Курсовая: Управление системой "Интеллектуальный дом" через Интернет. Аппаратно-программные решения внутренней сети - текст курсовой. Скачать бесплатно.
Банк рефератов, курсовых и дипломных работ. Много и бесплатно. # | Правила оформления работ | Добавить в избранное
 
 
   
Меню Меню Меню Меню Меню
   
Napishem.com Napishem.com Napishem.com

Курсовая

Управление системой "Интеллектуальный дом" через Интернет. Аппаратно-программные решения внутренней сети

Банк рефератов / Компьютерные сети

Рубрики  Рубрики реферат банка

закрыть
Категория: Курсовая работа
Язык курсовой: Русский
Дата добавления:   
 
Скачать
Архив Zip, 109 kb, скачать бесплатно
Заказать
Узнать стоимость написания уникальной курсовой работы

Узнайте стоимость написания уникальной работы

19 Московский Го сударственный Инженерно-Физический Институт (Государств енный Университет ) Факультет ки бернетики . Кафедра 29 “Управляющие интеллектуальные системы” Поясните льная записка по учебно-исследовательской работ е на тему : Управление системой «Интеллектуальный дом» через Интерн ет. Аппаратно-программные решения внутренней сети. выполнил : студе нт группы К 9-292 Попов И.А . научн ый руководитель Чучкин В.И . оценка руководителя комиссия : Оценка комиссии : Мо сква 2001 СОДЕРЖАНИЕ Введ ение 3 Разд ел 1. Интеллектуальное здание 3 1.1 Концепция "интеллектуального зд ани я " 3 Почему появилась необходимость в интеллектуальном здании 3 Осно вные положения концепции интеллектуального здани я 4 Возм ожности интеллектуального здания 5 Экон омические аспекты 5 1.2 Применение концепции ИЗ для жилого дома 5 Отличия дома от здания 6 Возм ожности интеллектуального дома 6 Удаленное управление интеллектуаль ным домом 6 Сост ояние проблемы 7 1.3 Интегрированная система управле ния зданием 7 Определение и роль в интеллектуальном здании 7 Возм ожности интегрированных систем 9 Прим еры алгоритмов , реализуемых в интегрированной системе 9 Раздел 2. Структура интегрированной системы управления 9 2.1 Уровни интегрированной системы управления зданием 10 Деление интегрированной системы управления зданием на уровни 10 2.2 Уровень кабельных сетей 10 Стандарты кабельных сетей 10 Прин ципы структурированных кабельных сетей 10 2.3 Уровень системы управления технологической инфрастуктурой здания 11 Стандарты сетей контроля и управления устройствами 11 Стан дарт FOUNDATION fieldbus 12 Комп оненты стандарта FOUNDATION fieldbus 12 2.4 Интегрированная система управле ния информационной , вычислительной и коммуникацио нной инфра структурой 14 Архитектура системы 15 Раздел 3. Построение макета инте грированной системы управления зданием 15 Условия создания системы 15 Архи тектура системы 16 Структура аппаратного модуля 16 Стру ктура программного модуля 17 Стру ктура макета интегрированной системы 18 Заключение 19 Лите ратура 20 Введение В учебно-исследовательской работе на тему «Управление системой «Интеллектуальный дом» через Интернет» ставится целью рассмотре ть возможности построения современной интел лектуальной системы управления зданием с удал енным управлением через Интернет . Пояснительная записка состоит из трех разделов . В пер вом разделе рассматривается концепция и опред еление интеллектуального здания , его составные час т и и выполняемые функции . Во втором разделе рассматривается интегрированная система управления зданием , как один из вариантов реализации концепции интеллектуальног о здания . В третьем разделе приведено опис ание частей созданного в рамках данной ра боты макет а интегрированной системы управления интеллектуальным зданием . Раздел 1. Интеллектуальное здание 1.1 Концепция "интеллектуал ьного здания " Почему появилась необходимость в интеллек туальном здании Любое здание – будь-то административное , производств енное или жилое состоит и з некоторого набора подсистем , отвечающих за выполнение определенных функций , которые реш ают различные задачи в процессе функционирова ния этого здания . По мере усложнения этих подсистем и увеличения количества выполняемы х ими функ ц ий , управление ими становилось все сложнее . Также стремительно р осли расходы на содержание обслуживающего пер сонала , ремонт и обслуживание этих подсистем . Впервые эти проблемы встали при эксплуат ации больших административных и производственных комплексов. Современное здание такого типа — это город в миниатюре . Фактически в нем д ействуют все службы , являвшиеся ранее непреме нными атрибутами городского хозяйства . В таки х зданиях обычно существует административная служба или администратор , которые используют и обслуживают эту систему практически круглосуточно . Хотя есть немало средств авт оматики , которые сами справляются с возложенн ыми на них задачами , такими , как отопление , вентиляция , поддержание микроклимата , освещение , пожарная сигнализация , дымоуничтожен и е , контроль входа /выхода и т . п ., но управление и обслуживание всех этих систем требует наличие администрирующего персо нала . Его обязанностью является контроль рабо ты этих подсистем и принятие мер в сл учае выхода их из строя . Но есть ситуа ции , когда даже д ействия квалифициро ванного персонала могут оказаться неэффективными . Это случаи возникновения угрозы зданию и находящимся в нем людям , имеющие глобальн ый характер – пожар , землятресение и друг ие стихийные бедствия , террористические атаки . Здесь нужно прин и мать экстраординарн ые меры в считанные доли секунды . Реакция и корректность действий людей в критичес кой ситуации может оказаться недостаточной. Традиционные системы обеспечения различных аспектов жизнедеятельности в прошлом проектиро вались как автономные . Такие системы , соз дававшиеся отдельно для каждой функции и объединенные для произвольной части здания . В зданиях устанавливались системы только с теми возможностями и с той степенью сл ожности , какие были необходимы на текущий момент построения здания . Д альнейшее расширение и модернизация данных систем бы ли сложными и дорогостоящими задачами из-за множества различных факторов. Затраты на эксплуатацию такой системы слагаются из затрат на эксплуатацию каждой автономной системы в отдельности , стоимости обуче ния персонала Стоимость эксплуатации этих систем высока — в силу их автономности каждая из них поддерживается отдельно . Стоимость обуче ния персонала столь же высока , поскольку о ператоры должны быть ознакомлены с эксплуатац ией каждой автономной системы. Основные положения концепции интеллектуально го здания В настоящее время для комплексно го решения вышеперечисленных проблем используетс я подход , называемый «Интеллектуаль