Репозиторій ЧДТУ
Репозиторій ЧДТУ зберігає і дозволяє легкий і відкритий доступ до всіх видів цифрового контенту, включаючи текст, зображення, анімовані зображення, MPEG і набори даних
Дізнатися більше
Будь ласка, використовуйте цей ідентифікатор, щоб цитувати або посилатися на цей матеріал:
https://er.chdtu.edu.ua/handle/ChSTU/6425| Назва: | Система зонального автоматичного освітлення будинку |
| Автори: | Зубко, Ігор Анатолійович Косякова, Дар’я Георгіївна |
| Дата публікації: | чер-2023 |
| Короткий огляд (реферат): | У ході роботи була проведена оцінка актуальності теми автоматизованих систем керування мультизональним освітленням. Швидкий розвиток технологій та зростання усвідомлення енергоефективності і комфорту ведуть до збільшення популярності автоматизованих систем керування освітленням, зокрема мультизональним. У процесі аналізу сучасних автоматизованих систем керування світлом було виявлено, що такі системи стають все більш поширеними і важливими в сучасних будівлях і приміщеннях. Система автоматизованого керування освітленням мультизональної будівлі володіє рядом функцій, зокрема повним контролем рівня освітленості в кожному приміщенні, можливістю ручного керування інтенсивністю, температурою та яскравістю світла. Крім того, система автоматично адаптує освітлення в залежності від часу доби, забезпечуючи оптимальні умови освітлення протягом дня. Також передбачена можливість автоматичного включення або виключення освітлення з використанням астрономічних показників, таких як схід або захід сонця. |
| URI (Уніфікований ідентифікатор ресурсу): | https://er.chdtu.edu.ua/handle/ChSTU/6425 |
| Розташовується у зібраннях: | 123 Комп’ютерна інженерія (Спеціалізовані комп’ютерні системи) |
Файли цього матеріалу:
| Файл | Опис | Розмір | Формат | |
|---|---|---|---|---|
| Б_123_2023_Косякова.pdf Restricted Access | 1.08 MB | Adobe PDF | Переглянути/Відкрити Запит копії |
Усі матеріали в архіві електронних ресурсів захищено авторським правом, усі права збережено.
Extracted text
МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ І НАУКИ УКРАЇНИ ЧЕРКАСЬКИЙ ДЕРЖАВНИЙ ТЕХНОЛОГІЧНИЙ УНІВЕРСИТЕТ ФАКУЛЬТЕТ ІНФОРМАЦІЙНИХ ТЕХНОЛОГІЙ І СИСТЕМ КАФЕДРА РОБОТОТЕХНІКИ ТА СПЕЦІАЛІЗОВАНИХ КОМП’ЮТЕРНИХ СИСТЕМ Пояснювальна записка до кваліфікаційної роботи освітнього ступеня «бакалавр» на тему: СИСТЕМА ЗОНАЛЬНОГО АВТОМАТИЧНОГО ОСВІТЛЕННЯ БУДИНКУ Виконав: студент 4 курсу, групи СКС-1907 спеціальності 123 - Комп’ютерна інженерія Косякова Д.Г. (прізвище та ініціали) Керівник Зубко І.А. (прізвище та ініціали) Рецензент (прізвище та ініціали) Черкаси 2023 року ЗМІСТ СПИСОК УМОВНИХ ПОЗНАЧЕНЬ ТА СКОРОЧЕНЬ .......................................... 3 ВСТУП .......................................................................................................................... 4 1. ОПИС ПРЕДМЕТНОЇ ОБЛАСТІ ........................................................................... 7 1.1 ПОНЯТТЯ І МОЖЛИВОСТІ СИСТЕМИ КЕРУВАННЯ ОСВІТЛЕННЯМ ...................... 8 1.2 ОСНОВНІ ФУНКЦІЇ СИСТЕМИ КЕРУВАННЯ ОСВІТЛЕННЯМ ............................... 10 1.3. КЕРУВАННЯ ЗОНАМИ ОСВІТЛЕННЯ ................................................................ 12 2.ОСНОВНІ ПРИЦИПИ ПРОЕКТУВАННЯ .......................................................... 16 2.1 РІВНОМІРНІСТЬ ОСВІТЛЕНОСТІ ТА КОНТРАСТ ЯСКРАВОСТІ ............................. 16 2.2 ЗОВНІШНІЙ ВИГЛЯД КОЛЬОРУ ТА ВІДБЛИСКИ ................................................. 19 2.3 МЕРЕХТІННЯ ТА МОДЕЛЮВАННЯ ПРЕДМЕТІВ ................................................. 21 2.4 ВІЗУАЛІЗАЦІЯ КОЛЬОРІВ .................................................................................. 22 3. АНАЛІЗ ІСНУЮЧИХ СИСТЕМ КЕРУВАННЯ ОСВІТЛЕННЯМ .................. 25 3.1 ОГЛЯД ІСНУЮЧИХ РІШЕНЬ СИСТЕМ УПРАВЛІННЯ ОСВІТЛЕННЯМ ................... 25 3.2 ПРОВІДНІ СИСТЕМИ УПРАВЛІННЯ ОСВІТЛЕННЯМ ........................................... 26 3.3 БЕЗДРОТОВІ СИСТЕМИ УПРАВЛІННЯ ОСВІТЛЕННЯМ ........................................ 27 3.3. ПРИКЛАДИ ПОПУЛЯРНИХ СИСТЕМ ОСВІТЛЕННЯ ........................................... 29 4.ОПИС ВИКОРИСТАНИХ ПРОГРАМНИХ ЗАСОБІВ ....................................... 32 4.1 ЗАСОБИ РОЗРОБКИ ВИКОРИСТАНОЇ ПРОГРАМИ ............................................... 32 4.1.1 Мова програмування Dart .................................................................. 32 4.1.2 Фреймворк Flutter ............................................................................... 34 4.1.3 Елементи Arduino ............................................................................... 36 4.2 CЕРЕДОВИЩЕ РОЗРОБКИ ................................................................................. 41 5.ОПИС ПРОГРАМНОЇ РЕАЛІЗАЦІЇ ..................................................................... 43 5.1 ОПИС ФУНКЦІОНАЛЬНОСТІ СИСТЕМИ ............................................................ 44 5.2 СТРУКТУРА ІНФОРМАЦІЙНОЇ БІЗНЕС–МОДЕЛІ ................................................ 45 5.3 СТРУКТУРА ДІАГРАМИ КОМПОНЕНТІВ ............................................................ 46 5.4 ОПИС UI FLOW ДІАГРАМИ .............................................................................. 48 5.5 АПАРАТНА ЧАСТИНА ПРОГРАМНОГО ЗАБЕЗПЕЧЕННЯ...................................... 49 5.6 ІНСТРУКЦІЯ З ВИКОРИСТАННЯ ПРОГРАМНОГО ПРОДУКТУ .............................. 51 ВИСНОВКИ ............................................................................................................... 57 СПИСОК ВИКОРИСТАНИХ ДЖЕРЕЛ .................................................................. 59 ЧДТУ.231933.001 ПЗ Змн. Арк. № докум. Підпис Дата Розроб. Косякова Д.Г. Система зонального Літ. Лист. Листів Перевір. Зубко І.А. автоматичного освітлення 2 60 Реценз. будинку. Н. Контр. Пояснювальна записка ЧДТУ, СКС-1907 Затверд. Лукашенко В.М. СПИСОК УМОВНИХ ПОЗНАЧЕНЬ ТА СКОРОЧЕНЬ IoT – Internet of Things (Інтернет речей) CRI – Color Rendering Index (індекс кольоропередачі) DALI – Digital Addressable Lighting Interface (Цифровий адресний інтерфейс освітлення) IDE – Integrated Development Environment (інтегроване середовище розробки) UI – User Interface (інтерфейс користувача) RTC – Real-time clock (годинник реального часу) GPIO – general-purpose input/output (загального призначення введення/виведення) TWI – Two-Wire Interface (двопровідний інтерфейс) ПЗ – Програмне забезпечення Лист ЧДТУ.231933.001 ПЗ 3 Змн. Арк. № докум. Підпис Дата ВСТУП У сучасному світі, де енергоефективність, комфорт та безпека стають все більшими пріоритетами, тема автоматизації керування світлом залишається надзвичайно актуальною і важливою. У 2023 році вона не втрачає своєї актуальності, а навпаки, набуває нових горизонтів розвитку та застосування. По-перше, енергоефективність є однією з найважливіших переваг автоматизації керування світлом. Ці системи дозволяють ефективно використовувати електроенергію, контролюючи вмикання та вимикання освітлення залежно від наявності людей або рівня природного освітлення. Це призводить до зниження споживання електрики, а відповідно, і до зменшення витрат на енергію та викидів вуглецю. В умовах зростаючої екологічної свідомості та необхідності збереження природних ресурсів, автоматизація керування світлом стає необхідним інструментом для сталого розвитку. По-друге, комфорт та зручність, які забезпечує автоматизація керування світлом, є ключовими аспектами сучасного життя. Ці системи можуть автоматично регулювати яскравість світла в залежності від потреб користувача або часу доби, створюючи оптимальні умови для праці, відпочинку або концентрації. Такий рівень контролю та налаштувань дозволяє забезпечити персоналізований підхід до освітлення, підвищуючи якість життя та робочого середовища. В результаті, люди можуть насолоджуватись комфортним освітленням, адаптованим до їхніх потреб, що позитивно впливає на їхню продуктивність та самопочуття. По-третє, автоматизовані системи керування світлом сприяють покращенню безпеки в будинках та офісах. Вони можуть автоматично ввімкнути освітлення при вході в приміщення або в разі виявлення руху, що допомагає запобігти нещасним випадкам та захистити від несанкціонованого доступу. Такі системи стають надійними партнерами у забезпеченні безпеки та захисту майна. Нарешті, автоматизація керування світлом інтегрується у системи "розумний дім" та Інтернет речей, розширюючи можливості контролю та зручності. Завдяки цим системам, люди можуть віддалено керувати освітленням у своєму будинку через мобільні додатки або голосові помічники. Це відкриває нові перспективи для Лист ЧДТУ.231933.001 ПЗ 4 Змн. Арк. № докум. Підпис Дата забезпечення зручності та контролю над освітленням з будь-якого місця та в будь- який час. На сьогоднішній день існує кілька світових тенденцій у розв'язанні задачі автоматизації керування світлом. Ось декілька з них: 1. Розумні системи керування: Розумні системи керування освітленням стають все більш популярними. Вони використовують технології штучного інтелекту, машинного навчання та аналітики даних для автоматичного керування освітленням з метою забезпечення оптимальної яскравості та енергоефективності. Розумні системи можуть самостійно вивчати вподобання та звички користувачів, адаптуватися до змін у середовищі та надавати індивідуальні налаштування освітлення. 2. Використання датчиків та IoT: Застосування датчиків руху, присутності, освітленості та інших параметрів стає все поширенішим у системах автоматизації керування світлом. Ці датчики забезпечують збір інформації про оточуюче середовище та умови, що дозволяє системам автоматично реагувати на зміни і приймати відповідні рішення щодо освітлення. Підключення до Інтернету речей (IoT) дозволяє інтегрувати системи керування світлом з іншими "розумними" пристроями та створювати цілісні екосистеми автоматизації. 3. Використання LED-освітлення: LED-технологія стає все більш популярною у сучасних системах освітлення. LED-лампи є більш енергоефективними, тривалими та екологічно чистими, порівняно зі стандартними розжарюваними лампами. Вони дозволяють більш точно керувати яскравістю та колірним спектром світла. Автоматизовані системи керування світлом використовують LED-освітлення для забезпечення ефективності та гнучкості у керуванні освітленням. 