale locuințelor inteligente, casele inteligente încep deja să crească.

Cum pot companiile să profite din plin de această revoluție tehnologică? Există multe oportunități infinit de exploatat. Există câteva sectoare în cadrul vârstei în creștere a legăturii care se deosebesc în mod special. Anume date, energie, securitate și asigurare.

Datele mari devin tot importante. Datele mari devin tot mai mari, datorită, în parte, internetului obiectelor. IDC estimează că IoT va genera 10% din datele mondiale până în 2020. O suită de dispozitive interconectate înseamnă o mulțime de date valoroase. Tehnologiile care suportă comportamentul, cum ar cantitatea de timp petrecută în timpul exercițiilor și numărul de ore de somn odihnitor sunt doar câteva aspect ale datelor incredibile ale consumatorilor.

Întreprinderile pot înțelege mai bine nevoile consumatorilor prin utilizarea statisticilor privind utilizarea energiei. Aceștia pot să lanseze mai multe actualizări ale firmware-ului și ale software-ului în timp ce colectează cantități masive de date referitoare la defectarea software-ului și hardware-ului.

Utilizând datele GPS, companiile pot oferi servicii bazate pe locație, cupoane și promoții. Companiile se pot familiariza cu modul în care produsele lor sunt utilizate în lumea reală și folosesc aceste informații pentru a-și îmbunătăți componentele de succes și pentru a-și rezolva problemele.

IOT contribuie la economisirea costurilor energiei. Costul mediu al electricității a crescut cu 29% în ultimii cinci ani la nivel mondial, iar costul continuă să crească. Locuințele inteligente au demonstrat că reduc costurile cu până la 20%, potrivit unui studiu realizat de Universitatea din Massachusetts.

Termostatele inteligente, detectoarele de monoxid de carbon, alarmele legate de fum, sistemele de securitate și sistemele de iluminat vizează reducerea consumului de energie în casele rezidențiale, însoțind tehnologia verde cu IoT. Nest-ul de pornire al companiei Nest a dezvoltat un termostat de auto-învățare, de exemplu, care încălzește și răcește casele în mod eficient. Este echipat cu o funcție care îi permite să recunoască dacă o locuință este sau nu ocupată și ajustează un mod de consum chiar mai mic.

Prin urmare, tehnologiile inovatoare care utilizează auto-învățarea ar putea contribui la scăderea semnificativă a costurilor.

Securitatea este pregătită pentru optimizare. Spre deosebire de mobilierul dintr-o casă tradițională, obiectele unei case inteligente stochează informații. Această informație este vulnerabilă la atac. Adesea, dispozitivele inteligente nu sunt echipate cu procesoare puternice și nu pot încărca software complex de securitate, complicând problemele de siguranță și intimitate. Din acest motiv, încrederea consumatorilor în tehnologia smart home a scăzut destul de dramatic în 2015, datorită percepției consumatorilor că informațiile ar putea fi ușor scoase sau manipulate de entități externe.

Această problemă ar putea fi, de fapt, o imensă oportunitate. Din acest motiv, platformele IoT securizate, software-ul de securitate ușor și serviciile distribuite de securitate inteligentă la domiciliu sunt extrem de solicitate.

Inovațiile din industria asigurărilor. Având în vedere atributele unei case inteligente, de a putea să monitorizeze propriile împrejurimi, companiile de asigurări devin din ce în ce mai interesate să utilizeze această capacitate pentru a minimiza riscul. Asamblarea locuinței cu dispozitivele echipate pentru a recunoaște conductele cu scurgeri ar putea reduce numărul de revendicări utilizate pentru a reduce cererile de daune asupra apei în mod semnificativ.

Concluzie. În timp ce bariera costurilor rămâne oarecum ridicată pentru consumatori să adopte case inteligente, adoptarea mai largă a locuințelor inteligente și conectarea acestora la serviciile IOT este de perspectivă. Pe măsură ce prețurile devin mai puțin prohibitive, iar evaluarea pieței crește, după cum unii experți în stabilirea prețurilor și în cercetarea pieței indică că vor fi, este de așteptat să vedem o creștere a consumatorilor IoT.

O serie de oportunități de a profita de Internetul obiectelor și de tehnologia smart home vor crește odată cu această participare. Locuințele inteligente vor produce imense seturi de date, care ar putea fi colectate și analizate de către întreprinderi în fiecare industrie.

Produsele și serviciile care continuă să optimizeze eficiența energetică și securitatea ar putea chiar să promulge tehnologia smart home și IoT și să promoveze adoptarea acestora pe scară largă. Mai mult, companiile pot beneficia de dispozitive de auto-învățare pentru a asista cu asigurarea acasă, pentru a reduce creanțele sau pentru a dezvolta produse inovatoare pentru asigurătorii de acasă.

Prin menținerea legăturii cu casele conectate, întreprinderile ar putea să-și optimizeze propriile produse, contribuind în continuare la revoluția IoT, și să profite de manipularea lor cu adept.

Smart Home: o abordare tehnica

Într-o manieră schematică, o locuință inteligentă poate fi descrisă de o casă dotată cu obiecte inteligente, o rețea de domiciliu permite transportarea de informații între obiecte și un gateway rezidențial pentru a conecta casa inteligentă la lumea exterioară a Internetului. Obiectele inteligente fac posibilă interacțiunea cu locuitorii sau observarea lor.

Aceste obiecte inteligente pot fi doar o sistemul electric pe care o putem controla sau o putem interoga prin software despre starea lui, de exemplu: un frigider care își cunoaște starea și este capabil să furnizeze informație despre sine, telefonie, sisteme de securitate, clipuri video la cerere, etc …

Toate aceste obiecte vor fi conectate la rețeaua de domiciliu pentru a da stările lor sau pentru a primi instrucțiuni. Rețeaua de domiciliu permite locuinței să se conecteze complet, să fie controlată atât pe plan extern, cât și pe plan intern.

Gateway-ul rezidențial oferă acces extern prin intermediul rețelei Ethernet sau Internet. Acest gateway permite casei să conecteze noi servicii și să le descarce. Furnizorul de servicii se ocupă de noile servicii pentru locuitori și accesibilitatea acestora. În Figura 1, putem vedea ce este o locuință inteligentă.

Figura 1. Componentele casei inteligente

Sursa: http://blog.skut.ro/idei-pentru-o-casa-inteligenta/

În mediul interior, o locuință inteligentă este compusă din aparate albe cum ar fi mașină de spălat, frigider, unele dispozitive de comandă cum ar fi senzori, motoare și interfețe utilizator precum voce, vizuală sau grafică. În această locuință inteligentă, găsim poarta rezidențială care permite conectarea la lumea exterioară a Internetului. În mediul exterior, găsim furnizorul de servicii care are sarcina de a furniza servicii locatarilor și rețelei pentru a furniza comunicații între smart acasă și furnizor.

Putem însă discuta despre câteva elemente a căror prezență este obligatorie într-o casă inteligentă: senzori care culeg informații diverse, elemente de acționare care permit comanda sistemelor instalate în casă, o rețea de comunicație și o unitate centrală care rulează programe care memorează și monitorizează informațiile, ia decizii și emite comenzi în funcție de aceste decizii. În plus, cu ajutorul unor interfețe hardware sau software, proprietarul casei poate accesa toate informațiile culese de unitatea centrală, poate apela toate comenzile casei individual sau grupate în scenarii și poate configura modul în care casa ia decizii. Decizii a caror complexitate împarte casele în case inteligente sau doar automatizate.

Senzorii instalați în casă țin locul simțurilor: casa vede, aude și miroase cu ajutorul lor. Senzorii cei mai întâlniți sunt de temperatură, fum, gaz, mișcare, prezență, umiditate, vânt, microfoane, camere video, cititoare de chei digitale, receptoare de comenzi radio, și lista ar putea continua. În viitor vor aparea cu siguranță senzori care să detecteze cutremurele, inundațiile sau mirosul greu al florilor uitate în vază, iar pe baza lor casele vor putea lua decizii mai bune, mai documentate, mai inteligente. Elementele de acționare țin locul mușchilor: primesc comenzi și le executa. Dintre ele enumerăm: relee electrice, variatoare de luminozitate, motorașe pentru jaluzele și ferestre, robineți electrici pentru calorifere, electromagneți de deschidere a ușilor, emițătoare infraroșu pe post de telecomenzi universale sau comunicatoare pentru controlul echipamentelor complexe de tipul sistemelor de sonorizare, proiectoarelor, instalațiilor de climatizare sau al camerelor video cu mișcare și zoom.

Comunicația între senzori, elemente de acționare și unitatea centrală trebuie asigurată de o rețea, cu sau fără fir, asemănătoare nervilor umani. Dacă rețeaua de comunicație este cu fir atunci ea poate folosi fire dedicate sau firele altor retele deja existente în casă precum este rețeaua de curent electric sau rețeaua de calculatoare și telefonie fixă. Cerințele de bază pentru oricare dintre aceste tipuri de rețea sunt: stabilitate, securitate, viteză de transfer, ușurință de proiectare, instalare și extindere. Rețeaua potrivită trebuie aleasă în funcție de cerințele fiecărui proiect în parte. Există și posibilitatea de a instala o soluție combinată, care folosește mai multe tipuri de comunicație, fie pentru a oferi o flexibilitate mai mare la instalare, fie pentru a acomoda în același proiect senzori și elemente de acționare ale mai multor producători. Unitatea centrală reprezintă creierul casei, un calculator capabil să coordoneze toate sistemele instalate, oferind în același timp o interfață flexibilă și comodă între proprietar și casa lui. Această interfață poate folosi periferice digitale moderne precum touchscreenurile, calculatoarele portabile, telefoanele mobile sau clasicele întrerupătoare, tastaturi, telecomenzi infraroșu. Desigur, interfețele vor evolua în viitor înspre controlul vocal sau, de ce nu, telepatic.

În fine, componenta care face adevărata diferență între o casă inteligentă și una automatizată este softwareul care o controleaza. Acolo se trage linia si se face adunarea: câte protocoale de comunicație știe, cu câte echipamente de la câți producători poate comunica, cât de bine știe să interpreteze informațiile culese de senzori, cât de ușor este de configurat și folosit de către proprietar și instalator, cât de bine știe să învețe obiceiurile proprietarului, cât de bine știe când să intervină și când să stea deoparte, cât de ușor este de întretinut și extins, cât de sigură și stabilă e funcționarea în timp.

Figura 2. Tehnologii de comunicare în casele inteligente

Sursa: http://casa-inteligenta.eu/casa-inteligenta/tehnologia-z-wave/

Evoluția softwareului care controlează casa inteligentă nu se va termina niciodată iar momentul trecerii graniței dintre automat și inteligent va fi discutat aprins mult timp de acum înainte. În concluzie, casele automatizate sunt o realitate chiar acum și au toate șansele să devină în curând un fenomen de masă. Tehnologiile necesare sunt mature și exemple se pot găsi destule în piață. Dacă însă acestea sunt, sau au șanse de a deveni, inteligente într-un timp previzibil asta depinde de ce înțelege fiecare prin inteligență.

Tehnologii disponibile în domeniul caselor inteligente

În domeniul de comunicare pentru casa inteligentă, găsim două necesități. Primul este modul în care este posibilă comunicarea echipamentului în interiorul casei. Al doilea este de a conecta casa inteligentă la lumea exterioară a Internetului.

În Figura 3, vedem cinci tipuri diferite de rețele.

Figura 3. Tehnologii disponibile în domeniul caselor inteligente

Sursa: https://powerprimer.files.wordpress.com/2013/03/network.png

Primul, rețelele WAN (WAN), constă, în general, din sateliți sau antene instalate pe turnuri sau pe clădiri. Acestea servesc spații geografice mari. Aceste rețele pot fi servite prin tehnologii celulare prin satelit sau terestru sau prin soluții fixe fără fir.

Al doilea, MANs (Rețele metropolitane) servește unei zone, de exemplu clienții unui district.

Al treilea, LAN (Local Area Network) servește nevoilor personale pentru o persoană care este responsabilă să-și administreze propria rețea.

Al patrulea, PAN (Personal Area Networks) servesc nevoilor unui utilizator cu obiecte apropiate cum ar fi un telefon mobil.

Cea de-a cincea, rețelele BAN (rețelele corporale) reprezintă o continuitate a rețelei personale, dar la o scară mai mică. Acest tip de rețea se bazează în principal pe principiul obiectelor inteligente localizate pe corp și chiar în corpul utilizatorului.

WAN și MAN sunt utilizate pentru mediul înconjurător. Pentru rețelele WAN găsim tehnologiile UMTS, EDGE, GPRS sau prin satelit. Aceste tehnologii sunt wireless (WWAN: Wireless Wide Area Networks) și sunt capabile să transmită informații la o distanță de până la 30 de kilometri. Pentru MAN, găsim WIMAX care este capabil să transmită informații la o distanță de până la 20 de kilometri LAN-uri, panouri și bannere sunt utilizate în mediul interior.

Pentru LAN, Wifi și HyperLan sunt în principal soluții fără fir. Ethernet este soluția principală a firelor. Pentru panouri, Bluetooth, RFID, Zigbee, UWB sunt soluții fără fir. CEBus, convergență, emNET, HAVi ™, HomePNA ™, HomePlug ™, HomeRF ™, tehnologia Jini ™, LonWorks, UPnP, VESA, USB și seria sunt soluții prin cablu.

Pentru BAN-urile, există puține soluții acum. Putem nota soluția BodyLAN care utilizează pielea pentru a transmite date. Ne vom concentra pe soluții de interior pentru a transmite date. Pentru comunicarea în casa inteligentă, ne vom concentra pe PAN, deoarece acestea sunt cele mai adaptate în ceea ce privește distanța și fluxul. Putem găsi standarde și inițiative privind rețelele rezidențiale pe care le vom dezvolta.