ное зд ание» (ИЗ ). «И нтеллектуальное здание » — не очень точный п еревод английского термина "intelligent building". Под интеллектом в этом подходе понимается умение распознавать опреде ленные ситуации и каким - либо образом на них реаг ировать ( естественно , степень этого умения может бы ть различной , в том числе очень высокой ). Вместе с тем , в соответствии с буквальным переводом с английского , ИЗ мо жно интерпретировать как "разумно построенное "[3]. Это означает , что здание должно быть спр оектировано так , что все с ервисы могли бы интегрироваться друг с другом с м инимальными затратами (с точки зрения финансо в , времени и трудоемкости ), а их обслуживан ие было бы организовано оптимальным образом. Концепция интеллектуального здания содержит в себе следующие положения : - Создание интегрированной системы упра вление зданием - системы с возможностью обеспе чения комплексной работы всех инженерных сист ем здания : освещения , отопления , вентиляции , кон диционирования , водоснабжения , контроля доступа и многих других. - Устранение в сего обслуживающего персонала здания и передача функций контроля и принятия решений подсис темам интегрированной системы управления зданием . В эти подсистемы как раз и закладыва ется «интеллект» здания – то , как оно будет реагировать на изменение параметров датчиков системы и другие события типа внештатных ситуаций. - Реализация механизма не медленного отключения и передачи при необходи мости управления человеку любой подсистемой и нтеллектуального здания . Вместе с этим челове ку должен предоставляться удобный и еди нообразный доступ к управлению и отображению всех подсистем и частей «Интеллектуального здания». - Обеспечение корректной работы отдельных подсистем в случае отказа общей управляющей системы или других часте й системы. - Минимизация стоимости о бслуживани я и модернизации систем здания , что должно обеспечиваться применением общих стандартов в построении подсистем , автоматич еское конфигурирование и обнаружение новых ус тройств и модулей при их добавлении в систему. - Наличие в здании пр оложенной коммуникацио нной среды для подк лючения к ней устройств и модулей систем . Наряду с этим возможность использования в качестве коммуникационной среды в системе управления различных типов физических канало в : слаботочные линии , силовые линии , радиоканал. Возможности интеллектуального здания Интеллектуальное здание имеет массу преимуществ перед неинтеллектуальным . Интегриров анная система управления зданием позволяется владельцам здания со здавать сколь угодно сложные и интеллектуальные процедуры функцио нирования этого здания , т.к . все исполнительные системы этого здания могут работать согл асованно и совместно . Отсюда следует реализац ия множества ресурсосберегающих процедур , процеду р контро л я доступа и обеспечения безопасности здания , учета и контроля пра ктически всех параметров систем здания и оперативное реагирование на их критическое из менение , причем реакция является комплексной и мгновенной , удаленного контроля и управлени я зданием , т.к. все информационные и у правляющие каналы связи в такой системе я вляются цифровыми . Далее по ходу изложения будут приведены конкретные примеры использован ия новых возможностей интеллектуального здания . Кроме предоставления новых возможностей п роектировщика м и владельцам интеллектуальног о здания , оно также является для них э кономически выгодным. Экономиче ские аспекты Во всех странах с развитыми рыночными экономиками прозрачны и доходы , и расходы налогоплательщиков, а последними являются фактически все граждане . Четкий конт роль за доходами и расходами позволяет эф фективно работать таким институтам , как ипоте чное кредитование (выдача кредитов под постро йку и приобретение жилья ). Это приводит к тому , что покупку жилья в кред ит может позволить себе большинство работоспо собного населения . Каждый , взявший кредит на покупку жилья станет «жить взаймы» : львиная доля его дохода будет утекать на пог ашение кредита . Без страхования рисков в т аком случае не возможны правовые взаи м оотношения в данных экономических процес сах . [6] Поэтому во многих странах уже существует практика обязательного страхования жилья . Естественно , что страховые компании з аинтересованы в качестве и надежности страхуе мого жилья . Но поскольку возникновения стр аховых случаев не избежать , то страхов ые компания стремятся затем взыскать деньги с настоящих виновников , например , — стро ительных компаний . «Интеллектуальное здание» в сост оянии предоставить экспертам тот «черный ящик » , по содержимому которого будут дела т ься заключения . Поэтому развитие и внедрение ИЗ в странах с развитыми рыночными э кономиками сейчас идет стремительныи темпами . Даже в России современные и дорогие офис ные и жилые здания уже проектируются с учетом требований концепции ИЗ , для последу ющего их внедрения . [6] Кроме того сами будущие владельцы так их зданий заинтересованы в их интеллектуально сти , потому что оно несомненно приносит зн ачительную экономию средств своему владельцу за счет точного учета и контроля над всеми системами здания , а также интеллек туального и рационального использования таких ресурсов , как электричество , вода , тепло . [ 6] 1.2 Применение концепции ИЗ для жилого дома В есь предыдуший мат ериал полностью справедлив для административного или производственного здания или комплекса . Но в целью данной работы является пр ежде всего рассмотрение системы управления ин теллектуальным домом в смысле частного жилого дома или жилища . П оэтому далее будут рассмотрены основные отличия от оф иса и предприятия при внедрении концепции ИЗ в жилом доме , который мы будем н азывать «интеллектуальный дом». Отличия дома от здания Частн ый жилой дом или жи лище отличаются от административного комплекса или цеха производственного предприятия . Можно выделить несколько аспектов использования и конструкции жилого дома , которые существенно отличаются от аналогичных в зданиях . Вот самые важные : - в жилом доме его владелец не м ожет и не хочет постоянно или перидически администрировать и управлять подсистемами зд ания . Значит интегрированная система управления таким домом должна быть построена таким образом , чтобы требовать минимального обслужива ни я или быть полностью автоматическ ой. - подключение новых приборов и устройств к такой системе должно быть максимально облегчено , т.