4. Інтеграція з голосовими помічниками: Розвиток голосових помічників, таких як Amazon Alexa, Google Assistant або Apple Siri, відкриває нові можливості для автоматизації керування світлом. Користувачі можуть видалено керувати Лист ЧДТУ.231933.001 ПЗ 5 Змн. Арк. № докум. Підпис Дата освітленням, використовуючи голосові команди, що додає зручності та комфорту. Ці світові тенденції показують, що автоматизація керування світлом продовжує розвиватися та вдосконалюватися, надаючи нові можливості для забезпечення енергоефективності, комфорту та безпеки. Дана робота має на меті вивчення, порівняння, аналіз існуючих рішень та дослідження нових рішень для практичного впровадження автоматизації керування світлом. Лист ЧДТУ.231933.001 ПЗ 6 Змн. Арк. № докум. Підпис Дата 1. ОПИС ПРЕДМЕТНОЇ ОБЛАСТІ Інтернет речей (Internet of Things, IoT) - це концепція, яка описує мережу фізичних пристроїв, що взаємодіють між собою та з Інтернетом, здатних обмінюватися даними та взаємодіяти без необхідності прямої людської участі. В рамках IoT, термін "речі" охоплює різні пристрої, які зазвичай не мають вбудованого Інтернет-підключення, такі як датчики, домашні пристрої, автомобілі, електроніка споживання, медичні пристрої та інші. Основна концепція IoT полягає в тому, що ці "речі" можуть збирати дані, обмінюватися інформацією та взаємодіяти одна з одною, утворюючи "розумну" мережу. Це дозволяє збирати великі обсяги даних, аналізувати їх і використовувати для поліпшення ефективності, зручності та безпеки різних аспектів нашого життя. Одна з ключових характеристик IoT - це здатність до взаємодії з фізичним середовищем, спроможність виявляти навколишні умови та автоматизувати процеси. Завдяки IoT, пристрої можуть отримувати дані з оточуючого середовища, аналізувати їх та реагувати відповідно, надавати інформацію та виконувати різноманітні завдання. Переваги IoT включають поліпшення ефективності, зручності та комфорту в різних сферах, таких як домашнє господарство, містобудування, транспорт, охорона здоров'я, промисловість та інші. Загалом, IoT надає безліч можливостей для покращення різних аспектів нашого життя, забезпечуючи розумний обмін даними та автоматизацію процесів, що сприяє створенню зручного, підключеного та ефективного світу. Однією з головних переваг IoT є його потенціал для трансформації повсякденного життя. Наприклад, в галузі домашнього господарства "розумні" пристрої можуть бути підключені до єдиної мережі, що дозволяє нам віддалено керувати освітленням, опаленням, системою безпеки та іншими пристроями. Ми можемо вмикати світло або змінювати температуру у приміщенні за допомогою мобільного додатка, навіть знаходячись далеко від дому. Це не лише забезпечує зручність, але й сприяє енергозбереженню та зменшенню витрат. Лист ЧДТУ.231933.001 ПЗ 7 Змн. Арк. № докум. Підпис Дата У містобудуванні IoT також відіграє важливу роль. Міста можуть встановлювати датчики для моніторингу якості повітря, рівня шуму, руху транспорту та інших параметрів. Це дозволяє місцевим органам влади приймати обґрунтовані рішення щодо політики містобудування, транспортних маршрутів та інфраструктури, враховуючи фактичні дані про середовище. "Розумні" міста можуть покращити якість життя мешканців, зменшити затори, поліпшити безпеку та сприяти сталому розвитку. У сфері транспорту IoT відкриває нові можливості для підвищення безпеки та ефективності. Автомобілі можуть бути обладнані датчиками, які моніторять стан транспортних засобів, швидкість, рух та інші параметри. Ця інформація може використовуватися для виявлення несправностей, передбачення потенційних проблем та оптимізації маршрутів. Крім того, "розумний" транспорт може сприяти поліпшенню безпеки на дорогах, наприклад, шляхом автоматичного сповіщення про небезпеку або допомоги в уникненні аварій. Також, у галузі охорони здоров'я IoT може відігравати важливу роль. Медичні пристрої, які підключені до Інтернету, можуть передавати дані про стан пацієнтів безпосередньо до лікарів, що дозволяє швидше виявляти та реагувати на проблеми зі здоров'я. Такі рішення можуть бути особливо корисними для пацієнтів з хронічними захворюваннями або проживають віддалено від медичних закладів. Викладені приклади лише кілька з безлічі можливостей, які надає IoT для покращення різних аспектів нашого життя. Завдяки взаємодії між фізичними пристроями та Інтернетом, ми можемо створювати підключений, інтелектуальний та ефективний світ, де "речі" спілкуються між собою та з нами, щоб полегшити наше повсякдення. 1.1 Поняття і можливості системи керування освітленням Система керування освітленням відкриває широкі можливості для покращення комфорту, енергоефективності та функціональності освітлення в будинку або іншому приміщенні. Завдяки використанню різноманітних компонентів та програмування різних сценаріїв, користувач може налаштувати оптимальні умови освітлення згідно зі своїми потребами та настроєм. Інтеграція з Лист ЧДТУ.231933.001 ПЗ 8 Змн. Арк. № докум. Підпис Дата іншими системами дозволяє створити ще більше можливостей для комфортного та ефективного життя. Система керування освітленням є сучасним рішенням, спрямованим на забезпечення ефективного та комфортного освітлення в будинку, офісі чи іншому приміщенні. Вона базується на використанні різних компонентів, таких як датчики освітленості, диммери, реле керування та світлодіодні лампи, та надає широкі можливості для програмування та автоматизації освітлення. Завдяки системі керування освітленням, користувач може створювати різні сценарії освітлення залежно від ситуації або настрою. Наприклад, можна налаштувати "романтичний" настрій з приглушеним освітленням, "робочий" режим з яскравим освітленням або "релаксаційну" атмосферу з плавною зміною кольорів. Це дозволяє створити затишок та атмосферу, яка відповідає потребам та настрою користувача. Одним із головних переваг системи керування освітленням є її енергоефективність. Завдяки використанню світлодіодних ламп, які споживають значно менше електроенергії порівняно зі звичайними лампочками, система сприяє зменшенню споживання електроенергії та зниженню витрат на освітлення. Крім того, датчики освітленості можуть регулювати яскравість освітлення в залежності від наявності природного світла, що дозволяє оптимізувати використання природного та штучного освітлення. Інтеграція системи керування освітленням з іншими "розумними" пристроями та системами відкриває ще більше можливостей. Наприклад, її можна поєднати з системою "розумного дому", що дозволить автоматично вмикати або вимикати освітлення при вході або виході з приміщення, а також залежно від руху або присутності людей. Можливе також інтегрування з системою безпеки, де освітлення може використовуватися для створення враження присутності, підвищуючи безпеку будинку. Узагалі, система керування освітленням надає багато переваг, включаючи зручність, енергоефективність та можливість інтеграції з іншими "розумними" системами. Вона дозволяє налаштувати освітлення зручним способом, Лист ЧДТУ.231933.001 ПЗ 9 Змн. Арк. № докум. Підпис Дата забезпечуючи оптимальні умови для роботи, відпочинку чи розваг, а також допомагає знизити споживання електроенергії і покращити безпеку приміщення. 1.2 Основні функції системи керування освітленням Основні функції керування освітленням мають різні можливості, проте деякі загальні функції можуть бути застосовані в багатьох системах. Нижче надано докладніші пояснення щодо цих функцій: 1. Включення та вимикання світла: Ця базова функція дозволяє користувачеві включати та вимикати світло в будинку або приміщенні. Це може бути здійснено за допомогою перемикачів на стіні, дистанційного керування, мобільного додатка або автоматично за допомогою датчиків руху або освітленості. Наприклад, датчик руху може виявити присутність людини в кімнаті та автоматично увімкнути світло, а після того, як людина залишить приміщення, світло може автоматично вимкнутися, що сприяє зручності та енергоефективності. Рис. 1.2.1 – Перемикання світла 2. Регулювання яскравості: Система керування освітленням дозволяє змінювати яскравість світла за допомогою диммерів або програмного керування. Це дозволяє створювати настроєве освітлення або адаптувати яскравість до потреб користувача. Наприклад, вечірнє освітлення може мати меншу яскравість для створення розслабленої атмосфери, тоді як для задач, які вимагають більшої концентрації, яскравість може бути збільшена.. Лист ЧДТУ.231933.001 ПЗ 10 Змн. Арк. № докум. Підпис Дата Рис. 1.2.2 – Затемнення світла 3. Програмування сценаріїв освітлення: Системи керування освітленням можуть надавати можливість програмувати різні сценарії освітлення. Наприклад, можна створити сценарій "домашній кінотеатр", при якому світло вимикається, крім підсвічування телевізора або проектора, або сценарій "ранковий режим", при якому світло поступово зростає яскравість, імітуючи схід сонця. Це дозволяє створювати настроєві ефекти та забезпечує зручність використання освітлення. 4. Зонування освітлення: Ця функція дозволяє розділити приміщення на різні зони освітлення, кожну з яких можна контролювати окремо. Наприклад, велику вітальню можна поділити на зони для читання, вечірнього відпочинку та прийому гостей, і для кожної зони встановити окремі параметри освітлення. Це дозволяє адаптувати освітлення до конкретних потреб кожної зони та забезпечує комфорт та ефективність використання освітлення. 5. Автоматичне керування: Системи керування освітленням можуть бути підключені до датчиків руху або освітленості, що дозволяє автоматично включати та вимикати світло в залежності від наявності людей або рівня освітленості. Це сприяє енергоефективному використанню світла, оскільки світло вмикається лише тоді, коли його потрібно, і вимикається, коли немає потреби. Крім того, це забезпечує зручність використання, оскільки користувачам не потрібно вручну керувати включенням та вимиканням світла. Лист ЧДТУ.231933.001 ПЗ 11 Змн. Арк. № докум. Підпис Дата 6. Інтеграція з іншими системами: Системи керування освітленням можуть бути інтегровані з іншими системами автоматизації будинку, такими як системи безпеки, опалення, вентиляції, аудіо-відео технологій тощо. Це дозволяє створювати комплексні рішення для комфортного та ефективного функціонування будинку. Наприклад, можна налаштувати сценарій, при якому при ввімкненні системи безпеки світло автоматично вмикається відповідно до певних налаштувань, щоб створити враження присутності в будинку. Загалом, системи керування освітленням надають користувачам гнучкість та зручність в управлінні освітленням, а також можливості збереження енергії та створення настрою за допомогою різних сценаріїв освітлення. Ці функції сприяють ефективному та комфортному використанню освітлення у будинку або приміщенні. 1.3. Керування зонами освітлення Керування зонами освітлення у мультизональній системі освітлення має значний потенціал для оптимізації та управління освітленням у приміщеннях. Ця технологія дозволяє розділити приміщення на окремі зони та незалежно керувати освітленням кожної зони, враховуючи специфічні потреби та вимоги користувачів. Розглянемо детальніше основні аспекти цього підходу: 1. Розділення приміщення на зони: В мультизональній системі освітлення приміщення поділяється на різні зони, що відповідають різним функціональним або просторовим вимогам. Наприклад, велику вітальню можна поділити на зони для читання, релаксації, роботи або розваг. Це дає можливість точно налаштувати освітлення в кожній зоні відповідно до її призначення. Розподіл приміщення на зони забезпечує гнучкість та адаптивність освітлення, що покращує зручність та функціональність приміщення. На рисунку 1.3.1 зображено план будівлі, поділений на основні зони, які можна врегулювати за допомогою системи освітлення. Лист ЧДТУ.231933.001 ПЗ 12 Змн. Арк. № докум. Підпис Дата Рис.1.3.1 – Зони освітлення 2. Індивідуальне керування кожною зоною: Керування зонами освітлення передбачає незалежне управління кожною зоною. Кожна зона може мати власну систему освітлення з окремими світильниками, датчиками руху, диммерами та іншими компонентами. Це дає можливість налаштовувати параметри освітлення, такі як яскравість, кольорова температура та режими роботи, для кожної зони окремо. Користувачі можуть вільно налаштовувати освітлення відповідно до своїх вимог та персональних уподобань. 