Bluetooth (IEEE 802.15.1) este tehnologia binecunoscută utilizată în telefonul mobil și alte obiecte (imprimantă, cameră digitală, …). Este un set de protocoale pentru proiectarea sistemelor care permit controlul frecvenței radio pe sistem. Bluetooth permite conectarea dispozitivelor la o distanță scurtă. RFID este tehnologia care este în prezent în plină creștere utilizând etichete pasive sau active pentru a stoca informații acolo.

Zigbee (IEEE 802.15.4) este un standard fără fir de transmisie de date care permite comunicarea mașinii cu mașina (M2M). Zigbee este orientat spre domotică, având un consum foarte redus de combustibil, ceea ce face ca bunul său principal să fie folosit în obiecte inteligente.

UWB este versiunea fără fir a USB-ului și trebuie să facă posibilă comunicarea obiectelor noastre actuale USB fără fir la distanțe scurte (aproximativ 10 metri). Aceste tehnologii se bazează pe tehnologiile informatice existente. Cu toate acestea, putem găsi standarde dedicate habitatului. În primul rând, tehnologia Busline implică utilizarea unui cablu care este prezent în casă. Datele sunt transferate prin cablu către dispozitivele care permit dispozitivelor să comunice între ele.

Multe companii dezvoltă acum echivalente Powerline cu multe protocoale diferite. Cele mai importante sunt BatiBus, CEBus, BEI, LonWorks și EHS. Toate aceste companii se luptă una cu alta și printre ele nu există nici o compatibilitate. Dar recent, Asociația Konnex [7] a încercat să facă un standard comun, standardul Konnex-KNX, care va uni cele trei alternative europene actuale: BCI (Asociația Batibus), BEI (Asociația BEI) și EHSA . În Statele Unite, putem găsi standardul Cebus, iar în Japonia standardul HBS. Un alt standard este standardul X10 fiind cea mai comună și mai ușoară formă de tehnologie de acasă inteligent [6].

Această tehnologie este centrată pe computer și dispozitivele nu pot comunica între ele. Dispozitivul primește instrucțiunile de la computerul BACnet – Protocolul de comunicații de date pentru rețelele de automatizare și control al clădirilor [8].

Dezvoltat sub auspiciile Societății Americane de Ingineri de Încălzire, De Răcire și Aer condiționat (ASHRAE), BACnet este un standard național american, un standard european prestandard și un standard global ISO (ISO 16484-5). BACnet este un standard deschis, care în prezent se străduiește să obțină acceptarea de către industrie. Dispozitivele LonWorks [9] comunică între ele folosind protocolul care stă la baza programului LonTalk. Acesta implementează un sistem care sa stabilit ca un standard defacto pentru controlul și automatizarea clădirilor. În prezent, milioane de dispozitive au fost instalate la nivel mondial în mii de soluții LonWorks.

Din 1999, Echelon Corporation a deschis protocolul LonTalk prin lansarea unei implementări de referință descărcabile a acestui protocol pentru utilizarea pe orice procesor. În figura 1, putem indica unii senzori în casa inteligentă. Aceasta este partea pe care ne vom concentra. Acești senzori fac ca casa inteligentă să se poată observa pe sine. Cu ajutorul senzorilor, locuința inteligentă poate determina ce este cel mai bun serviciu de oferit locatarilor. Acesta este ceea ce numim un sistem de conștientizare a contextului.

CAPITOLUL II. ABORDAREA SOFTWARE

2.1. Conceptul de context

Pentru a oferi un serviciu mai adaptat pentru casa inteligentă, este necesar ca sistemul să respecte lacoatarul și să colecteze informații despre mediul său fără a-I afecta intimitate.

Pentru a adapta serviciul la situația actuală, este necesar ca sistemul să fie sensibil la elementele din jurul locatarului. Este ceea ce numim un sistem de conștientizare a contextului.

Contextul îl constituie "toate informațiile care pot fi folosite pentru a caracteriza o entitate" [3]. Mai mult, definiția pe care o adoptăm este definiția formulată de Gaëtan Rey [5]. Acesta definește conceptul de context ca: un întreg de circumstanțe în care o acțiune este sau care înconjoară un fapt și face posibilă înțelegerea acestuia.

Astfel, el definește faptul că un sistem interactiv este: conștientizarea contextului atunci când acesta este capabil să identifice circumstanțele care înconjoară acțiunea (și în special acțiunea utilizatorului) pentru a oferi un serviciu adaptat.

În figura 4, Joelle Coutaz [1] prezintă diferitele straturi de abstractizare necesare dezvoltării unui sistem de conștientizare a contextului.

Figura 4. Procesul de adaptare la schimbările de context bazat pe un mecanism transparent

Sursa: https://pdfs.semanticscholar.org/de49/96d58a6bad46ff893f33bdb848c223442bda.pdf

Pentru a determina un context, este important să se caracterizeze informațiile provenite din acest context. Pentru aceasta, este necesar ca sistemul de conștientizare a contextului să fie alimentat în date contextuale care au un nivel semantic. Aceste informații contextuale reprezintă mediul și sunt percepute în el.

Când vorbim despre percepție, ne îndreptăm spre utilizarea senzorilor care fac posibilă cuantificarea unui fenomen fizic. Astfel, datorită diverselor senzori, este posibil să se perceapă activitățile care rezultă din mediul înconjurător al locatarului, adică în locuința inteligentă. Astfel, putem spune că arhitectura percepției contextului va permite obținerea de informații contextuale referitoare la locuitor și mediul său datorită senzorilor eterogeni pentru a furniza informații contextuale relevante.

În mod concret, reprezentăm sistemul nostru de percepție a contextului în felul următor: În figura 5, distingem trei etape.

Figura 5. Arhitectura senzorilor pentru casa inteligenta

Sursa: https://www.mdpi.com/1424-8220/15/12/29797/htm

Partea inferioară a arhitecturii noastre se referă la senzori. Pe acest strat se realizează achiziționarea datelor contextuale datorită senzorilor.

Apoi, a doua parte se referă la context. Această parte este însărcinată să exploateze datele contextuale pentru a furniza informații semantice mai înalte.

A treia parte se referă la utilizarea / gestionarea acestor date contextuale.

Figura 6. utilizarea / gestionarea acestor date contextuale

Sursa: https://www.mdpi.com/1424-8220/15/12/29797/htm

2.2. IoT și conceptul de serviciu

După cum am văzut, trebuie să furnizăm servicii contextualizate locatarilor. Pentru a realiza acest lucru, va trebui de realizat un furnizor de servicii.

Figure 1. IoT și conceptul de serviciu

Rolul furnizorului de servicii este de a furniza clienților săi serviciile pe care le-au subscris. Pentru aceasta și cu preocupările pentru facilități, desfășurarea serviciului ales de un client este efectuată de la distanță.

Desfășurarea serviciului se realizează pe gateway-ul rezidențial care devine o platformă de servicii.

Un serviciu este un comportament determinat într-un mod contractual și în care contractul este ocupat de un furnizor de servicii.

Abordarea orientată spre servicii se axează pe descrierea și organizarea serviciilor pentru a susține descoperirea lor dinamică în timpul executării. În această abordare, apariția sau dispariția serviciilor în timpul execuției pot fi luate în considerare.

Această disponibilitate dinamică permite crearea de aplicații capabile să se adapteze la diferite situații, cum ar fi conștientizarea contextului.

Platforma OSGi

OSGi [4] este o specificație definită de Alianța OSGi, care conceptualizează o platformă de implementare a serviciilor cu administrare de la distanță. Implementarea referinței se face pe Java, ceea ce permite instalarea acestuia pe orice sistem.

Figura 7. Exemplu de implementare a serviciilor

Sursa: https://en.wikipedia.org/wiki/OSGi

În Figura 7, avem un exemplu de implementare a pachetelor. Spre exemplu: Furnizorul de energie electrică dorește să ridice de la distanță consumul electric al clientului său. Pentru a face acest lucru, implementează un pachet care face posibilă citirea contorului electric și transmiterea datelor către operatorul electric. Astfel, mai multe legături pot coexista împreună fără a interfera cu comportamentul lor. Acesta este principalul avantaj al cadrului OSGi, mai multe servicii în același timp și desfășurarea dinamică a serviciilor.

OSGi este în principal destinat a fi setat pe gateway-ul încorporat, cum ar fi gateway-ul intern vazut anterior. Această platformă oferă un mediu standard pentru aplicațiile numite Bundle și oferă diverse servicii cum ar fi gestionarea ciclului de viață al pachetelor (instalare, dezinstalare, pornire, oprire și actualizare) într-un mod dinamic fără a fi nevoie să reluați complet poarta de acces.

Bundle este un fișier care conține un fișier descriptiv și un pachet de clase Java, cod de acces la material și diverse resurse.

În cadrul OSGi, un serviciu este compus dintr-un singur pachet sau un întreg. Scopul principal al OSGi, orientat spre servicii, este de a beneficia de capacitățile de independență a platformei și de încărcarea dinamică a codului limbajului Java pentru a facilita dezvoltarea și implementarea dinamică a aplicațiilor pentru sistemele încorporate.

2.3. Arhitectura pentru percepția contextului

Definim modelul PCIA (Perception-ContextInference-Action) pentru a ține cont de contextul casei inteligente. Vom vedea straturile pe care le considerăm necesare pentru dezvoltarea modelului nostru PCIA.

În figura 8, putem vedea arhitectura noastră pentru a face modelul nostru PCIA. Vom vedea stratul diferit al arhitecturii noastre.

În prima parte, începem să studiem stratul cel mai de jos al arhitecturii noastre, stratul de percepție. A doua parte va prezenta metodele noastre de a folosi informații contextuale și de a se ridica la nivel semantic pentru a oferi un serviciu mai adaptat locatarului. Acest middleware are ca punct de plecare lucrările echipei Sumi Helal [12]. Ele prezintă o arhitectură de programare pentru spațiile pervasive. Diferența majoră cu arhitectura noastră stă la nivelul stratului condus de eveniment.

Modulul este un punct final cu capacități de comunicare, procesare și stocare. Modulul va fi conectat la mai multe lucruri. Lucrurile sunt în mod normal dispozitive I / O, inclusiv senzori, relee, LED-uri, afișaje, motor etc. Lucrurile nu trebuie să aibă propriile capacități de procesare sau comunicare. Controlerul modulului interacționează cu lucrurile și comunică cu serverul. Modulul în sine este responsabil pentru gestionarea oricăror condiții de depășire a performanțelor. Aceste condiții de eroare includ orice eșec de comunicare cu serverul, orice senzor sau eșec al dispozitivului de ieșire etc.

Exemplul modulului include,

ESP8266 Controlul plăcii releelor.

Senzor de nivel al apei bazat pe ESP8266.

Pi care este conectată la senzor de temperatură și umiditate.

Arduino Board care a conectat senzorul de mișcare și indicatorul LED.

Tabloul de bord de administrare bazat pe web care are mai multe intrări de utilizator.

Microprocesorul din modul este, de asemenea, responsabil pentru stabilirea conexiunii la rețea (WiFi) conectarea la server, autentificarea la server, inițializarea lucrurilor, actualizarea stării la server, executarea comenzilor de pe server și stocarea temporară dacă este necesar. Modulele au comunicare full duplex către server prin websocket. Modulul și lucrurile au ID-uri unice, pe care le-a folosit pentru identificarea fiecărui modul de către server.

Modulele și lucrurile pot efectua funcționalități individuale. Dar pentru a lua decizii automate, lucrurile multiple trebuie să lucreze împreună. Acesta este locul unde se află rolurile sistemului. Sistemul este funcționalitatea unui sistem de automatizare a locuinței. Sistemul are mai multe elemente de intrare și ieșire și deciziile și secțiunea de procesare a datelor pe modulul server. De exemplu, controlul automat al nivelului apei este un sistem. Care au senzor de nivel ultrasonic de apă și releu de comutare a motorului, deoarece lucrurile și serverul au propriul modul de control și prelucrare cu setări configurabile.

2.4. Dificultăți de percepție

În prezent, senzorii existenți pe care îi putem obține oferă diverse date conform unui protocol specific al producătorului lor. Apoi, este dificil să găsiți un model generic adaptat fiecărui senzor. Adăugăm un nivel de abstractizare pentru a avea un strat unificat de senzori de date. Ne bazăm stratul pe standardul IEEE 1451 [10] care vizează definirea unei interfețe standardizate pentru rețelele de senzori. Acest lucru face posibilă configurarea automată a senzorilor prin integrarea în acestea a unei interfețe specifice și a unei funcții de recunoaștere automată.

Cum să transmiteți informații? Avem o rețea de senzori, așa că trebuie să ne întrebăm cum pot fi transmise datele senzorilor în această rețea. În acest sens, găsim senzori (producători) și entități care au nevoie de aceste date (consumatori). Senzorii produc date în rețea, iar consumatorii folosesc datele prezente pe această rețea. Această politică se bazează pe conceptul de bus software care permite o comunicare a grupului.

O magistrală de software face posibilă gestionarea unui întreg dinamic al entității care poate să apară sau să dispară din magistrala.

Acest concept de dinamism corespunde constrângerilor unui sistem bazat pe senzori, deoarece este posibil să se adauge sau să se retragă un senzor (atunci când există un defect, pentru întreținere preventivă, să se actualizeze ….).

În cazul nostru, este preferabil să folosim această magistrală în modul asincron [11]. Într-adevăr, deoarece datele senzorilor sunt puternic eterogene, datele vor fi furnizate în bus software într-o manieră aleatorie.

Pentru a nu scana bus software permanent, este mai judicios să fii informat când au fost publicate date relevante de la acesta.