е . сведено практически к прос тому подсоединению к свободному разъему в сети или даже простому включению прибора . А он сам уже должен при поддержке системы управления подключиться к ней , на строить свои параметры в соответствии с т ребованиями системы и предложить свои сервисы другим компонентам системы . При этом сист ема должна предоставить пользователю по его требованию очень подр о бный интер фейс настройки всех ее компонент и алгори тмов функционирования. - здесь появляется много новых аспектов , которые нужно автоматизировать - это избавлен ие человека от повседневной работы , как то : уборка помещения , приготовление пищи , стирка одежды и т.д . Причем они в отлич ие от других областей очень плохо поддают ся автоматизации и система должна обладать очень высоким интеллектом , чтобы приемлемым образом справляться с этими задачами. - в функциях дома должно быть четко разграничено , что он может де лать , а чего делать не должен ни в коем случае . Важно , чтобы человек знал об э том разграничении и был уверен , что дом никогда эту черту не переступит. Возможности интеллектуального дома Возможности у интеллектуального дома такие же как и у здания , но к ним добавляются еще несколько специфических . Одна из них , как уже отмечалось выше , и збавление человека от повседневных забот . Под ключение всех домашних приборов и устройст в к интегрированной системе позволяет также освободить человека , живущего в таком доме , от необходимости следить за наличие м продуктов , скоплением мусора в корзине , своевременной оплатой счетов , и многим другим . Система сама за всем будет следить , з атем п р инимать решение о необходи мых действиях и при наличии возможности в ыполнять какие-либо действия (заказ продуктов в магазине , перевод денег со счета за коммунальные услуги и т.д .) Удаленное управление интеллектуал ьным домом Человек может управлять интеллектуал ьным домом или зданием с помощью некоторы х средств управления , размещенных в самом здании или его окрестностях , но включенных в ту же коммуникационную среду , что и в се остальные компоненты системы . Но существует множество случаев когда бывает необходимо или желательно удаленное управление подсистемами интеллектуального дома . Перечислим основные из них : - человек хочет иметь возможность к онтролировать состояние своего дома при длительном отсутствии и при необходимости управлять некоторыми системами - в случае непредвиденных ситуаций (пожар , наводнение и т.д .) дом должен иметь возможность известить об этом своего владельца и соответсвующие городске службы - при неисправн остях в некоторых модулях и подсистемах , диагно стика и некоторые ремонтные или настроечные процедуры могут быть проведены специалистами из сервисных центров удаленно без непоср едственного присутствия , что экономит значительны е средства и способствует разн о об разию доступных технических средств Концепция интел лектуального дома предоставляет возможность созд ания в рамках интегрированной системы управле ния подсистемы удаленного управления . Эта под система позволяет получать информацию о событ иях и состоянии нек оторых параметров и удаленно посылать команды управления всей системе или ее отдельным компонентам . Отн осительно глубины реализации такой возможности в интеллектуальном доме можно выделить сле дующие формы : 1. Автономный саморегулируемый и управляемый объек т , включающий в себя всевозможну ю автоматику , но не имеющий сообщения с «себе подобными» . Это та наиболее примитивн ая модель искусственного интеллекта , на котор ую делается упор в средствах массовой инф ормации . Где «интеллектуальный дом» представляетс я чуд о м техники , сулящем массу удобств и удовольствий богатому лентяю , кот орому лень встать с дивана , чтобы щелкнуть выключателем . 2. При подключении интеллектуального дома к сети , связывающей отдельные объекты в единое целое , что позволит осуществлять мон итори нг систем жизнеобеспечения , энергосбереж ения ресурсов , безопасности и т.д . Решение любых вопросов , связанных с упомянутыми систе мами , а также доставка различных услуг по сети станет гораздо проще и эффективнее . 3. Высшая форма интеллектуального жилища : об мен информацией как внутри дома , та к и вне его (по глобальной сети ) происх одит с помощью стандартных цифровых протоколо в . Все компоненты системы интегрированы в единое коммуникационное пространство . Последняя форма рассматривается как основ а релизации кон цепции ИЗ и предполага ет создание интегрированных систем управления интеллектуальным домом. Состояние проблемы На данный момент уже существуют сложившиеся решения создания интеллектуальных офисов или производст венных цехов . Проб лемами автоматизации управления инфраструктурой зданий начали заниматься еще более 30 лет н азад . Поэтому к натоящему моменту времени существует множество стандартов и готовых реш ений для этого класса зданий . Но для к атегории частных домо в , котеджей или квартир пока не существует комплексных с тандартизованных решений . Хотя для жилых мног оэтажек как целого в принципе приминимы с истемы автоматизации офисных и административных зданий. Как было сказано выше основой реализа ции концепции ИЗ явля ется создание ин тегрированных систем управления . В этой работ е также будет создан макет интегрированной системы управления . Далее она будет рассмот рена более подробно. 1.3 Интегрированная система управления здани ем Определение и роль в интеллектуальном здании Система управления зданием может быть как интегрированной , так и состоять и з нескольким автономных систем управл ения разными подсистемами здания . Автономные системы имеют свои преимущества и недостатки по сравнению с интегрированными , но в нашем случае наиболее важно то , что авт ономные системы не могут использовать общие данные. Каждая система имеет собс твенные датчики и сигнализаторы , недоступные для других , столь же герметично замкнутых систем . Это — следствие изолированности дейс твий и невозможности автоматической координации реакции систем . Поэтому такие системы не могут обес п ечить требований , пред ъявляемых к интеллектуальным зданиям. Интегрированная система управления интеллект уальным зданием занимается решением задач обе спечения комплексной работы всех инженерных с истем здания : освещения , отопления , вентиляции , кондиционирова ния , водоснабжения , контроля дос тупа и многих других . Интегрированная система управления инфрастру ктурой здания позволяет безболезненно , без пе ределок повышать разнообразие обслуживаемых функ ций контроля за состоянием всего здания в целом , различных его п омещений , а также за условиями труда и жизни находящи хся в нем людей . При этом уже существу ющие и работающие автономные