3. Сценарії освітлення для кожної зони: Керування зонами освітлення також дозволяє створювати різні сценарії освітлення для кожної зони. Наприклад, можна налаштувати сценарій "вечірній відпочинок" для зони релаксації з приглушеним освітленням, або сценарій "робочий режим" для робочої зони з яскравим та рівномірним освітленням. Це дозволяє створити відповідну атмосферу в кожній зоні залежно від потреб та настрою користувача. Лист ЧДТУ.231933.001 ПЗ 13 Змн. Арк. № докум. Підпис Дата 4. Інтеграція з системою управління: Мультизональна система освітлення може бути інтегрована з системою управління будинком або автоматизації. Це дає можливість централізовано керувати всіма зонами освітлення, створювати розклади роботи та активувати певні сценарії освітлення за допомогою пульта дистанційного керування або мобільного додатку. Інтеграція з іншими системами управління дозволяє створювати комплексні рішення для забезпечення комфорту та ефективності функціонування будинку. 5. Енергоефективність: Керування зонами освітлення сприяє енергоефективному використанню світла. Завдяки індивідуальному керуванню кожною зоною можна вимикати світло в незакористаних зонах, що допомагає уникнути непотрібного споживання електроенергії. Крім того, використання датчиків руху дозволяє автоматично вмикати світло лише при виявленні присутності людей у зоні, що допомагає зменшити енергоспоживання. 6. Динамічні сцени освітлення: Керування зонами освітлення дозволяє створювати динамічні сцени освітлення, які змінюються залежно від потреб та настрою. Наприклад, можна налаштувати сценарій "кінонастрій" для зони розваг з приглушеним освітленням та підсвічуванням або сценарій "робочий режим" для робочої зони з яскравим та рівномірним освітленням. Це дозволяє створити відповідну атмосферу в кожній зоні та підкреслити її функціональність. 7. Інтеграція з іншими системами: Мультизональна система освітлення може бути інтегрована з іншими системами управління будинком, такими як система опалення, кондиціонування повітря, аудіо-відео система тощо. Це дозволяє створювати комплексні рішення для комфортного та ефективного функціонування будинку. Наприклад, можна налаштувати сценарій, за якого при ввімкненні системи безпеки світло автоматично вмикається відповідно до певних налаштувань, щоб створити враження присутності в будинку. Таким чином, керування зонами освітлення в мультизональній системі освітлення дозволяє ефективно розділити приміщення на різні функціональні зони Лист ЧДТУ.231933.001 ПЗ 14 Змн. Арк. № докум. Підпис Дата та незалежно керувати освітленням кожної зони, забезпечуючи відповідну атмосферу та енергоефективність. Інтеграція з системами управління та можливість створення різних сценаріїв освітлення роблять таку систему досить гнучкою та зручною для користувача. Лист ЧДТУ.231933.001 ПЗ 15 Змн. Арк. № докум. Підпис Дата 2.ОСНОВНІ ПРИЦИПИ ПРОЕКТУВАННЯ У цьому розділі розглядаються основні принципи проектування систем керування освітленням для системи зонального автоматичного освітлення будинку. Система зонального автоматичного освітлення будинку є сучасним підходом до оптимізації енергоефективності та зручності використання освітлення в приміщеннях. Оптимальне керування освітленням може забезпечити енергозбереження, комфорт і безпеку для мешканців будинку. В цьому розділі будуть розглянуті основні принципи, що лежать в основі проектування такої системи. 2.1 Рівномірність освітленості та контраст яскравості Рівномірність освітленості та контраст яскравості є суттєвими концепціями, що використовуються для оцінки якості освітлення в приміщеннях. Ці аспекти мають прямий вплив на сприйняття, комфорт та функціональність середовища. Рівномірність освітленості відображає ступінь однорідності розподілу світла в приміщенні. Це означає, що освітленість повинна бути рівномірно розподілена по всій площі, без яскравих або темних плям. Нерівномірність освітлення може призводити до напруги на очі, зниження комфорту та збільшення втрати зору. Оптимальна рівномірність освітленості залежить від функціонального призначення приміщення, проте в цілому бажано досягти рівномірності близько 0,8-0,9. Контраст яскравості відображає відмінність між найяскравішими та найтемнішими областями в приміщенні. Вимірюється як відношення максимальної рівномірності освітленості до мінімальної. Високий контраст яскравості може створювати проблеми зі зором, особливо при переходах між яскравими та темними областями. Зниження контрасту яскравості сприяє поліпшенню комфорту та зниженню напруги на очі. Лист ЧДТУ.231933.001 ПЗ 16 Змн. Арк. № докум. Підпис Дата Рис.2.1 – Компоненти автоматизованої системи освітлення Для досягнення рівномірності освітленості та контрасту яскравості в приміщеннях, рекомендується використовувати розумні системи керування освітленням. Вони дозволяють регулювати яскравість, розподіл світла та кольорову температуру в залежності від потреб користувачів та специфіки приміщення. Також важливо враховувати правильний розташування світильників, використання відбивних поверхонь та зменшення різниці в яскравості між світловими джерелами. Для досягнення рівномірності освітленості та контрасту яскравості в приміщеннях рекомендується використовувати інтелектуальні системи керування освітленням. Вони дозволяють регулювати яскравість, розподіл світла та кольорову температуру в залежності від потреб користувачів та специфіки приміщення. Крім того, важливо правильно розташовувати світильники, використовувати відбивні поверхні та зменшувати різницю в яскравості між світловими джерелами. Для досягнення оптимального освітлення в житлових приміщеннях, рекомендується враховувати кілька факторів. По-перше, важливо встановити світильники відповідного типу та розташування, щоб забезпечити рівномірне освітлення. Наприклад, можна використовувати кілька вбудованих світильників по Лист ЧДТУ.231933.001 ПЗ 17 Змн. Арк. № докум. Підпис Дата всьому приміщенню з додатковими джерелами світла, що допомагають вирівняти освітленість. Крім того, варто використовувати світлові розсіювачі або матові поверхні, що допомагають розподілити світло рівномірно і запобігти появі яскравих або темних плям. Важливо також уникати різниці в яскравості між різними джерелами світла, наприклад, коли використовуються світильники різних типів або кольорових температур. Для керування освітленням можна використовувати інтелектуальні системи, які дозволяють регулювати яскравість і кольорову температуру світла в залежності від потреб користувачів. Наприклад, можна встановити датчики руху або освітленості, що автоматично вмикають або вимикають світильники в залежності від присутності людей або рівня природного освітлення. Також важливо враховувати природне освітлення в приміщенні, яке можна максимізувати, використовуючи великі вікна, світлові шахти або відбивні поверхні. Природне світло має позитивний вплив на настрій та здоров'я людей. Загалом, забезпечення рівномірності освітленості та зменшення контрасту яскравості в житлових приміщеннях допомагає створити комфортне та приємне середовище для проживання. Воно сприяє збереженню зору, зниженню напруги на очі і підвищенню загального комфорту мешканців. Правильне освітлення може також покращити продуктивність, концентрацію та загальний настрій людей у приміщенні. Для досягнення оптимальних показників рівномірності освітленості та контрасту яскравості в приміщеннях рекомендується використовувати науково обґрунтовані підходи та сучасні технології. При проектуванні освітлення слід враховувати функціональне призначення приміщення та особливості його використання. Регулювання яскравості, розподілу світла та кольорової температури повинно здійснюватися з урахуванням потреб користувачів та використання спеціальних систем керування освітленням. Уникнення нерівномірності освітленості допомагає запобігти напрузі на очі, забезпечити комфортне сприйняття простору та зменшити втрату зору. Лист ЧДТУ.231933.001 ПЗ 18 Змн. Арк. № докум. Підпис Дата Рівномірність освітленості має бути в межах оптимальних значень, враховуючи функціональні вимоги приміщення. Контраст яскравості також впливає на комфорт та сприйняття простору. Велика різниця між найяскравішими та найтемнішими областями може викликати дискомфорт та напруження на очі. Зменшення контрасту яскравості допомагає забезпечити більш приємне та рівномірне освітлення в приміщенні. 2.2 Зовнішній вигляд кольору та відблиски Зовнішній вигляд кольору та управління відблисками є значущими факторами, що впливають на сприйняття та естетичний аспект освітлення в приміщеннях. Зокрема, зовнішній вигляд кольору описує спосіб, у який кольори виглядають під певним типом освітлення. Різні джерела світла можуть впливати на спектральний склад світла, що, в свою чергу, призводить до змін у сприйнятті кольору об'єктів. Для досягнення належного зовнішнього вигляду кольору та ефективного управління відблисками у житлових приміщеннях необхідно враховувати кілька ключових аспектів. По-перше, вибір високоякісних джерел світла з правильними кольоровими властивостями є основоположним. Колірна температура світла має значний вплив на сприйняття кольору, тому важливо вибрати джерело світла з відповідними параметрами, що відповідають бажаному ефекту. Крім того, кольоровий індекс відтворення (CRI) світла вказує на точність передачі кольорів, тому вибір джерел світла з високим значенням CRI допомагає забезпечити високу точність відтворення кольорів. Зовнішній вигляд кольору в контексті освітлення описує спосіб, яким кольори виглядають під певним типом світла. Різні джерела світла мають різний спектральний склад, що впливає на сприйняття кольору об'єктів. Наприклад, під теплим білосніжним світлом кольори можуть виглядати теплішими із помаранчевим відтінком, тоді як під холодним білосніжним світлом вони можуть виглядати холоднішими із синюватим відтінком. Вибір правильних джерел світла з відповідними кольоровими властивостями, такими як колірна температура і Лист ЧДТУ.231933.001 ПЗ 19 Змн. Арк. № докум. Підпис Дата кольоровий індекс відтворення, є важливим кроком для досягнення бажаного зовнішнього вигляду кольору в приміщенні. Управління відблисками можна досягти шляхом правильного розташування світильників та використання матеріалів, що розсіюють світло. Використання матових поверхонь на стінах та підлозі, а також застосування штор або решіток допомагають зменшити відблиски та небажані блики. Крім того, слід враховувати орієнтацію вікон, щоб уникнути прямих сонячних променів, які можуть створювати надмірні відблиски. Рис. 2.2 – Прогнозування відблисків Управління відблисками є ще одним аспектом, який потрібно враховувати при плануванні освітлення в житлових приміщеннях. Відблиски та небажані блики можуть виникати внаслідок відбиття світла від різних поверхонь, таких як підлоги, стіни, скло або меблі. Щоб управляти цими відблисками, можна використовувати різні підходи. Наприклад, використання матових поверхонь замість блискучих або використання матеріалів, що розсіюють світло, допомагає зменшити відблиски. Також слід враховувати орієнтацію вікон і уникати прямих сонячних променів, які можуть створювати надмірні відблиски. При проектуванні системи освітлення рекомендується використовувати різні джерела світла з різними напрямами та яскравостями, що допомагає розподілити Лист ЧДТУ.231933.001 ПЗ 20 Змн. Арк. № докум. Підпис Дата світло рівномірно і знизити відблиски. Наприклад, комбінування загального освітлення з напрямленими світильниками може забезпечити як загальну освітленість приміщення, так і підсвічування конкретних областей. Загалом, правильний підбір освітлення з урахуванням зовнішнього вигляду кольору та управління відблисками допомагає створити привабливе та комфортне середовище в житлових будинках. Він сприяє поліпшенню естетики приміщення, забезпечує точність відтворення кольорів і створює затишок для мешканців. 2.3 Мерехтіння та моделювання предметів Мерехтіння та моделювання предметів є важливими аспектами правильного підбору освітлення, які впливають на сприйняття та якість візуальної сприйнятливості об'єктів у приміщенні. Мерехтіння створюється, коли світловий потік має непередбачувані коливання або різко змінюється його інтенсивність. Це може статися через використання низькоякісних світильників, некоректне керування освітленням або проблеми з електропостачанням. Мерехтіння може викликати дискомфорт, роздратування, втому і навіть проблеми зі зором. Щоб уникнути цих проблем, важливо вибирати світильники з низьким рівнем мерехтіння та використовувати технології регулювання яскравості. Моделювання предметів полягає у створенні візуальних тіней та контурів на поверхні об'єктів за допомогою світла. Це дає можливість надати предметам об'єму та глибини, зробивши їх вигляд більш реалістичним та привабливим. Для досягнення правильного моделювання предметів можна використовувати різні джерела світла, такі як прожектори, спотове освітлення або світильники з напрямленим світлом. Крім того, важливо налаштовувати розташування світильників та їх кути нахилу для досягнення бажаного ефекту моделювання. Правильний підбір освітлення з урахуванням мерехтіння та моделювання предметів допомагає створити приємну та комфортну візуальну атмосферу в приміщенні. Використання диммерів або систем регулювання яскравості дозволяє змінювати інтенсивність світла відповідно до потреб і настрою. Це забезпечує не Лист ЧДТУ.231933.001 ПЗ 21 Змн. Арк. № докум. Підпис Дата лише зручність і комфорт для мешканців, але й створює різноманітні настрої та атмосферу у приміщенні. Крім того, важливо враховувати розташування світильників і розподіл світла. Правильне розміщення світильників, з урахуванням функціональних зон та особливостей приміщення, допомагає забезпечити рівномірне освітлення та достатню кількість світла в кожній зоні. 2.4 Візуалізація кольорів Візуалізація кольорів у світлотехніці виконує значну функцію у формуванні відповідної атмосфери, настрою та сприйняття простору. Колірні властивості світла впливають на сприйняття кольору об'єктів, їхню відтвореність та розпізнавання деталей. Декілька аспектів візуалізації кольорів у світлотехніці включають колірну температуру, кольорову точність, кольорову репродукцію та кольоровий контраст. 1. Колірна температура: Колірна температура визначає відтінок світла, який випромінює джерело освітлення. Вона вимірюється у кельвінах (K). Низькі значення колірної температури (приблизно 2700-3000K) відповідають теплим відтінкам світла, що створюють затишну та затемнену атмосферу. Високі значення (приблизно 5000-6500K) відповідають холодним відтінкам світла, що створюють яскраву та енергійну атмосферу 2. Кольорова точність: Кольорова точність визначає, наскільки точно світло відтворює реальні кольори об'єктів. Вимірюється за допомогою показника кольорової відтворюваності (CRI або Ra), який має діапазон від 0 до 100. Високий показник CRI (понад 80) вказує на високу точність відтворення кольорів, що дозволяє бачити об'єкти з природними кольорами. 3. Кольорова репродукція: Кольорова репродукція описує, наскільки вірно світло відтворює різні кольори. Деякі джерела світла можуть впливати на спотворення кольорів, особливо в певних спектральних областях. Наприклад, деякі світлодіодні джерела можуть мати нерівномірну репродукцію червоного або синього кольорів. Важливо вибирати джерела світла, які забезпечують високу кольорову репродукцію для точного відтворення кольорів об'єктів. Лист ЧДТУ.231933.001 ПЗ 22 Змн. Арк. № докум. Підпис Дата 4. Кольоровий контраст: Кольоровий контраст у світлотехніці визначає різницю між яскравостями різних об'єктів або поверхонь. Ефективний контраст допомагає виділяти деталі, покращує сприйняття простору та забезпечує комфортне сприйняття об'єктів. Правильне розміщення світильників та керування інтенсивністю світла можуть допомогти створити оптимальний кольоровий контраст. 5. Кольорова температура для естетичного відображення: Деякі приміщення, такі як художні галереї, магазини одягу або ресторани, вимагають освітлення, яке точно передає кольори предметів або матеріалів. Використання світильників з високою кольоровою відтворюваністю (високий показник CRI) допомагає досягти точного відображення кольорів і підкреслити їхню естетику. 6. Кольорова психологія: Кольори мають психологічний вплив на наше настрій і емоції. Використання певних кольорів у світлотехніці може створювати певну атмосферу або настрій у приміщенні. Наприклад, теплі тони (наприклад, червоний або помаранчевий) можуть створювати почуття затишку і комфорту, тоді як холодні тони (наприклад, синій або зелений) можуть створювати почуття спокою або енергії. 7. Колірні акценти та освітлення об'єктів: Використання кольорових акцентів у світлотехніці може допомогти привернути увагу до певних об'єктів або деталей у приміщенні. Наприклад, застосування спеціальних світильників або світлодіодних стрічок з різними кольорами дозволяє створювати видовищні ефекти та підкреслювати архітектурні особливості або декоративні елементи. 8. Колірна балансація: У приміщеннях зі складним освітленням, таких як офіси або комерційні приміщення, важливо досягти рівноваги між різними джерелами світла. Використання систем керування освітленням дозволяє збалансувати колірну температуру та інтенсивність світла, щоб створити гармонійну та єднувальну атмосферу. Лист ЧДТУ.231933.001 ПЗ 23 Змн. Арк. № докум. Підпис Дата 9. Кольорова динаміка: Використання світлодіодних технологій дозволяє створювати динамічні ефекти зі зміною кольорів і інтенсивності світла. Це особливо корисно для приміщень, де потрібно змінювати атмосферу відповідно до різних подій або активностей, наприклад, у нічних клубах, театрах або конференц-залах. Правильний підбір освітлення, з урахуванням візуалізації кольорів, допомагає створити належний вигляд кольорів та відблисків, розкриваючи їхню красу та деталі. Це має значення у різних контекстах, включаючи житлові приміщення, комерційні приміщення, музеї, виставкові зали та інші місця, де візуальний аспект важливий для сприйняття та вражень. Лист ЧДТУ.231933.001 ПЗ 24 Змн. Арк. № докум. Підпис Дата 3. АНАЛІЗ ІСНУЮЧИХ СИСТЕМ КЕРУВАННЯ ОСВІТЛЕННЯМ У даному розділі передбачається здійснення дослідження з ретельним аналізом різновидів систем керування освітленням, проведення порівняльного аналізу їх переваг і недоліків, а також детальний аналіз прикладів існуючих систем, які успішно застосовуються в житлових приміщеннях для досягнення високоефективного керування освітленням. 3.1 Огляд існуючих рішень систем управління освітленням Системи керування освітленням можна класифікувати на провідні та бездротові залежно від методів передачі сигналів. Провідна система ґрунтується на використанні фізичних провідників для передачі сигналів керування між освітлювальними пристроями (лампами, світильниками) та управляючими пристроями (вимикачами, датчиками руху, димовими детекторами та іншими). Це передбачає монтаж провідних кабелів або дротів, які забезпечують фізичний зв'язок між пристроями. За своєю чергою, бездротова система управління освітленням використовує безпроводові технології для передачі сигналів керування між освітлювальними пристроями та управляючими пристроями. Замість фізичних проводів чи кабелів, бездротова система використовує радіосигнали, інфрачервоні сигнали, мережу Wi- Fi або інші безпроводові протоколи для передачі даних. Це дозволяє забезпечити зв'язок між пристроями без необхідності фізичного підключення проводів. Обидва типи систем мають свої переваги та недоліки, і вибір між ними залежить від конкретних потреб і обмежень проекту. Використання провідних систем передбачає фізичне прокладання кабелів, що може бути часо- та витратоємним процесом, але забезпечує надійну передачу сигналів. З іншого боку, бездротові системи пропонують більшу гнучкість та зручність у встановленні, але можуть вимагати уваги до забезпечення стійкого зв'язку та потенційно більше енергоспоживання. Отже, вибір між провідною та бездротовою системою управління освітленням має бути обґрунтованим і здійснюватись на основі специфічних вимог і умов конкретного проекту. Лист ЧДТУ.231933.001 ПЗ 25 Змн. Арк. № докум. Підпис Дата 3.2 Провідні системи управління освітленням На сьогоднішній день існує кілька провідних систем керування освітленням, які використовуються для керування освітленням у будинках, офісах та комерційних приміщеннях. Ось кілька з них: DALI (Digital Addressable Lighting Interface): DALI є стандартом для цифрового адресованого керування освітленням. Він дозволяє керувати кожним світильником окремо шляхом передачі сигналів по протоколу DALI. DALI також підтримує функції, такі як димування (диммернг), зміна кольору та сценарії освітлення. DALI широко використовується в комерційних приміщеннях і будинках. DMX (Digital Multiplex): DMX є стандартом для керування освітленням театральних сцен, концертних залів і виставкових приміщень. Він використовує серійну передачу даних для керування світильниками, дим-машинами, рухомими головками та іншими ефектами освітлення. DMX дозволяє точне керування і синхронізацію багатьма пристроями з одного джерела керування. 