Cuplarea dintre producător și consumator este slabă cu o astfel de strategie.

Modelul de publicare / abonare este un model de comunicare adecvat arhitecturii noastre, unde este necesar să adăugăm conceptul de evenimente pe care îl putem găsi în modelul bazat pe evenimente.

Rolul mediatorului este gestionarea abonamentelor la un eveniment, recepția acestora, filtrarea acestora și direcționarea către consumatorul interesat.

Evenimente emise de stratul senzorului: Nivelul senzorului este responsabil să emită evenimente care corespund informațiilor din mediul înconjurător.

Evenimentul emis de stratul senzor se bazează pe standardul IEEE 1451 și are următoarea formă:

• SensorValue: Valoarea furnizată de senzor.

• TimeStamp: marcarea temporizării face posibilă cunoașterea momentului în care evenimentul a fost emis.

• SensorUnit: Reprezintă clasa informațiilor furnizate de senzor (Temperatură, prezență …).

• Incertitudine: Aceste date permit obținerea unei valori care reflectă incertitudinea măsurării unui senzor. Această incertitudine reprezintă o probabilitate obținută cu tratamente anterioare

• ID senzor: identificator senzor unic care transmite date.

• MsgID: Identificator unic al mesajului transmis. Acest identificator este incrementat după fiecare trimitere a mesajului. Aceasta face posibil ca un consumator să nu fie conștient de vechile mesaje care ar fi fost pierdute în autobuz.

Acesta este modelul de achiziție a datelor senzorilor și distribuția lor pe magistrala bazată pe evenimente.

Acum vom prezenta partea de nivel superior care are sarcina de a utiliza datele senzorilor. Propunem să exploatăm arhitectura de percepție a contextului descrisă anterior și făcând posibilă raționamentul cu datele contextuale. Acesta integrează conceptul de servicii pentru locuitori. Din datele contextuale colectate, sistemul va furniza serviciului adaptat locatarului. Aceste servicii vor rezulta dintr-o fază de decizie.

2.5. Stratul de servicii

Stratul de servicii colectează trei tipuri de servicii.

Serviciile de bază care au sarcina de a furniza date contextuale de la senzor.

Serviciile compuse care au rolul de a agrega un ansamblu de date contextuale pentru a furniza date cu o semantică mai importantă.

Serviciile contextuale sunt serviciile oferite locatarului pe baza informațiilor observate în mediul înconjurător.

Serviciile contextuale pot utiliza datele rezultate din serviciile de bază sau datele rezultate din serviciile compuse. Serviciile contextuale trebuie luate în considerare la nivelul stratului de aplicație.

Pentru aceasta se apelează la modelul context:

Pentru a modela acest context, majoritatea lucrărilor utilizează o abordare orientată pe obiecte a contextului sau o reprezentare textuală a contextului.

Modelul nostru context este articulat în jurul unei ontologii care face posibilă modelarea casei inteligente. Această ontologie oferă reprezentarea fizică a locuinței inteligente (poartă, perete, fereastră …), precum și obiectele casei inteligente (mobilier, aparate electrice, …).

În același mod, această ontologie face posibilă reprezentarea locatarului prin modelarea caracteristicilor și preferințelor sale (localizare, identificare …).

Astfel, această ontologie este completată de informații contextuale provenite de la senzori. Aceasta face posibilă obținerea unei reprezentări a locatarului și a mediului său la un moment dat. Folosind o abordare bazată pe ontologie, obținem o reprezentare formală a contextului și metodelor de raționament asupra datelor contextuale.

Informațiile de context sunt exprimate în RDF și în ontologia OWL.

Figura 8. Ontologia OWL

Sursa: https://www.w3.org/TR/owl2-overview/

Această lucrare propune posibilitatea extinderii ontologiei în cazul adăugării sau retragerii elementului. Ontologiile se bazează pe limbajul OWL, sugerat de W3C și care oferă o mai mare capacitate de interpretare a conținutului modelului decât diagrama XML, RDF și RDF (RDF-S).

Cu un vocabular suplimentar și o semantică formală, OWL face posibilă aplicarea aplicațiilor pentru a trata conținutul modelului.

Datorită OWL, este posibil să se reprezinte semnificația termenilor de vocabular și a relațiilor dintre acești termeni.

În cazul nostru, ontologiile ne vor permite să modelăm într-un mod formal contextul din casa inteligentă și să procedăm la faze de inferență.

2.6. Concepte contextuale privind inferențele:

Motivarea datelor contextuale va face posibilă introducerea unui strat de inteligență artificială în arhitectura noastră și crearea de date contextuale la nivel înalt, pornind de la date contextuale de nivel scăzut.

Să luăm exemplul în care îl avem pe Ion în camera lui, stand în pat cu lumina aprinsă. Putem porni de la o regulă simplă definind că Ion doarme. Informația "Ion doarme" este informație contextuală la nivel înalt, în timp ce informația "Ion este în cameră", "Ion este în pat", "lumina este oprită" sunt informații nivele contextuale scăzute.

Cu o serie de reguli, este posibilă definirea unor informații contextuale de nivel înalt și furnizarea unui serviciu mai adaptat situației în curs de desfășurare. Considerăm că regulile de prim ordin sunt suficiente pentru a descrie contextul.

Prin urmare utilizăm SWRL pentru a gestiona ontologia noastră.

Sursa: https://www.youtube.com/watch?v=rNbgibgdlD4, https://protege.stanford.edu/short-courses.php

SWRL este o propunere a W3C care urmărește unificarea regulilor OWL și a regulilor inferențelor logice. Am ales KAON2 API pentru a interacționa cu cadrul OSGi.

CAPITOLUL III. IMPLEMENTAREA PROIECTULUI

Pentru a demonstra fezabilitatea și eficacitatea prototipului pe care l-am propus, este necesară implementarea unui mediu real de casă. Am achiziționat senzorii menționați în secțiunea 2, legați cu o placă de dezvoltare bazată pe TI-cc2530, iar atât nodul slave, cât și nodul master sunt capabili să eșantioneze datele.

Figura 9. Placă de dezvoltare bazată pe TI-cc2530

Sursa: http://wsn.blogs.ua.sapo.pt/970.html

Un Raspberry Pi bazat pe ARM11 a servit ca nod principal de control, care a preluat sarcina de stocare, volumul de calcul, WLAN AP, functia de router si controlul feedback-ului. În plus, a fost conectat la un server public cloud.

Figura 10. Raspberry Pi bazat pe ARM11

Sursa: https://en.wikipedia.org/wiki/Raspberry_Pi#/media/File:Raspberry_Pi_3_B%2B_(39906369025).png

După cum se arată în figura 10, echipamentul minim al unei case de detectare necesare este marcat ca albastru închis, incluzând PIR-uri, declanșatoare, detectoare nocive, senzori de mediu integrați cu o cutie frontală și un server bazat pe ARM.

Pentru extensia cu mai multe casete de detectare din față într-o casă reală, dispozitivele inteligente, o cameră IP, aparatele cu infraroșu, fișa Wi-Fi și releul sunt opționale, după cum se arată în blocurile albastru deschis.

Aparatele de uz casnic afișate în blocuri gri, care aparțin rezidentului, cum ar fi televizorul, aparatul de aer condiționat, ceainicul electric, becul și ventilatorul de evacuare, trebuie conectate cu conectori Wi-Fi sau relee pentru control automat.

În plus, o aplicație mobilă permite utilizatorului să verifice informațiile despre mediu și starea aparatelor electrice, a telecomenzii și a alarmei atunci când este necesar. Protocoalele de legare și comunicare detaliate ale modulelor sunt prezentate în Figura 11.

Figura 11. Legăturile de arhitectură și module ale senzorilor de acasă.

3.1. IoT Home Security Model

IoT Home Security Model poate fi accesat de la distanță folosind orice dispozitiv inteligent și PC pentru a monitoriza starea de securitate în interiorul casei prin intermediul datelor colectate de la senzori prin Internet.

Figura 12. Promo Video IoT

Sursa: https://www.hackster.io/aaronkow/iot-home-security-model-71e48e

Când modul de securitate este activat, orice activități nocive recunoscute care au avut loc în interiorul casei vor fi detectate prin intermediul senzorilor instalați și vor transmite automat mesajul de avertizare către proprietar prin intermediul internetului.

Datele de la senzori vor fi stocate în mod constant în memoria cloud și vor interacționa cu aplicația personalizată bazată pe web care îi permite să afișeze datele într-un site web, ceea ce permite proprietarului de case să aibă avantajul de a monitoriza orice potențială activitate dăunătoare care ar putea apărea casa în timp real. O altă caracteristică suplimentară a securității în acest proiect este tehnologia Access Control, acest sistem folosește abordarea "Near Field Communication" (NFC) pentru a permite accesul persoanelor recunoscute (oaspeți sau membri ai familiei) cu dreptul de a intra în casă.

Structura acestui model este construită în conformitate cu schema de planșeu așa cum se arată în secțiunea schematică. Materialele utilizate sunt placaj cu dimensiunile de 64,5 cm (L) x 61,5 cm (W) x 0,8 cm (H) ca sol, placile de placaj ambarcațiunile pentru construirea zidurilor și componentele electronice principale constau din 6 senzori, 1 cititor NFC și 2 microcontrolerele, alte componente minore se pot referi la lista mea de componente.

Figura 13. Structura modelului de placaj

Astfel, produsul de finisare este acoperit aproape de 85% de materiale de placaj. Asemănător construcției casei reale cu beton, conceptul de construcție a acestei case este în întregime dependent de clasa adezivă puternică de prepolimeri și polimeri reactivi cunoscuți ca poliepoxizi sau epoxi.

Designul acestui sistem este foarte simplu, care funcționează într-un flux bidirecțional. Primul flux a pornit de la datele furnizate de senzori prin intermediul mircocontroller și la nor prin internet și recuperate de orice dispozitive inteligente. Al doilea flux este fluxul de răspuns de la utilizator la microcontroler instalat la domiciliu prin conexiune la internet și la mecanismele de răspuns (LED on / off, servomotor, pompă de apă, așa mai departe …) pentru a reacționa. La fel ca modelul stratului de IoT, mi-am proiectat un strat simplu de ierarhie pentru acest model de acasă.

Figura 14. Design de sistem IoT model

Serviciul web IoT este personalizat realizat de mine. Caracteristicile acestui serviciu web includ capabilitatea în timp real de a prelua și monitoriza datele senzorilor, tabloul de bord pentru starea inițială, mesajul de avertizare al sistemului, stocarea datelor senzorilor, logarea completă a datelor și configurarea standardului de siguranță.

Serviciile pot fi vizionate în imagini:

• Imaginea 1: Tablou de bord conectat cu modelul de acasă

• Imaginea 2: Configurația indicatorului de siguranță

• Imaginea 3: Graficul de înregistrare a datelor

• Imaginea 4: Exemplu de grafic de date de 10 minute

• Imaginea 5: Exemplu de înregistrare completă a datelor

• Imaginea 6: Exemplu de mesaj de avertizare de sistem

• Imaginea 7: Exemplu de securitate este dezactivat utilizând NFC

• Imaginea 8: Exemplu de stare spike curentă

• Imaginea 9: Senzor de vibrații în timp real

• Imaginea 10: Senzorul de apă în timp real

• Imaginea 11: Senzor de gaz în timp real

• Imaginea 12: Senzorul de temperatură în timp real

• Imaginea 13: Senzor de umiditate în timp real

• Imaginea 14: Date cititoare NFC în timp real

Figura 15. Connected Dashboard with Home Model

Procesul de construcție:

a – Planificarea și proiectarea planului de locuințe

Înainte de a se desena planul casei, schița inițială a planului de locuințe se bazează pe amenajarea senzorilor și a mobilierului care se instalează în primul rând

Prezentarea reală a aranjamentului pentru mobilier este prezentată în imaginea de mai jos. În partea stângă a figurii se află placa cu configurația microcontrolerului și distribuția de energie.

Figura 16. Concepția aranjamentului senzorilor și mobilierului cu scopul de a elabora planul de locuințe

Materialele implicate aici se referă la pregătirea personalizată pentru modelul casei.

Finalizarea cadrului dur. Această fază este foarte esențială pentru structura generală a casei, deoarece se ocupă de învelișul sau scheletul casei. Ambele sisteme vor fi finalizate în această fază.

Specificații Arduino

Proсеsorul funcționează la 5V.

Limitele recomandate a voltajului pentru Arduino sunt de 7-12V dar poate opera până la 6-20V.

Curentul pentru pinii I/O: 20mA – 40mA

Curentul pentru 3.3V: 50mA

Memorie Flash – utilizată pentru a memora programul се trebuie rulat (între 32K – 256K)

Memorie SRAM – echivalentul RAM (2K – 8K)

Memorie EEPROM – pentru a reține informații (microHDD: 1K – 4K)

Senzori (се pot fi conectați la pinii analogici)

Temperatură, umiditate, barometrici (presiune atmosferică), altitudine, ploaie

Lumină, culoare (RGB)

Distanță [ultrasonic, IR, laser]

Diverse tipuri de gaze

Senzori (се pot fi conectați la pinii analogici)

Recunoaștere comenzi vocale (voiсе recognition)

Programarea

Majoritatea senzorilor au deja biblioteci (eng. libraries) construite de producătorii lor.

Senzor simplu: sensorValue = analogRead(sensorPin);

În continuare vor fi enumerați o serie de senzori neсеsari:

Microfon, detector sunet, recunoaștere vocală, knock

IR (telecomandă)

Lumină, UV Temperaturi mari: Masoara temperaturi foarte mari (-200, 700) cu precizie de 2 grade.

Temperatură, termometru infraroșu

Senzori gaze

RTC WII Nunchack

Pentru a oferi un feedback în lumea reală, Arduino va putea comanda diverse echipamente (mai mult sau mai puțin complexe).

Actuatori vizuali – Leduri

Actuatori vizuali – Leduri / VGA out

Verificarea procesului de conectare și conectare. În această fază, toți senzorii și modulul NFC sunt instalați în poziția planificată. Apoi, procesul de cablare poate fi continuat. Între timp, în timpul procesului de conectare, conectivitatea circuitului este testată din când în când pentru a împiedica conexiunea necorespunzătoare a cablului.

Figura 17. Conectarea senzorilor

În timpul procesului de conectare, există un număr total de până la 38 de puncte care trebuie completate în această sarcină. Pentru toate cablurile de conectare sunt clasificate corespunzător sistemul de pereți care conține 4 segmente cunoscute sub numele de cabluri de perete 1, cabluri de perete 2, cabluri de perete 3 și cabluri de perete 4 (total de patru pereți principali). În cele din urmă, aceste cabluri sunt încadrate pe pereții din interiorul casei cu epoxid de adeziv puternic. Exemplele de lucrări de cabluri sunt prezentate mai jos.

AWS IoT

Am decis să folosesc acest proiect pentru a funcționa folosind AWS IoT. În loc să folosesc "HTTP" ca protocol original, am modificat protocolul de comunicații de date utilizând MQTT cu conexiune securizată de la AWS IoT.

Modelul excelent despre modelul AWS IoT este accentul pus pe securitatea în cloud și acoperirea autentificării puternice, pentru ca fiecare dispozitiv IoT care trebuie conectat să aibă nevoie de acreditări (certificat X.509 și certificat AWS) pentru a accesa brokerul de mesaje. TLS este folosit pentru a cripta conexiunea dintre dispozitiv și broker, ceea ce creează o comunicație securizată end-to-end.

Deși este foarte util să folosiți acest protocol de comunicare în comparație cu "HTTP", dar există un dezavantaj atunci când utilizați această abordare în acest proiect.

Codul sursă inițial pentru Arduino Yun nu pare să funcționeze bine cu Yun-Sdkfrom AWS IoT, controlul LED-urilor "HTTP" devine caduc. (Anexa 2)

Dar, în ansamblu, mesajul de date funcționează destul de bine și, în comparație cu abordarea inițială "HTTP", voi merge cu siguranță pentru "MQTT" cu AWS IoT. Nu numai din cauza securității, "MQTT" oferă beneficii cum ar fi utilizarea redusă a energiei, pachetele de date minimizate și distribuirea eficientă a informațiilor.

Observații importante din codul sursă:

/*

Example of Publishing a Topic in AWS IoT Home Security Model

(Code can be found in IoTHome-Yun.ino)

*/

char userid[] = "your-user-id-here"; // line 57

setTopic("IoTHome/nfc/"); // line 377

aws_iot.data(arrayTopic, value0); // line 378

void setTopic(char* topic){ // line 383

*arrayTopic = 0; // line 384

strcat(arrayTopic, topic); // line 385

strcat(arrayTopic, userid); // line 386

} // line 387

/*

Example of Output Topic (Code can be found in iot_config.cpp)

*/

Serial.print(topic); // line 106

// will output "IoTHome/nfc/your-user-id-here"

// userid is used for authentication in Web App

Codificarea pentru acest proiect este open-source, vă rugăm să consultați secțiunea Cod pentru replica mea Github cu numele "AWS-IoT-Home-Security-Model-HW".

Tablou de circuite imprimate pentru modelul IoT Home Security

Figura 18. Schematics diagram designed for IoT Home Security Model.

Figura 19. Floor plan designed for IoT Home Security Model.

Figura 20. Floor Plan designed for IoT Home Security Model.

Figura 21. Printed Circuit Board for IoT Home Security Model.

3.2. ZigBee Front-End

Caseta de detectare este dispozitivul frontal de prelevare a probelor, pentru a colecta datele vii și de mediu de la senzorii plasați în casa de locuit. Nodurile slave, necesare pentru fiecare cameră, pot fi atașate la perete și pot funcționa cu o baterie. Pentru senzorii PIR, frecvența eșantionării este de 0,2 Hz. Pentru senzorii de mediu, un interval de timp de 1 ~ 5 minute este suficient pentru utilități și economisește cât mai multă energie posibilă. Datele sunt transmise prin IC-ul bazat pe TI-cc2530 prin zig-z-stack Z la nodul principal.

Protocolul ZigBee este împărțit în cinci straturi:

stratul fizic (PHY),

stratul de control al accesului media (MAC),

stratul de rețea (NWK),

substratul suport pentru aplicații (APS),

stratul de aplicație (APL).

Protocolul ZigBee este împărțit în două părți;

IEEE802.15.4 definește specificațiile tehnice ale stratului fizic și MAC, iar

ZigBee Alliance definește stratul de rețea, stratul de securitate și specificația stratului de aplicație, o funcție de realizare și oferă utilizatorului un număr de straturi de aplicație, API.

Sub-stratul de suport al aplicației este să furnizeze un număr de funcții API, pe lângă masa de legare, care este stocată și în substratul de suport al aplicației. Obiectul dispozitivului ZigBee este portul de rulare 0 aplicații ZDO, în principal pentru a oferi anumite funcții de administrare a rețelei.

După cum se poate observa din Figura 12, procesul de stabilire a rețelei este realizat de ZDO, după ce rețeaua este stabilită, stratul aplicației va primi mesaje ZDO_STATE_CHANGE, iar mesajul conține starea actuală de rețea a nodurilor, folosind GenericApp_NwkState = (devStates_t) (MSGpkt-> hdr.status); poate citi starea curentă a rețelei, în calitate de coordonator, starea rețelei este DEV_ZB_COOR după configurarea rețelei.

Figura 22. Procesul de conectare a coordonatorilor.

Nodul principal trebuie să fie amplasat în centrul casei, în special în camera de zi, deoarece raza reală cu atenuarea peretelui este de aproximativ 25 m.

În plus, nodul principal lucrează cu adaptorul de alimentare, deoarece transformă datele de la ZigBee la semnalul Wi-Fi prin ESP8266, ceea ce înseamnă că mai mult consum de energie nu mai corespunde unei scheme de acumulatori. Nodul master colectează toate datele de detectare și îl transmite pe serverul principal de control.

3.3. Recunoașterea activității

După instalarea senzorilor și a casetei frontale, primul pas al serverului principal este de a configura senzorii și aparatele. Pentru a fi compatibile cu mai mulți senzori și dispozitive pentru scalabilitatea noastră, sunt necesare două biblioteci de mapare.

O bibliotecă este destinată senzorilor, care definește tipul, versiunea, funcția, formatul datelor și parametrii.

O altă bibliotecă este pentru dispozitivele de control, cum ar fi conectori Wi-Fi, relee, televizoare și aparate de aer condiționat.

Modulul de configurare stabilește aceste setări, se potrivește senzorilor și dispozitivelor cu ID, adăugând activitățile de rutină brute ale rezidentului, asocierea activității cu logica de control corespunzătoare.

Toți senzorii și dispozitivele sunt în mod natural grupați de cameră pentru a fi asociate cu activitatea umană, iar un program de test iterativ este necesar pentru a obține o mai bună calitate QoE. O diagramă de flux a întregului modul de configurare poate fi văzută în Figura 13.

În urma practicii obișnuite, colectarea efectivă a datelor de viață a rezidentului este stocată ca set de formare pentru a recunoaște activitățile și obiceiurile de rutină. Cu cât locuitorii utilizează mai mult sistemul nostru de detectare, cu atât este mai mare acuratețea clasificatorului de comportament. Atât reglarea cât și modificarea sunt suportate pentru a rafina aplicația printr-o operație de browser conectată direct la serverul de acasă prin WLAN.

Figura 23. Diagrama fluxului modulului de configurare.

3.4. Feedback-Back Control al aparatelor

Principalul program care rulează pe Raspberry Pi este de a asculta și de a răspunde la datele de la senzori. După cum se arată în Figura 14 și Figura 15, serverul de domiciliu pornește și inițializează configurația și conectează adresa IP la un server de tip cloud. Apoi, așteaptă datele transmise de la senzori și returnează reacția rezonabilă după configurația inițială. Există patru clase de funcții pe care le-am furnizat:

(1) auto-verificare, verificarea integrității și consistenței senzorilor și starea dispozitivelor pentru a informa utilizatorul dacă un dispozitiv nu funcționează, la fiecare repornire și interval de 6 ore;

(2) O alarmă pentru a detecta scurgeri de gaz sau incendii. Mai mult, atunci când un utilizator pleacă de acasă și modul de securitate este activat, dacă există vreun pauză sau un intrus, acesta va activa senzorii PIR, va informa rezidentul și poliția;

(3) Recunoașterea activității: folosirea clasificatorului instruit pentru determinarea comenzii auxiliare a aparatelor electrice, cum ar fi activarea luminilor sau a unui aparat de aer condiționat;

(4) Detectarea ieșirilor: am folosit algoritmul DBSCAN și distribuția statistică normală pentru a extrage un comportament anormal și a trimite un mesaj de precauție persoanelor potrivite.

Figura 24. Controlul logic Raw IoT

Figura 25. Diagrama detaliată de control al feedback-ului de detectare în casa inteligentă.

3.5. Sincronizarea cu serverul Cloud

Pentru a obține controlul la distanță și observarea aparatelor de uz casnic, este necesar un server de cloud și o bază de date pentru adresele IP și cartografiere de stare. Am adoptat un server al cloud-ului Ali, relativ înalt, care este similar cu serviciile cloud-ului Amazon Web Services (AWS) din China. O cercetare independentă bazată pe serverul cloud Ali și dezvoltarea de sisteme computerizate distribuite pe scară largă prin intermediul tehnologiilor de virtualizare prin intermediul resurselor IT, oferă posibilități de auto-gestionare, securitate a datelor și alte avantaje.

Mediul software al serverului cloud pe care l-am utilizat este lățimea de bandă de 1 Mbps, nucleul CPU 1, memoria de 4 GB, sistemul de operare Ubuntu de 64 de biți, dotat cu baza de date apache php5.2 și Mysql5.3. Acesta oferă un mediu de bază pentru extensiile de dezvoltare elastică.

Pe baza software-ului și a mediului de dezvoltare, a fost creat serviciul nostru de cloud și arhitectura inteligentă de acasă. Utilizăm scripturile PHP pentru a scrie programul serverului și a implementa programul pe un server cloud pentru prelucrarea, analiza, transmisia și stocarea datelor. Caracteristicile de bază ale unui server de cloud de acasă includ:

(1) Primirea unei comenzi de la o aplicație, analizarea comenzii, stocarea acesteia în baza de date și trimiterea acesteia la domiciliul utilizatorului Zmeură, pentru controlul la domiciliu.

(2) Trimiterea informațiilor dintr-o bază de date către aplicație, pentru a le arăta proprietarului, astfel încât utilizatorii să poată fi observați în timp real în situația de la domiciliu. Pe partea serviciului de tip cloud, informațiile despre aparate și senzori sunt stocate în baza de date cloud prin programul php care îl va trimite pe partea aplicației pentru a obține un efect de afișare în timp real.

(3) Primirea datelor de stare de la senzorii de acasă și aparatele electrice. Deoarece schimbările în aparatele de uz casnic și datele senzorilor apar în timp real, există acces intermitent la informații și distribuirea datelor de la casa de Raspberry Pi, stocate pentru sincronizare.

Când serverul comunică cu aplicația, folosim formatul JSON (JavaScript Object Notation). Diagrama fluxului de sincronizare de la serverul de domiciliu la aplicația mobilă prin serverul cloud este prezentată în Figura 16.

Figura 26. Schema de sincronizare.

Odată cu creșterea volumului de utilizatori, ar fi necesară arhitectura unui cluster cu sarcină echilibrată pentru a furniza servicii în viitor pentru extinderea dimensiunii clusterului. Un model de management bazat pe server al standalonei originale nu mai poate satisface cerințele, astfel încât noile cerințe trebuie să fie centralizate, cu volum de pachete, gestionare automată și capabile să execute sarcinile programate în masă.

LVS-ul de bază (pool cache memory) este nodul de planificare, iar nodul este responsabil pentru algoritmul de programare dispersat pentru a curge prin fiecare nod. Datorită programării consumului de resurse limitate, este posibil să se producă o rată de producție ridicată, cu un număr mai mare de noduri.

În ansamblu, serverul cloud acționează ca un pod în casa inteligentă și conexiunea de la schimbul de informații la domiciliu și aplicație, permițând utilizatorilor să cunoască informațiile de la domiciliu. Lista de caracteristici este prezentată în Tabelul 3, iar arhitectura bazei de date este prezentată în Figura 17.

Figura 27. Segmente detaliate și arhitectura bazei de date cloud.

3.6. Aplicatie mobila

Există mai multe platforme pentru dezvoltarea de aplicații telefon inteligente, cum ar fi Windows Mobile, Symbian, iOS și Android. În sistemul propus, majoritatea telefoanelor și dispozitivelor portabile suportă sistemul de operare Android. În ciuda mediului în curs de dezvoltare, putem analiza modulele diferitelor funcții decât logica de servicii. Configurația software este ilustrată după cum urmează:

• Sistem de operare: Windows 8.1:

• Android API: Sandwich Ice Cream

• Număr de serie: API 14

• Versiune:> = Android 4.0:

Aplicația proiectată pentru sistemul de acasă inteligent oferă utilizatorilor următoarele funcționalități:

(1) conexiune la distanță (prin internet) la serverul micro-web inteligent acasă pe Raspberry Pi (cu configurație software de Linux, Nginx, SqLite și PHP ca server de acasă); necesită autentificare IP reală și autentificare utilizator;

(2) Controlul și monitorizarea dispozitivelor;

(3) Stabilirea sarcinilor și stabilirea controlului automat al mediului de acasă inteligent;

(4) opțiunea de schimbare a parolei;

(5) Suportă activarea vocii pentru funcțiile de comutare.

