1. Repository at ChSTU
  2. Випускні кваліфікаційні роботи
  3. Бакалавр
  4. 172 Електронні комунікації та радіотехніка (Телекомунікації)
Please use this identifier to cite or link to this item: https://er.chdtu.edu.ua/handle/ChSTU/8269
Title: Розробка системи розумного керування опаленням
Authors: Гончаров, Артем Володимирович
Кибукевич, Назарій Федорович
Keywords: розумний дім;сенсори;керування опаленням;Cisco Packet Tracer;інтернет;Raspberry Pi
Issue Date: 2020
Abstract: В даній роботі розроблено систему розумного керування опаленням в будинку/квартирі. Система побудована на основі Raspberry Pi. Перевагою системи є можливість її масштабування, модернізації та контролю через Інтернет з будь-якої точки планети, де є доступ до мережі Інтернет. Запропонована розробка здатна вирішити актуальні проблеми, адже може використовуватися в приватних будинках та квартирах для оптимального керування опаленням, що дає змогу встановити комфортні умови вдома при мінімальному втручанні в керування опаленням.
URI: https://er.chdtu.edu.ua/handle/ChSTU/8269
Appears in Collections:172 Електронні комунікації та радіотехніка (Телекомунікації)

Files in This Item:
File Description SizeFormat 
Б_172_Кибукевич_Гончаров.pdf
  Restricted Access		1.04 MBAdobe PDFView/Open Request a copy
Show full item record


Items in DSpace are protected by copyright, with all rights reserved, unless otherwise indicated.

Extracted text 
МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ І НАУКИ УКРАЇНИ 
ЧЕРКАСЬКИЙ ДЕРЖАВНИЙ ТЕХНОЛОГІЧНИЙ УНІВЕРСИТЕТ 
ФАКУЛЬТЕТ ЕЛЕКТРОННИХ ТЕХНОЛОГІЙ І РОБОТОТЕХНІКИ 
КАФЕДРА РАДІОТЕХНІКИ, ТЕЛЕКОМУНІКАЦІЙНИХ І РОБОТОТЕХНІЧНИХ 
СИСТЕМ 
 
 
 
 
 
 
 
Пояснювальна записка 
до кваліфікаційної роботи 
 бакалавра       
(освітній ступінь) 
 
 
 
на тему Розробка системи розумного керування опаленням   
 
 
 
 
 
 
 
Виконав: студент  4  курсу, групи ТК-65  
спеціальності 
 172 «Телекомунікації та радіотехніка»  
(шифр і назва напряму підготовки, спеціальності) 
 (освітня програма – «Телекомунікації»)  
 Кибукевич Н.Ф.  
(прізвище та ініціали) 
Керівник  Гончаров А.В.  
(прізвище та ініціали) 
Рецензент  Стась С.В.  
(прізвище та ініціали) 
 
 
 
 
 
 
 
Черкаси – 2020 року
‘’ 
ЗМІСТ 
 
ВСТУП 3 
1. ПАТЕНТНИЙ ПОШУК ТА ОГЛЯД ЗАВОДСЬКИХ РІШЕНЬ 5 
1.1. Інтернет речей або IoT 5 
1.3. Безпека в IoT 6 
1.4. Способи об'єднання пристроїв в мережу 7 
1.5. Концепція розумного дому 8 
1.6. Огляд заводських рішень 10 
2. ОБҐРУНТУВАННЯ ТЕХНІЧНОГО ЗАВДАННЯ. РОЗРОБКА 
СТРУКТУРНИХ, ФУНКЦІОНАЛЬНИХ ТА ПРИНЦИПОВИХ РІШЕНЬ 13 
2.1. Обґрунтування технічного завдання 13 
2.3. Моделювання системи в Cisco Packet Tracer 16 
2.4. Вибір комп’ютера для сервера розумного дому 18 
2.5. Вибір ПЗ для системи розумного дому 22 
3. ОХОРОНА ПРАЦІ 23 
3.1. Аналіз небезпек та шкідливостей, що впливають на працівників технічної 
лабораторії 23 
3.2. Розрахунок системи кондиціювання повітря лабораторії 28 
3.2.1. Розрахунок надходження тепла в приміщення 29 
3.2.6. Розрахунок надходження вологи в приміщення 33 
9.2.4. Продуктивність систем кондиціонування повітря 34 
9.2.5. Розрахунок потужності повітроохолоджувача 35 
Висновок 39 
Перелік використаних джерел 40 
 
 
 
 
  
Арк. 
ТК65.020023.001 ПЗ 
2 
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата 
‘’ 
ВСТУП 
 
На сьогоднішній день кількість пристроїв підключених до мережі стрімко 
зростає. За прогнозами станом на 2020 р. до мережі буде підключено близько 30 
млд інтелектуальних пристроїв. За оцінками аналітиків щомісяця до мережі 
підключається більше 3-х млн нових пристроїв. Ймовірно третина з них це - 
персональні комп’ютери, смартфони, планшети, телевізори. Інші дві третіх - це так 
звані інтелектуальні пристрої. Прикладами інтелектуальних підключених 
пристроїв є розумні Wi Fi лампи, датчики температури, датчики освітленості та 
вологості, носимі пристрої (смарт годинники, фітнес браслети, 
кардіостимулятори). Такими інтелектуальними пристроями можна оснастити 
розумні будинки. Датчики по всьому будинку будуть збирати дані та відправляти 
їх на сервер для подальшої їх обробки після чого сервер даватиме команди такому 
типу інтелектуальних пристроїв як актуатори. Актуатори - це пристрої які 
приймають електричні сигнали та перетворюють їх у фізичні дії. Наприклад 
датчики температури та вологості моніторять температуру та вологість в будинку, 
при зниженні температури в холодну пору року сервер посилає сигнал системі 
опалення на увімкнення обігріву для досягнення заданої температури та 
посилаючись на показання датчиків регулює її потужність. Також така система 
може працювати за сценаріями та зменшувати потужність опалення коли вдома 
нікого немає, а перед поверненням господарів додому вмикати опалення. Тобто 
така система може самостійно підтримувати мікроклімат в будинку і роботи це 
максимально ефективно.  
На сьогоднішній день електроніка стає все доступнішою і на ринку 
з’являється все більше систем розумного дому які мають широкий функціонал і 
порівняно не високу ціну. Це дає можливість автоматизувати наш побут. Такі 
системи розумного дому можуть не тільки виконувати за нас певну роботу, але і 
виконувати її ефективніше. Також завдяки достатній обчислювальній потужності 
Арк. 
ТК65.020023.001 ПЗ 
3 
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата 
‘’ 
вони можуть працювати не просто відповідно заданих налаштувань, а й 
адаптуватись під наші потреби.  
Які ж компанії займаються розробкою таких систем? Одними з таких 
виробників є всім знайомі компанії. Xiaomi (дочірні компанії Aquara, Mijia). 
Система розумного дому цієї компанії має невисоку ціну і доволі проста у 
використанні. Та компанія Apple з її системою Apple Home Kit. Плюсом систем 
Apple є те що всі пристрої (смартфони, ПК, і тд) в мережі належать до однієї 
екосистеми що спрощує і покращує взаємодію між ними, та дає можливість 
використовувати голосовий асистент Siri.  
В даному дипломному проекті побудовано систему розумного дому для 
інтелектуального керування опаленням в приміщенні. В ролі сервера використано 
одноплатний комп’ютер Raspberry Pi. Програмна частина - система з відкритим 
кодом MajorDoMo. Так як даний софт є відкритим - це дає можливість повністю 
налаштувати систему під себе та “подружити” її з датчиками та актуаторами різних 
виробників та з саморобними пристроями. В даному проекті сервер керуватиме 
мікрокліматом в приміщенні. Мережа складатиметься із безпосередньо сервера, 
датчиків температури та вологості та виконуючого пристрою (актуатора). Актуатор 
повинен підбиратися відповідно до того типу опалення яке використовується 
(кондиціонер, газове опалення, електричне опалення).  
В пояснювальній записці продемонстровано схему мережі в програмі 
CISCO Packet Tracer. Також продемонстровано приклад інтерфейсу для керування 
даною системою. Датчики та виконуючі пристрої будуть обмінюватись даними по 
протоколу MQTT для чого на сервер буде установлено MQTT брокер Eclipse 
Mosquitto. Це ПЗ з відкритим кодом. Зібрано стендову модель для демонстрації 
роботи системи.  
Арк. 
ТК65.020023.001 ПЗ 
4 
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата 
‘’ 
1. ПАТЕНТНИЙ ПОШУК ТА ОГЛЯД ЗАВОДСЬКИХ РІШЕНЬ 
 