0-10V: Протокол 0-10V є аналоговим способом керування освітленням. Він використовує напругу від 0 до 10 вольт для регулювання яскравості світильників. Цей протокол широко застосовується в промислових і комерційних приміщеннях для димування або регулювання освітлення. KNX: KNX (також відомий як EIB - European Installation Bus) є стандартом для будівельної автоматизації, включаючи керування освітленням. Він дозволяє інтегрувати різні системи управління в приміщенні, включаючи освітлення, опалення, кондиціонування повітря і безпеку. KNX використовує шину для передачі сигналів між різними пристроями. Переваги провідних систем управління освітленням: 1. Надійність: Провідні системи управління освітленням відомі своєю високою надійністю. Вони не залежать від зовнішніх факторів, таких як перешкоди для радіосигналів або переривання Інтернет-з'єднання, і тому працюють стабільно. Лист ЧДТУ.231933.001 ПЗ 26 Змн. Арк. № докум. Підпис Дата 2. Простота встановлення: Встановлення провідної системи управління освітленням зазвичай вимагає менше складності порівняно з бездротовими системами. Не потрібно налаштовувати бездротові з'єднання або проводити додаткові кабельні мережі. 3. Широкий вибір пристроїв: Провідні системи управління освітленням мають великий вибір різних пристроїв і компонентів. Це означає, що користувачі можуть вибирати з різних типів вимикачів, диммерів, сенсорів та інших пристроїв відповідно до своїх потреб. Недоліки провідних систем управління освітленням: 1. Обмежена гнучкість: Провідні системи управління освітленням мають обмежену гнучкість у розміщенні пристроїв. Вони потребують проводів для підключення різних компонентів системи, що може бути не зручним або обмежити вибір місця розташування пристроїв. 2. Витрати на проведення кабельної мережі: Встановлення провідної системи управління освітленням може вимагати значних витрат на проведення кабельної мережі. Це може бути особливо проблематичним у вже існуючих будівлях, де вкладення додаткових кабелів може бути складним або неможливим. 3. Складність модернізації: Зміна або модернізація провідної системи управління освітленням може бути витратною і складною. Якщо потрібно додати нові пристрої або змінити конфігурацію системи, це може потребувати значних зусиль і часу. 4. Вплив на дизайн інтер'єру: Провідні системи управління освітленням вимагають проводів для підключення пристроїв, що може вплинути на дизайн інтер'єру. Видимі проводи можуть бути небажаними і вимагати додаткових зусиль для їх приховування або інтеграції в дизайн приміщення. 3.3 Бездротові системи управління освітленням Ці протоколи є лише кількома прикладами провідних систем керування освітленням. Існує ще багато інших стандартів і протоколів, які можуть використовуватися в залежності від конкретних потреб та вимог системи керування Лист ЧДТУ.231933.001 ПЗ 27 Змн. Арк. № докум. Підпис Дата освітленням. Наступні протоколи є популярними бездротовими системами керування освітленням: 1. Zigbee: Zigbee є бездротовим протоколом, який використовується для керування різними пристроями, включаючи освітлення. Він працює на низькій споживанні енергії і забезпечує надійний зв'язок між пристроями. За допомогою Zigbee можна створювати мережі освітлення з різними сценаріями, групами світильників та дистанційним керуванням. 2. Wi-Fi: Wi-Fi є широко використовуваним бездротовим протоколом, який дозволяє керувати освітленням через мережу Інтернет. За допомогою Wi-Fi можна підключати світильники до домашньої або офісної мережі і керувати ними за допомогою смартфонів, планшетів або комп'ютерів. Цей протокол надає широкі можливості для дистанційного керування та інтеграції з іншими смарт-пристроями. 3. Bluetooth: Bluetooth є ще одним бездротовим протоколом, який може бути використаний для керування освітленням. Він забезпечує прямий зв'язок між пристроями, такими як смартфони, планшети або спеціальні пультів, і світильниками. Bluetooth дозволяє зручне бездротове керування освітленням у невеликих приміщеннях або окремих зонах. 4. Z-Wave: Z-Wave є протоколом, розробленим для бездротової системи керування освітленням і різними іншими пристроями "розумного дому". Він працює на низькій потужності та має добру проникність стін і перешкод. За допомогою Z-Wave можна створювати мережі освітлення з автоматичними сценаріями, таймерами і датчиками руху. Ці бездротові протоколи надають зручність і гнучкість у керуванні освітленням без необхідності проводів і кабелів. Кожен з них має свої особливості та можливості, і вибір залежить від ваших потреб, обсягу проєкту та інтеграції з іншими "розумними" системами. Переваги бездротових систем управління освітленням: Лист ЧДТУ.231933.001 ПЗ 28 Змн. Арк. № докум. Підпис Дата 1. Легкість установки: Бездротові системи не потребують проводів і кабелів, що спрощує їх установку та розгортання. Це особливо корисно в старих будівлях, де проведення нових проводів може бути складним або неможливим. 2. Гнучкість і масштабованість: Бездротові системи дозволяють легко розширювати мережу освітлення та додавати нові світильники або зони без необхідності проводити нові кабелі. Це дає більшу гнучкість при плануванні та зміні освітлення. 3. Мобільність: Бездротові системи дозволяють керувати освітленням з використанням мобільних пристроїв, таких як смартфони або планшети. Це дає зручність і зручність управління, оскільки можна змінювати налаштування світла з будь-якого місця в приміщенні. 4. Енергоефективність: Бездротові системи можуть використовувати додаткові функції, такі як датчики руху та датчики освітленості, для автоматичного регулювання освітлення залежно від присутності людей або рівня природного світла. Це допомагає знижувати споживання енергії та зменшувати витрати на опалення та охолодження. Недоліки бездротових систем управління освітленням: 1. Залежність від сигналу: Бездротові системи піддаються впливу перешкод, таких як стіни або інші електронні пристрої, що може призводити до втрати сигналу або нестабільного з'єднання. 2. Безпека: Бездротові системи можуть бути більш вразливими до кібератак або несанкціонованого доступу, порівняно з провідними системами, оскільки дані передаються через радіочастотний зв'язок. 3. Вартість: Бездротові системи управління освітленням можуть бути дорожчими за провідні системи, особливо якщо необхідно встановлювати багато бездротових пристроїв або використовувати спеціалізовані протоколи зв'язку. 3.3. Приклади популярних систем освітлення Існуючі системи зонального автоматичного освітлення будинку включають такі рішення: Лист ЧДТУ.231933.001 ПЗ 29 Змн. Арк. № докум. Підпис Дата 1. Philips Hue: Philips Hue є однією з найпопулярніших систем автоматичного освітлення на ринку. Ця система використовує бездротову технологію зв'язку між освітлювальними пристроями та управляючим пристроєм. Головною особливістю Philips Hue є широкий вибір кольорів освітлення, що дозволяє створювати різні настрої та атмосферу у приміщенні. Крім того, система підтримує інтеграцію з голосовими асистентами, такими як Amazon Alexa та Google Assistant, що дозволяє керувати освітленням за допомогою голосових команд. Також доступні додаткові функції, такі як розклад освітлення, сцени освітлення та дистанційне керування через мобільний додаток. 2. Lutron Caseta: Lutron Caseta є ще однією популярною системою автоматичного освітлення, яка пропонує бездротове керування освітленням. Особливістю Lutron Caseta є його надійність та стабільність зв'язку між пристроями. Система також підтримує голосове керування за допомогою популярних голосових асистентів, а також має функцію автоматичного затемнення освітлення в залежності від часу доби або зовнішнього освітлення. Крім того, Lutron Caseta може інтегруватися з іншими системами автоматизації будинку, такими як системи безпеки або системи звуку. 3. GE Lighting C by GE: GE Lighting C by GE пропонує широкий вибір освітлювальних пристроїв, що можуть бути керовані через бездротовий протокол. Особливістю GE Lighting C by GE є можливість використання мобільного додатку для керування освітленням з будь-якого місця. Додаток надає можливість створювати розклади освітлення, встановлювати таймери та налаштовувати яскравість освітлення. Крім того, GE Lighting C by GE підтримує інтеграцію з голосовими асистентами та іншими популярними системами автоматизації будинку. 4. Legrand Adorne: Legrand Adorne є системою автоматичного освітлення, яка пропонує стильні та елегантні дизайни освітлювальних пристроїв. Особливістю Legrand Adorne полягає у великому виборі варіантів вимикачів та розеток, що дозволяє впроваджувати освітлення, яке гармонійно вписується в інтер'єр будинку. Система також підтримує бездротове Лист ЧДТУ.231933.001 ПЗ 30 Змн. Арк. № докум. Підпис Дата керування через спеціальний голосовий асистент, а також може бути інтегрована з іншими системами автоматизації будинку. 5. Leviton Decora Smart: Leviton Decora Smart - це система автоматичного освітлення, яка пропонує бездротове керування освітленням через мобільний додаток. Особливістю Leviton Decora Smart є можливість створення розкладу освітлення, налаштування таймерів та регулювання яскравості освітлення відповідно до потреб користувача. Система також підтримує інтеграцію з голосовими асистентами, а також з іншими системами автоматизації будинку для більшого комфорту та контролю освітлення. Рис.3.3.1 – Приклад роботи системи Leviton Лист ЧДТУ.231933.001 ПЗ 31 Змн. Арк. № докум. Підпис Дата 4.ОПИС ВИКОРИСТАНИХ ПРОГРАМНИХ ЗАСОБІВ Проаналізувавши поставлену мету, було вирішено дослідити запропоноване програмне забезпечення у вигляді додатку на мобільний пристрій. Це рішення є оптимальним варіантом, тому що передбачається застосування програми користувачем віддалено від системи освітлення в будівлі. 4.1 Засоби розробки використаної програми Для реалізації логіки додатку та внутрішніх методів було використано мову програмування Dart. В якості середовища розробки було обрано Android Studio. Для створення інтерфейсу користувача та структури проекту був використаний фреймворк Flutter. Щодо серверної та апаратної частини для перевірки функціоналу було використано: ESP32 Arduino, світлодіодні стрічки WS2812B, фоторезистори, годинник реального часу (RTC) з мікросхемою DS1307, макетна плата та інші елементи. Усі функції з'єднання та функціонування цих елементів були реалізовані за допомогою мови програмування C у середовищі Arduino. 4.1.1 Мова програмування Dart Мова програмування Dart є об'єктно-орієнтованою мовою, розробленою компанією Google, яка була представлена в 2011 році. Вона використовується широко для розробки мобільних, веб- та серверних додатків. Dart була спеціально створена з метою поліпшення швидкодії веб-розробки та є основною мовою розробки для фреймворку Flutter, що дозволяє створювати кросплатформені мобільні додатки. Основні риси мови Dart включають наступне: 1. Синтаксис: Dart має схожий синтаксис з іншими мовами програмування, такими як C++, Java або JavaScript. Це полегшує вивчення мови для розробників, які вже мають досвід у цих мовах. 