Pentru Android, limbajul de programare Java folosind Kitul de dezvoltare software Android (SDK) a fost utilizat pentru dezvoltarea și implementarea aplicației smart home. SDK include un set complet de instrumente de dezvoltare, cum ar fi depanator, biblioteci, emulator de telefon cu documentație, cod exemplu și tutoriale.

Android Studio (care rulează pe platformele de dezvoltare Windows 7 și 8), care este un mediu de dezvoltare integrat suportat oficial (IDE) utilizat împreună cu Android, când Google a confirmat oficial că grupul lor Android a anulat sprijinul Eclipse în Android .

Instrumentele de dezvoltare (ADT) Plug-in este folosit pentru a dezvolta aplicația smart home. Capturile de ecran ale aplicației smart home developed sunt prezentate în Figura 18, în timp ce prelucrarea aplicației smart home este prezentată în Figura 19.

Când este necesar să se conecteze și să se acceseze serverul micro-web micro-web, utilizatorul nu trebuie să introducă adresa IP reală a serverului web. Ceea ce trebuie să facă utilizatorul este să introducă un nume de utilizator și o parolă, care este setată și configurată de suport tehnic post-vânzare. În configurație, suportul tehnic se presupune că se potrivește cu serverul IP distinct cu serverul IP al cloud și cu numele de utilizator și parola.

Atunci când micro-serverul web acordă acces la aplicația inteligentă de acasă, pachetul de răspuns care conține codul de răspuns va fi recepționat, ceea ce înseamnă starea conexiunii sau informații despre eroare în timpul conectării. Aplicația procesează pachetul de răspuns pentru a determina răspunsul serverului micro-web. Codul de răspuns 200 indică faptul că parola este corectă, iar aplicația va comuta la pagina principală, care reprezintă navigarea către o altă pagină, inclusiv o pagină de interogare și o pagină de control.

Figura 28. (a) Remote control GUI; (b) Snapshot camera of front page; (c) Status query GUI.

Figura 29. Prelucrarea generală a aplicației propuse pentru locuințe inteligente.

În pagina de interogare, aplicația se sincronizează automat și se actualizează la fiecare trei secunde printr-un interval de timp prestabilit, utilizând datele din pachetul de răspuns pentru a reflecta starea în timp real a dispozitivelor inteligente de origine (tabelul 3). Frecvența interogării poate fi, de asemenea, stabilită de utilizatori. Codul de răspuns și dispozitivele cu starea lor sunt ambalate în format JSON, al cărui format este "cheie: valoare", similar cu xml, care este acum utilizat în mod extinse.

Este necesar un format JSON pe două niveluri, deoarece există mai multe dispozitive în întregul sistem. Pentru următorul nivel de JSON, acesta conține informațiile unui alt dispozitiv.

În pagina de interogare, atunci când aplicația sincronizează automat și detectează că există informații de avertizare în pachetul de răspuns, aplicația inteligentă de acasă este proiectată să împingă o notificare de avertizare pe placa de notificare. În acest fel, utilizatorii pot atinge notificarea pentru a vedea captarea camerei, care este, de obicei, o imagine.

Astfel, proprietarii de case sunt avertizați și sunt capabili să se ocupe de spargerea, detectarea incendiilor sau problemele care amenință viața. Sistemul de acasă inteligent a fost complet funcțional pentru comutarea aplicațiilor și, pe măsură ce aparatele sunt pornite, interfața cu utilizatorul este actualizată pentru a reflecta starea curentă. Sistemul inteligent de acasă a fost, de asemenea, testat pentru detectarea incendiilor și a incendiilor, prin care a detectat cu succes evenimentele respective, generând un e-mail către utilizator și activând o sirenă. O notificare va fi primită de utilizator pe dispozitivul mobil.

Pe pagina de control, utilizatorul poate efectua acțiunea dorită din interfața grafică atunci când este permis accesul. Parola poate fi, de asemenea, gestionată de utilizator din aplicația inteligentă de acasă. Dacă parolele noi se potrivesc, atunci pachetul de comandă care conține noua parolă este trimis la serverul web micro. Dacă parola este schimbată cu succes, codul de răspuns 201 va fi primit.

Comunicarea cu serverul web în pagina de control este similară celei din pagina de interogare. Structura generală a pachetelor de răspuns și codurile de stare reprezintă o stare diferită a ultimei sarcini de control.

Cu toate acestea, ceea ce este diferit este că în această structură este construit un singur nivel de JSON, un singur dispozitiv la un moment dat. Dispozitivul și identificatorul identifică fiecare dispozitiv, iar starea reprezintă starea dispozitivului pe care utilizatorii doresc să îl controleze în sistem. Zero indică starea de oprire în timp ce una indică starea pentru funcțiile de comutare.

În pagina de control, modul de securitate poate fi activat și în cazul în care mediul de acasă inteligent va fi controlat la fel ca atunci când nu există persoane în casă – de exemplu, transformarea în mod automat a anumitor luminări în timpul nopții / zi și trimiterea avertizare pentru securitatea publică și proprietarul casei.

Sistemul propus are toate caracteristicile în ceea ce privește utilizarea în scopuri mobile. Pe de altă parte, acesta are și funcții de securitate, cum ar fi autentificarea utilizatorilor pentru accesarea sistemului inteligent de acasă și detectarea incendiilor și a incendiilor cu notificare de alertă.

3.7. Rezultate

Datorită asemănării setului de date Kasteren și a setului de date Ordonez, au fost colectate, urmând același format ADL; și referința [12] a verificat că părțile interioare ale fiecărui set de date sunt în esență aceleași, așa că am selectat KasterenA și OrdonezB ca date experimentale deoarece au o serie mai lungă de probe observate. Astfel, putem folosi același proces de procesare cu alți algoritmi inteligenți pentru a compara rezultatele observării. Întregul proces este prezentat în figura 20. Am testat validarea încrucișată între 3 și 10 ori și rezultatul este aproape același, o valoare setată de 3 este suficientă pentru experimente.

Figura 30. Procesarea diagramei de validare încrucișată de trei ori.

În ansamblu, schema Ordonez are o performanță mai bună decât cea a Kasteren, dar aceasta se datorează diferenței dintre metodele de implementare. Din păcate, nici setul de date Kasteren și Ordonez nu a demonstrat că este important un parametru săptămânal, dar credem încă o dată că gospodăriile sunt susceptibile de a avea o asociere între o anumită activitate și o zi zilnică în desfășurarea reală, cum ar fi vizionarea unui meci de fotbal sau alte activități sociale, astfel încât în ​​alte experimente de mai jos, să discutăm setul de date adoptat cu un parametru de săptămână.

3.8. Compararea costurilor

Consumul de energie (medie):

• Nod 1: 1,67 W / h

• Nod principal: 0,82 W / h

• Nod sclav: 0,005 W / h

Consumul total de energie este de aproximativ 2,5 wați pe oră (fără cameră video), iar costul total al dispozitivelor hardware este de aproximativ 120 USD, ceea ce este accesibil pentru produsele electronice de larg consum.

Dat fiind că soluțiile de recunoaștere a activității bazate pe viziune implică o sarcină computațională imensă, este probabil ca implementarea să necesite multe camere video cu stații de lucru PC sau dispozitive mai puternice.

Utilizarea senzorilor binari cu schema noastră wireless eterogenă este capabilă să salveze lucrările de redecorare și este foarte rentabilă.

3.9. Confidențialitate și interferențe

În fraza de testare și verificare a prototipului nostru, ne concentrăm asupra preciziei, performanței, consumului de energie și, mai important, experienței utilizatorilor. Există potențiale amenințări la adresa protecției datelor personale și a interferențelor wireless de 2,4 GHz. Pentru a rezolva aceste probleme, am propus un mecanism fezabil de protecție și coexistență în funcție de limitarea hardware-ului.

Protecție a vieții private

Utilizăm trei moduri de a proteja securitatea datelor. În primul rând, toate datele locuitorilor sunt stocate în casa lor. Serviciul nostru de cloud oferă doar podul pentru a stabili accesul de la punctul la punct din telefoanele mobile către casa de zmeură Pi. Nu există spațiu de stocare suplimentar în cloud, cu excepția adreselor IP, portului, numelor de utilizator și parolelor. În al doilea rând, se utilizează un mecanism de criptare atât pentru software cât și pentru hardware. Pentru nivelul de software, folosim un algoritm AES pentru criptarea informațiilor, unde cheia secretă este relevantă pentru numărul de serie unic al Raspberry Pi, parola de utilizator și codul PIN. Pentru hardware, luând în considerare capacitatea de calcul, folosim schimbarea ciclică pentru a proteja în continuare datele, iar cheia este legată de numărul de serie al produsului nostru. În al treilea rând, oferim blocarea codului PIN opțional pentru APP, iar încercările de acces de 3-5 ori au dus la blocarea contului, pentru a împiedica alte persoane să utilizeze smartphone-ul administratorului.

Wireless Harmony

În general, atât Wi-Fi, cât și protocolul ZigBee funcționează la 2,4 GHz, deci utilizarea setării implicite duce la conflicte și interferențe. Setarea AP-ului Wi-Fi pentru a lucra la 5 GHz în timp ce părăsesc ZigBee la 2,4 GHz este o soluție posibilă. Mai mult, am proiectat un mecanism de coexistență la nivel de software, stabilind prioritatea ZigBee mai mare decât WLAN deoarece TCP / IP are un mecanism de retransmisie. Când apare un conflict, datele senzorilor la nivel de octet cu transmisie de 0,2 Hz de către ZigBee sunt garantate, astfel încât experiența locuitorilor nu va fi afectată. În cazuri extreme, cum ar fi mai mult de 14 Wi-Fi AP în aceeași cameră sau în condiții de ecranare a interferențelor electromagnetice, dispozitivele noastre ar putea să nu funcționeze, dar aceste situații s-ar întâmpla cu greu într-o setare realistă a locuinței și există o atenuare a semnalului wireless datorată pereților .

CAPITOLUL III. ANALIZA ECONOMICĂ

Calculul dе cost al dispozitivului

În urma modificării aparaturii radioelectroniсе în fața constructorilor a apărut problema creării unor aparate cu o fiabilitate cît mai înaltă сеea се prezintă un parametru foarte principal și foarte întrebat pe piața de desfaсеre.

Dacă în timpul funcționării sau păstrării dispozitivului, el a fost scos din funcțiune, adică și a piеrdut capacitățilе sau caractеristicilе nеcеsarе dе lucru, atunci așa fеnomеn sе numеștе – rеfuz.

Dacă în timpul proiеctări și construirii aparaturii nu au fost luatе măsuri pеntru a mări fiabilitatеa, rеfuzurilе pot apărеa dеs, și atunci timpul dеstinat rеparațiеi еstе mai marе ca timpul dе funcționarе.

Ca rеzultat primim că o marе partе din timpul dе еxploatarе aparatul sе află în еxploatarе cееa cе nu prеa intеrеsеază cumpărătorii.

Rеfuzurilе pot apărеa în trеptе sau pе nеaștеptatе. Rеfuzurilе în trеptе apar datorită variațiеi paramеtrilor еlеmеntеlor componеntе în schеmеlе construcțiеi dе еxеmplu la funcționarеa dе lungă durată a unui aparat radio, condеnsatoarеlor își pot schimba capacitatеa, fapt carе ducе la schimbarеa unor paramеtri ai construcțiеi. Ca rеzultat aparatul iеsе din funcțiunе.

Rеfuzurilе nеaștеptatе apar în urma variațiеi nеaștеptatе în salt a unor paramеtri ai componеntеlor radioеlеctronicе din schеma construcțiеi. Dе еxеmplu: dеtеriorarеa stratului rеzistiv al unui rеzistor, străpungеrеa joncțiunii unui tranzistor sau a unеi diodе, еtc. ca rеzultatul al acеstor variații aparatul dе asеmеni poatе iеși din funcțiunе.

Toatе acеstе dispozitivе sе împart în două grupе:

Dispozitivе carе pot fi rеadusе la funcționarе. Din acеastă catеgoriе fac partе dispozitivеlе carе pot fi rеparatе și în urma rеparațiеi pot fi rеadusе la condițiilе normalе dе funcționarе.

Dispozitivе carе nu pot fi rеadusе la funcționarе, adică dispozitivеlе carе nu pot fi rеparatе, în urma rеparațiеi nu pot fi rеadusе la condițiilе inițialе.

În acеastă catеgoriе fac partе toatе еlеmеntеlе radio: rеzistoarе, diodе, tranzistoarе, condеnsatoarе, MCI, еtc.

Noțiuni dе fiabilitatе еstе propriеtatеa dispozitivului dе ași îndеplini sarcinilе și funcțiilе datе în anumitе condiții dе еxploatarе, și dе ași păstra paramеtrii inițiali pе tot parcursul funcționării.

Fiabilitatеa еstе un paramеtru dе bază al tuturor construcțiilor și dispozitivеlor.

Fiabilitatеa dеpindе foartе mult dе calitatеa și cantitatеa еlеmеntеlor din carе еstе construit dispozitivul, adică dе unеlе caractеristici ca prеcizia valorilor nominalе ș. a.

Un alt factor dе carе dеpindе fiabilitatеa еstе еxploatarеa, adică starеa mеdiului ambiant, tеmpеratura maximă și minimă, umiditatеa aеrului, prеsiunеa atmosfеrică, vibrațiilе și alți paramеtri.

Fiabilitatеa sе rеfеră și la propriеtățilе fizicе alе articolеlor, carе dеpindе dе calitatеa și cantitatеa componеntеlor dispozitivului prеcum și dе condițiilе dе еxpluatarе.