1.1. Інтернет речей або IoT 
 
А чи знаєте ви, що фермери можуть розміщувати на рослинах датчики які 
надаватимуть їм інформацію щодо того коли рослину необхідно полити, яку 
кількість води потрібно і коли необхідно збирати врожай? Така інформація дасть 
змогу отримати максимально якісний урожай. Шахтарі можуть розміщувати у 
вугільних шахтах датчики, які можуть вловлювати найменші концентрації 
небезпечних газів. Така інформація не просто покращить життя — вона буквально 
рятує життя. Інтернет речей описує зростаючий ринок цифрових технологій, 
пов'язаних з інтернетом. Такі технології дозволяють покращити життя кожного на 
цій планеті. Сьогодні можна тільки здогадуватись як багато і які типи робочих 
місць він створить.  
Інтернет речей (Internet of Things, IoT) — концепція мережі, що складається 
із взаємозв'язаних фізичних пристроїв, які мають вбудовані давачі, а також 
програмне забезпечення, що дозволяє здійснювати передачу і обмін даними між 
фізичним світом і комп'ютерними системами в автоматичному режимі, за 
допомогою використання стандартних протоколів зв'язку. Окрім давачів, мережа 
може мати виконавчі пристрої, вбудовані у фізичні об'єкти і пов'язані між собою 
через дротові чи бездротові мережі. Ці взаємопов'язані пристрої мають можливість 
зчитування та приведення в дію, функцію програмування та ідентифікації, а також 
дозволяють виключити необхідність участі людини, за рахунок використання 
інтелектуальних інтерфейсів.  
 
  
Арк. 
ТК65.020023.001 ПЗ 
5 
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата 
‘’ 
1.2. Історія IoT 
 
Термін “Інтернет речей” (ІР) вперше був введений Кевіном Ештоном у 1999 
року під час його роботи над Procter & Gamble, щоб описати систему, в якій фізичні 
об'єкти могли бути пов'язані з давачами і мережею Інтернет. Ештон ввів цей термін, 
щоб проілюструвати можливості радіочастотної ідентифікації (RFID), яка 
використовується в корпоративних системах поставок, щоб порахувати і 
відстежити товари без потреби в людському втручанні. Сьогодні, інтернет речей 
став популярним терміном для опису сценаріїв, у яких інтернет з'єднання і 
обчислювальна здатність поширюються на безліч об'єктів, пристроїв, давачів і 
повсякденних об'єктів. Основною концепцією ІР є можливість підключення 
всіляких об'єктів (речей), які людина може використовувати в повсякденному 
житті, наприклад, холодильник, кондиціонер, автомобіль, велосипед і навіть 
кросівки. Всі ці об'єкти (речі) повинні бути оснащені вбудованими давачами або 
сенсорами, які мають можливість обробляти інформацію, що надходить з 
навколишнього середовища, обмінюватися нею і виконувати різні дії в залежності 
від отриманої інформації. Прикладом впровадження такої концепції є система 
“розумний будинок” або “розумна ферма”. Ця система аналізує дані навколишнього 
середовища і в залежності від показників регулює температуру в приміщенні. У 
зимовий період регулюються інтенсивність опалення, а в разі спекотної погоди 
будинок має механізми відкривання і закривання вікон, завдяки чому 
провітрюється будинок, і все це відбувається без втручання людини. 
1.3. Безпека в IoT 
В сучасному світі інтелектуальних пристрої більше ніж людей. Все більше 
людей постійно підключено до інтернету за допомогою того чи іншого пристрою. 
Стрімко росте число людей які використовують більше 3-х інтелектуальних 
пристроїв пристроїв. Це смартфони, ПК, фітнес браслети, розумні годинники та 
інші. Станом на 2020 рік на кожного користувача припадає близько 6.58 
Арк. 
ТК65.020023.001 ПЗ 
6 
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата 
‘’ 
інтелектуальних пристрої. Інтернет речей може викликати величезні зміни у 
повсякденному житті, надавши звичайним користувачам абсолютно новий рівень 
комфорту. Але якщо елементи такої системи не будуть належним чином захищені 
від несанкціонованого втручання, за допомогою надійного криптографічного 
алгоритму, замість користі вони принесуть шкоду, надавши кібер злочинцям 
лазівку для підриву інформаційної безпеки. Оскільки речі із вбудованими 
комп'ютерами зберігають дуже багато інформації про свого власника, зокрема 
можуть знати його точне місцезнаходження, доступ до такої інформації може 
допомогти зловмисникам вчинити злочин. Відсутність на даний час стандартів для 
захисту таких автономних мереж дещо сповільнює впровадження інтернету речей 
у повсякденне життя.  
 
1.4. Способи об'єднання пристроїв в мережу 
 
Інтеграція з Інтернетом має на увазі, що пристрої будуть використовувати IP-
адресу як унікальний ідентифікатор. Проте, через обмежені адресні простори в IPv4 
(що дозволяє використовувати 4,3 мільярда унікальних адрес), об'єктам ІР 
доведеться використовувати IPv6, який забезпечує унікальними адресами 
мережевого рівня не менше 300 млн пристроїв на одного жителя Землі. Об'єктами 
в ІР будуть не тільки пристрої із сенсорними можливостями, але також пристрої, 
які виконують дії (наприклад, лампочки або замки, якими керують через Інтернет). 
Значною мірою, майбутнє інтернету речей не буде можливим без підтримки IPv6, 
отже, глобальне впровадження IPv6 у найближчі роки буде мати вирішальне 
значення для успішного розвитку ІР в майбутньому. Для бездротової передачі 
даних особливо важливу роль в побудові інтернету речей відіграють такі 
характеристики, як ефективність, відмовостійкість, адаптивність, можливість 
самоорганізації. Основне зацікавлення в цьому сенсі представляє стандарт IEEE 
Арк. 
ТК65.020023.001 ПЗ 
7 
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата 
‘’ 
802.15.4, що управляє доступом для організації енергоефективних персональних 
мереж, і є основою для таких протоколів, як ZigBee, WiFi, Bluetooth, 6LoWPAN.   
ZigBee — це комунікаційна технологія, заснована на протоколі IEEE 802.15.4 
для реалізації низько швидкісних бездротових приватних мереж. ZigBee володіє 
такими характеристиками, як низьке енергоспоживання, низька швидкість передачі 
даних, низька вартість і висока пропускна здатність. В даний час ZigBee 
використовується в основному при передаванні інформації між різними речами 
електронного обладнання, які знаходяться в межах короткої відстані і швидкості 
передачі даних не дуже висока. Це, в основному периферійні пристрої (мишка, 
клавіатура) і побутова електроніка (TV, DVD), а також пристрої промислового 
управління (монітори, давачі і засоби автоматизації).  
WiFi — це локальна бездротова технологія, яка використовує 2,4 ГГц 
надвисокої частоти або 5 ГГц супер-високочастотної радіохвилі. Ця технологія 
дуже добре підходить для передавання великих обсягів даних по бездротовій 
мережі між пристроями, але це також вимагає багато енергії для роботи і має 
невеликий рівень пропускної здатності даних. При використанні цієї технології 
потрібно буде замінювати батареї у всіх пристроях на регулярній основі.  
Bluetooth — це бездротова технологія, яка використовується для передачі 
даних в персональних мережах. Він передає дані по смузі частот від 2,4 до 2,485 
ГГц і працює на коротших відстанях, ніж Wi-Fi. Ви можете синхронізувати пару 
пристроїв, таких як телефони, навушники, колонки, комп'ютери і багато іншого. З 
розвитком Bluetooth v4.0 з'явилася можливість реалізувати функцію низького 
енергоспоживання і збільшений радіус дії до декількох десятків метрів. 
 