2. Об'єктно-орієнтованість: Dart є повністю об'єктно-орієнтованою мовою, що підтримує класи, наслідування, поліморфізм та інкапсуляцію. Це дозволяє розробникам створювати складні структури програм за допомогою об'єктів Лист ЧДТУ.231933.001 ПЗ 32 Змн. Арк. № докум. Підпис Дата та їх взаємодії. Мова також підтримує інтерфейси та абстрактні класи для створення модульного та розширюваного коду. 3. Асинхронність: Dart має вбудовану підтримку асинхронного програмування. Вона використовує асинхронні функції та ключові слова async/await для зручного управління асинхронним кодом. Це дозволяє ефективно працювати з операціями вводу-виводу, мережею та іншими асинхронними задачами. Завдяки механізму асинхронності, Dart забезпечує плавний та продуктивний досвід роботи з веб-додатками та іншими довгочасними операціями. 4. Збирання сміття: Dart використовує механізм збирання сміття для автоматичного управління пам'яттю. Розробникам не потрібно безпосередньо втручатися у процес виділення та звільнення пам'яті, оскільки це виконується системою збирання сміття автоматично. Це спрощує управління пам'яттю та зменшує ймовірність пам'яткових проблем, дозволяючи розробникам більше уваги приділяти функціональності своїх програм. 5. Кросплатформеність: Dart дозволяє розробляти кросплатформені додатки, що працюють як на iOS, так і на Android. Особливо це стосується фреймворку Flutter, який використовує Dart для розробки нативних мобільних додатків для обох платформ з одного коду. Це значно спрощує розробку та підтримку додатків для різних платформ, забезпечуючи швидкий та ефективний процес розробки. Flutter використовує Dart для розробки інтерфейсу користувача та бізнес-логіки додатків, роблячи його важливим інструментом для кросплатформеного програмування. 6. Швидкодія: Dart має компілятор, який перетворює його код в оптимізований машинний код. Це дозволяє досягати високої продуктивності та швидкодії виконання додатків. Dart володіє високою швидкодією як у веб-додатках, так і у мобільних додатках, забезпечуючи плавний та ефективний досвід для користувачів. Швидкодія Dart є однією з його ключових переваг у порівнянні з іншими мовами програмування. Dart має багато інших функцій та бібліотек, які роблять його потужним і гнучким інструментом для розробки різноманітних програм. Він активно Лист ЧДТУ.231933.001 ПЗ 33 Змн. Арк. № докум. Підпис Дата використовується для створення мобільних додатків, веб-серверів, розширень браузерів та інших застосувань. Завдяки фреймворку Flutter, який базується на Dart, мова стає все більш популярною для розробки кросплатформених мобільних додатків, що дозволяє розробникам ефективно використовувати свої навички та код для створення додатків для різних платформ з високою якістю та продуктивністю. 4.1.2 Фреймворк Flutter Flutter є відкритим фреймворком, розробленим компанією Google, для створення користувацьких інтерфейсів (UI) з використанням єдиного коду. Цей фреймворк дозволяє розробникам створювати красиві та високопродуктивні додатки для мобільних пристроїв, веб-браузерів та настільних комп'ютерів. Основні особливості Flutter: 1. Кросплатформеність: Flutter дозволяє розробникам створювати додатки, які працюють на різних платформах, таких як iOS, Android, веб та настільні операційні системи. Це забезпечує зручність та економію часу для розробників, оскільки вони можуть використовувати один і той самий код для різних платформ. 2. Віджети: Віджети є основною одиницею побудови інтерфейсу у Flutter. Вони використовуються для створення різних структурних елементів, таких як кнопки, тексти, поля введення тощо. Flutter надає багато вбудованих віджетів та дає можливість розробникам створювати свої власні віджети з унікальним виглядом та поведінкою. 3. Швидкодія: Швидкодія є однією з ключових переваг Flutter. Він використовує власний движок малювання, відомий як Flutter Engine, що забезпечує високу продуктивність додатків. Flutter також надає засоби для реалізації красивого та приємного для користувача дизайну, включаючи можливості для анімації, транзицій, ефектів тіней та інших візуальних ефектів. 4. Дизайн: Flutter має потужні засоби для реалізації красивого та приємного для користувача дизайну. Він надає можливості для анімації, транзицій, ефектів тіней та інших візуальних ефектів, що допомагають створити інтерактивні додатки. Лист ЧДТУ.231933.001 ПЗ 34 Змн. Арк. № докум. Підпис Дата 5. Швидка розробка: Швидка розробка є ще однією перевагою Flutter завдяки його гарячому перезавантаженню (Hot Reload). Ця функція дозволяє розробникам бачити зміни в реальному часі без повного перекомпілювання додатку. Це дозволяє прискорити процес розробки та тестування.. 6. Підтримка спільноти: Flutter також має активну спільноту розробників, яка надає підтримку, публікує пакети та допомагає вирішувати проблеми. Це створює сприятливе середовище для навчання та розвитку. 7. Розширені можливості налаштування: Фреймворк також надає розробникам широкі можливості налаштування віджетів і стилів, а також підтримку мультиплатформенних інтеграцій. Завдяки цьому розробники можуть використовувати наявні бібліотеки та функції платформи для розширення функціональності своїх додатків. 8. Підтримка мультиплатформенних інтеграцій: Flutter дозволяє інтегрувати код на носіях мови C, C++ та Java, що дає змогу використовувати наявні бібліотеки та функції платформи. Це дає розробникам можливість доступатися до пристрійних функцій, таких як камера, геолокація, сенсори та багато іншого. 9. Розширені можливості тестування: Flutter надає також засоби для автоматизованого тестування додатків, що допомагають виявляти та виправляти помилки та проблеми швидше. Завдяки гарячому перезавантаженню, розробники можуть швидко перевіряти зміни в коді та візуальному вигляді додатків.. 10. Розширена підтримка медіа: Flutter має вбудовану підтримку медіа-файлів та наявність великої кількості готових пакетів, які містять готові рішення для різних завдань. Це сприяє створенню багатомедійних додатків з розширеними можливостями. 11. Наявність готових пакетів: У спільноті Flutter існує велика кількість готових пакетів (packages), які містять готові рішення для різних завдань. Розробники можуть використовувати ці пакети для швидкої інтеграції функціональності, Лист ЧДТУ.231933.001 ПЗ 35 Змн. Арк. № докум. Підпис Дата такої як автентифікація користувача, робота з базами даних, взаємодія з API та багато іншого. Загалом, Flutter є потужним інструментом для розробки додатків, який надає розробникам багато можливостей і переваг. Він широко використовується у галузі розробки мобільних додатків, створення внутрішніх інструментів та прототипів, а також для розробки веб-додатків. Завдяки своїм особливостям та активній спільноті розробників, Flutter продовжує зростати в популярності і надає відмінні можливості для створення сучасних та інноваційних додатків. 4.1.3 Елементи Arduino ESP32 Arduino є мікроконтролером, що володіє властивостями вбудованого Wi-Fi та Bluetooth, які надають широкі можливості для розробки різноманітних проектів Інтернету речей (IoT). Мікроконтролер ESP32 базується на архітектурі Xtensa LX6 та оснащений двоядерним процесором з тактовою частотою до 240 МГц. Крім того, він має вбудовану пам'ять для програми та данних, а також можливість розширювальної пам'яті за допомогою карт пам'яті SD. Завдяки бездротовим з'єднанням Wi-Fi та Bluetooth, ESP32 може бути підключений до мережі Інтернету та взаємодіяти з іншими пристроями. ESP32 Arduino надає спрощений процес програмування та розробки завдяки використанню популярного середовища розробки Arduino IDE, яке має велику кількість ресурсів, прикладів та підтримку спільноти. За допомогою мови програмування Arduino, створення програм для цього контролера стає набагато простішим завданням. ESP32 Arduino має широкий набір вбудованих інтерфейсів, таких як GPIO (загального призначення введення/виведення), SPI, UART, PWM та інші. Це дає можливість підключати до контролера різноманітні сенсори, пристрої виведення та інші периферійні пристрої. ESP32 Arduino підтримує розширення та модулі, що робить його універсальним для застосування в різних сценаріях. За допомогою додаткових Лист ЧДТУ.231933.001 ПЗ 36 Змн. Арк. № докум. Підпис Дата модулів, таких як датчики температури, вологості, руху або дисплеї, можна розширити функціональність проекту. ESP32 Arduino надає доступ до багатьох готових бібліотек, які спрощують роботу з різними пристроями та функціями. Наприклад, існують бібліотеки для роботи з Wi-Fi, Bluetooth, сенсорами, LCD дисплеями, реле, моторами та багатьма іншими. ESP32 Arduino також підтримує низьке споживання енергії, що дозволяє використовувати його у батарейних пристроях або проектах з обмеженим живленням. Контролер може бути переведений в режим сну або використовувати розширені можливості енергозбереження для оптимізації роботи проекту. ESP32 Arduino є відкритим інструментом, що дає повний контроль над проектами. Користувач може налаштувати його згідно своїх потреб, вносячи зміни в код, додавати нові функції та адаптувати його до власних вимог. Завдяки вбудованому Wi-Fi та Bluetooth, ESP32 Arduino є ідеальним вибором для розробки проектів Інтернету речей. Контролер може бути підключений до хмарних платформ, таких як Google Cloud, Amazon Web Services або власні сервери, що дозволяє забезпечити збір та аналіз даних, керування пристроями та інші функції IoT. Рис.4.1.3.1 – Контролер ESP32 Годинник реального часу (RTC) з мікросхемою DS1307 є електронним пристроєм, призначеним для точного вимірювання та збереження поточного часу. Лист ЧДТУ.231933.001 ПЗ 37 Змн. Арк. № докум. Підпис Дата Мікросхема DS1307 є однією з популярних RTC-мікросхем, широко використовуваних в електроніці та мікроконтролерах. Основні функції та характеристики мікросхеми DS1307 включають наступне: 1. Вимірювання часу: DS1307 має вбудований кварцовий резонатор, який забезпечує високу стабільність для точного вимірювання часу. Вона може відстежувати секунди, хвилини, години, день тижня, день місяця, місяць та рік. 2. Календарні функції: Мікросхема DS1307 здатна зберігати інформацію про поточну дату та день тижня, враховуючи високосні роки. 3. Інтерфейс з мікроконтролерами: DS1307 може бути підключена до мікроконтролерів або інших електронних пристроїв за допомогою протоколу TWI. 4. Запасна батарея: DS1307 має вбудований резервний джерело живлення, що дозволяє зберігати дані про час та дату навіть при відключенні основного джерела живлення. Запасна батарея забезпечує підтримку RTC навіть при відключенні живлення. 5. Програмовані сповіщення: DS1307 також підтримує можливість програмування сповіщень або преривань для певних подій, таких як перехід через певний час або дату. 6. Адресована пам'ять: DS1307 має вбудовану адресовану пам'ять, яка може використовуватись для зберігання додаткових даних, налаштувань або логічних значень. Це дозволяє зберігати додаткову інформацію, пов'язану з часом і датою. 