устройства интег рируются в единую систему . В отличие от автономных систем , интегр ированная система использует общую базу данны х . Такая база данных может быть ауте нтично использована не только отдельными подс истемами обеспечения жизнедеятельности , но и любыми другими устройствами автоматизации управл ения зданием , как , например , системами фотоиден тификации , установками обогрева и вентиляци и , осветительными сетями , и даже может собирать данные , исходящие от существую щих задействованных в здании автономных систе м (например , от противопожарной установки ). Интегрированная система предоставляет удобны й доступ и к архиву за все прошедшее время раб оты . Использование больших м ассивов данных за прошедшее время позволяет проводить аналитические прогнозы и принимать обоснованные стратегические решения. Из всего изложенного выше , можно выдел ить определенные требования , предъявляемые к интегрированной сис теме управления : - создание на основе различных физи ческих сред передачи данных единой коммуникац ионной среды , прозрачной для всех устройств , подключенных к ней ; - возможность подключения устройств без дополнительной настройки и изменения конфигурации сис темы ; - создание протоколов вза имодействия устройств между собой и передачи сообщений ; - ведение единой централи зованной или распределенной базы данных всех устройств , компонентов и подсистем интегриро ванной системы с указанием предоставляемых им и сервисов и служб другим подсистемам ; - возможность простого ре конфигурирования системы с изменением или пер енесением некоторых частей без настройки и перерыва в функционировании ; - устройства , подключаемые к такой сети должны иметь возможность автономной работы в случае потери связи с системой и самостоятельного включения обратно в систему при восстановлении связи ; Возможности интегрированных систем Использование данных одной си стемы (для управления устройствами других систем ), позволяет избежать дублирования датч иков , оптимизировать расход таких ресурсов , ка к вода , тепло , электричество [2]. Взаимодействие с истем дает возможность автоматически выключать свет в помещении при отсу т стви и в нем людей , а в нерабочее время и в выходные дни переводить отопление и вентиляцию в экономичный режим . Контроль над расходом ресурсов помогает вычислить о бъекты с наибольшим потреблением и разработат ь оптимальную стратегию управления ими . Совме щен и е двух систем (контроля доступ а и учета кадров ) позволяет учитывать врем я нахождения на работе , автоматизировать выда чу пропусков , расчет заработной платы и т. д . [2] Пожарные системы безопасности могут работ ать автономно и тем не менее выдавать сигналы в с истему . Например , выдавать на экран дисплея пути эвакуации , перекрыват ь пути распространения огня , включать систему пожаротушения и т.п. В большинстве случаев достигается огромна я экономия за счет снижения общей длины коммуникационных кабелей и уменьшения ср оков создания экземпляров системы. Примеры алгоритмов , реализуемых в интегри рованной системе Пример 1. Вечером сотрудники покидают здание . Кто-то еще может зачем-то в ернуться , кто-то засиживается допоздна , но рано или поздно из здания уходят все . Охранная система определяет , что в какой-то момент времени все сотрудники , работающие в некоторой зоне (этаж , секция , крыло этажа ), разошлись по домам . Реакцией на это может с та ть обесточивание системы освещения этажа , а также выключение настольных компьютеров по сети , если кто-то забыл , уходя , выключить свой ПК (подобная функция реализована во многих современных сетевых адаптерах ). Экономия электроэнергии в этом случае очевид н а . Если добавить частичное отключение системы отопления (в зимнее время ) или ее перевод на пониженные мощности в ночное время , то материальные выгоды , приносимые ИЗ , окажутся вполне ощутимы . [3] Пример 2. Определение наличия сотрудника в здании может также принести пользу с точк и зрения защиты информации . Если сотрудник покинул здание , то его учетная запись в информационной системе блокируется , и никто , даже зная пароль , не сможет войти в сеть под его именем . Более того , при наличии информации о том , с как о й рабочей станции злоумышленник пытался войти в сеть , и о том , кто именно находился в тот момент в помещении , у полномоченные лица могут принять соответствующие меры . [3] Но это примеры для использова ние интергированных систем в интеллектуальных зданиях , а для интеллектуального дома можно привести следующий пример : К примеру хозяева дома могут смотреть программу приготовления того или иного б люда на экране телевизионной приставки , а затем послать рецепт холодильнику , который , в свою очередь , передаст списо к ингреди ентов в интерактивный продовольственный магазин. Раздел 2. Структура интегрированн ой системы управления 2.1 Уров ни интегрированной системы уп равления зданием Деление интегрированной системы управления зданием на уровни 1. Уровень ка бель ные сетей (КС ) 2. Уровень системы управлен ия технологической инфрастуктурой здания 3. Уровень интегрированная система управления информационной , вычислительной и коммуникационной инфраструктурой 2.2 Уровень кабе льных сетей Современные здания требуют применени я эффективных коммуникационных инфраструктур , под держивающих работу различных сервисных систем на основе передачи информации в электронно м виде . Такую инфраструктур у можно рас сматривать как совокупность телекоммуникационных помещений , кабельных трасс , элементов системы заземления , кабелей и терминационного оборудовани я , обеспечивающих базовую поддержку распределения всей информации в здании Стандарты кабельных сетей В основе концепции ИЗ лежат стандарты TIA/EIA 568 и 569 для кабельных систем и те хнологических трасс офисных зданий [5]. Каждым с тандартом рассматриваются конкретны е , требующ ие к себе внимания вопросы , а все вмес те они дополняют друг друга в деле со здания оптимальной кабельной инфраструктуры . Стан дарт на телекоммуникационную систему офисных зданий ANSI/ TIA/ EIA 568A определяет в деталях структуру модели , а TIA/ EIA 569 дополняет его реком ендациями относительно прокладки кабельных трасс . Эти два стандарта в сочетании с TIA/ EIA 607 на систему заземле ния и TIA/ EIA 606 на до кументацию и администрирование , а также с национальными и местными электрическими кодексам и образуют базис для планирования инфраструкт уры офисного здания . [ 5] Принципы ст руктурированных ка бельных сетей (СКС ) Кабельная система соответствующая ст андартам ANSI/TIA/EIA 568A называется структурированной [5]. При перемещениях служб и персонала внутри здания из одних помещений в другие не изменяют саму проводку - достаточно аппаратуру из одних помещений перенести в другие и сделать необходимые переключения на кроссир овочных панелях . Розетки же во всех помеще ниях однотипные для всех видов оборудования , т . е . проводка обладает хорошей при с пособляемостью . Такие системы не требуют каждый раз прокладывать новую проводк у и ставить новые розетки , а позволяют использовать при любых переустройствах или перестановках ту сеть , которая капитально с монтирована в здании . Обычно фирмы дают га рантии на р аботу таких систем в течение 15 лет , без значительных переделок кабельной разводки . В структурированной системе заложена значительная избыточность , позволяющая наращивать виды передачи сигналов и примен ять различные комбинации сетей . [ 5] Но это относится к реализации и нтегрированной системы в административных и п роизводственных зданиях . В жилых домах же в настоящее время при построении различных видов интеллектуальных домов применяется множе ство различных технологий объединения приборов и устройств – от R S -232 до Bluetooth. П оэтому для построения интегрированной системы необходимо либо поддерживать множество техноло гий коммуникационной инфраструктуры , либо необход има выработка стандарта на такие системы. 2.3 Урове нь системы упра вления технологической инфрастуктурой здания Исполнительные контроллеры системы п рямого цифрового управления DDC (Direct Digital Control) управляют лок альными объектами : установками сетевой климати зации , котлами , холодильными агрегатами , ве нтиляторами , насосами , элементами тепловых и о светительных сетей , конвекторами , устройствами упр авления допуском и т.п .[1] Объектные исполнительные контроллеры обслужи вают ограниченное число системных входов /выхо д ов и , как правило , размещены вблизи управляемого объекта и относящихся к нему конечных датчиков . Поэтому контроллер может использовать сигналы , поступающие от локальн ой аналоговой сети. Разбросанные по зданию исполнительные кон троллеры современной системы DDC реализуют с обственные программы управления также в случа е утраты связи с остальной системой и главной базой данных . При восстановлении св язи правильно сконфигурированная система должна автоматически восстановить как центральную б азу данных , так и лока л ьную ба зу данных контроллера . [1] Существенным свойством программируем ых систем DDC является их способность перепрогра ммирования в режиме реального времени [1], без необходимости временного отключения контроллеров . Дополнительное достоинство — автоадресаци я контроллеров в действующей сети — делает возможной легкую перестройку или модификацию системы без необходимости ее врем енного отключения . [1] Стандарты сетей контроля и управления устройствами Очевидно , что различные подсистемы здания тоже отвечают каким-либо стандартам сами по себе , безотносительно их интегрирован ности в ИЗ [3]. Вопрос о стандарте на ИЗ заключается , таким образом , в наличии спе цификаций на интеграцию систем . Все совр еменные более-менее развитые системы имеют ин терфейсы для электронного управления , так что разработать средства для их интеграции н е составляет особого труда . Проблема в том , что производители этого оборудования , естест венно , не рассчитыва ю т , что оно будет подключаться в сеть по витой пар е или по волоконной оптике . В результате попытки перевести охранную или пожарную сигнализацию на трассы СКС вступают в про тиворечие с концепцией универсальной проводки . [3] Стали появляться открытые станда рт ы на сети контроля и управления различными устройствами . На сегодняшний день самое широкое распространение получили два стандарта : BACNet и LonWorks [3]. Стандарт BACNet был предложен и продвигается Американским Обществом Инженеров по Отоплению , Охлаждени ю и Возд ушному кондиционированию ASHRAE. Он принят ANSI и имее т индекс 135-1995. Название стандарта расшифровывается как "протокол для сетей контроля и авто матизации зданий " (Building Automation Control Network). Стандарт предусматривает использование прог р аммируемых контро ллеров , причем они могут быть объединены в сеть при помощи различных сред . Таким образом , контроллеры выступают промежуточным зв еном между практически любыми устройствами , к которым они подключаются по нестандартным интерфейсам . Связь же м ежду контр оллерами и системой управления осуществляется по общей сети .[3] Что такое fieldbus ? До начала 1980-х наиболее распростра ненным средством связи между системами управл ения , полевым оборудованием и контрольно-измерител ьными устройствами был аналогов ый сигнал . Однако , в 1983 ведущие производители начали выпускать "интеллектуальные " полевые приборы с встроенными запатентованными протоколами цифровой связи , которые позволяют осуществлять функци и двусторонней связи между приборами и си стемами управления, дистанционной конфигурации и более точного , воспроизводимого управления . Это заставило Международную электротехническую комиссию (IEC) в Европе разработать стандартный цифровой протокол , который должен был име ть ряд преимуществ по эффективности и эко номи и , включая следующее [4]: - соединение приборов по многоточечной схеме , которая дала бы возможность подклю чать несколько приборов к одной полевой ш ине вместо того , чтобы прокладывать отдельные витые пары для каждого индивидуального п рибора ; - возможность со вмест ного функционирования различных приборов . Это означает , что пользователи могут сочетать в одной системе разные приборы от самых разных производителей , при этом все приборы будут функционировать правильно и взаимодейс твовать друг с другом и системой у правления ; - равноправная связь межд у интеллектуальными приборами , подключенными к шине (не требуется вмешательство системы уп равления в обмен данными ), что позволяет р аспределить задачи управления на уровне полев ого оборудования ; - расширенные возможност и передачи данных по сравнению с аналоговой связью . Эти данные затем могут быть использованы в оперативном режиме в самых различных приложениях ; Сети , соответств ующие данному стандарту могут быть эффективно использованы для построения интегрированной сист емы управления , потому что они обе спечивают ряд условий функционирования устройств в такой системе : - небольшой объем передаваемых данных - необходимость синхронизации всех устройств во время функционирования - необходимость взаимодействи я между нескольким и устройствами напрямую Для окончательной