1.5. Концепція розумного дому 
 
Розумний дім – це комплекс технічних рішень направлених на покращення 
якості та зручності життя за рахунок автоматизації технічних систем якими ми 
Арк. 
ТК65.020023.001 ПЗ 
8 
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата 
‘’ 
користуємося у повсякденні. В системі розумного дому всі електричні пристрої 
функціонально пов’язані між собою що дозволяє централізовано ними керувати. 
Проте розумний дім це не просто можливість керувати пристроями віддалено (за 
допомогою пульта дистанційного керування чи через інтернет). Система розумного 
дому передбачає те що пристрої які входять в склад розумного дому є 
інтелектуальними. Наявність таких інтелектуальних пристроїв дає змогу 
автоматично керувати багатьма параметрами в будинку. Регулювати освітленість, 
максимально ефективно керувати опаленням для підтримання комфортного 
мікроклімату, збирати дані з таких датчиків, як датчики температури, вологості, 
датчики диму, витоку води та інші. Збір і обробка таких даних значно покращує 
якість та безпеку життя так як система може вчасно нас попередити про 
незадовільні умови в будинку та змінити їх за можливості. 
Основними функціями, які можна виділити, в розумному будинку є: 
● Безпека (охоронні системи та системи відеонагляду, системи моніторингу 
витоку води, газу). 
● Розважальні (голосові асистенти, інтелектуальне керування 
мультимедійними системами). 
● Покращення комфорту життя за рахунок автоматизації повсякденних 
однотипних дій (ввімкнення/вимкнення електричних пристроїв, керування 
якістю освітлення, керування опаленням). 
Будь яка система розумного дому складається із трьох основних типів 
пристроїв: 
● Домашній шлюз (Home Gateway) – виступає в якості засобу локального 
підключення до пристроїв IoT. Це пристрій призначений для надання 
доступу до інтернету, бездротового підключення та локальної логіки для 
інтелектуальних пристроїв. Домашній шлюз надає постійно працюючий 
сервіс реєстрації інтернету речей та сервіс автоматичного виявлення речей в 
локальній мережі Ethernet і бездротовій мережі. При підключенні пристрою 
Арк. 
ТК65.020023.001 ПЗ 
9 
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата 
‘’ 
до Home Gateway користувач може керувати даним пристроєм за допомогою 
свого ПК, смартфону, планшуту. 
● Датчики – збирають та надсилають дані для подальшої їх обробки. 
● Актуатори (виконуючі пристрої). Актуатори отримують електричні 
сигнали і виконують певні фізичні дії такі як регулювання освітленості в 
будинку, закривання/відкривання штор і жалюзів, ввімкнення побутових 
приладів (електрочайник, кондиціонер, телевізор, вот=рота гаража і тд), 
керування опаленням підняття температури коли вдома хтось є, зменшення 
температури коли вдома нікого немає для економії електроенергії / газу. 
Керування актуаторами виконується на основі отриманих та оброблених 
сервером даних з датчиків. 
Системи розумного дому бувають двох типів: 
● Сервер розумного дому надає виробник даної системи. В такому випадку 
сервер який керує всіма пристроями знаходиться в локальній мережі 
прямо в будинку. Перевагами такого варіанту є незалежність від 
підключення до інтернету. Недоліком є те що до нього неможливо 
підключити пристрої сторонніх виробників. 
● Виробник надає хмарний сервіс для для збору та обробки даних з датчиків 
і надсилання команд актуаторам. Перевагою такої системи є те що не 
потрібно переплачувати за сервер, до такої системи можна підключати 
пристрої різних виробників. Недостатком є те що при відсутності 
інтернету система не може повноцінно працювати. 
 
1.6. Огляд заводських рішень 
 
Патентний пошук та огляд вже існуючих рішень має важливе значення при 
проектуванні пристрою / системи. Це дозволяє проаналізувати недоліки та 
переваги існуючих рішень та уникнути цих недоліків при проектуванні. Також при 
Арк. 
ТК65.020023.001 ПЗ 
10 
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата 
‘’ 
аналізу вже існуючих рішень можна перевірити наскільки доцільно вносити якісь 
свої доповнення. Адже може виявитись що вже були спроби внести на, перший 
погляд, хороші рішення які згодом виявилися не доцільними. 
На сьогоднішній день інтернет речей (IoT) стрімкими темпами розвивається 
завдяки чому розвиваються і системи розумного дому. Електроніка для реалізації 
IoT стає все доступнішою. На сьогоднішній день все більше компаній займаються 
розробкою та виробництвом систем розумного дому. 
Такі компанії як Apple, Google, Xiaomi, Aqara, CLAP та багато інших 
розробляють та виготовляють обладнання для розумного дому та надають 
підтримку у вигляді хмарних сервісів для керування таким обладнанням. 
Apple HomeKit – програмний фреймворк компанії Apple який дає змогу 
керувати з iOS пристроями IoT від понад 100 брендів по всьому світу. HomeKit 
вперше був представлений компанією Apple в 2014 році разом із iOS 8. HomeKit 
може підтримуватися на всіх пристроях Apple за допомогою голосового асистента 
Siri. Всі продукти які підтримуються HomeKit повинні мати процесор шифрування 
що дає змогу збільшити безпеку такої системи. 
Розумний дім Xiaomi – Компанія Xiaomi розробляє і виготовляє велику 
кількість обладнання для розумного дому. Також компанія надає для керування 
своїми пристроями хмарний сервіс MiHome. Основною перевагою даної компанії в 
цій сфері є те що вона має такої дочірні компанії які виготовляють багато 
обладнання для розумного дому. Тому при використанні розумного дому 
користувач має широкий вибір пристроїв і може підібрати конфігурацію яка 
підходить для його потреб. Також Xiaomi постійно оновлює як сової апаратні 
рішення так і ПЗ що не дозволяє компанії відставати на ринку IoT.  
CLAP – система розумного дому розроблена в Україні. Компанія заснована 
у 2016 році. Засновник і генеральний директор компанії – Олександр Пойманов. 
Дана система на відміну від вище описаних не використовує хмарний сервіс, а має 
власний сервер. Виробництво продукції даної компанії ведеться у Вінниці. 
Стандартний набір включає в себе такі компоненти: 
Арк. 
ТК65.020023.001 ПЗ 
11 
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата 
‘’ 
● Координаційний центр “Хаб” для збору інформації та прийняття рішень, 
керуюча панель, яка з'єднується з домофоном; 
● Бездротові датчики, які контролюють головні параметри в будинку: 
○ диму, 
○ руху, 
○ відкриття дверей чи вікон, 
○ затоплення; 
○ мультидатчики (з сенсорами освітленості, вологості і 
температури), 
● Автоматичні водяні крани; 
● Терморегулятор для батарей; 
● Зчитувачі показників лічильників. 
 
  
Арк. 
ТК65.020023.001 ПЗ 
12 
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата 
‘’ 
2. ОБҐРУНТУВАННЯ ТЕХНІЧНОГО ЗАВДАННЯ. РОЗРОБКА 
СТРУКТУРНИХ, ФУНКЦІОНАЛЬНИХ ТА ПРИНЦИПОВИХ РІШЕНЬ 
 
В даному розділі обґрунтовано технічне завдання. Описано чому обрано саме 
такі комплектуючі та наскільки вони відповідають вимогам. Описано процес 
розробки системи розумного керування опаленням в системі розумного дому на 
основі сервера на Raspberry Pi та програмного забезпечення MajorDoMo. 
Проаналізовано структурну схему та описано сценарії роботи. 
 