7. Низьке споживання енергії: DS1307 відома своїм низьким рівнем споживання енергії, що робить її ефективною для використання в проектах з обмеженим живленням або в батарейних пристроях. 8. Простота інтеграції: DS1307 є популярною мікросхемою, яка має широку підтримку у різних програмних бібліотеках та середовищах розробки. Доступні бібліотеки для багатьох мікроконтролерів спрощують роботу з DS1307. Лист ЧДТУ.231933.001 ПЗ 38 Змн. Арк. № докум. Підпис Дата 9. Точність: DS1307 зазвичай має точність на рівні кількох секунд на день. Проте варто зазначити, що точність може залежати від умов експлуатації та інших факторів. DS1307 є надійним та доступним рішенням для забезпечення реального часу в електронних проектах. Вона знаходить застосування в годинниках, календарях, логерів даних, системах контролю доступу та інших пристроях, де необхідне точне вимірювання та збереження часу. Рис 4.1.3.2 – Годинник реального часу Світлодіодна стрічка RGB WS2812B, також відома як NeoPixel, є популярним типом світлодіодної стрічки, яка використовує світлодіоди з інтегрованим керуванням кольором. Основною особливістю стрічки WS2812B є те, що кожен світлодіод має вбудований контролер, що дозволяє керувати кольором та яскравістю окремо для кожного світлодіоду. WS2812B підтримує повний спектр RGB кольорів, що дозволяє створювати багатокольорові ефекти та налаштовувати кольори за бажанням. Кожен світлодіод має червоний (R), зелений (G) та синій (B) діоди, які комбінуються, щоб створити різні кольори. Кожен світлодіод WS2812B може бути керований окремо, що дозволяє створювати складні ефекти, переливання кольорів та плавні переходи. Це дає безліч можливостей для творчого освітлення та візуальних ефектів. Лист ЧДТУ.231933.001 ПЗ 39 Змн. Арк. № докум. Підпис Дата Світлодіодні стрічки WS2812B можна з'єднувати в ланцюжки, де кожна стрічка підключається до наступної. Це дозволяє створювати довгі стрічки або складні конфігурації освітлення. Керування всіма світлодіодами відбувається через один сигнальний провід, що спрощує підключення та керування. Світлодіодні стрічки WS2812B виготовляються на гнучких платках, що дозволяє легко пристосовувати їх до різних форм та поверхонь. Крім того, WS2812B мають високу яскравість, що робить їх видимими навіть в яскраво освітлених приміщеннях. Для керування світлодіодною стрічкою WS2812B потрібен мікроконтролер, наприклад Arduino, Raspberry Pi або інший контролер. Можна використовувати різні програмувальні мови та середовища розробки, такі як Arduino IDE, для створення різноманітних ефектів та програмування світлодіодної стрічки. Додатково, ось кілька інших важливих характеристик світлодіодної стрічки WS2812B: 1. Градація яскравості: WS2812B підтримує градацію яскравості, що означає, що кожен світлодіод може відображати широкий діапазон яскравості, від повного згасання до максимальної інтенсивності. Це дозволяє створювати плавні переходи та ефекти зміни яскравості. 2. Низька споживання енергії: WS2812B ефективно використовує енергію, що дозволяє забезпечувати яскраве освітлення при низькому споживанні електроенергії. Це особливо важливо, якщо ви використовуєте багато світлодіодів у великому проекті. 3. Просте підключення: WS2812B має всього три контакти: живлення (+5 В), землю (GND) та сигнальний вхід (Data In). Це робить його легким у підключенні та використанні з різними контролерами або мікроконтролерами. 4. Багатофункціональність: WS2812B підтримує різні режими роботи, включаючи одиночне світіння, бігунок, пульсуюче освітлення, ефекти руху та багато іншого. Це дозволяє створювати різноманітні динамічні ефекти освітлення. Лист ЧДТУ.231933.001 ПЗ 40 Змн. Арк. № докум. Підпис Дата Світлодіодна стрічка RGB WS2812B є популярним вибором для освітлення, декорування та створення візуальних ефектів у різних проектах. Її зручність у використанні, гнучкість та можливість керування кожним світлодіодом окремо роблять її популярним вибором серед творців та ентузіастів освітлення. Рис.4.1.3.3 – Світлодіодна стрічка 4.2 Cередовище розробки Android Studio - це інтегроване середовище розробки (IDE) для розробки мобільних додатків під операційну систему Android. Воно надає розробникам потужні інструменти та ресурси для створення високоякісних додатків, що працюють на платформі Android. Android Studio надає розробникам все необхідне для створення додатків на платформі Android. Воно містить в собі редактор коду, візуальний редактор макетів, засоби для налагодження та профілювання додатків, інструменти для збірки та розгортання додатків. Вбудований редактор коду Android Studio підтримує різні мови програмування, такі як Java та Kotlin. Він надає автодоповнення коду, перевірку синтаксису, відладку та інші корисні функції для зручного розроблення додатків. Засіб редактора макетів дозволяє розробникам створювати інтерфейси користувача для своїх додатків за допомогою графічного інтерфейсу. Він підтримує перетягування та розміщення елементів, попередній перегляд макетів на різних пристроях та розрішеннях. Лист ЧДТУ.231933.001 ПЗ 41 Змн. Арк. № докум. Підпис Дата Android Studio має вбудовані інструменти для налагодження та профілювання додатків. Розробники можуть встановлювати точки зупину, крокувати по коду, спостерігати значення змінних та аналізувати продуктивність додатків для виявлення проблем та оптимізації. Android Studio надає засоби для збирання додатків та їх розгортання на різних пристроях. Воно підтримує автоматичне створення файлів APK, симуляцію додатків на вбудованих емуляторах або підключених пристроях, а також можливість публікації додатків в Google Play Store. Android Studio може розширюватись за допомогою плагінів, які дозволяють додати додаткові функції та інструменти для розробки. Це дає розробникам можливість налаштувати середовище під свої потреби та використовувати сторонні розширення. Окрім основних функціональних можливостей, Android Studio також забезпечує інтеграцію з іншими інструментами для зручного розроблення додатків. Наприклад, воно підтримує систему контролю версій Git, що дозволяє розробникам ефективно керувати версіями свого коду та співпрацювати з іншими розробниками. Також варто зазначити, що Android Studio активно оновлюється та підтримується спільнотою розробників. Розробники Google регулярно випускають нові версії програми з поліпшеннями, виправленнями помилок та новими функціями, що дозволяє розробникам бути в курсі останніх технологічних трендів та найкращих практик розробки під Android. Загалом, завдяки своїм розширеним можливостям та зручному інтерфейсу, Android Studio є незамінним інструментом для розробників мобільних додатків під платформу Android. Він допомагає знизити складність процесу розробки, забезпечує високу продуктивність та допомагає створювати високоякісні додатки, які задовольняють вимогам сучасних користувачів. Лист ЧДТУ.231933.001 ПЗ 42 Змн. Арк. № докум. Підпис Дата 5.ОПИС ПРОГРАМНОЇ РЕАЛІЗАЦІЇ Запропонована система розроблена згідно з основними принципами компонентного програмування. Кожен модуль виконує чітко визначену функцію і здатний взаємодіяти з іншими компонентами шляхом використання гнучкого інтерфейсу. Це забезпечує зручну і надійну взаємодію між різними частинами системи та сприяє підтримці та розширенню системи у майбутньому. Для коректної роботи додатку потрібний сучасний мобільний телефон з операційною системою Android або iOS, що дозволяє використовувати всі можливості та функціонал системи. Використання сучасного телефону забезпечує швидку та ефективну обробку даних, високу швидкість відгуку та плавну роботу інтерфейсу. Шар представлення, реалізований у вигляді мобільного додатку, взаємодіє з контролером через шар сервісу, який відіграє ключову роль у керуванні мультизональним освітленням. В шарі сервісу розташовані самостійні елементи, які відповідають за управління освітленням в різних зонах. Ця архітектурна організація дозволяє досягти високої ефективності та гнучкості системи керування освітленням, забезпечуючи точне та надійне функціонування усіх компонентів. Лист ЧДТУ.231933.001 ПЗ 43 Змн. Арк. № докум. Підпис Дата Рис. 5.1 — Загальна архітектура системи 5.1 Опис функціональності системи Головна роль в системі передбачає виконання трьох видів дій: • Здійснення контролю над системою освітлення будівлі. • Внесення коректив до освітлення будівлі. • Налаштування конкретних функцій. Залежно від користувача і його вибору, можливі такі дії: А) Користувач може вибрати конкретну зону, відстежувати поточний час та стан певного світильника. Б) Користувач може вибрати конкретну зону, вручну змінювати стан світильника, його яскравість, температуру та інтенсивність світла. Також можна налаштувати автоматичні параметри освітлення, пов'язані зі сходом і заходом сонця, встановити розклад включення та виключення світильника та зберегти ці налаштування. В) Користувач може вручну змінювати поточний час, мову додатку, підключати світлодіодний пристрій та додавати нові. Діаграма прецедентів, яка наведена на рисунку 5.1.1, відображає послідовність дій, які виконує користувач у взаємодії з системою. Ця діаграма Лист ЧДТУ.231933.001 ПЗ 44 Змн. Арк. № докум. Підпис Дата описує повний набір функціональних сценаріїв, що забезпечують інтегрований та повний функціонал системи для користувача. Рис. 5.1.1 — Діаграма прецедентів системи 5.2 Структура інформаційної бізнес–моделі Бізнес-модель є ключовою компонентою системи, в якій реалізовані всі сервіси, що надаються користувачам. Вона включає наступні функціональні можливості: Лист ЧДТУ.231933.001 ПЗ 45 Змн. Арк. № докум. Підпис Дата • Управління різними аспектами освітлення, включаючи температуру, яскравість та інтенсивність світла. • Моніторинг поточного стану освітлення в окремих зонах. • Налаштування автоматичного включення або вимикання світильників. Інформація про користувача зберігається у відповідному класі, який містить поля даних, такі як особисті дані, пароль для персонального кабінету та зона керування освітленням. Що стосується світлових об'єктів, кожна світлодіодна стрічка має значення температури, певний колір, інтенсивність та зону розташування. Зв'язки між класами можна побачити на відповідній діаграмі на рисунку 5.2.1. Рис. 5.2.1— Інформаційна модель системи 5.3 Структура діаграми компонентів Діаграма компонентів, також відома як діаграма компонентів UML, використовується для опису організації та зв'язків фізичних компонентів у системі. Ці діаграми зазвичай складаються для деталізації реалізації моделі та переконання в правильності кожного аспекту необхідної функціональності системи. Лист ЧДТУ.231933.001 ПЗ 46 Змн. Арк. № докум. Підпис Дата Компонент є логічним блоком системи, що перебуває на трохи вищому рівні абстракції, ніж класи. Він може бути зображений