стандартизации была соз дана организация Fieldbus Foundation которая разработала станда рт FOUNDATION fieldbus – стандарт на построение сети ко нтроля и управления различными устройствами . Он объединяет в себе все ос новные качества сетей подобного типа , поэтому мы его рассмотрим подробнее. Стандарт FOUNDATION fieldbus Fieldbus Foundation - некоммерческая организация , котор ая объеди няет более 120 ведущих мировых поставщиков и конечных пользователей систем у правления технологическими процессами и автомати зации производства . Многоуровневая модель взаимодействия открыты х систем Open System Interconnect ( OSI ) используется для объедине ни я компонентов стандарта в рамках ед иной модели . [4] Технология Fieldbus позволяет соединять несколько устройств при помощи всего лишь двух соединительных кабелей . Это существенно снижает сложность схем соединения , а также позволяет снизить общие эксплуатац ионные расходы системы и обеспечивает большее удобство при рабо те : чем меньше кабелей используется при по дключении устройств , тем меньше устанавливается предохранителей и распределительных щитков . Под ключение нескольких полевых устройств к одной шине позв о ляет также существенно уменьшить число необходимых устройств ввода- вывода и управляющих устройств , электронных м одулей . [4] 2.4 Интегрированная система управления информ ационной , вычислительной и коммуникационной инфраструктурой Эти системы возникли из-за необхо димости обслуживания гетерогенных информационно-техно логических сред , когда поддерживается многоплатфо рменность на всех уровнях : разные компьютеры (мейнфреймы , се рверы , рабочие станции и персональные компьютеры ), разные операционные системы , разные СУБД , сетевое оборудование о т разных фирм-производителей и различного уро вня интеллектуальности и т . д. Основываясь на предоставляемых нижележащими уровнями сервисами , с оздается последний уровень , в котором все аспекты управления инфраструктурой здания сводятся в единую систему , выполняющую многообразные функции , в число которых входят [1]: - пожарная сигнализация ; - управление параметрами среды ; - контроль доступа в зд ание ; - сигнализация взлома ; - управление лифтами ; - телевизионное слежение ; - регистрация времени пре бывания ; - управление освещением ; - контроль использования электрической энергии ; - отопление , вентиляция , п оддержание микроклимата ; Кроме выполнени я целевых функций на нее возлагаются функции управления информационной инфраструктур ой [1]: - контроль доступа к информации и управление безопасностью ; - управление рабочей нагр узкой ; - контроль производительности ; - управление событиями ; - отображение и п оддержка бизнес-процессов ; - управление бизнес-приложени ями ; - автоматизированное управлен ие хранением данных ; - управление проблемами ; - управление транспортом данных ; - рассылка программного о беспечения ; - управление рассылкой от четов ; - управление очер едям и и устройствами печати ; - управление Web-серверами ; - управление сетью ; Последняя функц ия — управление сетью — включает в себя автоматическое распознавание объектов управ ления и топологии сети , повышение уровня к онтроля сетевого оборудования , наличи е ср едств разработки для управления нестандартным сетевым оборудованием , интеграция с уже сущ ествующими в здании системами управления сеть ю и наличие средств ведения политики упра вления сетью. Архитектура систем ы Контроллеры , верхнего уровня , так называемые сетевые контроллеры подключаются к существующей локальной сети здания и обесп ечивают связь с контроллерами нижнего уровня - исполнительными контроллерами [2]. Датчик и температуры , влажности и т.п ., подключаются к исполнительным контроллерам . К ним же подкл ючается и "оконечное " оборудование - силовые рел е моторов и лампы освещения , приводов вент иляционных заслонок , замки дверей и сигнальны е лампочки [2]. Раздел 3. Построение макета интегри рованной системы управления зданием Условия создания системы Так как этой работе ставилось целью рассмо треть вопросы удаленного у правления системой интеллектуального дома , то для практического исследования теоритеческих выв одов необходима реализация принципов ИЗ в некотором макете интегрированной системы управ ления . В силу непреодолимых ограничений услов ий реализации системы , а именно , от сутсвии необходимых средств для реализации ур овня структурированных кабельные сетей и уров ня системы управления технологической инфрастукт урой здания , то они моделируются с помощью имеющихся в наличие вычислительных и ком му н икационных средств . Это персональн ые компьютеры , локальная сеть стандарта Ethernet на базе стек а протоколов TCP/IP и самостоятельно спроектированное устройство , подключающееся к последовательному интерфейсу COM персонального компьютера и выполняющее роль м одели датчика и исполнительного устро йства . Также не ставится целью достичь соо тветствия значений различных технических парамет ров реализованного макета реально существующим стандартам и системам. Архитект ура системы Физически реализация системы предста вляет собой макет , состоящий из нескольких компьютеров , объединенных локальной сетью Ethernet , к которым , с помощью последовательного интерфейса , присое диняются спроектированные устройства . Для того , чтобы создать устройства , выполняющие раз личные функции в интегрированной системе , их алгоритмы работы имитируются на программном уровне . Аппараттурно все устройства идентичн ы и предоставляют одинаковые функции . На н ижеприведеной схеме системы (Рис .1) изображена с трукт у ра подключения и взаимодействия частей системы. Рис . 1 Макет состоит из модулей , которые имитируют работу устрой ств , подключенных к интегрированной системе . К аждый модуль состоит из компьютера и подк люченного к нему через интерфейс RS -232 модуля . Коммуника ционная с реда интегрированной системы так же имитируется на этих компьютерах. Структур а аппаратного модуля Аппаратный модуль представляет собой смонтированную на картоне электрическую схем у , позволяющую реализовать следующ ие функ ции : - отображение состояний устройства : o подача питания o готовность к работе o выполнение специфической функции - подача сигнала в устройство для имитации пользовательского ввода или срабатыва ния некоторого датчика На рис 2. при ведена принципиаль ная схема устройства : Рис . 