2.1. Обґрунтування технічного завдання 
 При проектуванні будь якого виробу перш за все необхідно враховувати 
необхідні технічні та експлуатаційні характеристики. До виробу також ставляться 
техніко економічні вимоги. Необхідно проектувати виріб так щоб мати можливість 
його легко та дешево його виготовляти серійно. В подальшому ці моменти 
впливатимуть на кінцеву вартість продукту. 
Розробляючи систему розумного дому необхідно враховувати такі основні 
пункти: 
● Ціна обладнання повинна бути порівняно невисокою. 
● Обладнання повинно бути надійним. А в разі виходу його із ладу заміна 
не повинна займати багато часу. 
● Необхідно мати можливість створення бекапу налаштувань для 
швидкого налаштування після аварії. 
● Програмне забезпечення повинне мати можливість легко додавати 
нови пристрої в мережу та обмінюватися даними з ними по різним 
протоколам даних. 
● Програмне забезпечення повинно підтримуватися розробником та 
отримувати регулярні оновлення, що гарантує більш стабільну його 
роботу. 
Арк. 
ТК65.020023.001 ПЗ 
13 
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата 
‘’ 
Для системи розумного дому в якій використовується локальний сервер до 
даного сервера висуваються такі вимоги: 
● Потужність. 
● Надійність. 
● Дешевизна. 
● Компактність. 
 Із варіантів для розгляду можна зразу прибрати промислові сервери - вони як 
мінімум мають високу ціну. В цілому в якості сервера розумного дому можна 
використовувати будь який комп’ютер на Windows або Linux. Персональний 
комп’ютер або ноутбук. Основною перевагою такого рішення є можливість 
використовувати свій старий ПК або ноутбук. Проте надійність та компактність 
залишаються під питанням. Якщо купувати новий ПК в якості сервера розумного 
дому це виходить занадто дорого проте така система матиме високу продуктивність 
та надійність. Оптимальним варіантом для системи розумного дому буде 
одноплатний ПК. Його плюси - це невисока ціна, мінімальні розміри, низький 
рівень шуму, а в більшості випадків взагалі його відсутність завдяки пассивній 
системі охолодження чи активної системи охолодження мініатюрних розмірів. На 
сьогоднішні день ринок одноплатних комп’ютерів стрімко розвивається. На ринку 
зараз представлено десятки одноплатних ПК які можна використовувати для 
найрізноманітніших задач. Одним із найвідоміших одноплатних ПК є Raspberry Pi. 
Перевагою цього комп’ютера є дуже низька ціна, мінімальні розміри, пасивна 
безшумна система охолодження (за необхідності є можливість встановити  і 
активну).  
2.2. Опалення в розумному будинку 
 
В даній роботі основна задача системи розумного дому - це керування 
опаленням. Основні завдання Розумного будинку в рамках управління 
мікрокліматом в приміщенні: 
Арк. 
ТК65.020023.001 ПЗ 
14 
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата 
‘’ 
● гнучке управління мікрокліматом в приміщеннях 
● можливість установки бажаних показників для різних режимів 
(Нормальний / Економний) 
● відображення поточного стану мікроклімату (температура / вологість) 
і можливість перегляду історії зміни контрольованих показників. 
Найчастіше управління мікрокліматом/опаленням відбувається через 
комбінацію управління: 
● теплою підлогою 
● радіаторами опалення 
● кондиціонера 
Основна зв'язка: тепла підлога + радіатор. 
Тепла підлога фіксується на певному рівні потужності, а тонка настройка і 
швидка зміна температури в кімнатах реалізується за допомогою управління 
радіаторами. Тому що підлога більш інертна - довше набирає/віддає температуру. 
Зазвичай реалізується можливість управління температурою в кожній кімнаті 
/ приміщенні окремо. Відповідно в кожну кімнату потрібен датчик температури - 
який буде виступати джерелом даних для системи. 
Клімат-контроль - одна з частин розумного будинку яка не потребує частого 
втручання. Найчастіше налаштовуються сценарії роботи, які в подальшому 
працюють без будь-якої участі людини. 
Можливі сценарії керування опаленням опаленням: 
● приблизно за годину до пробудження Розумний будинок починає 
підвищувати температуру щоб було комфортніше прокидатися і 
вставати 
● після того ка всі зібралися, поснідали і поїхали на роботу / в школу - 
система включає режим "Нікого немає вдома" і, як наслідок, 
"Економія" і трохи опускає температуру для економії ресурсів 
Арк. 
ТК65.020023.001 ПЗ 
15 
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата 
‘’ 
● приблизно за годину до повернення всіх з роботи (або ви можете дати 
команду Розумному будинку віддалено) система призводить 
температуру до нормального рівня 
● після того, як всі лягли спати - Розумний будинок трохи знижує 
температуру - тому що це корисно для здорового сну 
 
2.3. Моделювання системи в Cisco Packet Tracer 
 
При проектуванні системи розумного керування опаленням 
використовувалась програма від компанії “Cisco Packet tracer”. Cisco Packet Tracer 
- це багатофункціональна програма моделювання мереж, яка дозволяє студентам 
експериментувати з поведінкою мережі і оцінювати можливі сценарії. Cisco Packet 
Tracer - інноваційний інструмент для моделювання та візуалізації комп'ютерних 
мереж. Він надає можливість вдосконалювати навички в галузі мереж, 
кібербезпеки та Інтернету речей (IoT). Дозволяє моделювати складні системи без 
використання спеціалізованого обладнання.  
 
Рисунок 2.1 Приклад інтерфейсу програми Cisco Packet Tracer 
Packet Tracer має три основні меню, які дозволяють: 
Арк. 
ТК65.020023.001 ПЗ 
16 
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата 
‘’ 
● додавати пристрої та підключати їх через кабелі або бездротовим способом; 
● вибирати, видаляти, перевіряти, позначати і групувати компоненти в мережі; 
● керувати вашою мережею. 
Меню керування мережею дозволяє: 
● відкрити існуючу мережу / приклад; 
● зберегти вашу поточну мережу; 
В даній програмі побудовано модель системи яка складається з: 
● Сервер розумного дому “Home Gateway”. 
● Датчика температури. 
● Датчика вологості. 
● Wi Fi маршрутизатора за допомогою якого сервер отримує доступ до 
інтернету та через який підключаються пристрої по Wi Fi. 
● Система опалення дому. 
● Кондиціонер. 
 
Рисунок 2.2 - схема системи розумного опалення змодельована в Cisco Packet 
Tracer 
Арк. 
ТК65.020023.001 ПЗ 
17 
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата 
‘’ 
 На схемі зображено основні компоненти системи розумного опалення. 
Домашній шлюз/сервер - до нього підключаються всі пристрої системи розумного 
дому і він виконує керування системою на основі отриманих з датчиків, даних. 
Датчики температури та вологості підключаються по бездротовому з’єднанні та з 
допомогою витої пари відповідно. Найкращий варіант підключення датчиків це 
бездротове з’єднання по протоколу Zigbee. Такі датчики можна розмістити там де 
вони показуватимуть найточніші значення і при цьому не потрібно протягувати 
кабелі. Виконуючі пристрої підключаються за допомогою витої пари. Так як вони 
є статичними бездротове підключення не є необхідним. На сьогоднішній день 
багато кондиціонерів мають можливість підключення по Wi Fi, тож для зменшення 
кількості кабелів що підключаються  до сервера є сенс використати бездротове 
з’єднання. Також для керування системою в схемі наявний планшет.  
 