у вигляді прямокутника з вкладками або словом, розташованим над назвою компонента, що допомагає відрізнити його від класу. У нашій системі користувач взаємодіє з наступними компонентами за допомогою елемента інтерфейсу: панель налаштувань, компонент управління станом світильника, компонент відстеження властивостей світильника, компонент відстеження стану світильника в певній зоні та компонент налаштування світла. Останні компоненти, у свою чергу, мають зв'язки з компонентом керування освітленням будівлі та компонентом веб-серверу. Лист ЧДТУ.231933.001 ПЗ 47 Змн. Арк. № докум. Підпис Дата Рис. 5.3.1 – Діаграма компонентів системи 5.4 Опис UI flow діаграми UI (User Interface) діаграми, також відомі як діаграми потоку інтерфейсу або розкадровки, є ефективним засобом аналізу вашого користувацького інтерфейсу. Вони дозволяють моделювати взаємозв'язки на високому рівні між основними елементами інтерфейсу та відповідно оцінювати зручність його використання. Діаграми потоку інтерфейсу користувача зазвичай застосовуються з двома основними метами. По-перше, вони допомагають моделювати взаємодію користувачів з вашим програмним забезпеченням для конкретного сценарію Лист ЧДТУ.231933.001 ПЗ 48 Змн. Арк. № докум. Підпис Дата використання. Наприклад, варіант використання може охоплювати декілька екранів, і діаграма потоку інтерфейсу відображає, як ці екрани взаємодіють між собою. За допомогою такої діаграми можна отримати повніше розуміння поведінки користувача у визначеному сценарії використання. На рисунку 5.4.1 зображена діаграма, на якій ми можемо побачити приблизний інтерфейс та взаємозв'язок між усіма сторінками мобільного додатка, а також їх основні функціональні можливості. Рис. 5.4.1 – UI flow діаграма 5.5 Апаратна частина програмного забезпечення Ми створюємо наступну схему, використовуючи такі компоненти: контролер esp32 для Wi-Fi та Bluetooth, світлодіодні стрічки, фоторезистори, годинник реального часу, макетну плату та додаткові елементи, такі як дроти з різними типами з'єднань (Мама-Мама, Мама-Тато, Тато-Тато) та інші. Лист ЧДТУ.231933.001 ПЗ 49 Змн. Арк. № докум. Підпис Дата Рис. 5.5.1 – Схема під’єднання світлодіодного пристрою На рисунку 5.5.2 та рисунку 5.5.3 надано візуальне представлення апаратної частини програмного забезпечення. Ці зображення наглядно демонструють вигляд нашої схеми та всіх її ключових компонентів. Рис 5.5.2 – Апаратна частина програмного забезпечення Лист ЧДТУ.231933.001 ПЗ 50 Змн. Арк. № докум. Підпис Дата Рис. 5.5.3 – Апаратна частина програмного забезпечення В результаті збирання цих компонентів ми отримуємо схему, яка дозволяє здійснювати наступні функції: зчитування даних з фоторезисторів для автоматичного регулювання освітлення, керування світлодіодними стрічками для створення різних ефектів освітлення, синхронізація з годинником реального часу для програмування режимів включення та виключення світла, а також можливість зв'язку по бездротовому з'єднанню Wi-Fi та Bluetooth для дистанційного керування та налаштування системи. Ця схема є ключовою складовою нашої системи освітлення. Користувач, використовуючи свій мобільний пристрій, передає команди до плати Arduino. Arduino обробляє ці команди, що призводить до візуальних змін у роботі освітлення. Ми можемо спостерігати зміну кольору, температури та яскравості на світлодіодному пристрої. Крім того, ми можемо налаштовувати його залежно від часу доби, включати та виключати його вручну та інші функції. Наш мобільний додаток розроблений з використанням Flutter, а Arduino програмується на мові C. Система взаємодіє через Wi-Fi та Bluetooth з'єднання. 5.6 Інструкція з використання програмного продукту При відкритті додатка, користувач автоматично переходить на головну сторінку, де розміщене меню з двома вкладками - "Налаштування" та "Зони будівлі". Зовнішній вигляд цієї сторінки виглядає наступним чином: Лист ЧДТУ.231933.001 ПЗ 51 Змн. Арк. № докум. Підпис Дата Рис. 5.6.1 – Головний екран Коли користувач переходить до розділу налаштувань, він має можливість вибрати мову додатку - російську, англійську або українську. Також, він може вручну встановити поточний час доби за двома різними методами та підключити світлодіодний пристрій. Детальний процес описано на рисунку 5.6.2 - Меню налаштувань. Лист ЧДТУ.231933.001 ПЗ 52 Змн. Арк. № докум. Підпис Дата Рис.5.6.2 – Меню налаштувань Лист ЧДТУ.231933.001 ПЗ 53 Змн. Арк. № докум. Підпис Дата Повернувшись на головну сторінку, ми переходимо до розділу "Зони будівлі", де користувач зможе побачити перелік кімнат, в яких розміщені наші світлодіодні стрічки. Рис. 5.6.3 – Зони будівлі При переході до певної зони ми можемо вибрати конкретний світлодіодний пристрій, який нас цікавить, і вручну налаштувати його яскравість, температуру або колір. Крім того, ми можемо переглянути поточний стан пристрою та переключити його: увімкнути або вимкнути. В залежності від його стану, ми можемо змінити його налаштування, а світло автоматично адаптується з урахуванням поточного часу доби. Крім того, користувач може встановити таймер Лист ЧДТУ.231933.001 ПЗ 54 Змн. Арк. № докум. Підпис Дата для автоматичного включення або вимкнення світла. Докладніше це можна побачити на рисунку 5.6.4 - Налаштування світла. Рис. 5.6.4 – Налаштування світла Лист ЧДТУ.231933.001 ПЗ 55 Змн. Арк. № докум. Підпис Дата Ми маємо можливість повернутися до головного меню з будь-якої сторінки і здійснювати необхідні користувачеві операції. Головне меню надає зручний доступ до всіх основних функцій і можливостей, що дозволяє користувачу легко навігувати і виконувати різноманітні дії. Незалежно від того, на якій сторінці знаходиться користувач, він завжди може швидко повернутися до головного меню для подальшої навігації та виконання потрібних завдань. Лист ЧДТУ.231933.001 ПЗ 56 Змн. Арк. № докум. Підпис Дата ВИСНОВКИ У ході роботи була проведена оцінка актуальності теми автоматизованих систем керування мультизональним освітленням. Швидкий розвиток технологій та зростання усвідомлення енергоефективності і комфорту ведуть до збільшення популярності автоматизованих систем керування освітленням, зокрема мультизональним. У процесі аналізу сучасних автоматизованих систем керування світлом було виявлено, що такі системи стають все більш поширеними і важливими в сучасних будівлях і приміщеннях. Переваги автоматизованих систем керування світлом включають можливість програмування та налаштування різних режимів освітлення відповідно до потреб користувача. Це дозволяє забезпечити оптимальний рівень освітленості в будь-який час доби та з урахуванням конкретних вимог і пріоритетів. Такі системи також пропонують можливості енергозбереження, оскільки вони дозволяють автоматично вимикати світло в пустих приміщеннях або регулювати його яскравість в залежності від наявності природного світла. Це допомагає знизити споживання електроенергії та витрати на освітлення. Крім того, сучасні системи керування світлом часто поєднуються з іншими системами автоматизації будівель, такими як системи безпеки, клімат-контролю та розумного дому. Це дозволяє створювати інтегровані інтелектуальні системи, які забезпечують гармонійне функціонування всіх аспектів будівлі. Загалом, аналіз сучасних автоматизованих систем керування світлом підтверджує їх значну роль у створенні ефективних і комфортних просторів. Враховуючи постійний розвиток технологій, можна очікувати подальшого зростання і вдосконалення таких систем у майбутньому. У даній роботі була представлена система управління освітленням будівлі за допомогою мобільного додатку. Завдяки цій системі користувач може керувати освітленням будівлі, адаптувати його до поточного часу доби та встановлювати таймери для автоматичного увімкнення або вимкнення світла. Лист ЧДТУ.231933.001 ПЗ 57 Змн. Арк. № докум. Підпис Дата Система автоматизованого керування освітленням мультизональної будівлі володіє рядом функцій, зокрема повним контролем рівня освітленості в кожному приміщенні, можливістю ручного керування інтенсивністю, температурою та яскравістю світла. Крім того, система автоматично адаптує освітлення в залежності від часу доби, забезпечуючи оптимальні умови освітлення протягом дня. Також передбачена можливість автоматичного включення або виключення освітлення з використанням астрономічних показників, таких як схід або захід сонця. Запропонований застосунок має потенціал для використання різними категоріями користувачів. Система проявила високу ефективність і може бути успішно використана в різних сферах. Її широкий спектр потенційного використання свідчить про значимі переваги, які вона принесе користувачам. Лист ЧДТУ.231933.001 ПЗ 58 Змн. Арк. № докум. Підпис Дата СПИСОК ВИКОРИСТАНИХ ДЖЕРЕЛ 1. Gubbi, R. Buyya, S. Marusic and M. Palaniswami, "Internet of Things (loT): A vision architecctural elements and future directions", Future Generation Computer Systems, 2013. — 45 p. 2. Вступ до засобів управління оствітленням [Електронний ресурс] – К.: Ділує, 2019. — 3 с. — Режим доступу до ресурса: https://lightingcontrolsassociation.org/2017/07/21/introduction-to-lighting-controls. 3. Neelam Verma, Anjali Jain. " Optimized Automatic Lighting Control in a Hotel Building for Energy Efficiency”, International Conference on Power Energy, 2018. — 170 p. 4. H. Park et al. "Soummotulti-modal Illumimote: Multi-modal and high-fidelity light sensor module for wireless sensor networks", IEEE Sensors Journal, 2006. — 170 p 5. Hajjaj, M., Miki, M., & Shimohara, K. “The Effect of Using the Intelligent Lighting System to Deduct the Power Consumption at the Office”, IEEE 7th Conference on Systems, Process and Control (ICSPC), 2019. — 66 p. 6. Smart Wallbox Sensors [Електронний ресурс]. — 2020. — Режим доступу до ресурса: https://www.leviton.com/en/products/brands/smart-sensors. 7. Understanding Building Automation and Control Systems [Електронний ресурс]. – 2013. — Режим доступу до ресурсу: http://www.kmccontrols.com/products/Understanding_Building_Automation_and_ Control_Systems.aspx. 8. J. Burke et al. "Embedding expression: Pervasive computing architecture for art and entertainment", Elsevier PMC Journal, 2006. — 17 p. 9. Flutter Documentation [Електронний ресурс]. — 2020. — Режим доступу до ресурса: https://flutter.dev/docs. 10. Payne R. "Beginning App Development with Flutter: Create Cross-Platform Mobile Apps / Rap Payne", Apress, 2019. — 334 p. 11. Michael McRoberts. "Beginning Arduino", Apress, 2010. — 50 p. 12. Adam Gerber, Clifton Craig. "Learn Android Studio. Build Android Apps quickly and effectively", Apress, 2015. — 129 p Лист ЧДТУ.231933.001 ПЗ 59 Змн. Арк. № докум. Підпис Дата 13. Grade Booch, James Rumbaugh, Ivar Jacobson. "The Unified Modeling Language Reference Manual", Addison-Wesley, 2001. — 33 p. 14. Philippe Kruchten. "The Rational Unified Process -An Introduction", 2nd edition, Addison-Wesley, 2000. — 170 p. Лист ЧДТУ.231933.001 ПЗ 60 Змн. Арк. № докум. Підпис Дата