2 Выходы данной схемы выводятся на линии последовательного интерфейса RTS , DTR , CD и GND . Для индикации состояния устройства в данной схеме используются два светодиода , под ключенные через резисторы для ограничения тока к двум линиям интерфейса RS -232. На этих лини ях контроллер интерфейса позволяет программно выставлять высокий и низкий уровни сигнала , что позволяет управлять состоянием светодио дов. Для обратной связи используется кнопочный выключатель , размещенный в цепи линии CD ( Carrier Detect ) - обнаружение несущей , при его замыкании к ней начинает течь то к и контроллер посылает программному обеспече нию сигнал обнаружения несущей. При включении питания в такой схеме загорается зеленый светодиод , что говорит о пр авильном подключении схемы к после довательному порту и его работоспособности . При инициализации программной части имита ции устройства , подается напряжение на линию RTS и DTR , сле довательно загорается красный светодиод и га снет зеленый , что означает успеш ное вк лючение устройства в интегрированную систему и готовность его выполнять свои функции . О дновременная индикация обоих светодиодов означае т выполнение этим устройством его специфическ ой функции. Выключатель предназначен для передачи уст ройству сигнала о пользовательском вводе или имитации возникновения некотрого внешнего события (срабатывания датчика ). Структур а программного модуля Программная часть модуля имитации устройства в интегрированной сети представляет собой программу работающую с последова тельным портом , написанную на языке Java , и позволяющую программно реализовывать описанные выше действ ия по управлению аппаратной частью модуля устройства . На рис 3. приведена схема взаимод ействия программных модуле й во время их работы : Рис . 3 Написанный на языке Java кла сс использует для работы с COM портом стандартный интерф ейс программирования Java Communication API . Он в с вою очередь через механизмы Java Native Interface использует системный др айвер для работы с COM портом . Экземпляры классов , порожденных от этого класса и реализующих особенности работы различных устройств используются для подключения их в интегрированную систему . Структур а макета интегрированной системы Макет интегрированной системы создав ался на основе платформы Java при использовании средств а создания распределенных приложений CORBA . Данное сочетание позволило быстро и с наименьшими затрата ми создать макет , отвечающий требованиям , п редъявляемым к интергрированным системам в концепции интеллектуального дома . Технология CORBA представляет собой среду для функционирования и взаим одействия некоторых CORBA -объектов , предоставляющих друг другу сервисы . Использование механизма CORBA позвол яет автоматичес ки получить в создаваемой системе наличие следующих возможностей : - независимость от аппаратной платформы и коммуникационных протоколов , что позволяет имитировать единство и прозрачность коммуник ационной среды интегрированой системы управлен ия ; - служба Имен и Поиск а позволяет регистрировать и находить в е диной , возможно распределенной базе данных вс е объекты системы ; при этом она также обеспечивает перенос устройств и реконфигурацию сети без дополнительного ручного настраивани я системы ; - по ддержка транзакци й дает возможность поддержки надежной среды взаимодействия между модулями системы - служба сохранения состо яния объектов позволяет в случае потери с вязи устройства с системой продолжать функцио нирование по алгоритмам , заложенным в самом ус тройстве и , при восстановлении связи , корректно возобновлять работу в составе системы ; - служба времени позволяе т всем объектам системы синхронизировать свое время и получать реальные временные пара метры , происходящих в системе событий ; - служба событий да ет возможность различным объектам генерир овать и рассылать в системе события , о которых должны быть извещены другие объект ы , и получать события от других объектов для возможного изменения режима работы э тих объектов Макет интегриро ванной системы физически размещается на тех же компьютерах , что и макеты устрой ств , подключенных к этой системе . На них запускаются вышеперечисленные сервисы для обеп ечения подключения к ним макетов устройств . Более подробно структура макета интегрированно й системы изложена в раб о те [7]. Проверка работосп особности макета Работоспособность созданного макета проверялась на базе технических средств СКИБ 2. Были созданы три макета устройств , подкл ючаемых к макету интегрированной системы упра вления , развернут и настроен макет интегриров анной системы управления , установлен моду ль удаленного доступа к системе через Инт ернет . С помощью удаленного компьютера , подклю ченного к сети Интернет был проведен тест по управлению устройствами с помощью инт ернет-браузера . Были получены положительные р езультаты и подтвердено правильное функц ионирование макета. Заключение Целью этой этой работы ставилось рассмотрение возможности построения современной интеллектуальной системы управления зд ан ием с удаленным управлением через Интернет . При изучении концепции интеллектуальной систем ы управления зданием были сформулированы осно вные требования и характеристики ее реализац ии . Среди существующих в мире на сегодняшн ий день реализаций наиболее пол н о удовлетворют требованиям концепции интеллектуал ьного дома интегрированные системы управления зданием . В рамках своих стандартов они обеспечивают выполнение всех требований ИЗ , о бладая при этом несомненными достоинствами : - длительная и глубокая проработк а таких систем множеством разработчиков ; - наличие открытых станда ртов , поддерживаемых широким кругом разработчиков ; - экономические выгоды ка к для создателей систем , так и для их пользователей ; Поэтому данная реализация была выбрана в качестве объек та для создания макета . Макет был со здан с применением имеющихся в наличии те хнических средств . Тестирование и проверка ра ботоспособности макета показала корректную работ у модулей и выполнение заложенных в макет функций по удаленному уравлению ИЗ. Литература 1. И.Федоров , «Сколько этажей у интелл ектуального здания ?» - "Бизнес : Организация , Стратегия , Системы " , № 10 1999 г. 2. В . Архипов «Системы д ля «интеллектуального» здания» - "СтройМаркет ", № 45 1999 г. 3. А . Авдуевский «Крыша для интеллекта» - «Журнал сетевых решений LAN» , № 12 1998 г. 4. Информация сайта http://www.fieldbus.narod.ru/ 5. И.Г . Смирнов «Должны ли кабельные системы быть структурированными ?» - "Вестник связи ", № 8, 1998 г. 6. Ю . Ко ролев «УМНЫЙ ДОМ : приятная неизбежность» http://www.sf.perm.ru/kd_dop_house.html 7. Новичихин В . Пояснительна я записка к УИР.
1Архитектура и строительство
2Астрономия, авиация, космонавтика
 
3Безопасность жизнедеятельности
4Биология
 
5Военная кафедра, гражданская оборона
 
6География, экономическая география
7Геология и геодезия
8Государственное регулирование и налоги
 
9Естествознание
 
10Журналистика
 
11Законодательство и право
12Адвокатура
13Административное право
14Арбитражное процессуальное право
15Банковское право
16Государство и право
17Гражданское право и процесс
18Жилищное право
19Законодательство зарубежных стран
20Земельное право
21Конституционное право
22Конституционное право зарубежных стран
23Международное право
24Муниципальное право
25Налоговое право
26Римское право
27Семейное право
28Таможенное право
29Трудовое право
30Уголовное право и процесс
31Финансовое право
32Хозяйственное право
33Экологическое право
34Юриспруденция
 
35Иностранные языки
36Информатика, информационные технологии
37Базы данных
38Компьютерные сети
39Программирование
40Искусство и культура
41Краеведение
42Культурология
43Музыка
44История
45Биографии
46Историческая личность
47Литература
 
48Маркетинг и реклама
49Математика
50Медицина и здоровье
51Менеджмент
52Антикризисное управление
53Делопроизводство и документооборот
54Логистика
 
55Педагогика
56Политология
57Правоохранительные органы
58Криминалистика и криминология
59Прочее
60Психология
61Юридическая психология
 
62Радиоэлектроника
63Религия
 
64Сельское хозяйство и землепользование
65Социология
66Страхование
 
67Технологии
68Материаловедение
69Машиностроение
70Металлургия
71Транспорт
72Туризм
 
73Физика
74Физкультура и спорт
75Философия
 
76Химия
 
77Экология, охрана природы
78Экономика и финансы
79Анализ хозяйственной деятельности
80Банковское дело и кредитование
81Биржевое дело
82Бухгалтерский учет и аудит
83История экономических учений
84Международные отношения
85Предпринимательство, бизнес, микроэкономика
86Финансы
87Ценные бумаги и фондовый рынок
88Экономика предприятия
89Экономико-математическое моделирование
90Экономическая теория

 Анекдоты - это почти как рефераты, только короткие и смешные Следующий
Встречайте - новый проект "Навальный - Ельцин 2.0"!
Исправлен баг алкоголизма, добавлена хипстерская харизма, улучшен дизайн интерфейса...
Anekdot.ru

Узнайте стоимость курсовой, диплома, реферата на заказ.

Обратите внимание, курсовая по компьютерным сетям "Управление системой "Интеллектуальный дом" через Интернет. Аппаратно-программные решения внутренней сети", также как и все другие рефераты, курсовые, дипломные и другие работы вы можете скачать бесплатно.

Смотрите также:


Банк рефератов - РефератБанк.ру
© РефератБанк, 2002 - 2016
Рейтинг@Mail.ru