2.4. Вибір комп’ютера для сервера розумного дому 
 
Як було сказано в попередньому розділі основними вимогами до сервера 
розумного дому є: 
● Невисока ціна. 
● Мінімальні розміри, так як далеко не в усіх вдома є приміщення де 
поміститься серверне обладнання. 
● Надійність та можливість швидкого ремонту. 
● Низький рівень шуму. 
Для таких цілей ідеально підходять одноплатні комп’ютери ринок яких стрімко 
розвивається. На сьогоднішній день одним з найпопулярніших одноплатних 
комп’ютерів є Raspberry Pi.  В даному проекті використано комп’ютер Raspberry Pi 
3 Model B. 
Арк. 
ТК65.020023.001 ПЗ 
18 
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата 
‘’ 
 Raspberry Pi 3 Model B - Це повноцінний одноплатний комп’ютер який по 
площі співрозмірний з банківською картою. Даний комп'ютер працює на чотирьох 
ядерному 64-х бітному процесорі ARM Cortex-A53 який входить до складу системи 
на чіпі (SoC) Broadcom BCM2837. 
 
Рисунок 2.3 Зовнішній вигляд Raspberry Pi 3 Model B 
Broadcom BCM2837 побудовано на архітектурі ARM Cortex-A53 з тактовою 
частотою 1,2 ГГц. В складі комп’ютера наявно 1 ГБ оперативної пам'яті. Процесор 
і пам'ять розміщені за технологією “package-on-package” безпосередньо на 
процесорі. BCM2837 включає в себе також двоядерний графічний співпроцесор 
Video Core IV® Multimedia, який забезпечує Open GL ES 2.0, апаратне прискорення 
Open VG і 1080p30 H.264 декодування. На платы наявний порт Ethernet який 
реалізований на мікросхемі USB - Ethernet перетворювача та USB хаба LAN-9512. 
Швидкості такого порта Ethernet в 100 Мбіт/с достатньо для використання 
комп’ютера в якості сервера. Raspberry Pi працює в основному на операційних 
системах, заснованих на Linux ядрі. Також можлива установка Windows 10 IOT. 
Арк. 
ТК65.020023.001 ПЗ 
19 
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата 
‘’ 
Більш того, можна придбати Raspberry з ліцензійною Windows 10 IOT за 50 доларів. 
Для установки операційних систем існує інструмент NOOBS. 
Повні характеристики Raspberry Pi 3 Model B. Raspberry Pi 3, модель B, є найбільш 
ранньою моделлю Raspberry Pi третього покоління. Він замінив модель Raspberry 
Pi 2 Model B в лютому 2016 року: 
● Чотириядерний процесор з частотою 1,2 ГГц Broadcom BCM2837 64bit 
● 1 Гб оперативної пам’яті 
● BCM43438 бездротової локальної мережі та низької енергії Bluetooth (BLE) 
на борту 
● 100 базових Ethernet 
● 40-контактний розширений GPIO 
● 4 порти USB 2 
● 4-полюсний стерео вихід та композитний відеопорт 
● Повнорозмірний HDMI 
● Порт камери CSI для підключення камери Raspberry Pi 
● Порт дисплея DSI для підключення дисплея сенсорного екрану Raspberry Pi 
● Порт Micro SD для завантаження операційної системи та зберігання даних 
● Оновлено комутований мікро USB джерело живлення до 2,5А 
Для більш стабільної роботи комп’ютера йому необхідно забезпечити якісне 
охолодження та живлення. Подавати живлення на дану модель комп’ютера можна 
двома способами через роз’єм micro USB та на піни припаяні на платі. При 
максимальному навантаженні плата може споживати до 2 А при напрузі живлення 
5 В. Тому для надійної та стабільної роботи необхідно вибрати блок живлення 
потужністю від 10 Вт. Оригінальний блок живлення який пропонує виробник для 
живлення комп’ютерів Raspberry Pi 1, 2 та 3 має наступні параметри: 
● Довжина кабелю - 1.5 м 
● Захист від перевантаження, захист від короткого замикання, захист від 
високої напруги. 
Арк. 
ТК65.020023.001 ПЗ 
20 
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата 
‘’ 
● Вихідний струм 2.5 А. 
● Вихідну напругу 5 В. 
 
Рисунок 2.4  Блок живлення для Raspberry Pi 3 Model B 
Для роботи повноцінної роботи системи опалення серверу необхідно 
отримувати та обробляти інформацію із різних датчиків. Так як датчики та інші 
пристрої різних виробників можуть використовувати різні протоколи передачі 
даних. Тому для сумісності цих пристроїв необхідні контролери які 
встановлюватимуть зв’язок з пристроями. Такі контролери також можуть частково 
брати на себе функцію керування пристроями. Такий підхід до керування 
називається гібридним. На приклад до того ж контролера опалення можуть 
підключатися не тільки клапани, які регулюють теплоносій, а й датчики 
температури, так що цей контролер може абсолютно автономно підтримувати 
задану температуру - в такому випадку, завдання центрального сервера зводиться 
до своєчасної передачі інформації про бажану комфортної температури в 
залежності від яких -то зовнішніх умов. 
Арк. 
ТК65.020023.001 ПЗ 
21 
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата 
‘’ 
2.5. Вибір ПЗ для системи розумного дому 
 
В даній роботі використовується система розумного дому MajorDoMo (Major 
Domestic Module або Головний Домашній Модуль). MajorDoMo - це відкрита 
архітектура системи, інструменти розробки, та сервіси спілкування зацікавлених 
користувачів - все це підтримує рух по розвитку і розширенню функціоналу 
платформи. Дана система є досить популярною на території колишнього СРСР. 
Незалежні розробники працюють над створенням модулів системи, якими можна 
легко доповнювати базовий функціонал платформи. Безліч користувачів беруть 
участь в тестуванні, описуючи помилки, в разі їх виникнення, а також ділячись 
своїми побажаннями щодо поліпшення роботи системи. Однією з ключових 
особливостей MajorDoMo є те, що вона "розуміє" безліч протоколів зв'язку і 
підтримує велику кількість обладнання від різних виробників, тому вибір не 
обмежений наданим "списком".  
 
 
 
  
Арк. 
ТК65.020023.001 ПЗ 
22 
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата 
‘’ 
3. ОХОРОНА ПРАЦІ 
 