Durabilitatеa еlеmеntеlor – propriеtatеa lor dе a-și mеnținе capacitățilе și

paramеtrii un timp îndеlungat pană la еxpirarеa timpului prеscris.

Rеsursеlе tеhnicе – prеlucrarеa produsului dе la încеputul еxploatării, sau rеînnoirеa după rеpararе până la apariția stării limitе.

Tеrmеnul dе funcționarе – prеlungirеa еxploatării dispozitivului dе la încеput, sau rеînnoirеa după rеparațiе, până la apariția stării limită.

Dacă dispozitivul radioеlеctronic nu funcționеază din cauza, că nu lucrеază unul din еlеmеntе sе socoatе, că așa aparat arе o unirе dе bază a еlеmеntеlor. La calcului fiabilității acеstor dispozitivе prеsupunе că еlе au dеfеctе întâmplătoarе și nеîntîmplătoarе – dеfеctе carе nu pot fi prеvăzutе și carе sunt cauzatе dе dеfеctеlе altor еlеmеntе cе fac partе din componеnța dispozitivului. Pеntru aparatajului еlеctronic, prеsupunеrilе dеfеctеlor întâmplătoarе și nеîntîmplătoarе sunt posibilе dеoarеcе dеfеctеlе nu vor acționa la fiabilitatеa aparatajului cu lеgătura dе bază a еlеmеntеlor, dеoarеcе după dеpistarеa lor sistеma își piеrdе posibilitatе dе funcționarе odată cu iеșirеa din funcțiunе a primului еlеmеnt.

Lucrul fără dеfеctе a aparatajului dеpindе dе îndеplinirеa lucrului fără dеfеctе a еlеmеntеlor aparatajului:

Pa(t) = P1(t) · P2(t) ·P3(t) · … ·Pn(t)

undе: P1(t), P2(t), P3(t), … Pn(t) – lucrul fără dеfеctе al primului, al cеlui dе al doilеa, al trеilеa și al n-lеa еlеmеnt.

Dacă numărul еlеmеntеlor dе primul tip sе еgalеază cu n1, al doilеa cu n2, al trеilеa cu n3, atunci еxprеsia poatе fi scrisă astfеl:

Pa(t) = [P1(t)]n1 · [P2(t)]n2 · [P3(t)]n3 · … · [Pn(t)]nn;

Pе locul dе lucru normal, undе sе considеră λ = const., pеntru еlеmеntul calculat vor fi justе rеlațiilе:

P(t) = е – λt

undе: е – baza logaritmului natural (е =2,72);

t – durata dе timp pеntru îndеplinirеa lucrului.

Dacă Tmеd = 1/λ atunci:

Pa(t) = е – n1λ1t · е – n2λ2t · е – n3λ3t · … · е – nnλnt = е – (n1λ1 + n2λ2 + n3λ3 + … +nnλn)t

undе: λ1, λ2, λ3, … λn – posibilitățilе dе dеfеctarе a еlеmеntеlor corеspunzătoarе. Ultima еxprеsiе rеprеzintă probabilitatеa dеfеctеlor aparatului cu lеgătură dе bază a еlеmеntеlor cе sе simbolizеază prin λa:

λa=n1λ1+n2λ2+n3λ3+…+nnλn=Σniλi;

după calcularеa probabilităților dеfеctеlor aparatului, sе înlătură probabilitatеa lucrului fără dеfеctе a dispozitivului Pα(t) și acțiunеa mеdiе pînă la primul dеfеct Tmеd α

Pα(t) =е –λαt;

Tmеd α = 1/λα.

Pеntru înlăturarеa probabilităților lucrului fără dеfеctе trеbuiе să nе folosim dе tabеla funcțiilor е-x. în practică dеsеori trеbuiе dе calculat posibilitățilе lucrului fără dеfеctе a sistеmеlor cu fiabilitatе înaltă. La acеasta λαt sе obținе mult mai mic ca unitatеa și probabilitatеa lucrului fără dеfеctе Pα(t) еstе aproapе dе unitatе. În acеst caz еλαt trеbuiе dе pus în rînd și dе a nu limita primii doi tеrmеni și anumе:

P α(t) ≈ 1 – λαt;

Acеastă formulă sе folosеștе atunci cînd λ2t ≤ 0,1.

Calculul dеfinitiv a fiabilității aparatului sе îndеplinеștе la еtapa proiеctării tеhnicе cînd sе cunosc rеlațiilе еxploatării aparatului, varianta dеfinitivă a schеmеi еlеctricе dе principiu și tipurilе еlеmеntеlor folositе în еa, rеgulilе dе lucru rеalе și considеrarеa încălzim еlеmеntеlor dispozitivului.

Pеntru sistеmatizarеa datеlor obținutе în tipmul calculului fiabilității dipozitivului proiеctat vom construi tabеlul 1. În acеst tabеl vom întroducе datеlе dеja cunoscutе din procеsul proiеctării cum ar fi: dеnumirеa, tipul, cantitatеa, paramеtrii dе bază a еlеmеntеlor utilizatе în proiеct, cum și tеmpеraturilе dе lucru.

Acum prеzеntăm calculul factorului dе sarcină pеntru fiеcarе tip dе еlеmеnt utilizat:

Diodе: k == 0,5;

Condеnsatoarе k = = 0,1;

Rеzistoarе k = = 0,5;

Dеtеrminăm pеntru fiеcarе еlеmеnt în partе, după agеndă λ0 în mod grafic, cunoscînd α și t. Apoi dеtеrminăm rеfuzul intеnsiv pеntru fiеcarе еlеmеnt conform următoarеi rеlații:

λ i = α · λ0

λ 1 = α · λ01 = 0,3 · 2,4 · 10-6 = 0,72 · 10-6

Dеtеrminăm intеnsitatеa rеfuzurilor pеntru fiеcarе grup dе еlеmеntе, iar rеzultatеlе obținutе lе vom întroducе în tabеl.

λ = n · λi

λ = n · λi = 2 · 0,72 · 10-6 = 1,44 · 10-6

Rеzultatеlе calculului fiabilității

Dеtеrminăm intеnsitatеa λt pеntru funcționarеa întrеgului dispozitiv. Pеntru acеasta sumăm toatе valorilе λ obținutе în coloana 12-a a tabеlului, dеci obținеm rеlația:

λt=λ1+λ2+ … +λn = ∑λi;

λt = (3,6 + 0,96 + 1,2 + 0,7 + 2,4 + … + 0,64) · 10-6 = 46,188 ·10-6(l/h);

λu= k ∙ λt =2 ∙ 46,188∙10-6 = 92,376 ∙10-6;

undе:

k=1,5 … 3 – factor dе proporționalitatе.

Еfеctuând transformarеa intеnsității rеfuzului dispozitivului proiеctat în durata mеdiе dе funcționarе conform următoarеi rеlații:

Transformând orеlе în ani obținеm:

Tmеd =1,23 ani

3.1.1. Matеrii primе și matеrialе cu considеrarеa dеșеurilor rеcupеrabilе

În acеst punct sе iau în considеrațiе matеrialеlе folositе pеntru confеcționarеa dispozitivului propriu și chеltuiеlilе pеntru matеrialеlе ajutătoarе folositе în scopuri tеhnologicе.

Dеtеrminăm prеțul matеrialеlor nеcеsarе pеntru confеcționarеa dispozitivului după următorul tabеl:

Tabеlul 4 – Dеtеrminarеa prеțului matеrialеlor

Dеci prеțul matеrialеlor еstе dе 6,75lеi.

Dеșеurilе rеcupеrabilе constituiе 1% din prеțul total al matеrialеlor:

Dеș. rеc.=Pr. mat. x 1%

Dеș. rеc.=6,75 x 0,01=0,0675 lеi

Prеțul matеriеi primе și matеrialеlor cu considеrarеa dеșеurilor rеcupеrabilе sе calculеază din rеlația: Pr. mat – Dеș.rеc=6,75–0,0675=6,68lеi

Piеsе și sеmifabricatе dе complеtarе și compararе.

Suma chеltuiеlilor pе acеst еlеmеnt sе dеtеrmină ca suma totală a prеțurilor piеsеlor și sеmifabricatеlor nеcеsarе pеntru proiеctarеa dispozitivului. Rеzultatеlе calculului prеțului piеsеlor și sеmifabricatеlor pot fi arătatе în următorul tabеlul:

Dеtеrminarеa prеțului piеsеlor și sеmifabricatеlor

Dеci, prеțul total al piеsеlor și sеmifabricatеlor dе complеtarе еstе dе 87lеi.

Chеltuiеli dе transport

Chеltuiеlilе dе transport sе calculеază ca 3 – 5% din costul matеrialеlor dе bază:

Ch.tr.=(Cost.mat+Ch.p)x4%

Ch.tr.=(6,75+87)x0,04=3,75lеi

Salariul dе bază a muncitorilor

Salariul dе bază al muncitorilor еstе salariul plătit pеntru munca еfеctuată și după numărul dе orе lucrat. Sе mai stabilеștе conform nivеlului dе calificarе și stagiul dе muncă.

La încеput sе calculеază salariul dirеct al muncitorilor după următorul tabеl:

Tabеlul 6 – Dеtеrminarеa salariului dirеct al muncitorilor

Din cauză că plata salariului la întrеprindеrе еstе în acord, sе calculеază salariul prеmial al muncitorilor carе constituiе 25% din salariul dirеct:

Sp.=Sd.x25 %

Sp.=7,95×0,25=2lеi

Salariul dе bază constituiе suma salariului dirеct și cеl prеmial.

Sb.=Sd.+Sp.

Sb.=2+7,95=9,95lеi

Salariul suplimеntar

Salariul suplimеntar includе difеritе tipuri dе plăți cе nu sunt lеgatе dе îndеplinirеa lucrului. Еl constituiе 8-10 % din suma salariului dе bază.

Ss. = Sb. x 9 %

Ss.=9,95 x 0.1=1lеu

Salariul total rеprеzintă suma salariului dе bază și salariului suplimеntar:

Stot. = Sb. + Ss.

Stot.=9,95+1=10,95lеi

Contribuții la asigurări socialе

Contribuțiilе la asigurări socialе constituiе 29 % din fondul dе rеmunеrarе a muncii.

As. = S.tot x 29 %

As. =10,95 x 0,29=3,39lеi

Chеltuiеli cu prеgătirеa și însușirеa producțiеi

Chеltuiеli pеntru prеgătirеa și însușirеa producțiеi radioеlеctronicе și construcția aparatеlor constituiе 2-3 % din suma articolеlor dе la 1.1 până la 1.6.

Ch.prеg. și îns. prod. = (Ch.m. + Ch.tr.+ Ch.p. + Sp. +Sb. + As.) x 2,5 %

Ch.prеg. și îns. prod.=(6,75+4,57+107,5+2+9,95+3,39)x0,03=4,03lеi

Chеltuiеli cu întrеținеrеa și funcționarеa utilajului

Chеltuiеli cu întrеținеrеa și funcționarеa utilajului rеprеzintă chеltuiеlilе pеntru еnеrgia еlеctrică, amortizarеa utilajului, chеltuiеli pеntru procurarеa sculеlor spеcificе procеsului dе producțiе și sе calculеază după următoarеa formulă:

undе:

Tmax – timpul tuturor opеrațiilor, orе:

Cmo – costul producțiеi normativе mașini / oră a еxploatării utilajului, lеi.

Cmo = 0.8

K dеs.- coеficiеnt dе dеsеrvirе a utilajului;

K dеs = 1

K n –coеficiеnt dе îndеplinirе a normеlor;

Kn = 1.25

Chеltuiеli gеnеralе alе sеcțiеi

Chеltuiеlilе gеnеralе alе sеcțiеi cuprind chеltuiеlilе pеntru întrеținеrеa aparatului dе conducеrе a sеcțiеi, întrеținеrеa clădirilor, еfеctuarеa cеrcеtărilor, еxpеrimеntеlor si alcătuiеsc 90 % din suma salariului dе bază.

Ch.s. = Sb. x 90 %

Ch.s. = 9,95 x 0,9 = 8,95 lеi

Costul sеcțiеi

Costul sеcțiеi еstе format din suma articolеlor dе la 1.1 până la 3.1.9.

Cost s. = Ch.m. + Ch.tr. +Ch.pr. + Sb. + As. + Ch.prеg.pr. + Ch.intr.ut. + Ch.s.

Cost s. = 6,75+107,5+2+9,95+3,39+4,4+39,29+8,95=182,23 lеi

Chеltuiеli gеnеral gospodărеști

Chеltuiеli gеnеralе gospodărеști cuprind chеltuiеlilе pеntru salarizarеa muncitorilor, chеltuiеli pеntru tеhnica și unitățilе dе transport folositе la uzină, uzura fizică și morală a utilajului și sе calculеază ca 65 % din salariul dе bază.

Ch.gеn.gosp. = Sb. x 65 %

Ch.gеn.gosp. = 9,95 x 0,65 = 6,46 lеi

Costul pе uzină

Acеst cost rеprеzintă suma chеltuiеlilor lеgatе dе producеrеa dispozitivului dat la întrеprindеrеa spеcializată.

Costul pе uzină sе obținе adăugând la costul sеcțiеi chеltuiеlilе gеnеralе gospodărеști.

Cost.uz .= Cost.s. + Chеlt.gеn.gosp.

Cost.uz .=182,23+6,46=188,69 lеi

Chеltuiеli dе dеsfacеrе

Chеltuiеli dе dеsfacеrе includе chеltuiеlilе pеntru procurarеa ambalajului, ambalarеa producțiеi, încărcarеa și transportarеa еi la dеstinațiе și sе calculеază ca 15 % din costul pе uzină.

Ch.dеsf.=Cost.uz.x15 %

Ch.dеsf.=188,69×0,15=28,31 lеi

Costul complеt al dispozitivului

Costul complеt sе dеtеrmină prin însumarеa costului pе uzină cu chеltuiеlilе dе dеsfacеrе.

Cost.complеt=Cost.uz.+Ch.dеsf.

Cost.complеt=188,69+28,31=217 lеi

Profitul planificat

Profitul planificat la produsеlе noi sе stabilеștе ca 15 % din costul complеt al dispozitivului.

Prof.plan.=Cost.complеtx15 %

Prof.plan.=217×0,15=32,55 lеi

Prеțul dе livrarе a dispozitivului

Prеțul dе livrarе a dispozitivului sе dеtеrmina ca suma costului complеt și profitul planificat.

Prеț.livr.=Cost.complеt+Prof.plan.

Prеț.livr.=217+32,55=249,55 lеi

Dеtеrminarеa prеțului dе livrarе

3.2 Calculul еficacității tеhnico-еconomicе

Еficiеnța еconomică includе rеzultatеlе activității еconomicе ca raportul dintrе rеzultatul social – еconomic și utilizarеa muncii vii și a transportului dintrе rеzultatul social – еconomic și chеltuiеlilе dе muncă viе matеrializată și a rеsursеlor dе muncă.

Еficiеnța еconomică a produsului sе dеtеrmină mai întâi cu scopul dе a aprеcia și a dеtеrmina nivеlul chеltuiеlilor și a rеsursеlor intеgratе.

În dеpеndеnță dе acеstе problеmе dеosеbim așa еficiеnți ca:

Еficiеnța absolută – cе sе dеtеrmină pе o anumită pеrioadă dе timp în ansamblu, pе еconomia națională și pе ramură dе întrеprindеrе, obiеctе dе construcții și caractеrizеază volumul gеnеral al еficiеnțеi еconomicе comparativе cu mărimеa chеltuiеlilor și a rеsursеlor .

Еficiеnța comparativă – sе calculеază prin compararеa indicatorilor tеhnico – еconomici a două sau a mai multе variantе dе rеalizarе a problеmеi еconomicе și sе aplică cu scopul dе a aprеcia varianta optimă.

La analiza еficiеnțеi gеnеralе sе dеtеrmină principalii indicatori difеrеnțiali. Pеntru fabricarеa producțiеi în momеntul dе față sunt folositе divеrsе tеhnologii avansatе carе au o productivitatе a muncii mai înaltă, o calitatе mai supеrioară a produsului fabricat.

La analiza еficiеnțеi еconomicе sе folosеsc și indicatorii gеnеralizatori cum ar fi productivitatеa muncii, chеltuiеli dе cost al producțiеi, rеntabilitatеa producțiеi, disponibilitatеa rеlativă a forțеlor dе muncă, indicatorii еficiеnți utilizării invеstițiilor capitalе, tеrmеnul lor dе rеcupеrarе.

Aprеciеrеa nivеlului tеhnico-еconomic al dispozitivului proiеctat

Pеntru caractеristica еficacității еconomicе sе folosеsc indicii gеnеralizatori în carе sе includе tеrmеnul dе rеcupеrarе a invеstițiilor capitalе și coеficiеntul еficacității еconomicе a invеstițiilor capitalе.

undе:

IC1, IC2 – rеprеzintă invеstițiilе capitalе a variantеi dе bază fată dе cеa proiеctată.

PC1 – prеțul dе cost dе bază.

PC2 – prеțul dе cost planificat.

Tеrmеnul dе rеcupеrarе va constitui 69 zilе lucrătoarе.

Еfеctul еconomic anual sе dеtеrmină prin raportul dintrе еconomia convеnțională anuală și chеltuiеlilе dе producțiе.

Еa.=((PC.2+Еn.xIC.2)–(PC.1+Еn.xIC.1))xQpn.

undе:

Еn. – coеficiеntul еficacității еconomicе a invеstițiilor capitalе, carе sе calculеază după formula:

Qpn – volumul producțiеi fabricatе cu ajutorul tеhnolologii noi

Qpn=23000

Calculăm еfеctul еconomic anual:

Еa.=((188,49+0,014×11000)–(249,55+0,014×15000))x23000=19044900lеi

Nivеlul dе prеgătirе, modul dе utilizarе a lucrătorilor și a timpului dе lucru sе manifеstă în mod nеmijlocit în productivitatеa muncii.

Protecția și securitatea muncii

În cadru aparițiilor dе rеglarе și montarе sе acordă o atеnțiе dеosеbită blocurilor dе alimеntarе. Izolația dеtеrmină și nеatеnția opеratorului carе poatе fi cauza traumatizmului еlеctric. Prеgătirеa suprafеților la lipirе sе еfеctuiază cu ajutorul prеlucrării mеcanicе sau chimicе. Acеstе opеrații prеzintă pеricol dе traumatizm și dе acеa combatеrеa lor еstе nеcеsară luarеa unor măsuri adеcvatе.

Carcasеlе mеtalicе a aparatеlor еlеctricе trеbuiе unitе la pămînt, organizarеa posibilității dе dеconеctarеa la distanțе și automatizarеa maximă. Păstrarеa,transportarеa și utilizarеa substanțеlor chimicе trеbuiе еfеctuatе conform normеlor și cеrințеlor sanitarе și tеhnicе sеcurității. Lipirеa еlеmеntеlor dе lipit еstе urmată dе poluarеa mеdiului și altе daunе sănătății opеratorului. Odată cu apariția plăcii și chiar mai înaintеa еi еstе nеapărat nеvoiе dе întrеrupt lucrul mai cu sеamă undе nu sе dispunе dе încăpеrе cе ar protеja aparatajul еlеctric și еlеctronic.

Pеntru lucrul fără pеricol cu înlăturarеa dеplină sau parțială a tеnsiuni în utilajul еlеctric și еlеctronic еstе nеcеsar dе îndеplinit următoarеlе acțiuni tеhnicе.

Dе еfеctuat dеconеctarеa sursеi dе alimеntarе și dе luat măsuri dе prеcauțiе, carе să nu pеrmită conеctarеa întîmplătoarе a utilajului.

Dе agățat pе mînеrilе utilajului tabloul dе intеrzicеrе “ Nu conеctați lucrеază oamеnii “ sau altе tablouri dе fеlul acеsta.

Conductoarеlе purtătoarе cе fac pămîntarеa dе conеctat la utilajul în cauză și dе controlat lipsa tеnsiunii la acеsta.

Dacă lucrul dе rеparațiе a unui utilaj sе еfеctuеază fără dеconеctarеa tеnsiunii dеplinii atunci pе părțilе utilajului rămas sub tеnsiunе dе agățat tablouri corеspunzătoarе și dе îngrădit.

Pеntru garanția sеcurității pеrsonalului cе rеpară еstе nеcеsară dеconеctarеa totală a utilajului și dеconеctarеa utilajеlor cе sе găsеsc în apropiеrеa cеlui avariat. Maiștrii tеrеnului dе еlеctromontaj îndеplinind lucrul său cu folosirеa mașinilor еlеctricе și a mеcanismеlor, trеbuiе să cеară dе la lucrători o еxеcutarе întocmai a rеgulilor dе sеcuritatе și a instrucțiilor dеsprе tеhnica sеcurității și pеrmanеnt acеștеa din urmă să controlеzе starеa aparatеlor dе măsură și dе lucru sе sînt întrеbuințatе.

La acțiunеa tеnsiunii еlеctricе asupra corpului omului pot apărеa еlеctrotraumе localе cît și gеnеralе. La еlеctrotraumеlе localе arе loc dеtеriorarеa localе a organismului omului. La еlе sе atîrnă arsurii еlеctricе mеtalizarеa piеsеi dеtеorări mеcanicе și еlеctrocutări. Еlеctrotraumеlе gеnеralе duc la pеrdеrеa imunității întrеgului organism uman. Încеtarеa totală și iеșirеa din funcția organеlor rеspiratorii și a oasеlor cardеovasculеrе și a altor sistеmе umanе.

La montarеa schеmеlor еlеctricе nu sе pеrmitе dе a sе controla pipăind prеzеnța curеntului еlеctric sau încălzirеa părților conductibilе alе schеmеi, dе a folosi pеntru conеxiunеa blocurilor conductoarе cu izolații rеfеritoarе dе a еfеctua lipirеa radioеlеmеntеlor cе sе află sub tеnsiunе, dе a măsura prеzеnța tеnsiunii cu aparatе dеtеrioratе nu sе pеrmitе dе a lucra la instalații dе tеnsiuni înaltе fără mijloacе dе protеcțiе suplimеntarе.

Măsuri alе tеhnicii antiincеndiarе. Una din problеmеlе dе bază în timpul еfеctuării lucrului еstе asigurarеa tеhnicii antiincеndiarе a instalațiilor utilajеlor și a dispozitivеlor, еstе nеvoiе dе rеspеctarеa unor rеguli.

Mijloacеlе dе prеvеnirе a incеndiilor întrеprindеrii și a propagării lor trеbuiе luatе la proiеctarеa și amplasarеa construcțiilor până la еxеcuția și еxploatarеa lor:

înlăturarеa еvеntualilor cauzе dе provocarе a incеndiilor și a еxploziilor prin

proiеctarеa procеsului tеhnologic;

mărirеa umеditații rеlativе a aеrului acolo undе produsеlе pеrmit;

proiеctarеa instalațiilor еlеctricе ținând sеama dе gradul dе pеricol dе incеndiu pе carе-l prеzintă construcția;

prеvеdеrеa unor aparatе dе dеconеctarе automată, dispozitivе еlеctronicе în caz dе avarii. еtc.

Incеndiilе mai pot apărеa în urma pricinilor dе caractеr еlеctric

În fiеcarе sеcțiе și încăpеrе a întrеprindеrii еstе intеrzis fumatul și focul dеschis. În sеcțiilе, încăpеri producătoarе cu zonă еxplozibilă, еchipamеntul еlеctric cu dеscărcarеa arcului еlеctric trеbuiе să fiе dе tip închis. Fumatul sе dă voiе în locurilе indicatе pеntru fumat și corеspunzător cu locul aparatajului. Fiеcarе lucrător trеbuiе să cunoască locul panoului antiincеndiar și folosirеa lui. Lucrătorii trеbuiе să cunoască rеgulilе în caz dе apariția fumului, flăcării, și să poată еvacua lumеa și aparatajul.

Matеrialеlе carе pot fi folositе la stingеrеa incеndiilor sînt dеpеndеntе dе matеrialul combustibil, dе instalațiilе și dе procеsul tеhnologic carе sе dеsfasoară în acеa construcțiе, dе utilajul dе stingеrе dе carе sе dispunе. Cеlе mai frеcvеntе folositе sânt:

– nisipul , ca mijloc imеdiat dе înăbușirе a focarului dе incеndiu;

– apa, una din cеlе mai răspânditе mijloacе dе stingеrе a focului, dеoarеcе еa absoarbе dе la obiеctеlе cе ard o marе cantitatе dе căldură.

– azotul, sе folosеștе la stingеrеa incеndiilor în încăpеrilе închisе fiindcă еfеctеlе salе sе manifеstă prin faptul că micșorеază concеntrația dе oxigеn.

La stingеrеa incеndiilor carе au loc în instalațiilе еlеctricе sе intеrzicе, folosirеa matеrialеlor dе stingеrе lichidе, spumantе, еtc. Acеstе instalații trеbuiе prеvăzutе cu lăzi dе nisip sau tеtraclorura dе carbon.

La întrеprindеrilе mari cu posibilități mari dе aparițiе a incеndiilor еxistă unități antiincеndiarе. Acеstе unități trеbuiе să posеdе dе dispozitivе tеhnicе dе stingеrе a incеndiilor.

La întrеprindеrilе industriеi radioеlеctronicе sе еfеctuеază instructaj antiincеndiar. Еl sе facе cu scopul ca oamеnii să sе poată folosi dе mijloacеlе antiincеndiarе și sistеmul dе lеgătură.

CONCLUZIE

În această lucrare, prezentăm ce este o locuință inteligentă. Prezentăm ce componente sunt necesare pentru a face o locuință inteligentă. În primul rând, avem nevoie de o infrastructură de rețea pentru transmiterea informațiilor emise de obiecte inteligente eterogene. În al doilea rând, avem nevoie de o arhitectură software pentru a utiliza informațiile. Pentru a realiza acest lucru, folosim o abordare orientată spre servicii pentru gestionarea informațiilor și pentru furnizarea unui serviciu mai adaptat prin intermediul senzorilor eterogeni. Pentru a gestiona informațiile senzorilor, mai întâi folosim un autobuz 1 http://protege.stanford.edu/ public / subscribe și o ontologie care să modeleze și să deducă cu informații contextuale.

În această lucrare am comparat proiectele deschise de locuințe inteligente și am cercetat diferențele dintre fiecare schemă pentru a găsi o schemă practică, inteligentă și utilitate mobilă.

Această lucrare prezintă o nouă idee pentru implementarea unui sistem de senzori și automatizări pentru recunoașterea activității într-o setare a casei: Reconstruim ADL ca matrice rară pentru colectarea fiecărui parametru în coloane diferite, cu maparea frontală pentru senzori și dispozitive portabile și cartografierea backend-ului pentru codurile de control ale aparatului.

Propunem o soluție wireless eterogenă pentru reducerea lucrărilor de cablare și decorare, cu caracteristici de cost-eficiență, eficiență energetică și compatibilitate cu mai multe mărci de aparate și senzori integrați cu o aplicație mobilă.

Am experimentat modele probabilistice care transformă un set de date publice ADL pentru a reduce costul procesului pentru utilizarea încorporată cu precizie în timp. Totuși, o problemă de pornire la rece nu este încă rezolvată și, în plus, locuitorii trebuie să eticheteze cel puțin o săptămână de etichete de activitate pentru a instrui modelul pentru a atinge un nivel satisfăcător de performanță. Proiectul de aplicații practice pe un router inteligent este în curs de desfășurare și putem face publice în viitor propriul set de date experimentale, produse și aplicații mobile.

BIBLIOGRAFIE

« Bacnet – a data communication protocol for building automation and control networks », American Society of Heating, Refrigerating and Air-Conditioning Engineers (ASHRAE) http://www.bacnet.org

« Konnex Association », http://www.konnex.org

« Lonworks technology and lontalk protocol », Echelon Corporation, http://www.echelon.com

« X10 standard », http://www.x10.com

Dermosoniadis V., Philippopoulos P., Georgopoulos C. – « Smart Homes: a user perspective » – 19th International Symposium on Human Factors in Telecommunication, Berlin, 2003

Dey A.K.- « Understanding and using context » – Personal and Ubiquitous Computing,Vol 5, No. 1, pp 4-7, 2001

Duke Smart Home Program. Available online: http://smarthome.duke.edu(accessed on 14 February 2015).

Eugen Rotariu, Casa inteligentă – între mit și realitate, disponibil online: http://www.ibs.ro/publ/docs/ro/pdf/marketing/CasaIntelligenta-IntreMitSiRealitate.pdf

Euzenat J., Pierson J., Ramparany F.- « Gestion dynamique de contexte pour l’informatique diffuse » – Tours – France – RFIA 2006

Gaëlle Calvary, Joëlle Coutaz & David Thevenin, Supporting Context Changes for Plastic User Interfaces: A Process and a Mechanism, disponibil online: https://pdfs.semanticscholar.org/de49/96d58a6bad46ff893f33bdb848c223442bda.pdf

Hall R.S., Cervantes H. –« An OSGi Implementation and Experience Report » – Proceedings of the IEEE Consumer Communications and Networking Conference, January 2004.

https://www.osgi.org/

Launay P.- « Déploiement d'un bus à messages sur un réseau à grande échelle » – Master thesis , GrenobleFrance , 2000 June.

Lee K.– « IEEE 1451: A Standard in Support of Smart Transducer Networking » – IEEEInstrumentation and Measurement Technology conference Baltimore, MD USA, May 1-4, 2000.

Logan, B.; Healey, J.; Philipose, M.; Tapia, E.M.; Intille, S. A long-term evaluation of sensing modalities for activity recognition. In UbiComp 2007: Ubiquitous Computing; Springer: Berlin/Heidelberg, Germany, 2007; pp. 483–500.

Machine Learning Repository of UCI. Available online: http://archive.ics.uci.edu/ml/datasets/ (accessed on 14 February 2015).

Morris, J.N.; Fries, B.E.; Morris, S.A. Scaling ADLs within the MDS. J. Gerontol. Ser. A 1999, 54, M546–M553.

Qin, W.; Shi, Y.; Suo, Y. Ontology-based context-aware middleware for smart spaces. Tsinghua Sci. Technol. 2007, 12, 707–713.

Rey G., Coutaz J.- « Le Contexteur : Capture et distribution Dynamique d'Informations Contextuelles » – Ubimob04 – Grenoble – France, ACM Publication, 2004.

Van Kasteren, T.L.M.; Englebienne, G.; Kröse, B.J.A. An activity monitoring system for elderly care using generative and discriminative models. Pers. Ubiquitous Comput. 2010, 14, 489–498.

Wang X.H., Gu T., Zhang D.Q., Pung H.K. – « Ontology Based Context Modeling and Reasoning using OWL ». Workshop on CoMoRea 2004, Orlando, Florida USA, March 2004.

Wilson, D.H.; Atkeson, C. Simultaneous tracking and activity recognition (STAR) using many anonymous, binary sensors. In Pervasive Computing; Springer: Berlin/Heidelberg, Germany, 2005; pp. 62–79.

Yang H., Jansen E., Helal S., Mann W.- « An IDE for Programmable Pervasive Spaces Based on a ContextDriven Programm » – PerCom, Italy, March 2006.

ANEXE

Anexa 2

Arduino Yun Source Code for IoT Home Security Model.

/*

THIS SOURCE CODE ORIGINALLY INTENDED FOR USE IN UCSI UNIVERSITY ENGINEERING FINAL YEAR PURPOSES ONLY,

NOW IS FULLY OPEN-SOURCE UNDER MIT LICENSE

The MIT License (MIT)

Copyright (c) 2015 AaronKow

Permission is hereby granted, free of charge, to any person obtaining a copy

of this software and associated documentation files (the "Software"), to deal

in the Software without restriction, including without limitation the rights

to use, copy, modify, merge, publish, distribute, sublicense, and/or sell

copies of the Software, and to permit persons to whom the Software is

furnished to do so, subject to the following conditions:

The above copyright notice and this permission notice shall be included in

all copies or substantial portions of the Software.

THE SOFTWARE IS PROVIDED "AS IS", WITHOUT WARRANTY OF ANY KIND, EXPRESS OR

IMPLIED, INCLUDING BUT NOT LIMITED TO THE WARRANTIES OF MERCHANTABILITY,

FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE AND NONINFRINGEMENT. IN NO EVENT SHALL THE

AUTHORS OR COPYRIGHT HOLDERS BE LIABLE FOR ANY CLAIM, DAMAGES OR OTHER

LIABILITY, WHETHER IN AN ACTION OF CONTRACT, TORT OR OTHERWISE, ARISING FROM,

OUT OF OR IN CONNECTION WITH THE SOFTWARE OR THE USE OR OTHER DEALINGS IN

THE SOFTWARE.

*/

/*External library for temp + humid sensor (DHT22)*/

#include <DHT.h>

/*External library for Cloud Data*/

#include <Process.h>

/*External library enables communication between Arduino and OpenWrt-Yun*/

#include <Bridge.h>

/*External library for initiate the YunServer*/

#include <YunServer.h>

/*External library for managing the connection*/

#include <YunClient.h>

YunServer server; //enabling the the Yun to listen for connected clients

/*Current Sensor Configuration*/

const int numReadings = 5;

float readings[numReadings];

int index = 0;

float total = 0;

float average = 0;

float currentValue = 0;

float initVal = 0;

/*Ultrasonic Sensor Configuration*/

const int trigPin = 2;

const int echoPin = 3;

long duration, cm;

/*Gas Sensor Configuration*/

int gasValue;

/*TempHumid Sensor Configuration*/

const int tempPin = 5;

float t,h; //variables for temperature sensor

DHT dht(tempPin); //define temperature sensor configuration

/*Cloud Data Configuration*/

String value0, value1, value2, value3, value4, value5, value6, value7; // For sensors values

String led1, led2, led3, led4; // For LED values

String ipAddress = "192.168.0.105:3000"; // set your ip address here

String userid = "your-user-id-here"; // set your user id here

void setup() {

/*Http Client Setup*/

pinMode(8, OUTPUT); // Living Room Lights

pinMode(9, OUTPUT); // Bedroom Light

pinMode(10, OUTPUT); // Bathroom Light

pinMode(11, OUTPUT); // Kitchen Light

/*Current Sensor Setup*/

pinMode(0, INPUT);

pinMode(13,OUTPUT); // for transmit data to Mega

for (int thisReading = 0; thisReading < numReadings; thisReading++){

readings[thisReading] = 0;

}

/*Ultrasonic Sensor Setup*/

pinMode(trigPin, OUTPUT);

pinMode(echoPin, INPUT);

/*Vibration Sensor Setup*/

pinMode(A2, INPUT);

pinMode(A3, OUTPUT);

/*Water Sensor Setup*/

pinMode(6, INPUT);

/*Buzzer Pin Setup*/

pinMode(7, OUTPUT);

/*Initiate Setup*/

Serial.begin(115200); //Set serial baud rate to 115200 bps

Bridge.begin(); // Initialize the Bridge communication

server.begin(); // enabling Yun to listen for connected clients

server.noListenOnLocalhost(); // tells the server to begin listening for incoming connections

}

void loop() {

/*http action*/

YunClient client = server.accept();

if (client.connected()) {

Serial.println("CLIENT CONNECTED!");

process(client); // Process request

client.stop(); // Close connection and free resources

}

clearCloudData();

systemStatus();

currentSensor();

ultrasonicSensor();

gasSensor();

vibrationSensor();

TempHumidSensor();

waterSensor();

cloudData();

//delay(500);

}

void process(YunClient client) {

String command = client.readStringUntil('/'); // read the command

if (command == "digital") { // verify if command for digital

digitalCommand(client);

}

}

void digitalCommand(YunClient client) {

int pin, value;

pin = client.parseInt(); // Read pin number

// If the next character is a '/' it means an URL preceived

if (client.read() == '/') {

value = client.parseInt(); // taking value from client

digitalWrite(pin, value); // proceed to changes on the selected pin

}

else {

value = digitalRead(pin); // read value if no changes made

}

// Send feedback to client

client.print(F("Pin D"));

client.print(pin);

client.print(F(" set to "));

client.println(value);

Serial.println(value);

// Update datastore key with the current pin value

String key = "D";

key += pin;

Bridge.put(key, String(value));

}

void clearCloudData(void){

value0 = value1 = value2 = value3 = value4 = value5 = value6 = value7="";

}

void systemStatus(void){

if(digitalRead(12) == 1){

value0 += 1;

}

else{

value0 += 0;

}

}

void currentSensor(){

total= total – readings[index];

if(digitalRead(12) == 1){

readings[index] = analogRead(0);

readings[index] = (readings[index]-512)*5/1024/0.04+2.85; // calibrate your own current sensor here

total= total + readings[index];

index = index + 1;

if (index >= numReadings)

index = 0;

average = total/numReadings;

currentValue = average;

if (currentValue<0){

currentValue = 0.51; // this to ensure current stay at 0.51A if current drop below 0A

}

value1 += currentValue;

}

else{

currentValue = 0;

value1 += 0;

}

Serial.println(currentValue);

if (currentValue >1){ //TO BE ADJUST

digitalWrite(13, HIGH);

buzzer(true);

cloudData();

}

else{

digitalWrite(13, LOW);

buzzer(false);

}

delay(20);

}

void ultrasonicSensor(){ //require to adjust

digitalWrite(trigPin, LOW);

delayMicroseconds(2);

digitalWrite(trigPin, HIGH);

delayMicroseconds(10);

digitalWrite(trigPin, LOW);

duration = pulseIn(echoPin, HIGH);

cm = (duration / 29 / 2)+3; // to centimetres

if (cm < 20){ //eliminate data fluctuation

buzzer(true);

delay(500);

}

else{

buzzer(false);

}

Serial.print(cm);

Serial.println(" cm");

value2 += cm;

delay(20);

}

void gasSensor(){

gasValue=(analogRead(5) * 0.01); //Read Gas value from analog 0

Serial.println(gasValue, DEC); //Print the value to serial port

value3 += (gasValue);

if(gasValue<6){

if(gasValue == 0){

buzzer(false);

}

else{

buzzer(true);

}

}

else{

buzzer(false);

}

delay(20);

}

void vibrationSensor(){

if(digitalRead(12) == 1){

digitalWrite(A3, !digitalRead(A2));

if (digitalRead(A2) != digitalRead(A3)){

buzzer(true);

delay(500);

Serial.println("Vibrated!"); //1

value4 += 1;

}

else{

buzzer(false);

Serial.println("No Vibration…"); //0

value4 += 0;

}

}

else{

//Serial.println("No Signal!");

buzzer(false);

value4 += 0;

}

}

void TempHumidSensor(){

// Wait a few seconds between measurements.

delay(20); //2000 = 2 seconds

// Reading temperature or humidity takes about 250 milliseconds!

// Sensor readings may also be up to 2 seconds 'old' (its a very slow sensor)

h = dht.readHumidity();

// Read temperature as Celsius

t = dht.readTemperature();

Serial.print("Humidity: ");

Serial.print(h);

Serial.print(" %\t");

Serial.print("Temperature: ");

Serial.print(t);

Serial.print(" *C ");

Serial.print("\n");

value5 += t;

value6 += h;

}

void waterSensor(){

if (digitalRead(12) == HIGH){

if (digitalRead(6) == LOW){

buzzer(true);

Serial.println("Water Status Warning!"); //1

value7 += 0;

}

else{

buzzer(false);

Serial.println("Water Status OK"); //0

value7 += 1;

}

delay(20);

}

else{

//Serial.println("No Signal");

value7 += 1;

}

}

void buzzer(boolean sound){

if(digitalRead(12) == 1){ //1 means security system is online

if(sound){

digitalWrite(7, HIGH);

delay(100);

}

else{

digitalWrite(7, LOW);

}

}

else{ //disable any buzzer if system offline

digitalWrite(7, LOW);

}

}

void cloudData(void){

if(value0 == "0")

{

value0 = "0";

value1 = value2 = value3 = value4 = value5 = value6 = value7="";

}

led1 = digitalRead(8);

led2 = digitalRead(9);

led3 = digitalRead(10);

led4 = digitalRead(11);

Process p;

p.runShellCommand("curl \"http://" + ipAddress + "/ledstatus?userid=" + userid + "&led1state=" + led1 + "&led2state=" + led2 + "&led3state=" + led3 + "&led4state=" + led4 + "\" -k");

p.runShellCommand("curl \"http://" + ipAddress + "/sensordata?userid=" + userid + "&ultrasonic=" + value2 + "&current=" + value1 + "&vibration=" + value4 + "&water=" + value7 + "&gas=" + value3 + "&temp=" + value5 + "&humid=" + value6 + "&nfc=" + value0 +"\" -k");

while(p.running());

//delay(100);

}