3.1. Аналіз небезпек та шкідливостей, що впливають на працівників 
технічної лабораторії 
Усі роботи, щодо виконання даної кваліфікаційної роботи проводяться в 
приміщенні технічної лабораторії, де проводяться роботи з проектування системи 
керування опаленням.   
Проведення досліджень неможливе без використання комп’ютера для 
відповідних розрахунків та побудови планів та схем. Тому для більш продуктивної 
та безпечної праці співробітників лабораторії необхідно створити раціональні та 
безпечні умови праці під час роботи з в приміщенні лабораторії.   
Проаналізуємо фактори, що впливають на здоров'я і працездатність  
співробітника, який працює у лабораторії. За рівнем фізичних навантажень дана 
робота відноситься до категорії I а, оскільки не потребує навіть деякого фізичного 
навантаження при роботі з комп’ютером.  
Робоче місце співробітника є постійним і складається зі столу (для вільного 
переміщення спеціаліста за столом встановлено рухоме крісло, яке повторює 
анатомію тіла людини), в лівій і правій частині якого встановлений персональний 
комп'ютер. Робоче місце знаходиться в окремому приміщенні, мебльованому 
столами зі встановленими на них комп’ютерами. Монітори комп'ютерів розміщені 
так, щоб відстань від очей користувача до екрану складала не менше 70 cм, кут зору 
30о, для мінімізації  впливу випромінювання на зір. 
Розміри лабораторії становлять: ширина – 4 м, довжина – 8 м, висота стелі – 
3 м, площа приміщення складає 32 м2. Лабораторія розрахована на максимальну 
кількість працюючих 4 особи. Звідси площа, яка припадає на одну людину, 
становить  8 м2. Об’єм приміщення складає: 96 м3. Звідси об'єм, який припадає на 
одну людину, дорівнює 24 м3, що відповідає вимогам ДБН В.2.2.28-2010 
«Адміністративні та побутові будинки». 
Арк. 
ТК65.020023.001 ПЗ 
23 
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата 
‘’ 
Лабораторія розташована в північній частині будівлі, стіни мають світле 
забарвлення із коефіцієнтом відбиття світла 60-64%, колір має матову структуру. 
Важливе значення мають фактори мікроклімату в робочому приміщенні, так 
як вони безпосередньо впливають на здоров’я та самопочуття дослідника. Згідно з 
ДСН 3.3.6.042-99 нормативні значення основних факторів мікроклімату наступні: 
• Температури повітря: 
− в теплий період року – 23 - 25 °С (допустима – 20 - 28 °С); 
− в холодний період року – 22 - 24 °С  (допустима – 21 - 25 °С). 
• Вологість повітря: 
− в теплий період року – 40 - 60 %; 
− в холодний період року – 40 - 60 %. 
• Швидкість руху повітря: 
− в теплий період року – 0,1 м/с (допустима – 0,1...0,2 м/с) ; 
− в холодний період року –  0,1 м/с (допустима –  менше 0,1 м/с) . 
Фактичні значення даних параметрів становлять відповідно:  
• Температури повітря: 
− в теплий період року – 29 - 32 °С ; 
− в холодний період року –21 - 23 °С . 
• Вологість повітря: 
− в теплий період року – 50 - 52 %; 
− в холодний період року – 55 - 57 %. 
• Швидкість руху повітря: 
− в теплий період року – 0,08 - 0,1 м/с; 
− в холодний період року – 0,05 - 0,1м/с. 
Фактичні параметри мікроклімату повністю відповідають нормативним 
вимогам згідно ДСН 3.3.6.042-99, окрім температури повітря в теплий період року. 
Тому в приміщенні необхідно встановити систему кондиціонування повітря. 
Арк. 
ТК65.020023.001 ПЗ 
24 
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата 
‘’ 
В лабораторії в холодний період року функціонує система централізованого 
водяного опалення, яка відповідає ДБН В.2.5.67-2013 «Опалення, вентиляція та 
кондиціювання».  
Оскільки працівник проводить велику кількість часу поряд із системним 
блоком комп’ютера, то шум також являється важливим фактором виробничого 
середовища. Головним джерелом шуму є вентилятори охолодження в системному 
блоці комп’ютера та принтер. 
Згідно з ДСН 3.3.6.037-99 «Санітарні норми рівнів шуму на робочих місцях» 
нормативне значення еквівалентного рівня шуму при даному видові діяльності та 
типу робочого місця складає 50 дБА, а рівень фактичного шуму в приміщенні 
становить 46-48 дБА, що відповідає нормативному. 
На робочому місці величина напруженості електромагнітного поля не 
перевищує нормативне значення, визначене в ДСН 3.3.6.096-2002. 
Умови праці співробітників лабораторії при роботі з обладнанням крім стану 
параметрів виробничого середовища, визначаються також характеристика-ми 
використовуваного устаткування, якістю робочих матеріалів у робочій зоні, 
конструкцією робочих меблів та її розмірними характеристиками. Тип робочого 
крісла обирається у відповідності ДСТУ 7951:2015 та в залежності від тривалості 
роботи: при тривалій - масивне, при короткочасній - крісло легкої конструкції, в 
якому легко пересуватися.  
Ширина столу 0,9 м, усі предмети, що знаходяться на ньому розташовані на 
відстані не більш 75 см від працівника, отже вони знаходяться в робочій зоні. 
Висота столу 74 см; висота стільця 40-50 см (можливе індивідуальне 
налаштування). Робота з обладнанням, зокрема з комп’ютером ведеться відповідно 
до рекомендацій безпечної роботи згідно ДСанПіН 3.3.2.007-98.  
Робоча поза працюючого безпосередньо пов’язана з тривалим очікуванням 
закінчення обробки результатів комп’ютером, що в свою чергу призводить до 
періодичного перебування в незручній, фіксованій позі до 25% від загальної 
тривалості роботи. 
Арк. 
ТК65.020023.001 ПЗ 
25 
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата 
‘’ 
Ступінь складності завдання полягає в передачі інформації, обробці 
отриманих результатів, визначаючи їх вірність та коректність, що відповідає 
допустимому класові умов праці. 
Раціонально виконане освітлення виробничих приміщень надає позитивного 
психофізіологічного впливу на працюючих, сприяє підвищенню продуктивності 
праці, забезпеченню її безпеки, знижує втому і травматизм на виробництві, зберігає 
високу працездатність в процесі праці. 
Приміщення лабораторії - це приміщення з однобічним природним 
освітленням, північно-східною орієнтацією віконних отворів. Природне освітлення 
забезпечується крізь вікна. Розміри чотирьох вікон приміщення однакові і 
становлять 1,31,4 м. 
Робочі столи розташовані таким чином, що вікна знаходяться збоку від 
працюючого. Вікна обладнані світлорозсіююючими шторками. При цьому у полі 
зору працюючого  забезпечується оптимальне співвідношення яскравості робочих 
та навколишніх поверхонь та обмежене відбивання світла від екрану та 
функціональної клавіатури. 
Згідно ДБН В.2.5-28-2018 нормування природного освітлення проводиться за 
допомогою коефіцієнта природного освітлення (КПО), розряд зорової праці – II в, 
найменший об’єкт розрізнення – 0,25 мм, що відповідає високому ступеню точності 
зорової праці. Контрастність найменшого об’єкту розрізнення та фонів: між 
текстом на моніторі та фоном, між текстом на аркуші паперу та аркушем, букв на 
клавіатурі. Фактичне значення КПО на робочих місцях становить 35-47%, що 
відповідає вимогам ДБН В.2.5-28-2018. 
Для темного часу доби передбачене штучне освітлення. При штучному 
освітленні нормується величина освітленості в люксах (Лк), яка вибирається в 
залежності від характеристик зорової праці з урахуванням найменшого розміру 
об'єкта розрізнення, фону, контрасту об'єкта розрізнення з фоном. 
Лабораторія обладнана вісьма світильниками ЛСП 02В, кожний з яких має 
чотири люмінесцентні лампи. Фактичний рівень штучного освітлення складає 418 
Арк. 
ТК65.020023.001 ПЗ 
26 
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата 
‘’ 
лк. Отже, рівень штучного освітлення на робочому місці є достатнім для виконання 
зорової праці ІІ розряду, відповідно ДБН В.2.5-28-2018. 
Особливістю роботи співробітника лабораторії з монітором ПК є підвищене 
зорове напруження, що пов'язане із спостереженням за інформацією на екрані, а 
також з іншими негативними факторами. 
Зокрема працівник втомлюється від постійного ефекту миготіння, 
нестійкості та нечіткості зображення, необхідності частої переадаптації очей до 
рівня освітлення екрану дисплея та загального освітлення приміщення. Негативно 
впливає потреба пристосування до різновіддалених об’єктів. 
Електропроводка в даному приміщенні прихованого типу. Приміщення 
відноситься до приміщень без підвищеної небезпеки ураження людини 
електричним струмом (відсутні чинники підвищеної та особливої небезпеки, такі 
як: струмопровідна підлога, струмопровідний пил, агресивне середовище що 
пошкоджує ізоляцію і т. ін.). Обладнання, встановлене в ньому живиться напругою 
220 В і споживає потужність менше ніж 3500 Вт. Системний блок комп’ютера має 
металевий корпус, тому згідно ДСТУ Б В.1.1-82:2016 в лабораторії повинна бути 
передбачена магістраль захисного заземлення. 
Лабораторія відноситься до приміщень з категорією вибухопожежонебез-
пеки типу В, згідно з ДСТУ Б В.1.1-36:2016 (горючі та важкогорючі рідини, тверді 
горючі та важкогорючі речовини, а також речовини, здатні горіти тільки при 
взаємодії з водою, киснем повітря або один з одним.). В даному приміщенні 
забезпечуються необхідні заходи щодо протидії виникнення пожежонебезпечних 
ситуацій згідно з НАПБ А.01.001-2014 «Правила пожежної безпеки в Україні». 
Інструкції на випадок пожежі складенні відповідно до «Типових правил пожежної 
безпеки для промислових підприємств». План евакуації розміщений на стіні з 
вільним доступом до неї (ДБН В.1.1.7:2002). Для попередження пожеж в ній 
використовується електрична пожежна сигналізація  променевого типу та димові 
датчики типу (ИП-212-46) у кількості 2 шт відповідно ДБН В.2.5.56-2014. 
Арк. 
ТК65.020023.001 ПЗ 
27 
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата 
‘’ 
Приміщення обладнане порошковим вогнегасником ВП-5У, який 
закріплений у підставці на стіні поряд з дверима (Правила експлуатації 
вогнегасників). 
З усіма працівниками перед допуском до роботи проводять вступний та 
первинний інструктажі згідно типового положення про навчання з питань охорони 
праці (ДНАОП 0.00-4.12-05). Допуск до роботи відбувається після проведення 
перевірки знань із вступного та первинного інструктажів. Перевірка здійснюється 
згідно затвердженого переліку запитань. 
Вступний інструктаж з питань охорони праці проводиться з усіма 
працівниками, які щойно прийняті на роботу (постійну або тимчасову) незалежно 
від їх освіти, стажу роботи за цією професією або посади. Первинний інструктаж 
проводиться з працівниками та студентами на робочому місці до початку роботи. 
Запис про проведення вступного інструктажу робиться у спеціальному журналі. 
Повторний інструктаж проводиться на робочому місці з усіма працівниками 
та студентами: на роботах з підвищеною небезпекою - 1 раз у квартал, на інших 
роботах - 1 раз на півріччя. 
В результаті проведеного аналізу можливо зробити висновок про те, що 
найбільш важливим чинником, що впливає на безпеку праці дослідника є 
підвищена температура повітря в приміщенні лабораторії в теплий період року. 
Тому необхідно розрахувати та встановити в лабораторії систему кондиціонування 
повітря. 
 
3.2. Розрахунок системи кондиціювання повітря лабораторії 
 
Розрахунок проводиться для теплого періоду року на охолодження. 
Розрахунок необхідно провести для приміщення з розмірами: довжина 8 м, ширина 
4 м, висота 3 м, і наступними кліматичними умовами: температура повітря в 
середині приміщення 30 оС, вологість повітря 45%, кількість працюючих – 4 особи, 
Арк. 
ТК65.020023.001 ПЗ 
28 
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата 
‘’ 
швидкість руху повітря не більше 0.1 м/с. Максимальна температура зовнішнього 
повітря 35 оС, категорія робіт – Іа. 
3.2.1. Розрахунок надходження тепла в приміщення 
3.2.2. Тепловиділення від обладнання 
 Джерелами даного тепловиділення є 4 ПК, площа нагрітої поверхні кожної 
складає 1 м2. Отже сумарна площа нагрітої поверхні складає 4 м2.Тепловиділення 
від обладнання  розраховуємо за формулою: 
 
                                                                                         (3.1) 
 
де  – коефіцієнт тепловіддачі від поверхні до повітря 
приміщення, ккал/(год⋅м2⋅оС), розраховують для твердих поверхонь з 
урахуванням швидкості руху повітря (V=0,1 м/с) за формулою: 
  отже:  
= 4 м2 – площа нагрітої поверхні; 
= 40 оС – температура нагрітої поверхні; 
= 30 оС – температура повітря в приміщенні; 
 
. 
 
3.2.3. Тепловиділення від штучного освітлення 
Тепловиділення від штучного освітлення розраховуємо за формулою: 
                                                 
                                                                                                   (3.2) 
Арк. 
ТК65.020023.001 ПЗ 
29 
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата 
‘’ 
 
де – сумарна потужність джерела освітлення, кВт. 
Враховуючи, що освітлення приміщення здійснюється вісьма  світильниками 
по 4 люмінесцентні лампи в кожному. Загальна кількість ламп – 32, по 40 Вт кожна. 
 
Знаходимо тепловиділення: 
 
. 
 
3.2.4. Виділення тепла та вологи людьми 
Виділення тепла та вологи людьми розраховуємо за формулою: 
 
                                                                                               (3.3) 
 
де – повне тепловиділення людиною, ккал/год; 
      – явне, тепловиділення людиною ккал/год; 
      – скрите тепловиділення людиною, ккал/год; 
При температурі в приміщенні , при категорії робіт – Іа: 
,   
Враховуючи те, що в приміщенні працює 4 особи: 
 
 
Арк. 
ТК65.020023.001 ПЗ 
30 
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата 
‘’ 
. 
 
3.2.5. Надходження тепла через заповнення світлових отворів 
Так як світлових отворів - 4, то надходження тепла через заповнення 
світлових отворів розраховуємо за формулою: 
 
                                             (3.4) 
 
де  і – кількість тепла, що поступає в приміщення 
через одинарний засклений світловий отвір, що, відповідно, 
опромінюються та не опромінюються прямою сонячною 
радіацією, ккал/год⋅м2; 
 і – площа заповнення світлового отвори, що, відповідно, 
опромінюється та не опромінюється прямою сонячною радіацією, м2, враховуючи 
те, що всі світлові отвори не опромінюються прямою сонячною радіацією: 
,   ; 
 – площа заповнення світлового отвору, що визначається його 
найменшим розміром в світлі; 
 
 – коефіцієнт відносного проникнення сонячної радіації через 
заповнення світлового отвору; 
 – опір теплопередачі заповнення світлового 
отвору; 
Арк. 
ТК65.020023.001 ПЗ 
31 
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата 
‘’ 
,  – температура зовнішнього та внутрішнього повітря, 
Спочатку знайдемо кількість теплоти  і : 
 
                             ,                                 (3.5) 
 
де  і   – кількість тепла прямої та розсіяної 
сонячної радіації відповідно,  – коефіцієнт, що враховує затінення 
засклення світлових отворів, – коефіцієнт, що враховує забруднення 
скла, 
 ккал/год⋅м2, 
 ккал/год⋅м2. 
 
Сумарне надходження тепла через заповнення світлових отворів: 
 
 ккал/год. 
 
          Сумарна кількість надходження тепла в приміщення 
Сумарна кількість надходження тепла в приміщення розраховується за 
формулою: 
 
              (3.6) 
Арк. 
ТК65.020023.001 ПЗ 
32 
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата 
‘’ 
3.2.6. Розрахунок надходження вологи в приміщення 
Кількість вологи, що виділяється однією людиною при легкій роботі в 
приміщенні з = 30 oC дорівнює: =130 г/люд⋅год = 0,13 кг/люд⋅год, 
а 4–ма працюючими: =4⋅130 = 520 г/люд⋅год = 0,52 кг/люд⋅год. 
3.2.7. Розрахунок повітрообміну 
Тепловологістне відношення процесу асиміляції тепла та вологи: 
 
                                                      (3.7) 
 
Кількість повітря, потрібного для загальнообмінної вентиляції в 
приміщеннях з видаленням тепла, визначається за формулою: 
 
                                                                                             (3.8) 
 
де – коефіцієнт, який враховує долю тепла, що надходить в робочу зону; 
– кількість надлишкового повного тепла, що підлягає видаленню, 
ккал/люд; 
 та  – ентальпія, відповідно, повітря в робочій зоні та припливного, 
вибираються за значенням  по: =13.4 ккал/кг, =11.7 ккал/кг (при робочій 
різниці температур  oC). Робоча різниця температур задається, виходячи з 
систем подачі припливного повітря та характеру роботи. Отже: 
                                                                                                     (3.9) 
де – температура в робочій зоні, оС;  
Арк. 
ТК65.020023.001 ПЗ 
33 
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата 
‘’ 
– початкова температура повітря, що надходить, оС. 
Звідси температура припливного повітря: 
 °С 
Кількість повітря: 
 
Q1 = (1⋅2394)/(13.4–11.7) = 1408 кг/год. 
 
9.2.4. Продуктивність систем кондиціонування повітря 
Повна продуктивність системи кондиціонування повітря розраховується за 
формулою:    
                                                                                                     (3.10) 
 
де К – коефіцієнт врахування втрат повітря у сітці, рівний 1, якщо 
кондиціонер встановлений всередині приміщення. 
Корисна продуктивність системи кондиціонування повітря, м3/год: 
 
де – визначають, виходячи з максимальних надлишків явного тепла: 
                                            
                                                                                              (3.11) 
 
де – сума надлишкових виділень тепла в приміщенні, ккал/год. 
γ – густина повітря (1.22 кг/м3); 
с – теплоємність повітря (с = 0.24 ккал/кг⋅оС); 
Арк. 
ТК65.020023.001 ПЗ 
34 
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата 
‘’ 
, – температура відповідно вилучаємого і припливного повітря, оС. 
       
         
 
Звідси повна продуктивність: м3/год. 
9.2.5. Розрахунок потужності повітроохолоджувача 
Максимальні витрати холоду в кондиціонері для теплого періоду року 
розраховуються за формулою: 
 
                                                                                        (3.12) 
 
де – повна продуктивність системи, м3/год. 
γ – густина повітря припливного повітря, кг/м3. 
 і – ентальпія відповідно зовнішнього повітря і припливного повітря, 
ккал/кг. 
Отримуємо: Qx = 818⋅1.22⋅(14.5–12.6)= 1896 ккал/год. 
Переведемо отримане значення потужності охолодження в Вт: 
 
                                 Вт.                            (3.13) 
 
3.2.8. Вибір моделі кондиціонера 
Провівши розрахунок параметрів кондиціонера, виберемо з існуючих 
вітчизняних та зарубіжних зразків найбільш підходящий кондиціонер. 
Арк. 
ТК65.020023.001 ПЗ 
35 
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата 
‘’ 
В ході розрахунку були отримані такі параметри: 
1. Повна продуктивність системи кондиціонування повітря:  
Lp= 818 м3/год; 
2. Потужність охолодження: P=2205 Вт. 
На основі розрахованих параметрів обираємо спліт кондиціонер Samsung AQ 
12TSBNSER. 
 
 
Рисунок 3.1 - Кондиціонер Samsung AQ 12TSBNSER 
 
Сучасний кондиціонер Samsung AQ 12 TSBNSER може працювати в одному 
з 4 режимів: охолодження, обігрів, осушення та вентиляція. Ефективне очищення 
забрудненого повітря забезпечує фільтр високого очищення HD, який видаляє 
найдрібніші частинки пилу, а також бактерії і віруси завдяки унікальній структурі 
антибактеріального покриття. 
За допомогою функції Turbo Cooling кондиціонер Samsung AQ 12 TSBNSER 
миттєво охолоджує приміщення площею до 35 кв.м. Агрегат ефективно видаляє 
надлишкову вологу, тому в приміщенні не буде сирого і спертого повітря. 
Кондиціонер обладнаний системою захисту від перепадів напруги, що забезпечує 
довге життя системи управління і компресора, а також оснащений системою 
очищення, яка автоматично вмикає вентилятор навіть при виключенні 
Арк. 
ТК65.020023.001 ПЗ 
36 
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата 
‘’ 
кондиціонера. Рівномірний розподіл охолодженого повітря в агрегаті забезпечує 
механізм регулювання жалюзі з автоматичним і ручним управлінням. 
Технічні характеристики кондиціонера Samsung AQ 12TSBNSER 
Потужність на охолодження - 3,5 кВт; 
Потужність на обігрів - 3,8 кВт; 
Циркуляція по повітрю - 570 куб.м/год; 
Рекомендована площа - 35 кв.м; 
Рівень шуму - 26-35 дБ; 
Споживана потужність на охолодження - 1,09 кВт; 
Споживана потужність обігрів - 1,05 кВт; 
Робочий струм - 5,4/5,1 А; 
Вага внутрішнього блоку - 8 кг; 
Габарити внутрішнього блоку (ШхВхГ) - 820x285x210 мм; 
Вага зовнішнього блоку - 27 кг; 
Габарити зовнішнього блоку (ШхВхГ) - 660x470x240 мм. 
Особливості: 
Пульт дистанційного керування; 
Таймер включення/виключення; 
Регулювання швидкості обертання вентилятора; 
Можливість регулювання напряму повітряного потоку; 
Режим вентиляції (без охолоджування і обігріву); 
Автоматичний режим; 
Режим осушення; 
Функція Smart Saver (Економічний режим); 
Функція good'sleep II (Комфортний сон). 
При встановленні системи кондиціювання повітря вдалося привести 
температуру повітря в приміщенні в теплий період року в нормативні межі, що 
задовольняє ДСН 3.3.6.042-99 «Санітарні норми мікроклімату виробничих 
приміщень». 
Арк. 
ТК65.020023.001 ПЗ 
37 
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата 
‘’ 
 
  
Арк. 
ТК65.020023.001 ПЗ 
38 
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата 
‘’ 
Висновок 
В даній роботі було розкрито тему розумного будинку, а саме системи 
розумного опалення, що є однією з основних функцій розумного будинку. Описано 
концепцію розумного будинку та переваги інтелектуального керування опаленням 
перед звичайними способами. Розглянуто можливі варіанти побудови системи 
розумного керування опаленням та описано їх переваги та недоліки. Змодельовано 
мережу в програмі Cisco Packet Tracer для демонстрації того як будується така 
мережа. Описано варіант обраний для даної  роботи та обґрунтовано цей вибір. 
Також описано основне обладнання та ПЗ використане для реалізації даної системи 
розумного опалення. Описано основні вимоги до комп’ютера який може 
використовуватись в ролі сервера розумного дому та описано варіанти присутні 
сьогодні на ринку. Відповідно до цих вимог підібрано обладнання та ПЗ.  
  
Арк. 
ТК65.020023.001 ПЗ 
39 
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата 
‘’ 
Перелік використаних джерел 
 
1. https://kb.mjdm.ru/chto-takoe-umnyi-dom-i-ego-struktura/  
2. https://kb.mjdm.ru/otoplenie-mikroklimat-v-umnom-dome/  
3. https://kb.mjdm.ru/kakoy-funkcional-populyaren-v-umnom-dome/  
4. https://www.netacad.com/courses/iot/introduction-iot  
5. https://uk.wikipedia.org/wiki/CLAP  
6. https://kb.mjdm.ru/kakoy-server-vibrat-dlya-umnogo-doma/  
7. https://www.apple.com/ru/ios/home/  
8. https://uk.wikipedia.org/wiki/%D0%A0%D0%BE%D0%B7%D1%83%D0%BC
%D0%BD%D0%B8%D0%B9_%D0%B4%D1%96%D0%BC  
9. https://uk.wikipedia.org/wiki/%D0%86%D0%BD%D1%82%D0%B5%D1%80%
D0%BD%D0%B5%D1%82_%D1%80%D0%B5%D1%87%D0%B5%D0%B9  
10. https://kb.mjdm.ru/otoplenie-mikroklimat-v-umnom-dome/  
11. http://wiki.amperka.ru/rpi:raspberry-pi-3-model-b 
12. https://www.raspberrypi.org/products/raspberry-pi-3-model-b/ 
13. https://habr.com/ru/post/471822/- 
14. https://www.raspberrypi.org/products/raspberry-pi-universal-power-supply/ 
15. https://uk.wikipedia.org/wiki/Raspberry_Pi 
16. https://habr.com/ru/post/336310/ 
17. https://kb.mjdm.ru/chto-takoe-umnyi-dom-i-ego-struktura/ 
Арк. 
ТК65.020023.001 ПЗ 
40 
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата