Будь ласка, використовуйте цей ідентифікатор, щоб цитувати або посилатися на цей матеріал:
https://er.chdtu.edu.ua/handle/ChSTU/9000Повний запис метаданих
| Поле DC | Значення | Мова |
|---|---|---|
| dc.contributor.advisor | Чичужко, Марина Володимирівна | - |
| dc.contributor.author | Сушко, Максим Васильович | - |
| dc.date.accessioned | 2025-01-23T11:04:26Z | - |
| dc.date.available | 2025-01-23T11:04:26Z | - |
| dc.date.issued | 2025-01 | - |
| dc.identifier.uri | https://er.chdtu.edu.ua/handle/ChSTU/9000 | - |
| dc.description.abstract | У магістерській дипломній роботі на тему було проведено всебічний аналіз сучасних технологій управління освітленням, вивчено їхні технічні особливості та створено практичні рішення для впровадження в технічних приміщеннях. | uk_UA |
| dc.language.iso | uk | uk_UA |
| dc.title | Дослідження систем контролю рівня освітленості технічних приміщень | uk_UA |
| dc.type | Master Thesis | uk_UA |
| Розташовується у зібраннях: | 123 Комп’ютерна інженерія (Спеціалізовані комп’ютерні системи) | |
Файли цього матеріалу:
| Файл | Опис | Розмір | Формат | |
|---|---|---|---|---|
| М_123_2024_Сушко.pdf Restricted Access | 1.31 MB | Adobe PDF | Переглянути/Відкрити Запит копії |
Усі матеріали в архіві електронних ресурсів захищено авторським правом, усі права збережено.
Extracted text
ЧЕРКАСЬКИЙ ДЕРЖАВНИЙ ТЕХНОЛОІЧНИЙ УНІВЕРСИТЕТ
ФАКУЛЬТЕТ ІНФОРМАЦІЙНИХ ТЕХНОЛОГІЙ І СИСТЕМ
КАФЕДРА РОБОТОТЕХНІКИ ТА СПЕЦІАЛІЗОВАНИХ
КОМП’ЮТЕРНИХ СИСТЕМ
Пояснювальна записка
до кваліфікаційної роботи
освітнього ступеню «магістр»
на тему: Дослідження систем контролю рівня освітленості технічних
приміщень
Виконав: студент 2 курсу, групи МСКС-
2007
спеціальності 123 «Комп’ютерна інженерія»
(освітня програма «Спеціалізовані
комп’ютерні системи»)
Максим СУШКО
(прізвище та ініціали)
Керівник Марина ЧИЧУЖКО
(прізвище та ініціали)
Рецензент
(прізвище та ініціали)
Черкаси 2024 рік
2
ВСТУП
1. Актуальність теми.
Освітлення технічних приміщень є ключовим фактором, що впливає на
ефективність, безпеку та економічність роботи підприємств. До таких
приміщень належать серверні кімнати, виробничі цехи, склади, лабораторії та
машинні відділення. Сучасні вимоги до управління освітленням
обумовлюються зростанням складності інфраструктури, необхідністю
енергозбереження та створенням комфортних умов для персоналу. Системи
контролю рівня освітленості стають невід'ємним елементом сучасних
підприємств завдяки кільком важливим аспектам.
1) Забезпечення безпеки: технічні приміщення часто
характеризуються складними умовами роботи, що включають підвищену
вологість, механічні ризики чи необхідність високої точності виконання
завдань. Належне освітлення є важливим елементом, що забезпечує безпеку
співробітників. Наприклад, в умовах недостатнього світла можуть виникати
аварійні ситуації через помилки під час обслуговування обладнання. Системи
контролю освітленості дозволяють підтримувати стабільний рівень світла, що
відповідає нормативам, навіть у випадках зміни зовнішніх умов.
2) Підвищення продуктивності персоналу: якість освітлення
безпосередньо впливає на здатність співробітників зосереджуватися на
виконанні завдань. Надмірно яскраве або, навпаки, недостатнє освітлення
може спричиняти втому очей, дратівливість та зниження ефективності.
Системи контролю рівня освітленості, оснащені датчиками, допомагають
автоматично регулювати інтенсивність світла, створюючи комфортне
середовище для роботи. Це особливо важливо у високоточних виробничих
процесах, де помилки можуть призвести до значних фінансових втрат.
3
3) Енергозбереження та економічна ефективність: з огляду на зростання
цін на енергоносії та екологічні вимоги, системи контролю освітленості
допомагають суттєво зменшити енергоспоживання. Використовуючи
датчики руху, освітленості або присутності, такі системи здатні
автоматично вимикати світло в порожніх приміщеннях або знижувати
його інтенсивність у денний час. Це дозволяє не лише зменшити
витрати на електроенергію, а й продовжити термін експлуатації
освітлювального обладнання.
4) Інтеграція з розумними технологіями, інтелектуальні системи
освітлення легко інтегруються у загальні рішення для автоматизації
будівель. Це дозволяє управляти всіма параметрами освітлення через
єдиний інтерфейс, враховуючи специфіку кожного приміщення.
Наприклад, можна налаштувати індивідуальні профілі освітлення для
різних зон або синхронізувати систему з робочим графіком персоналу.
Такий підхід значно підвищує гнучкість управління та оптимізує
використання ресурсів.
5) Екологічна значущість: використання сучасних систем контролю
освітленості сприяє зменшенню викидів парникових газів, оскільки
ефективніше управління освітленням знижує споживання енергії. Для
багатьох підприємств це важливий крок у реалізації екологічної
стратегії, що стає конкурентною перевагою у світлі глобальних змін
клімату.
6) Відповідання нормативним вимогам: Рівень освітленості на робочих
місцях регламентується численними стандартами, такими як ДСТУ в
Україні або міжнародні ISO. Системи контролю освітлення дозволяють
дотримуватися цих нормативів, забезпечуючи комфорт і безпеку
працівників, а також мінімізуючи ризик штрафів за недотримання
стандартів.
7) Забазпечення стабільної роботи обладнення:у багатьох технічних
приміщеннях (наприклад, серверних кімнатах) правильний рівень
освітлення є критично важливим для обслуговування та діагностики
обладнання. Перебої в освітленні можуть ускладнити доступ до вузлів,
кабелів або панелей управління, збільшуючи час ремонту та
підвищуючи ризик помилок. Автоматизовані системи забезпечують
постійне освітлення без раптових перепадів, що важливо для
стабільності процесів.
4
8) Скорочення часу на обслуговування освітлювальних
приладів:інтелектуальні системи контролю можуть автоматично адаптувати
інтенсивність світла до умов використання, що продовжує термін служби
ламп. Наприклад, у менш навантажених зонах освітлення може працювати на
50-70% потужності. Це скорочує кількість необхідних замін та витрати на
обслуговування, що важливо для великих технічних об'єктів.
9) Можливість персоналізації налаштувань: кожне технічне приміщення має
свої специфічні вимоги до освітлення. Наприклад, у виробничому цеху
потрібне яскраве світло для точних операцій, тоді як у складських
приміщеннях воно може бути мінімальним, коли працівників немає. Системи
контролю дозволяють задавати індивідуальні сценарії освітлення, що
підвищує ефективність роботи.
10) Полегшення аварійного реагування: у разі надзвичайних ситуацій
(наприклад, пожежі чи витоку небезпечних речовин) правильне освітлення
дозволяє оперативно евакуювати людей і виконувати необхідні дії. Системи
контролю можуть інтегруватися з аварійними сигналами, автоматично
забезпечуючи максимальне освітлення евакуаційних шляхів та критичних
зон.
11) Покращення умов для відеоспостереження: у багатьох технічних
приміщеннях встановлені системи відеоспостереження для моніторингу
безпеки. Нестабільне освітлення може знижувати якість відеозаписів,
ускладнюючи ідентифікацію подій. Системи контролю рівня освітленості
забезпечують рівномірне освітлення, що сприяє більш точній роботі камер.
12) Зниження психологічного навантаження: робота у технічних
приміщеннях часто пов’язана зі стресовими умовами. Неправильне
освітлення може підсилювати психологічне напруження та впливати на
психоемоційний стан персоналу. Контрольоване освітлення створює
сприятливу атмосферу, мінімізуючи вплив негативних факторів.
5
13) Дистанційне управління: сучасні системи контролю часто підтримують
віддалене управління через спеціалізовані програми або хмарні платформи.
Це дозволяє відповідальним особам оперативно реагувати на зміни умов або
поломки, навіть перебуваючи поза об'єктом.
Системи контролю рівня освітленості технічних приміщень – це
спеціалізовані технологічні комплекси, призначені для автоматичного
моніторингу та регулювання рівня освітлення в приміщеннях, що
використовуються для технічних цілей (наприклад, серверні кімнати,
лабораторії, виробничі цехи, склади тощо). Вони забезпечують оптимальні
умови освітлення відповідно до вимог безпеки, комфортності роботи та
енергозбереження.
Це комплексний процес, що включає аналіз, оцінку, розробку та
вдосконалення технологій і методів управління рівнем освітленості в
закритих робочих середовищах, що використовуються для виконання
технічних або виробничих процесів. Це стосується не лише промислових
підприємств, але й таких специфічних приміщень, як лабораторії, серверні
кімнати, технічні вузли, а також різноманітних складських і ремонтних
приміщень. В усіх цих середовищах важливим є забезпечення оптимального
рівня освітленості, який би відповідав вимогам безпеки, комфортності та
ефективності виконання технічних завдань, а також енергозбереження.
Правильно налаштовані системи освітлення здатні знизити ризики для
здоров'я працівників, зменшити витрати на енергію та підвищити загальну
продуктивність праці.
Система контролю рівня освітленості полягає у комплексному управлінні
параметрами освітлення, щоб створити умови для комфортної роботи при
мінімальних енергетичних витратах і максимальній ефективності. Це
включає в себе не тільки автоматизацію регулювання рівня світлового потоку
залежно від змін умов навколишнього середовища (наприклад, варіації
природного освітлення в залежності від пори доби чи погодних умов), а й
інтеграцію сучасних технологій моніторингу, що дозволяють проводити
постійний контроль і коригування рівня освітленості в реальному часі. Таким
чином, система здатна адаптуватися до змін у зовнішньому середовищі та
зберігати оптимальний рівень освітленості без постійної участі людини.
Основні функції системи контролю рівня освітленості включають:
1. Моніторинг рівня освітленості: вимірювання поточної освітленості в
певних точках приміщення або робочої зони за допомогою спеціальних
сенсорів (фотоелектричних датчиків, люксметрів, датчиків руху). Це
дозволяє отримувати точні дані про рівень освітленості в реальному
часі та здійснювати ефективний контроль за відповідністю заданих
параметрів.
6
2. Адаптивне управління освітленням: автоматичне коригування
інтенсивності світла в залежності від різних факторів, таких як час
доби, погодні умови або рівень природного освітлення. Це дозволяє
забезпечити необхідну яскравість при мінімальних витратах енергії та
підвищити комфорт працівників.
3. Енергозбереження: система контролю освітленості автоматично
знижує рівень освітлення в зонах, де немає людей, або в нічний час,
коли освітлення не є необхідним. Такий підхід дає можливість значно
зменшити витрати на електроенергію, що є важливим аспектом
економії в умовах обмежених ресурсів. Зниження енергоспоживання
також сприяє зменшенню негативного впливу на навколишнє
середовище завдяки зниженню викидів вуглецю.
Інтерфейс для управління: сучасні системи освітлення часто інтегруються в
єдину автоматизовану систему управління будівлею або підприємством
(BMS — Building Management System). Це дозволяє зручно управляти всіма
параметрами освітлення через центральну панель або навіть дистанційно за
допомогою мобільних додатків або комп'ютерних програм. Водночас
наявність інтерфейсів зручного управління забезпечує легкість налаштувань
та моніторингу системи.
Значення систем контролю освітленості
Важливість дослідження та впровадження ефективних систем контролю
освітленості технічних приміщень можна охарактеризувати кількома
основними аспектами, серед яких виділяються як технічні, так і соціальні
фактори.
1. Забезпечення належного рівня комфорту та безпеки: На робочих
місцях, де працівники виконують технічні або інші специфічні
завдання, рівень освітленості має критичне значення. Правильне
освітлення безпосередньо впливає на ефективність роботи, здатність
працівників виконувати завдання без помилок, знижує рівень втоми та
сприяє збереженню здоров'я. Високий рівень освітленості має важливе
значення при виконанні точних технічних операцій, таких як контроль
якості продукції, монтаж або обслуговування складної техніки, що
потребує особливої уважності. Недостатнє або нерівномірне освітлення
може призвести до помилок, затримок у виконанні завдань і навіть
аварій, що значно знижує загальну продуктивність праці та збільшує
ризик травматизму.
2. Енергозбереження та зниження витрат: В умовах сучасного світу, де
енергозбереження є важливою складовою стратегій розвитку
підприємств і організацій, системи контролю освітленості дозволяють
істотно зменшити споживання електричної енергії. Включення
автоматизованих систем, що здатні коригувати рівень освітлення
7
відповідно до реальних потреб, дає змогу знизити витрати на
електроенергію. Це не лише зменшує витрати підприємств, але й
позитивно впливає на екологічну ситуацію, сприяючи зменшенню
викидів вуглецю та інших шкідливих газів в атмосферу.
3. Індивідуалізація робочих умов: В рамках одного технічного
приміщення або великого виробничого цеху можуть бути різні зони,
що мають специфічні вимоги до рівня освітленості. Наприклад, в
одному секторі може бути необхідно підвищене освітлення для
виконання точних технічних завдань, а в іншій — знижене освітлення
для роботи з меншими вимогами до видимості. Системи контролю
освітленості здатні забезпечити індивідуальні налаштування для різних
частин приміщення, що дозволяє оптимізувати робочі умови для
кожного працівника або групи працівників.
4. Забезпечення здоров'я працівників: Постійне перебування в умовах
недостатнього або неправильного освітлення може негативно впливати
на здоров'я працівників. Це може призвести до різних проблем, таких
як втома очей, головні болі, зниження концентрації, проблеми з зором,
а також до розвитку захворювань, пов'язаних із порушенням
циркадіанних ритмів організму (наприклад, порушення сну). Ось чому
важливо, щоб система освітлення не лише забезпечувала ефективність
роботи, але й враховувала ергономічні та гігієнічні аспекти, сприяючи
створенню комфортних умов для працівників. Тільки в таких умовах
можна досягти високої продуктивності праці та знизити ризики для
здоров'я персоналу.
Система контролю рівня освітленості технічних приміщень може
використовуватися у багатьох галузях для кращого забезпечення
енергоефективності, безпеки, комфорту роботи персоналу та оптимізації
витрат:
На промисловому підприємстві
Мета дослідження та формування задач.
Метою є дослідження систем контролю рівня освітленості технічних
приміщень для визначення їхньої ефективності та відповідності сучасним
вимогам безпеки, енергозбереження та комфорту.
− проведення аналізу стану предмету дослідження та формування задач;
− дослідження методів для розробки розумних термостатів;
8
− реалізація системм освітлення
Об’єкт дослідження.
Об’єктом дослідження є процеси відомих платформ для надання
психологічної допомоги.
Предмет дослідження.
Предметом дослідження є моделі відомих брендів які, давно на цьому
ринку
9
РОЗДІЛ 1
СТАН ПРЕДМЕТУ ДОСЛІДЖЕННЯ ТА ФОРМУВАННЯ ЗАДАЧ
Відомо, що перші концепції розумного пристрою почалися з 1980-1990-
ті роках.
Вже перші експеременти з підключенням пристроїв до мережі. Наприклад,
"розумний" автомат для кока-коли в університеті Карнегі-Меллон, який
передавав інформацію про наявність напоїв і їх температуру через мережу.
Початок 2000-х: Перші комерційні пристрої
2000: З'явилися системи домашньої автоматизації, наприклад, X10, які
використовували електричні лінії для передачі даних.
2004-2007: На ринку почали з’являтися перші розумні термостати та системи
відеоспостереження. Розвиток Wi-Fi зробив пристрої більш доступними.
Але справжній бум розумних приладів відбувався у 2010 роках коли запуск
Nest Learning Thermostat відбувся від Google Nest це став революційно для
розумного дому, завдяки поєднанню зручності, і штучного інтелекту і
стильного дизайну.
2014: Вихід голосового асистента Amazon Echo з Alexa, що став
центральним елементом управління розумними пристроями.
У цей період розпочався розвиток екосистеми розумних приладів: камери,
датчики, лампи, системи безпеки, що легко інтегрувалися в єдину систему.
Сучасність: Масова популяризація
• Після 2020 року розумні прилади стали ще більш доступними, з
акцентом на енергоефективність, екологічність і персоналізацію.
Технології голосового управління, автоматизації та штучного інтелекту
інтегруються у все більше пристроїв.
Таким чином, активне впровадження розумних приладів почалося з 2000-х
років, але їх розвиток триває й досі, охоплюючи нові сфери життя.
Під час створення таких додатків особливо важливу роль відіграє
користувацький інтерфейс, оскільки дизайн і зручність використання
визначають перше враження користувача та фактично формують старт для
майбутніх клієнтів.
10
Контроль рівня освітленості стали край необхідністю в сучасному світі
оскільки вони надають:
Енергоефективність
- Регулювання яскравості дозволяє використовувати тільки необхідну
кількість енергії, знижуючи витрати на електроенергію.
- Автоматичне вимкнення світла у приміщеннях, де нікого немає, зменшує
марнотратне споживання енергії.
- Можливість налаштування освітлення під конкретні потреби: робота,
відпочинок або зустріч гостей.
- Створення "сценаріїв" освітлення (наприклад, яскраве світло для роботи
чи м'яке для вечері).
- Правильне освітлення допомагає уникати перевтоми очей, покращує
концентрацію та підтримує біологічний ритм людини.
- Деякі системи імітують природне денне світло, що сприяє підвищенню
настрою та зменшенню стресу.
- Автоматичне освітлення у темний час доби зменшує ризик травм і
створює враження, що вдома хтось є, навіть якщо будинок порожній
(корисно для запобігання крадіжкам).
- Інтеграція з датчиками руху підвищує безпеку в під’їздах, коридорах і на
вулиці.
- Регульоване освітлення допомагає створювати різні настрої та
підкреслювати інтер’єр приміщення.
- Використання кольорового освітлення (наприклад, RGB-ламп) дозволяє
адаптувати простір для свят або тематичних подій.
- Контроль освітлення через голосові команди, додатки на смартфоні чи
автоматичні налаштування робить управління зручним і сучасним.
- Можливість інтегрувати освітлення з іншими пристроями (захисні
системи, термостати) для створення єдиної "розумної" екосистеми.
- Зменшення споживання енергії через оптимізацію освітлення сприяє
зниженню викидів CO₂, що важливо для боротьби зі зміною клімату.
Усе це робить контроль рівня освітленості важливим компонентом сучасних
технологій, які забезпечують комфорт, зручність та екологічну
відповідальність.
11
Аналіз існуючих приладів допомоги дозволяє краще реалізувати,
зрозуміти як працює прилад та в майбутньому покращити його, який дасть
змогу уникнути недоліків, виявлених в інших рішеннях, та об'єднати всі
переваги оглянутих аналогів для розробки або вдосконалення сучасної моделі.
Для аналізу сучасних додатків інтерес представляє сфера їхнього
застосування, яка розглянута нижче.
1.1.1 Сфери застосування розумних приладів
Сучасний технології освітлення базуються на інформації та науці.
Вони знаходять застосування в безлічі сфер, деякі представлено на
Рис. 1.1
Рис. 1.1. Блоксхема сфери використання розумних приладів
12
Аналіз блок-схеми сфер застосування систем контролю рівня
освітленотсті (рис. 1.1) свідчить, що використовується майже у всих сферах
життя.
Значення, універсальність, користь, та економія систем контролю рівня
освітленості можна класифікувати таким чином
1. Забезпечують зручний доступ до розумних пристроїв та знань,
дозволяючи користувачам:
- отримувати не дорого найновітнішу технологію,
- економити на електриці,
- покращувати свій комфорт,
- покращувати свій сон та здоров’я,
- та охоплювати інші важливі аспекти розвитку
1.2 Приклади використання:
1. Наука
- Лабораторії: Розумні датчики моніторять рівень температури,
вологості, тиску та інших параметрів для точності експериментів.
- Дослідницькі прилади: Автоматизація складних процесів, наприклад,
збирання даних із телескопів, мікроскопів чи кліматичних станцій.
- Системи безпеки: Розумні детектори виявляють витоки хімічних
речовин, газів чи радіоактивних елементів.
- Інтернет речей (IoT): Підключені прилади допомагають у моделюванні
та аналізі природних процесів у реальному часі.
2. Освіта
- Розумні класи: Інтерактивні дошки, автоматизоване освітлення та
кондиціонери, які адаптуються до присутності студентів.
- Навчальні роботи: Роботи-помічники сприяють навчальному процесу,
особливо в галузі STEM (наука, технології, інженерія, математика).
- Персоналізоване навчання: Розумні пристрої аналізують успішність
учнів і адаптують матеріали під їхні потреби.
13
- Контроль ресурсів: Датчики енергоспоживання в навчальних закладах
допомагають знижувати витрати.
3. Дослідження:
- Експедиції та польові дослідження: Розумні прилади, такі як
портативні датчики, GPS-трекери та дрони, дозволяють вивчати
середовище в реальному часі.
- Моніторинг природних ресурсів: Автоматизовані системи вимірюють
стан водних, лісових та інших екосистем.
- Збір даних: Прилади для аналізу клімату, стану ґрунту, якості повітря чи
води, інтегровані з хмарними платформами для зберігання й аналізу.
4. Туризм:
- Розумні готелі: Управління освітленням, температурою, шторками чи
медіасистемами через смартфон або голосові команди.
- Путівники та інформаційні пристрої: Розумні кіоски або додатки на базі
IoT пропонують туристам інформацію про маршрути, заклади чи події.
- Безпека туристів: Розумні камери та датчики сповіщають про
надзвичайні ситуації.
- Дрони для зйомки: Використовуються для створення вражаючих відео з
туристичних локацій.
5. Економіка:
- Оптимізація споживання ресурсів: Розумні прилади в комунальному
секторі, наприклад, системи обліку електрики, води чи газу.
- Роздрібна торгівля: Автоматизація складів, розумні полиці, які
моніторять кількість товарів.
- Сільське господарство: Системи для автоматизованого поливу,
моніторингу стану ґрунту та контролю за погодними умовами.
- Розумні фабрики: IoT-пристрої в промисловості для контролю
обладнання, зменшення простоїв і підвищення продуктивності.
14
6. Технічні приміщення:
- Системи клімат-контролю: Управління температурою, вологою та
вентиляцією в серверних кімнатах або виробничих цехах.
- Датчики витоків: Контроль за станом трубопроводів чи електромереж,
попередження аварій.
- Енергоменеджмент: Розумні системи розподілу електроенергії та
автоматичне вимкнення обладнання в періоди простою.
- Системи моніторингу безпеки: Датчики диму, газу, руху та вібрацій для
виявлення несправностей.
7. Охорона:
- Розумні камери: Системи відеоспостереження з розпізнаванням облич і
штучним інтелектом.
- Датчики доступу: Контроль за вхідними дверима або сейфами через
відбитки пальців, RFID-карти чи смартфони.
- Системи сигналізації: Автоматичне сповіщення на смартфон або
охоронну службу у разі виявлення небезпеки.
- Інтегровані рішення: Можливість поєднання камер, датчиків руху, звуку
та світла в єдину систему для повного контролю за об'єктом.
8. Бізнес:
- Розумні офіси: Автоматизація освітлення, температури, управління
зустрічами чи бронюванням переговорних кімнат.
- Системи моніторингу роботи: Відстеження продуктивності обладнання
або співробітників у виробничих чи офісних умовах.
- Віддалений доступ: Управління технікою чи системами бізнесу через
смартфони або інші пристрої.
- Підтримка клієнтів: Голосові асистенти та чат-боти для автоматизації
спілкування з клієнтами.
15
РОЗДІЛ 2
ОСНОВНІ ПОЛОЖЕННЯ ТА ВИЗНАЧЕННЯ
2.1 Стандарти освітлення:
Вкрай важливо, щоб освітлення було хорошим, оскільки воно сильно
впливає не тільки на зір, а й на психічне здоров'я людей. У період активного
розвитку всіх сфер людської діяльності, потреба у хорошому освітленні
постійно зростає. Одиницею вимірювання насиченості та яскравості світла є 1
Люкс. Самостійно визначити, що кімната недостатньо освітлена або світло в
ній надто яскраве, досить складно. Наприклад, людське око не бачить різниці
між світлом у 300 та 500 Люкс. Але це може вплинути на зір і досить суттєво.
Що робити? До вибору предметів освітлення слід підходити дуже уважно.
Норма освітлення має зростати на одну мітку шкали освітлення. Ці
норми особливо є чіткими і контролюється в різноманітних галузях, де є
навантаженням на зір людей набагато більше чим звичайно.
Щоб визначити чи є нормальним світло, наприклад на виробництві,
використовують спеціальні прилади. До таких, приладів відносяться
люксметр, флешметр, фотометр.
Існують загальні критерії визначення того, чи нормально освітлення в
кімнаті. Наприклад: реакція очей людини на вхід в приміщення після
перебування на вулиці. Щоб не дратувати сітчатку, світло має бути
помірнояскравим, інакше працювати буде незручно.
Є окремі об’єкти, де встановлені обов’язкові норми освітлення:
- освітня установа;
- заправні станції та станції технічного обслуговування;
- житлові будинки;
- дороги, пішохідні переходи тощо;
- парки, виставки, стадіони;
- підприємства побутового обслуговування.
Природнього освітлення у перелічених об’єктах найчастіше замало для
нормальної життєдіяльності.
16
Неправильне освітлення становить найбільшу небезпеку для дітей, тому
що їх сітківка ще недостатньо адаптована до різних видів освітлення. Не зміст
стандартного висвітлення загрожує серйозному погіршенню зору, а навіть
втрату у дитини, також не можна сказати, що воно є цілком безпечним для
дорослої людини.
Норма світла вимірюється двома основними параметрами – ступенем
освітленості та потужністю пульсації світлових променів. Насправді світло,
що випромінюється різними лампочками постійно пульсує, але це залишається
непоміченим людським оком. Пульсація освітленості – це відношення
амплітуди до їхнього середнього значення.
Частота мерехтіння світла вимірюється в Гц. За міжнародним
стандартом цей показник не повинен бути нижче 400 Гц. Часто цей параметр
вказується на упаковках лампочок, на що, безсумнівно, варто звернути увагу
Лампочки розжарювання попадають під установки які є нормую, тому є
цілком безпечні для використання в різних приміщеннях, чого не можна
сказати про люмінесцентні лампи.
Сучасний світ важко уявити без освітлення, та електричних пристроїв
вони оточують нас постійно, і ми ними користуємося кожного дня, і пристрої
виконують для нас різноманітні функції, без яких в сучасному світі жити не
можливо. Хоч нещодавно, лише століття тому назад було важко уявити, що
все буде так автоматизовано, і що нам буде потрібно скільки електронники.
Кількість міського населення постійно росте та вимагає кращої
інфраструктури. Із-за такого різкого стрибка необхідні розумні способи
управління приладами, для зменшення споживання електроенергії, та
підвищенням ефективності. При оцінці ключових проблем, з котрими
зіштовхнулися технічні приміщення для переходу до концепції потреби
розумних приладів, які дадуть можливість більше економити, і в цьому буде
закладатися вигода для підприємства, а тим самим вигода і для всієї
екосистеми.
17
За останні роки з’явилося різноманітні інноваційні технології, котрі
можуть покращати життя, за рахунок інтеграції автоматичного, розумного
освітлення, в всіх аспектах. Хоча доволі багато цих пристроїв набули широкої
популярності і стали доступними для кожного є ще багато концепцій, котрі
продовжують розвиватися.
Пристрої розумного будинку мають різноманітні цілі: деякі основною
метою ставлять лише підвищення комфорту, а інші націлені на підтримку чи
покращення комфорту при одночасному зниженні експлуатаційних витрат –
здебільшого це енергія, та комунальні послуги.
2.2 Види освітлення
Всього є три види освітлення: це природне, штучне, і комбіноване
(комбінація сонячного і електричного світла), і як окремий клас – аварійне.
Природній тип освітлення
Найкращий варіант для нас це природній тип освітлення, так як він
найсприятливіше для людини тим самим покращує комфорт, та здоров’я
працівників, і також збільшує продуктивність праці та підвищує безпеку на
виробництві, що дуже важливо, так як людський організм потребує сонячного
світла
Однак потрібно розуміти, що природнє освітлення доволі може бути
обмеженим варіантом по деяким причинам, одна із них залежить від того де
знаходиться підприємство в якому кліматичному поясі. Також від зміни
сезонів.
Так як джерелом природнього світла в приміщеннях є світлові прорізи
будинків і споруд (вікна, світловоди, світлові ліхтарі) також від розміру
залежить стан в якому буде перебувати світловий клімат у приміщенні. Через
мінливість у часі природнє освітлення в приміщеннях характеризується не
абсолютною, а лише відносною величиною, що показує, у скільки разів
освітленість усередині приміщення менша зовнішньої одноразової
освітленості будинку.
18
Ця відносна величина виражається у відсотка і називається коефіцієнтом
природного освітлення.
Крім того наявність сонячного світла економить електро-енергію, що
дуже важливо, для технічних приміщень, у зв’язку зі зростанням турботи про
довкілля, системи управляння освітлення відіграватимуть важливу роль у
зниженні енергоспоживання освітлення не перешкоджаючи досягненню цілей
комфорту, особливо коли країна знаходиться в воєнному стані, коли економія
може врятувати цілі підприємства та життя людей, також на дистанції зробити
більш вигідним підприємство в матеріальному плані та екологічному.
Варіантів оптимізації умов природного освітлення безліч:
1. Першою умовою є відповідна конструкція будівлі і розташування її по
сторонах світу. Оптимально, якщо робочі приміщення розташовані в тій
частині будівлі, яка звернена до сторони небосхилу, по якій світило рухається
більшу частину світлового дня.
2. Обстежується зовнішнє середовище на предмет наявності перешкод
на шляху сонячного світла: рослинність, козирки, будівельні конструкції,
комунікації, сусідні будівлі та споруди.
3. Розташування, кількість і габарити світлових прорізів. Це, в першу
чергу, двері, вікна, купольні конструкції.
4. Важливою обставиною є вид матеріалів, що заповнюють прорізи, його
оптичні характеристики, колір, прозорість, структура. важливо подбати про
періодичне очищення скла або інших прозорих наповнювачів прорізів.
5. Спрямованість світлового потоку також впливає на якість освітлення
різних ділянок робочого приміщення, робочих місць і окремих поверхонь.
Розрізняють верхнє, бічне і комбіноване природне освітлення.
6. При плануванні режиму освітлення не варто забувати також про
сезонні фактори, що впливають на освітленість, часу доби, протягом якого
проводяться роботи, кліматичних і погодних особливостей регіону. Якщо ці
умови не відповідають нормативам протягом робочого періоду, слід приділити
19
увагу розробці практичного графіка штучного освітлення приміщень,
відповідного динаміці природного освітлення.
7. На якість освітлення приміщень впливає фон, обробка, елементи
декору. Важливим є колір фону, його фактура, що відображають здатності
(здатність до виблискування). Вдало підібраний фон не тільки дозволяє
забезпечити хороші зовнішні умови праці, а й створити відповідну
психологічну атмосферу, що важливо для підтримки працездатності. Вдало
підібраний фон не тільки дозволяє забезпечити хороші зовнішні умови праці,
а й створити відповідну психологічну атмосферу, що важливо для підтримки
працездатності.
Потрібно пам’ятати, що максимальне використовування природнього
світла, в освітлювальній практиці, є найважливішим резервом економії
електроенергії. Тому рекомендується:
- постійно тримати в чистоті поверхню скла у вікон;
- фарбувати стіни і стелю приміщень, у світлі тони, вчасно усувати
з них пил, та інше;
- вчасно прибирати затінювачі світлові отвори (розшторювати вікна,
розкривати жалюзі, та інше;
- без необхідності не користуватися штучним світлом.
Штучний тип освітлення
Джерелами штучного світла є – технічні пристрої різної конструкції і з
різними способами перетворення енергії, в яких основними призначеннями є
отримання світлового випромінювання (як видимого, так і з різною довжиною
хвилі, наприклад, інфрачервоного.
Штучне освітлення передбачається у всіх виробничих та побутових
приміщеннях, де недостатньо природнього світла, а також для освітлення, в
темний період доби.
Широко використовуються лампи розжарювання та газорозрядні лампи.
Лампи розжарювання входять до теплових джерел світла.
20
Під дією електричного струму нитка розжарювання (вольфрамовий дріт)
нагрівається до високої температури і випромінює потік променевої енергії.
Ці лампи мають дуже просто конструкцію та виготовленням, тому вони
так часто використовуються, також мають доволі низьку вартість, дуже зручні
в експлуатації.
Але ця лампа не так ідеальна як може показатися на перший погляд, в
ній вистачає недоліків це – висока яскравість (засліплювана дія), низька
світлова віддача (7-20лм/Вт), відносно малий термін експлуатації (до 2.5 тис
год), переважання жовто-червоних променів у випромінюваному світлі
порівняно з природним світлом, ось чому природнє світло набагато краще як
що воно є і використовується більше чим штучного. Також непридатність для
роботи в умовах вібрації та ударів, висока температура нагрівання (до140 °С і
вище), що робить їх небезпечними, та пожежонебезпечними.
Такі лампи, як правило, використовують, для місцевого освітлення, а
також освітлення приміщень з тимчасовим перебуванням людей.
Газорозрядні лампи працюють внаслідок електричного розряду в
середовищі інертних газів і парів металу та явища люмінесценції
випромінюють світло оптичного діапазону спектра.
Основною переваг газорозрядних ламп є економічність, світлова віддача
цієї лампи становить 40-100лм/Вт, що приблизно в 5 разів перевищує світлову
віддачу ламп розжарювання. Також термін експлуатації також вищий
приблизно – до 10 тис годин, і температура нагрівання також менша 30-60°С.
Із-за особливої структури цього способу набагато краще передача денного
світла, з покращенням кольорів, холодного білого, і тепло білого, білого, та
жовтого кольору.
Області застосування:
- громадські місця, декоративне зовнішнє освітлення, в будинках;
- магазини та вітрини, офіси, в медицині, також художнє освітлення
театрів, кіно.
Обмеження та недоліки:
21
- повинні застосовуватись в закритих світильниках із захисним склом
- потрібна якісна мережа енергоживлення.
Різновид газорозрядних ламп:
1. Лампи низького тиску: називаються люмінесцентними, широко
застосовуються для освітлення приміщень як в технічних так і в звичайних, та
в побуті. Але однак вони не можуть використовуватися при низьких
температурах, так як погано запалюються та характеризуються малою
одиничною потужністю при великих розмірах самих ламп.
2 Лампи високого тиску: застосовуються в умовах, коли необхідно
висока світлова віддача при компактності джерел світла та стійкості до умов
зовнішнього середовища. Серед цих типів ламп найчастіше використовуються
металогенні (металгалогенова лампа) - виготовляє світло з допомогою
електричної дуги у газовій суміші пароподібних ртуті та галогенідів металів
(з’єднання металів з бромом або йодом), також дугову ртутну люмінесцентну
лампу (ДРЛ) це ртутна лампа також мають високий тиск використовуються в
змонтованих систем освітлення, розрахованих на використання ламп цього
типу, різниця між газорозрядних ламп інших типів, є те що вони не
потребують запалюючий пристрій, також мають свої особливості: біле
природнє світло, плюсом ще є економність. Також ще є Натрієва газорозрядна
лампа є два типу низького тиску (НЛНД), та високого тиску (НЛВД). В них
немає очевидних переваг між НЛНД і НЛВД але перед іншою, у кожної є
плюси і мінуси.
НЛНД зазвичай коштують дешевше, однак НЛВД дозволяє освітлювати
велику площу, обидві лампи працюють так пари натрію, наявні в колбі, під
дією електричного розряду випускають світлові хвилі в червоній частині
спектра (жовті, помаранчеві, червоні хвилі). Тому НЛ випускають вузький
світловий спектр, в цьому їх головний недолік.
Під час дослідження були знайдені окрім газорозрядних ламп, ще й
бактерицидні, та еротемні лампи.
Бактерицидні лампи:
22
Газорозрядна ртутна лампа, укладена в колбу із скла. При включені
пристрою випускаються хвилі ультрафіолетового світла, що згубні для
шкідливих мікроорганізмів.
У приміщеннях з включеною лампою відбувається знезараження
поверхонь і повітря, в якому можуть бути патогенні мікроби.
Види бактеріальних ламп залежать від матеріалу з якого вони
виготовлені.
1. Кварцове скло. Цю лампу не можна вмикати якщо в приміщенні є
люди так як викликає головну біль, провокує різь в очах, подразнює дихальні
шляхи, викликає нудоту і блювоту, по цій причині кварцові лампи не
вмикають якщо є в приміщенні люди, або тварини, після використання
пристрою, бажано провітрити кімнату, щоб позбутися від надлишку озону в
повітрі.
2. Лампа з колбою з ультрафіолетового скла. Не виділяє озон, тому
виробники позначають такі опромінювачі як «безозонові». Оскільки
шкідливого газу не утворюється, тому апарат може працювати не тільки в
порожньому приміщенні, що є великим плюсом, також провітрювання не є
обов’язковим.
Випускаються ці лампи в 3 типах:
- закритого типу;
- відкритого типу;
- універсального.
У пристроях закритого типу випромінюючий елемент розташовується в
корпусі з отворами для циркуляції повітря або підключення відповідних
насадок. Ультрафіолет, що виробляється всередині, знезаражує повітря, що
знаходиться в зоні дії опромінювача. Вихід обробленого повітря в приміщення
проходить самопливом або за допомогою компресора (при використанні
рециркулятора).
23
У медичних установах бактерицидний опромінювач закритого типу з
насадками використовується для лікувальних процедур. Наприклад, для
опромінення або прогріву ділянок шкіри і слизових оболонок.
Відкриті лампи розташовуються на кронштейнах з підставками без
кожуха. Іноді конструкцію доповнюють поворотні колеса, що забезпечують
легке пересування апарату всередині приміщень. Світловий потік
поширюється в усі сторони без обмежень, знезаражуючи навколишні поверхні
і повітря.
Включення пристрою відкритого типу проводиться тільки в порожніх
приміщеннях, з яких вилучені люди, тварини і кімнатні рослини. Після
закінчення роботи лампи необхідно провітрювання для видалення озону.
Бактерицидна лампа для дому відноситься до пристроїв універсального
типу. Випромінюючий елемент прихований в компактному корпусі невеликих
розмірів. У комплекті можуть йти насадки-тубуси для створення вузького
світлового потоку, що застосовуються для обробки шкіри і слизових оболонок.
Лампа бактерицидна потрібна не тільки медичним закладам, а й
громадським підприємствам громадського харчування, та технічним
приміщенням, школам, дитячим садкам.
Еритемна Лампа:
Це ртутна лампа низького тиску з трубкою з увіолевого скла довжиною
436.5 або 834 мм, діаметром 25мм. Нижня межа пропускання
ультрафіолетового променів – 280 ммк; трубка містить крапельку ртуті і
аргона.
Ця лампа призначена для опромінювання біологічних об’єктів із
світловою нестачею
Комбіноване освітлення
Комбіноване світло – це ситуація освітлення, у якій присутній більше
ніж один тип світла. Це може бути навмисно використовуватися або
проблема, яку потрібно вирішити. Прикладом навмисного використання
24
змішаного освітлення є використання стробоскопа та постійного освітлення
разом у студійних умовах для створення спеціальних ефектів. Це поєднує
достатньо тривалу витримку, щоб показати рух із застиглим зображенням,
створеним спалахом. Прикладом небажаного комбінованого освітлення є
використання лампи розжарювання в кімнаті, де денне світло потрапляє через
вікно. Комбіноване освітлення також може використовуватися, як фон
контролюючи колірну температуру навколишнього освітлення.
За одним із досліджень суб’єктам було наказано не вживати їжу або
напої, що містять кофеїн або алкоголь, після 21:00 попередньої ночі та спати
>7 годин. Усі дослідження проводили з 13:00 до 16:15 у спокійній, захищеній
від світла лабораторії з кондиціонером (24 ± 2°C) більше ніж через 2 години
після легкої їжі.
Для кожного суб’єкта один і той самий експеримент проводили двічі при
комбінованому освітленні низький-низький і при комбінованому освітленні
високий-низький у різні дні протягом тижня. Порядок двох різних
комбінованих експозицій освітлення був збалансований між суб’єктами.
Кожен день амбулаторну ЕКГ записували безперервно під час експерименту
за допомогою холтерівського реєстратора ЕКГ (Cardy 303 pico plus, Suzuken
Co., Ltd., Нагоя, Японія). Дані були зібрані з суб’єктами, які сиділи перед
робочим столом протягом п’яти хвилин у стані спокою, під час трьох видів
тестів психомоторної продуктивності, виконуваних з інтервалом в одну
хвилину відпочинку (загалом 28 хвилин) і протягом п’яти хвилин у стані
спокою (таблиця 2.1).
25
Таблиця2.1-Протоколи
Проаналізувавши варіабельність серцевого ритму, щоб оцінити вплив
освітлення на вегетативні нервової функції. Записану ЕКГ безперервно
оцифровували на 125 Гц у 10 бітні дані. Оцифровані дані були проаналізовані
в автономному режимі за допомогою програмного забезпечення аналізатора
(Cady Analyzer 5, Suzuken Co., Ltd., Nagoya, Japan), за допомогою якого були
виявлені часові положення всіх QRS- хвиль і дана анотація QRS-хвиль. Після
редагування всіх помилок виявлення хвилі QRS були отримані часові ряди
інтервалу RR. Отримані таким чином часові ряди інтервалу RR були
використані для аналізу варіабельності серцевого ритму шляхом комплексної
демодуляції.
Коротко, часові ряди інтервалу RR інтерполювали за допомогою функції
горизонтального кроку лише з використанням інтервальних даних, що
складаються з послідовних хвиль QRS у синусовому ритмі (інтервали від
нормального до нормального) і повторно дискретизовані з частотою 2
Гц. Потім амплітуди в діапазонах низьких частот (LF, 0,04-0,15 Гц) і
високочастотних (0,15-0,40 Гц) демодулювали і усереднювали за кожним 60-
секундним вікном без перекриття. Відношення потужності НЧ/ВЧ (НЧ/ВЧ)
обчислювалося через кожне 60-секундне вікно без перекриття як квадрат
співвідношення їх амплітуди. Амплітуду HF використовували як індекс
парасимпатичної функції серця, а амплітуду LF інтерпретували як індекс, на
який впливають як симпатична, так і парасимпатична функція серця
26
Також були і інші тести типу як впливає на психічну частину людей, але
пропустимо цей момент. В цілому результат показав позитивний ефект.
Дуже часто буває, що в технічних приміщень не вдається забезпечити
необхідні рівні природнього освітлення, тому доводиться використовувати
змішаний варіант, при якому в світлий час доби, буде застосовуватися
природнє освітлення, в деяких зонах або ж повністю по всій площі
приміщення. Штучний освітлення добавляється, для того що би освітити темні
ділянки приміщення в який не може потрапити природнє освітлення, або ж
якщо це потрібно в темній час доби.
Комбіноване освітлення найчастіше використовується у різних
технічних приміщеннях, для покращення рівня працездатності, своїх
робітників, та покращення роботи праці.
Тому комбіноване освітлення зустрічається найчастіше. Застосовується
для створення досить високих рівнів освітленості для робіт високої точності.
Змішане світло таким чином має забезпечити на робочих поверхнях
норматив освітленості, для зручної роботи, та комфорту. По кольору джерела
штучного світла повинні по можливості мало відрізнятися від природного
світла.
З цією метою найчастіше використовуються такі типи люмінесцентні
лампи як ЛХБ, ЛЕЦ, ЛДЦ
Аварійне освітлення
У місцях де постійно перебуває велика кількість людей, обов’язково
повинна бути встановлена система аварійного освітлення.
Вона вмикається тоді, коли освітлення виходить із ладу, аварійне
освітлення допомагає орієнтуватися в просторі, і спокійно евакуюватися або
продовжувати роботу.
Екстрене освітлення може виглядати, як мінімальне підсвічування, щоб
можна було вільно переміщатися.
27
Аварійне освітлення це – освітлення, яке вмикається коли світло,
раптово гасне через надзвичайні обставини. Використовуються звані запасні
енергетичні резерви. В аварійному режимі ступінь освітлення робочої зони
має бути не менше 5% от звичайного освітлення. Такий різновид освітлення
призначений для продовження робочого процесу в разі аварії. Освітлення
безпеки використовується не у всіх технічних приміщень.
Це потрібно для того що би захиститися від вибухів, пожежі, або ж
випустити якої-небудь речовини особливо небезпечної, наприклад газ, який
може отруїти людину. Це освітлення використовують на підприємствах в яких
неприпустимо різке припинення роботи.
При цьому джерело світла, має бути не дуже ярким так як зір швидко
звикне до темряви, тому потрібен лише не велике джерело світла.
Проектування установи аварійного освітлення, слід складати в
докладному плані із зазначенням шляхів евакуації на плануванні будівлі, а
також приміщень, де можна отримати першу медичну допомогу або
скористатися протипожежними засобами. Для того що би екстрене освітлення
створило безпечні умови, для спасіння. План потрібно враховувати так, що
місця які можуть перешкоджати виходу людей з будівлі – це вузькі переходи,
небезпечні сходи і т.д.
3. АНАЛІЗ ІСНУЮЧИХ АНАЛОГІВ ТА ТЕХНІЧНИХ РІШЕНЬ
3.1 Аналіз продукції фірми «Amazon Echo»
Голосовий асистент Alexa увійшов на ринок у 2014 році та швидко стали
революційним продуктом. Робота над пристроєм почалася у 2011 році, коли
команда розробників на чолі з Дейвом Лімпом мала ідею створити
голосового асистента, що працюватиме як хаб для розумного дому. Пристрій
був офіційно представлений 6 листопада 2014 року та спочатку доступний
лише за запрошеннями. У 2015 році Echo вийшов на масовий ринок. Alexa,
розроблена спеціально для Echo, мала широкий функціонал: відтворення
музики, керування розумними пристроями, встановлення нагадувань і
таймерів, пошук інформації та багато іншого. Amazon постійно
вдосконалювала Alexa, додаючи нові "навички" (skills), інтеграцію зі
28
сторонніми пристроями й сервісами, такими як Spotify, Philips Hue, Nest і
Uber. Висока інтеграція, постійне вдосконалення та доступність різних
моделей (від бюджетних Echo Dot до преміум-версій) забезпечили Echo
лідерство на ринку. До 2020 року було продано понад 100 мільйонів
пристроїв Echo, і Alexa стала найпопулярнішим голосовим асистентом у
світі. Успіх Amazon Echo підтвердив, що майбутнє за голосовими
технологіями та розумними екосистемами. Більше про розумні технології —
на
3.2 Як працює Alexa
Основними компонентами Alexa з точки зору користувача є обліковий запис
Amazon і пристрій із підтримкою Alexa, підключений до Інтернету, як
правило, розумний динамік або дисплей. Обліковий запис дає змогу
створювати профіль, зберігати налаштування програмного та апаратного
забезпечення та пов’язувати сумісні пристрої, служби та аксесуари. Пристрої
Alexa прослуховують голосові команди, завантажують їх на сервери Amazon
для перекладу, а потім надають результати у вигляді аудіо, відео або тригерів
пристроїв/аксесуарів. Деякі моделі також слугують контролерами Matter,
граничними маршрутизаторами Thread та/або концентраторами Zigbee для
сумісних продуктів розумного дому .
Усі голосові команди починаються зі слова пробудження, яке вказує пристрою
слухати. За умовчанням, звичайно, є «Alexa», але за допомогою програми
помічника для Android або iPhone/iPad ви можете змінити це на «Amazon»,
«Комп’ютер», «Echo» або «Ziggy». Насправді програма є фактично третім
базовим компонентом, оскільки вона (зазвичай) потрібна для налаштування
пристрою та зв’язування речей із вашим обліковим записом Amazon. Amazon
майже повністю відмовився від веб-налаштування.
Існує багато можливих команд Alexa, тому ми не будемо заглиблюватися тут
надто далеко, але вони представляють голосові запити природною мовою для
всього, починаючи від запитань знань і закінчуючи відтворенням медіафайлів
і керування розумним будинком. наприклад:
29
«Алекса, яка погода надворі?»
«Alexa, перемішайте найкращий список відтворення Ambient, який ви
знайдете на Spotify ».
«Алекса, встановіть термостат у вітальні на 72 градуси».
«Алекса, як близько найближча зірка?»
Деякі функції вимагають увімкнення «навичок» через веб-сайт Amazon або
додаток Alexa. Використовуючи наведені вище команди як приклади, музична
не працюватиме без навичок зв’язування вашого облікового запису Spotify , а
керування термостатом потребуватиме відповідних навичок бренду,
наприклад Ecobee або Google Nest .
Більшість навичок можна ввімкнути безкоштовно, оскільки вони насправді
лише підтримують існуючі продукти та послуги. Платні навички рідкісні, але
вони існують, наприклад розширені високоякісні петлі для звуків сну.
Додаток Alexa також підтримує процедури, що є лише іншим словом для
автоматизації. Вони створюються користувачем і запускають дії на основі
голосових команд або різних умов, таких як місцезнаходження, статус
аксесуара або час доби. Наприклад, процедура «Доброго ранку» може
ввімкнути світло, відтворити новини NPR і розігріти кавоварку за допомогою
розумної розетки, коли ви скажете «Алекса, почни мій день».
Щоб контролювати їх за допомогою Alexa, аксесуари для розумного будинку
повинні підтримувати платформу або універсальний стандарт Matter. Однак
доступний практично будь-який тип аксесуара. Крім розеток, термостатів і
розумних лампочок, ви можете отримати все, від очищувачів повітря до
роботів-пилососів. Вони об’єднуються за допомогою програми Alexa,
незалежно від того, чи підключаються вони через навички, Wi-Fi, Thread
та/або Zigbee.
30
3.2 Як Alexa чує
Хоча всі пристрої, оснащені Alexa, мають принаймні один мікрофон, на
розумних динаміках і дисплеях їх часто два або більше. Це полегшує ізоляцію
голосів від навколишнього шуму, оскільки створює спрямовані дані, які можна
порівнювати та фільтрувати за допомогою алгоритмів обробки сигналу.
Звичайно, існують певні обмеження — ви не можете стояти біля гучного
телевізора чи посудомийної машини й очікувати, що динамік Echo зрозуміє.
Всупереч тому, що вам, можливо, сказали, Alexa не записує постійно все, що
ви говорите. Він постійно прослуховує своє слово, а подальше аудіо
(закінчується після того, як ви припините говорити) зазвичай надсилається в
Amazon для інтерпретації. Ми говоримо «зазвичай», тому що Amazon
експериментував із офлайн-обробкою на таких пристроях, як Echo 4-го
покоління або Echo Show 10, які мають один із процесорів компанії AZ Neural
Edge. Здається, з невідомих причин він відійшов від цієї ідеї.
Amazon каже, що шифрує завантажені аудіозаписи, але зберігає їх за
замовчуванням і аналізує «надзвичайно малу вибірку» анонімних кліпів, щоб
31
покращити продуктивність Alexa. Записи використовувалися в кримінальних
справах, і деякі звуки або фрази можуть бути неправильно витлумачені як
слова для пробудження, тому, якщо ви турбуєтеся про конфіденційність, вам
варто відмовитися від збереження або регулярно видаляти свою історію
голосу.
3.3 Як Alexa реагує
Причина, чому Alexa повністю залежала від хмари донедавна, полягала в
вимогах обробки природної мови. Кожну команду потрібно розбити на окремі
мовні одиниці, які називаються фонемами, а потім ці одиниці порівнюють із
базою даних, щоб знайти найбільш близькі збіги слів. Крім того, програмне
забезпечення має ідентифікувати структуру речень, а також терміни, пов’язані
з різними підсистемами. Якщо ви скажете «налаштуйте термостат на
охолодження», Alexa знає, що перенаправить це в API розумного дому
(інтерфейс програмування додатків).
Alexa може розрізняти різні акценти та діалекти, але існують унікальні бази
даних для кожної мови, яку підтримує Amazon, включаючи регіональні
варіанти. Користувачам потрібно вибрати їх у додатку Alexa, якщо їх пристрій
не постачається з попередньо завантаженими. Наприклад, динамік American
Echo не може одразу зрозуміти німецьку, що може підтвердити будь-хто, хто
запитує пісні.
Машинне навчання відіграє вирішальну роль, оскільки контекст і історія
дають Alexa кращий шанс вгадати ваші наміри. Ось чому Amazon так інвестує
в аналіз записів реальних клієнтів. Люди схильні використовувати контекст і
історію, щоб оцінити значення розмови — використовуючи сувору
комп’ютерну логіку, Alexa може інтерпретувати щось на зразок «грати музику
від CHVRCHES» (шотландського синт-поп-гурту) як прохання почути музику
церковних хорів. Alexa може і робить помилки, але море даних, до яких
Amazon має доступ, означає, що помічник розвивається з часом.
32
У відповідях використовується синтезоване мовлення на основі записаних
зразків голосу. У приватному порядку Amazon експериментує з
аудіоімітацією, включаючи навіть мертві голоси. Компанія повинна з часом
почати розгортати генеративні розмови ШІ з більш складними відповідями та
емоційним настроєм. Однак перші ознаки майбутнього ШІ Amazon Alexa
з’явилися на Fire TV для користувачів, які шукають фільми та контент.
3.4 Розумні детектори диму, газу та затоплення
Розумні детектори диму, газу та затоплення необхідні для технічних
приміщень, та звичайних осель, необіхдні ці дадчики в кожній квартирі вони
створені, для забезпечення безпеки та раннього виявлення потенційно
небезпечних ситуацій у приміщенні. Вони виконують такі функції:
1. Виявлення небезпеки:
Детектори диму: Оповіщають про загоряння або задимлення, щоб уникнути
пожежі.
Детектори газу: Фіксують витоки небезпечних газів, таких як чадний газ
(CO) або природний газ.
Детектори затоплення: Реагують на появу води в нетипових місцях, щоб
запобігти затопленню.
2. Миттєві сповіщення: При виявленні небезпеки розумні детектори
надсилають сповіщення на смартфон користувача, незалежно від того,
чи перебуває він у приміщенні.
3. Автоматизація: Деякі моделі інтегруються з іншими розумними
пристроями, наприклад, автоматично вимикають подачу газу або води
у разі аварії.
4. Підвищення безпеки: Завдяки їхній точності та швидкості реакції
знижується ризик матеріальних збитків і загроз для здоров'я чи життя.
5. Дистанційний контроль: Через додаток можна перевіряти статус
детектора і отримувати звіти про його роботу.
Ці пристрої особливо корисні для захисту житла, офісів і промислових
об'єктів, де своєчасна реакція на надзвичайну ситуацію може врятувати
життя та майно.
3.5 Як працює детектор диму
33
Димова сигналізація виявляє частки в повітрі. Найчастіше вони роблять це за
допомогою двох типів технологій виявлення.
По-перше, це іонізаційні детектори. У них використовується невеликий
шматочок безпечно екранованого радіоактивного матеріалу, який електрично
заряджає або іонізує молекули повітря між двома металевими пластинами. Це
створює невеликий електричний струм, що тече від однієї пластини до іншої
в повітрі. Коли частинки потрапляють у камеру, вони притягують іони та
відносять їх, зменшуючи струм. Коли кількість частинок, що надходять у
камеру, буде достатньою, щоб зменшити цей струм нижче певної величини,
пристрій зареєструє ці частинки як дим і пролунає сигнал. (А щодо цього
радіоактивного матеріалу? Більша частина його випромінювання блокується
всередині пристрою, і навіть тоді рівні радіації в пристрої набагато нижчі, ніж
природний радіаційний фон, якому ми піддаємося щодня.)
Інший тип широко використовуваної технології виявлення називається
фотоелектричним. Ця технологія працює шляхом виявлення світла, яке
відбивається від частинок від світлового променя всередині сенсорної камери.
Якщо в сенсорній камері немає частинок, світло від променя не потрапляє на
детектор світла, що означає, що все ясно. Коли присутні частки та кількість
світла, зареєстрованого детектором світла, досягає певного порогового рівня,
лунає сигнал тривоги.
Обидва типи сповіщувачів можуть виявляти або повільногорючі «тліючі»
пожежі, або швидкогорючі «полум’яні» пожежі, але кожна технологія має свої
особливі переваги. Сигналізації на основі іонізації швидше виявляють дрібні
чорні частинки кіптяви від полум’я, оскільки вони утворюються у більшій
кількості та споживають більше струму між пластинами. Фотоелектричні
детектори, як правило, більш чутливі до частинок, які є більшими за розміром
і білого або світлого кольору, а тому мають більшу відбивну здатність, як ті,
що випромінюються тліючим вогнем.
34
Фахівці радять щоб люди мали як іонізаційні, так і фотоелектричні установки
в своїх будинках. Також доступні сигналізації з двома датчиками, які
поєднують обидві технології.
Незважаючи на те, що димова сигналізація важлива для захисту вашої
родини та майна, часто вона може бути неприємною. Димова сигналізація
біля кухонь може виявляти частинки, що відриваються від вашої їжі під час
приготування, навіть якщо ви її не спалюєте. Іноді такі прості дії, як
увімкнення тостера, можуть викликати їх.
Отже, як і з багатьма заходами безпеки, детектори диму мають компроміс. Їх
можна зробити достатньо чутливими, щоб виявити майже будь-який дим.
Але якби вони це зробили, вони виявили б дим, який ви не хочете, щоб вони
виявляли (наприклад, від приготованої їжі) і навіть інші речі, такі як пил.
Менш чутливі сповіщувачі матимуть менше тривожних сигналів, але під час
фактичної пожежі вони можуть не спрацювати вчасно, щоб врятувати життя
чи майно. А можуть взагалі не подавати сигнал.
Дослідники розробляють нові тести та стандарти, щоб покращити виявлення
димових сигналізаторів тих типів диму, які ми хочемо, а не тих, які ми не
виявляємо, тож у нас ніколи не буде спокуси вимкнути сигналізацію та
наражати себе на небезпеку. Як наслідок, нове покоління детекторів диму
обіцяє скоротити кількість неприємних тривог, а також швидше
35
сигналізувати про реальні пожежі. А у випадку пожежі час – це все, коли
справа доходить до порятунку життів і майна.
3.6 Як працює детектор газу
Датчики виявлення газу призначені для контролю наявності певних газів
у навколишньому середовищі та сповіщення користувачів у разі небезпеки.
Існують різні типи датчиків виявлення газу, кожен з яких використовує різні
технології для визначення присутності різних газів.
Різні технології, що використовуються для виявлення газів,
відрізняються залежно від застосування, середовища, в якому встановлено
детектор, або навіть можливої присутності факторів отруєння в повітрі.
Системи виявлення Sensitron використовують чотири різні типи датчиків:
3.7 Каталітичний датчик
Каталітична технологія визначення газу використовує нагріту нитку, яка
каталізує горіння горючих газів. Цей процес підвищує температуру нитки та
змінює її електричний опір, уможливлюючи правильне виявлення таких газів,
як метан, пропан або водень.
3.8 Електрохімічний датчик
Електрохімічні датчики клітин засновані на хімічних реакціях, які генерують
електричний струм, пропорційний концентрації цільового газу, і придатні для
виявлення токсичних газів, таких як чадний газ (CO), діоксид сірки (SO₂) і
кисень (O₂).
3.9 Інфочервоний дадчик
За допомогою інфрачервоної технології вимірюється поглинання
інфрачервоного світла молекулами газу; фактично кожен газ, такий як
вуглекислий газ (CO2), метан (CH4) або інші специфічні гази, має характерне
поглинання, яке можна ідентифікувати.
3.10 PID датчик
36
Технологія PID використовується для виявлення летких органічних сполук
(ЛОС) та інших неорганічних газів у повітрі в дуже низьких концентраціях за
допомогою ультрафіолетового світла для іонізації молекул газу в повітрі.
Датчики визначення газу: плюси і мінуси
Вибір технології датчика виявлення газу залежить від кількох факторів;
фактично кожен датчик має унікальні характеристики, які мають переваги та
недоліки:
Каталітичні датчики
- Плюси : ефективний у виявленні горючих газів у різних
концентраціях, навіть у низьких відсотках
- Мінуси: Сприйнятливість до отруєння деякими сполуками, що
може знизити їх ефективність
- Розрахунковий термін служби : близько 5 років
Каталітичні датчики
Переваги: не руйнуються з часом через вплив цільових газів, забезпечують
тривалий термін служби та стабільність
Мінуси: дорожче, вимагає точного калібрування для різних газів
Розрахунковий термін служби: більше 5 років
Електрохімічні клітинні датчики
Плюси: висока специфічність для токсичних газів, дозволяють дуже точно
виявляти
Мінуси: термін служби зазвичай становить від 1 до 2 років, на нього можуть
впливати зміни температури та вологості.
Розрахунковий термін служби : близько 3 років
ПІД датчики
Плюси: висока чутливість, здатність виявляти концентрацію газу в частках
на мільярд
Мінуси: неспецифічний, виявляє широкий спектр ЛОС без розрізнення між
ними
37
Розрахунковий термін служби: близько 2 років
3.11 Аналіз продукції фірми «Philips»
Про підприємство - ця компанія якої є назва Philips є головним
нідерландським виробником побутової електроніки, електронних
компонентів, медичного обладнання для візуалізації побутової техніки,
освітлювального обладнання, комп’ютерного й телекомунікаційного
обладнання. Компанія Philips&Company була заснована в 1891 році
Фредеріком Філіпсом та його сином Джареддом, який був інженером в англо-
американській компанії Brush Electric Light Corporation Ltd.Джеред Філіпс
постійно експериментував, щоб покращити довговічність лампочок, водночас
оптимізуючи виробничі процедури. Його молодший брат Антон Філіпс
пізніше приєднається до цієї фірми, додавши комерційної кмітливості, яка
стала основною для міжнародної експансії компанії. Однак компанія
залишалася керованою-технологіями, часто прагнучи до високої якості, а не
до низької вартості. У наступні роки компанії часто не поспішала виводити
свої інноваційні технології на ринок. Сини Philips запровадили автократичний
стиль управління, з традицією піклуватися про своїх працівників. Філіпс
будував житло, школи, та лікарні, а з 1900року надавав безкоштовну медичну
допомогу. Члени родини Philips керували компанією до 1977 року та зберігали
великий вплив навіть у 1980-х.
У 1924 році Philips разом з американською виробником General Electric
Company та Osram GmbH, створили картель Phoebus, щоб розділити світовий
ринок електричних лампочок і встановити стандартний термін служби
лампочок. В 1000 годин. Критики стверджували, що картель придушував
інновації та конкуренцію в освітленні протягом кількох десятиліть. До 1919
року компанія Philips розширила виробництво радіоламп.
А у 1927 році компанія представила просте доступне радіо, а через 5
років в 1933 році стала найбільшим у світі виробником радіо.
В світ з’являється перша в історії розумна лампа
38
30 жовтня 2012 року компанія Signify, яка ще тоді працювала під назвою
Philips Lighting, представила перший стартовий набір, що складається з трьох
лампочок Е27 і моста, а також супровідної програми для Iphone. Як справжній
продукт преміум-класу, продажі тоді почалися включно тільки в Aple Store.
Так як можна сказати був ексклюзивом для компанії Aple і їх смартфона Iphone
Через 10 років Philips Hue є беззаперечним лідером на ринку
інтелектуального освітлення.
Мета та місія Philips Hue: «Ми поставили собі за мету просту місію —
змінити ставлення людей до освітлення в їхніх оселях, щоб вони усвідомили,
що воно має набагато більше можливостей, ніж увімкнене або вимкнене, і ми
досягаємо цієї мети щодня, перетворюючи все більше домогосподарств на
радість. розумного освітлення», – каже Джордж Янні, винахідник Philips
Hue. «Я особливо пишаюся тим, що ми продовжуємо вдосконалювати
екосистему за допомогою оновлень програмного забезпечення та
продовжуємо підтримувати та покращувати оригінальні продукти, які ми
продавали 10 років тому».
Насправді продукт Philips Hue з’явився випадково. У той час Джордж
Янні працював у відділі розробки Philips Lightning, розробляючи пульти
дистанційного керування для ламп Philips LivingColors. Саме в той час, коли
iPhone почав підкорювати світ.
Замість того що би робити проектування та створення фізичних
прототипів із новими концепціями дистанційного керування, вони вирішали
випробувати інтерфейс користувача на сенсорному екрані Iphone, і це як
виявилося було дуже ефективним рішенням, так як – можна було вносити
незначні коригування без кожного разу створювати нове обладнання. «І це
фактично стало поштовхом. Ми виявили, що створили кращий спосіб
керування освітленням», — згадує Джордж Янні.
Було виявлено та виправлено недолік безпеки продуктів, а потім
оприлюднено в 2016 році. Розумними Лампочками можна було дистанційно
керувати через інтернет за допомогою імітованих інженерів безпеки за
39
допомогою недорогого обладнання. Під час перевірки концепції дослідники
змогли дистанційно керувати лампочками, використовуючи сусідню машину
або дрон, що летів за вікном у межах 70 метрів, після цього про недолік було
повідомлено Philips і виправлено до оприлюднення.
У 2016 році Philips Lighting відокремилася від Philips, ставши окремою
компанією. У травні 2018 року Philips Lighting змінила назву на Signify, але
продовжує використовувати бренд Philips.
3.12 Системи керування «розумним світлом»
Це дуже корисний продукт для автоматизації всього будинку, або якоїсь
його частини, розумне освітлення легко демонструє привабливість розумного
будинку.
Першим кроком для розуміння розумного автоматичного освітлення це
є знання різниці між розумним лампами та звичайними які є зараз у кожного
із нас.
Розумні ліхтарі це – освітлювальні прилади та лампочки, які можуть
автоматично сприймати навколишнє середовище, користувачів та інші
розумні та взаємодіяти з ними. На відміну від звичайних лампочок, які
вимагають ручного включання та вимикання, розумними ліхтарями можна
керувати дистанційно за допомогою голосових команд, або ж того ж самого
смартфона через wife або блютуз. Бездротове підключення забезпечує
більшість функцій адаптивного освітлення та часто є відповіддю на те, як
працюють розумні світильники. Це також причина, чому можна легко
керувати своїми розумними світильниками коли ви не вдома.
Залежно від моделі, можна керувати розумними лампочками за
допомогою пульта дистанційного керування, з телефону, або голосовими
командами, що покращує твій комфорт в багато тисяч разів. Окрім увімкнення
та вимикання розумного освітлення, також можна дистанційно робити
затемнювати деякі моделі та змінювати кольори та тепло. Ще однією
корисною функцією є можливість програмувати свої дії відповідно щоденних
40
звичок які у тебе скоріш за всього є. Ти можеш все так налаштувати, що би
коли наступали сутінки вмикалося світло, і також вимикання на світанку коли
світло вже тобі не потрібно, це також в якомусь сенсі економія. Також можна
поділити ліхтарі на різні групи і керувати ними як завгодно.
Розумні світильники підключаються до центрального контролера та
отримує інструкцію по бездротовій мережі. Про цей дуже важливий зв’язок
варто пам’ятати.
Налаштувати центральний контролер може бути двома способами це
концентратором або програмною платформою розумного приміщення.
Більшість концентраторів або програмною платформою розумного дому
з’єднують пристрої, підключенні разом в одній мережі Wi-fi. Розумні
світильники – це пристрої з підтримкою Wi-fi, які підключають до інтернету
за допомогою бездротових мереж.
Доволі по різному буває, для деяких розумних лампочок потрібен
спеціальний розумний концентратор для бездротового підключення, який
потім підключається до інтернету – маршрутизатора.
Хаб також діє як шлюз між розумними освітленням і вашим телефоном
або іншим пристроєм.
Він обробляє команди, надіслані з цих пристроїв, і передає інструкції
розумній лампочці. Отже, як працюють розумні світильники, якщо вони без
концентраторів? Вони підключаються безпосередньо до мережі Wi-Fi у
вашому будинку чи офісі. Керуючи ними за допомогою телефону, планшета,
чи розумної колонки, ви надсилаєте вказівки лампам через інтернет.
Іноді розробляють розумні світильники не повністю покладаючись на
бездротовий зв’язок, для всіх своїх розумних функцій. Такі адаптивні
освітлювальні прилади мають датчики здатні виявити зміни в навколишньому
середовищі. Наприклад розумні лампочки з датчиками денного світла або руху
не потребуючи концентратів або підключення до інтернету, щоб увімкнути та
вимкнути, коли відчувають рух.
41
Схожа схема світлодіодів є основними елементами багатьох наших
цифрових технологій. Наприклад сучасний телефон та планшет, він
використовує світлодіоди на своєму дисплеї.
Працює воно ось так, світлодіоди передають електрику через
напівпровідник. Щоб розібратися в цьому потрібно дізнатися, що таке
напівпровідники.
Вони являють собою клас матеріалів (зазвичай це метали) з провідністю,
яка знаходиться між провідниками, такими як от мідь, та ізоляторами, як скло.
Напівпровідниками, які використовуються в світлодіодах, можуть
розслабити збудження електрони, що рахуються від негативно зарядженого
катода до позитивного зарядженого анода, віддаючи фотони та дуже невелику
кількість тепла. Традиційні лампи розжарювання до яких ми всі звикли вони
витрачають дуже багато енергії на випромінювання тепла, тоді як
світлодіодним потрібно лише близько 10% електроенергії, щоб генерувати
таку ж кількість світла.
Розумні лампочки доступні або в повному спектрі кольорі, або як
традиційні просто білі, з регулювання яскравості. Деякі білі лампочки мають
гнучкість для переходу між теплими та холодними тонами.
Різні кольори світлодіодів виробляються з використанням різних видів
напівпровідників. Ви часто бачите світлодіоди, що працюють у групах по три:
червоний, зелений, і синій. Коли вони всі три інкапсульовані під одним
світлом, вони можуть тьмяніти незалежно один від одного і змішуватися,
створюючи будь-який колір, який забажає ваше маленьке серце. Це і є
світлодіоди які живуть у розумних лампочках. Різні напівпровідники на основі
галію та алюмінію також можуть виробляти широкий спектр різних
спеціальних кольорів. Світлодіоди мають вбудовані лінзи, які допомагають
спрямувати та розсіювати світло, але вони не відіграють великої ролі, у
фактичному передачі кольору.
Переваги «розумних світильників»:
42
Перехід з звичайних ламп на розумні лампочки, різниця в ціні в
Європейських країнах не така ж і велика, але для нашої країни це буде набагато
складніше і потрібно буде витратити більше коштів, чим в якійсь там Америці,
але переваг в розумних лампочках не мало, зазвичай вони собою являються
світлодіодні світловипромінюючими діодами (LED) і компактні
люмінесцентні лампи (CFL). Вони менше споживають електроенергії
приблизно на 75% і служать довше, ніж звичайні розжарюванні лампи,
приблизно в 25 разів.
А завдяки таким функціям, як планування, розумні світлодіодні ліхтарі
також забезпечують кращу цінність, ніж звичайні ліхтарі. Також є великим
плюсом твоє планування та дистанційне керування можуть допомогти
зменшити споживання електроенергії будинку, вимикаючи розумне
освітлення, коли вас немає дома, із зовнішніми інтелектуальними
освітлювальними приладами з датчиками руху можуть сприяти безпеці
вашого будинку, лякаючи злодія який вас запланував ограбити. Та в цілому не
вважаючи всі ці плюси які я вже назвав, це дуже зручно, та комфортно, та дуже
по майбутньому. Також вони можуть вам допомогти покращити ваш сон,
змінюючи яскравість і колір розумних світильників, тим самим можна
створювати різні настрої для кімнат у твоєму будинку. Такі налаштування
допомагають створити найкращу атмосферу під час читання, перегляду різних
фільмів, влаштування вечірок, або зробити романтичну атмосферу, а так же
підготовитися до сну це – теж може допомогти. Взагалі це для тебе відкриває
дуже багато різних нових функцій і можливостей.
До речі можна настроїти розумні лампочки так, що би коли ти
прокидаєшся тебе не дратував будильник, а ти прокидався від світла, яке
плавно посилюється, менш дратує, ніж будильник і насправді по деяким
дослідженням це правда працює. Доведено, що синхронізація світла з
кольором сонця протягом дня допомагає вам відчути більше енергії, коли це
потрібно, і починати відпочивати, коли приходить час, виходь так, що це
допоможе підтримувати графік сну.
43
Ціна: якщо дивитися з сторони того на скільки розумні ліхтарики
можуть бути корисними, та просто класними то ціна від 300 гривень за одну
лампочку можуть бути виправданими, так як ця лампочка має підключення до
себе через Wi-fi та блютуз, але так же само ціна може варіюватися до 2000
гривень за одну лампочку, це все залежить від виробника, і якості матеріалів
там функціоналу товару.
Форма розумних ламп: Якщо переглянути на всі доступні лампи,
наприклад як на «малюнку 3.0» можна сказати, що вони всі різні, але якщо
придивитися то вони всі мають щось спільне між собою, з чисто фізичної
точки зору лампочки повинні відповідати певним стандартам, щоб мати
можливість працювати з домашніми світильниками та лампами. Також є
різноманітні форма лампочок для різних випадків використання. Стиль основи
позначення літерою, а цифра позначає діаметр
Лампочку класу А (рис. 3.1) є стандартними і підходять до переважної
більшості світильників у домі. У той же час як лампи класу А мають відносно
невелику кривизну, лампи класу G мають над круглу форму. Ці глобуси можна
використати в багатьох ситуаціях, але мабуть всі бачили лампу G30, яка
використовується в косметичних дзеркалах.
На більш стилізованому боці речей – лампи B- і C класу. Ці конічні
цибулини відрізняються високою декоративністю. Ви часто зустрічали їх у
канделябрах чи різдвяних прикрасах. Лампи С мають класичний конус, CA
(або конічні кутові) мають яскравий невеликий поворот у стилі свічки у
верхній частині, а лампи B затуплені у верхній частині.
44
Рисунок 3.1 – Стандарти лампочок
З лампочками класу BR ще цікавіше. Ці опуклі рефлектори зазвичай
використовуються у вбудованих світильниках. Розумні світлодіодні лампи
насправді не потребують справжнього рефлекторного матеріалу всередині, як
інші типи лампочок, але стиль залишається. Лампочки типу PAR схожі за
формою чаші, оскільки вони традиційно мають параболічний відбивач схожі
за формою чаші, оскільки вони традиційно мають параболічний відбивач
всередині. Вони мають жорсткіші лінії в то, як вони пропускають світло, і
зазвичай побачити їх на відкритому повітрі, наприклад біля гаража.
МР лампочки теж працюють в цьому ключі, тільки рефлектор має
всередині невеликі дірки. Цей багатогранний рефлектор значно підсилив
45
лампи розжарювання, і цей стиль зберігся для світлодіодних розумних
світильників. Більша різниця з магнітними лампочками полягає в тому, що
вони зазвичай використовують штифти для підключення до світильника, а не
гвинт. Ви, напевно, бачили МР-лампи, які використовуються в ситуаціях
освітлення доріжок.
Трубчасті колби доволі унікальні, і навряд лі можна знайти багато
світлодіодних розумних ламп у цій формі, але вони все таки використовуються
у верхній люмінесцентних освітлювальних приладів офісу чи кухні.
Великим мінусом розумного освітлення є те що не достатньо купити
лише лампочки, щоб зробити будинок по-справжньому інтелектуальним. Це
далеко не єдине, що знадобиться придбати для організації повноцінної
екосистеми з керованим світлом, потрібен хаб вони бувають різними.
Але в цілому потрібно більш подрібніше дізнатися, що це таке
насамперед, іншими словами це контролер – керуючий пристрій, що з’єднує
всі елементи системи один з одним і зв’язує її з зовнішнім світом. Датчики
(сенсори) це - пристрої які отримують інформацію про зовнішні умови.
Актуатори це – виконавчі пристрої, безпосередньо виконують команди.
3.13 Smart home Hub
Smart Home hub є центром розумного будинку як центральна точка або
серце вашого розумного дому. Але в той час як більшість людей мають лише
одне серце, то розумні будинки можуть мати декілька. Зазвичай концентратор
можна підключити безпосередньо до маршрутизатора або використовувати
вашу мережу Wi-fi для підключення інтернету.
Але потрібно розуміти, що потрібно вибрати правильний хаб для своїх
приладів, так як не всі хаби можуть сприймати вироби від різних компаній,
тому потрібно вибирати уважно.
Сам хаб виступає посередником між пристроями вашого розумного
будинку. Якщо вам потрібно, наприклад, увімкнути лампочки Philips Hue
(назва марки), спершу відкрийте програму Philips Hue на телефоні, або
46
планшеті. Після того, як налаштуєте освітлення, програма починає
спілкуватися з концентратором, який потім керує функцією освітлення.
Хаби мають деякі обмеження - не використовується єдиний
уніфікований протокол зв’язку, як от Zigbee. Z-Wave. Wi-Fi, або Tread, щоб
спілкуватися з пристроями.
Ці численні методи зв’язку означають, що можуть знадобитися різні
концентратори, якщо є пристрої від різних виробників. Під час пошуку нових
пристроїв для дому рекомендується завжди враховувати, який протокол
зв’язку підтримує новий пристрій.
Для більшості розумних концентраторів використовуються три основні
протоколу це - Wi-Fi, ZigBee, та Z-Wave. Кожний протокол функціонує, як в
своєму роді мова. Розумні пристрої, які говорять однією мовою, можуть
відносно легко спілкуватися між собою, і все буде працювати нормально.
Wi-Fi: це протокол зв’язку 2,4 ГГц, адаптований для роботи з гаджетами
розумного будинку. Це, ймовірно, найпопулярніша назва в списку через її
широке застосування за межі систем розумного будинку. Wi-Fi надійний, але
він має кілька проблемних недоліків. На відміну від протоколу зв’язку, такого
як ZigBee, Wi-Fi є енергоємним.
Це означає, що розумні домашні пристрої, що працюють від
акумулятора (особливо ті з меншими батареями), які покладаються на Wi-Fi,
як правило, мають низький час роботи від батареї та потребують частих
підзарядок. Завдяки широкому застосуванню більшість концентраторів
розумного будинку використовують Wi-Fi разом з іншими протоколами
зв’язку. Щоб отримати найкраще від Wi-Fi, зазвичай потрібно інвестувати в
пристойний маршрутизатор.
Z-Wave: як і Zigbee, Z-Wave також використовує мережевий підхід до
спілкування. Однак він більш безпечний і може містити лише 232 вузли
пристроїв. Його швидкість зв’язку досягає 100 Кбіт/с, тому він, як правило,
повільніший, ніж Zigbee. Однак ця різниця, як правило, не помітна в
невеликому домашньому застосуванні.
47
Thread: є новою на сцені є технологія Thread , яка є протоколом із
низьким енергоспоживанням і малою затримкою, який дозволяє створювати
мережі бездротових вузлів. У цих мережах пристрої функціонують як
розширення основної мережі. Це зазвичай призводить до розширеного
діапазону, набагато більшого, ніж може забезпечити просте одне джерело Wi-
Fi. По дослідженням і статистиці це найтехнологічніший варіант.
Thread був розроблений спеціально з урахуванням домашньої
автоматизації, на відміну від такого протоколу, як Wi-Fi. Він був розроблений
для вирішення проблем живлення, затримки, діапазону та сумісності,
властивих домашній автоматизації. Незважаючи на те, що Thread не так
широко поширений, як його аналоги, він швидко закріплюється в індустрії
розумних домівок, керуючись швидким зростанням стандарту Matter.
Розумні концентратори бувають двох типів - автономні або як частина
розумного помічника.
Автономні концентратори
Philips Hue: найпопулярніший розумний домашній концентратор Philips
Hue використовує протокол Zigbee для зв’язку з розумними лампочками,
розумними світловими стрічками, інтерактивним телевізійним освітленням,
розумними розетками, датчиками руху, диммерами, розумними кнопками
тощо.
Samsung SmartThings Hub: цей розумний концентратор призначений
для роботи з усіма вашими домашніми пристроями. Він виявляє як пристрої
Zigbee 3.0, так і Z-Wave на відстані до 130 футів. SmartThings відома своєю
широкою домашньою автоматизацією та широким спектром інтеграцій із
такими пристроями, як відеодверні дзвінки Ring, розумні світильники Lutron
Caseta, термостати Ecobee та деякі розумні замки.
Система розумного дому Vivint: Vivint — це все про безпеку будинку,
а Vivint Smart Hub від компанії працює із замками, зовнішніми камерами та
відеодзвінками. Цей розумний концентратор є одним із небагатьох у цьому
списку, який пропонує відеоінтерфейс і елементи керування, як у
48
планшета. Vivint Smart Hubs також працюють з інтегрованою програмою та
пропонують кілька можливостей домашньої автоматизації.
Kasa Smart Home Hub від TP-Link: Tp-Link виробляє деякі з найбільш
популярних вимикачів і розумних розеток, але компанія також виробляє
розумні концентратори. Найновіший розумний домашній концентратор Kasa
— це комбінація маршрутизатора/концентратора, яка підключається до Wi-Fi
і підтримує протоколи Zigbee і Z-Wave.
Aqara Hubs: Aqara є менш відомим виробником продуктів для
розумного дому, і його хаби є фантастичними для користувачів, які хочуть
отримати недорогу автоматизацію. Більшість концентраторів Aqara
підтримують Apple HomeKit і Zigbee для чудового підключення. Aqara також
поєднує свої концентратори з іншими пристроями як зручний стартовий
комплект для розумного дому.
Розумні домашні помічники
Amazon Echo: Пристрої Amazon Echo не потребують офіційного
представлення. Amazon розробила розумного помічника Alexa, який
підтримує широкий спектр розумних домашніх пристроїв і дозволяє
користувачам керувати ними за допомогою голосу. Деякі пристрої Echo,
наприклад Amazon Echo Show 10 , навіть використовують планшетний
інтерфейс для більш інтерактивного керування.
Google Nest Hubs: як і Amazon Echo, Google Nest — це домашній центр,
розроблений з урахуванням голосового керування. Деякі пристрої Google Nest
навіть можуть використовувати відеоспостереження дверних дзвінків Ring
Video Doorbells і камер безпеки вдома.
Apple HomeKit: Останнім у списку є домашній центр, який є в кишені
майже кожного користувача Apple iOS. Apple HomeKit — це інтерфейс
домашнього концентратора, який дозволяє повністю контролювати
підтримувані пристрої розумного дому. Завдяки Apple HomeKit користувачам
не потрібно покладатися на стаціонарний пристрій, щоб використовувати
голосове керування. Поки вони мають Siri, вони контролюють.
49
Як і багато розумних пристроїв, деякі концентратори пропонують певні
функції, яких немає в інших концентраторах наприклад: Philips Hue - керує
лише пристроями Philips, що не дуже зручно, якщо в тебе пристрої від різних
марок. Деякі концентратори, як-от Amazon Echo та Google Nest Hub, можуть
підтримувати набагато більший набір розумних пристроїв від різних
виробників. Тому вони й більш гибкі в цьому плані.
Якщо маються пристрої різних марок, можливо, буде краще розглянути
ці типи розумних домашніх концентраторів, а не купувати той, який працює
лише з пристроєм одного виробника.
Встановлення розумної лампочки відбувається наступним чином:
Перший крок – провести нещодавно встановлений розумний світильник у
режим сполучення. Для цього часто потрібно вмикати та вимикати його певну
кількість разів. Індикатор буде швидко блимати він шукатиме бездротове
підключення до концентратора або маршутизатора. Другий корок - на
смартфоні потрібно завантажити супутню програму для розумного
освітлювального приладу, щоб завершити процес сполучення. Після
створення пари індикатор перестане блимати й залишиться світитися. Якщо
встановлюється кілька розумних лампочок, кожній із них слід присвоїти свою
назву – можна сказати дати ім’я. А якщо змінюються всі світильники на
розумні лампочки, потрібно буде завершити процес сполучення та
налаштування для кожної із них.
Якщо якимось чином одна з лампочок втратить зв’язок із
концентратором або маршрутизатором, вони можуть не відповідати.
Інструкції щодо скидання інтелектуального світильника такі ж, як і під час
початкового налаштування, просто повторити те, що ми робили до цього,
можна сказати зробити крок назад.
Окрім програми-супутника, також можна підключити свої розумні
лампочки до обкатної платформи розумного дому. Це дозволяє легко керувати
освітленням за допомогою голосових команд. Щоб навчитися підключати
розумний світильник до Alexa, Siri або Google Home відповідно. Якщо є кілька
50
розумних світильників від одного виробника, можна заощадити багато часу,
зв’язавши супутню програму бренду з програмою для вашої бажаної
платформи розумного будинку.
Як відомо світлодіоди є типом твердотільного освітлення, тобто замість
використання електрики для нагрівання вольфрамової нитки у вакуумі
(наприклад, лампи розжарювання) або подачі струму на газ і подальшого
перетворення цієї енергії на світло (як у люмінесцентної лампи), твердо тільні
освітлювальні прилади просто застосовують електрику, до матеріалу.
Результатом є менше кроків між електрикою та виробленням світла, що дає
світлодіодам більшу ефективність.
Це працює так: світлодіоди побудовані з напівпровідного чіпу. Цей чіп
складається з матеріалу, який не повністю проводить електрику або повністю
ізолює від нього, а знаходиться десь посередині.
Цей матеріал має як позитивно заряджену частину, так і негативно
заряджену частину. На молекулярному рівні це розпадається на частину, яка
має електронні «дірки» (це позитивна частина), і частина, яка має купу
додаткових плаваючих електронів (це негативна частина). Коли ви додаєте
електрику до рівняння, ці додаткові електрони з негативної сторони
перескочать у дірки позитивної сторони, процес, який має побічний ефект
утворення світла. Тобто електрика безпосередньо взаємодіє з матеріалом, який
створює світло, і в системі насправді немає рухомих частин. Є радіатори, які
відводять частину зайвого тепла від системи (це та частина, яка займає
половину лампочки, і робить їх вигляд такими різними) і кришки для діодів,
але не багато іншого. Менше втрат енергії, більше ефективності та набагато
привабливіший рахунок за електроенергію.
Так як весь спектр, який ми можемо сприймати оком, можна видворити
за допомогою взаємодії лише трьох кольорів: червоного, зеленого, та синього.
У світлодіодні лампочці зі зміною кольору кожна лампочка містить три
різнокольорових діоди: червоний, зелений, і синій. Коли червоний
поєднується з синім, отримується пурпурний колір. Червоний і зелений
51
створюється жовтий, цікавий факт - комбінації світла відрізняються від
комбінації фарб, а синій і зелений віддають блакитний колір.
Хоча взаємодія між цими кольорами сама по собі може створити
широкий діапазон і різноманітність різних відтінків, ви все одно не можете
вибрати 16 мільйонів кольорів лише з цих шести. Ось тут і з’являються рівні
яскравості. Якщо, скажімо, червоний поєднати з синім, але червоне світло
відображається лише при 50% яскравості, ви отримаєте колір між пурпуровим
і синім.
Отже, усі ці різні змінні можуть скласти одну справді універсальну
палітру кольорів, яка надасть більше можливостей для вибору освітлення,
який зможе обрати кожний особисто під себе.
На початку розробки світлодіодів ви, можливо, чули про те, що
світлодіоди несумісні з перемикачами затемнення. І хоча ця незручність,
безумовно, була вірною для світлодіодів у певний момент, з тих пір вони
пройшли довгий шлях. Фактично, більшість розумних лампочок
сьогодні пропонують не лише сумісність із дімерами, але й можливість
регулювати яскравість цих акуратних маленьких лампочок безпосередньо з
вашого розумного пристрою.
Ключова відмінність між сучасними розумними лампочками та
світлодіодами минулого полягає в реалізації або широтно-імпульсної
модуляції (ШІМ), або постійного зменшення струму (CCR), яке також
відбувається за допомогою аналогового затемнення.
ШІМ — це, по суті, неймовірно швидке ввімкнення та вимикання
освітлювального елемента. Тож замість того, щоб світлодіод горіти постійно,
він досягає тьмянішого вигляду, швидко вимикаючись, а потім знову
вмикаючись. І хоча ви, можливо, думаєте: «Чому здається, що вони не
блимають?» відповідь полягає в тому, що все відбувається так швидко, що
людське око не може виявити окремі моргання, тому що вони дуже швидкі.
Натомість наші очі сприймають середні рівні освітленості процесу,
створюючи враження, що лампочка насправді тьмяніша. А коли ви робите
52
його ще тьмянішим, це означає, що світло вимикається частіше в кожну
секунду. Геніальне рішення!
CCR — ще один метод затемнення певних світлодіодів, який полягає в
зменшенні потужності струму, що подається на лампочку. Це традиційний
метод регулювання яскравості лампи, але лише нещодавно ми змогли
застосувати його до світлодіодних ламп.
3.14 Розумна розетка
Це пристрій, який здатний керувати подачею живлення на підключені до
нього прилади. Відключити електрику пристрій може самостійно, за
допомогою мобільного телефона, або іншого пристрою типу пульта. Основне,
для чого потрібно встановлювати розумну розетка, - це комфорт, та затишок
також для економії енергії користувача. Подібні смарт-пристрої здатні також
запобігти проблем. Наприклад, покинувши технічне приміщення, хтось забув
вимкнути пристрій, або нагрівальний прилад. Розумна розетка сможе
відключити сама по виставленому таймеру, або через СМС яке відіслали, або
отримавши команду через інтернет мережу.
Ця розетка показується на рисунку 3.2.
53
Рисунок 3.2 - Будова розумної розетки
Функціонал розумної розетки: буде чуть іншим, чим ми стикалися до
цього, але все таки це теж може бути корисним пристроїм в твоєму технічному
приміщенні, а навіть можливо більш корисним чим розумні лампочки, так як
в цьому випадку можна приєднати дуже багато цікавих речей таких як:
електричний чайник, кавоварка, включення в потрібний момент радіо, або
телевізор, Wi-Fi роутер, якщо є проблеми з повітрям в будинку, можна
автоматизувати завдяки розумній розетці очищувач повітря, мультиварка,
кондиціонер, - що би після жари в провладний дім, так же якщо ви боїтесь
спати вночі, але не хочете вставати із ліжка, то можна налаштувати нічник.
Всі смарт-пристрої даного типу, незалежно від виду і моделі, мають три
загальні складові: електромагнітне реле, що з'єднує і роз'єднує ланцюг
живлення; контролер, який керує цим реле; бездротовий модуль зв'язку
(Bluetooth, Wi-Fi, GSM і т. Д.)
Принцип роботи розумної розетки дуже простий: якщо подається
напруга на керуючі контакти - реле замикає ланцюг, а якщо не подається то
ланцюг розмикається. Робота контролера будується через встановлену на
нього програму. Він може керувати реле по сигналу, що отримується від
бездротового модуля; за таймером, та за встановленою програмою; на підставі
показників датчиків температури; при перевантаженні.
Так же само як працюють розумі лампочки є можливість налаштувати
розумну розетку під потреби кожного, наприклад: так щоб він вмикався в
певний час, наприклад у ранці і ввечері по годинні для того що би полить
газон, або о 7 ранку щоб, увімкнувся чайник і закип’ятив воду для кави тощо.
Багато моделей мають функцію управління інтенсивністю освітлення.
За типом монтажу пристрою буває двох видів:
1. Накладні розетки. Являються окремими цілісними пристроями в
корпусі, який більше схожий на перехідник. Вони просто підключаються до
звичайної, мережі для технічного приміщення в 220 вольт.
54
Перевага - мобільність. Такий прилад можна дуже просто перемістити
та підключити до будь-якої розетки – що є дуже зручним варіантом, але все
таки є і мінуса основних три, перше це те що він досить громіздкий і не завжди
може вписатися в інтер'єр приміщення.
2. Вбудовані розумні розетки. Монтуються в стіну або в електрощит. Ці
моделі на відмінно вписуються в інтер'єр приміщення. Але мінус таких
розумних пристроїв в тому, що їх не можна потім перемістити, що не дуже
зручно.
GSM-розетки
Даний тип пристроїв має спеціальний слот для сім-карти і управляється
за допомогою дзвінків або СМС з мобільного телефону. Як правило, в пам'яті
приладу зберігається до 5 довірених номерів, з яких можна контролювати
роботу. Такі заходи запобігають доступ до розетки з сторонніх номерів.
Прилад відмінно підійде для використання на дачі, де немає можливості
провести інтернет. Але при цьому обов'язково наявність хорошого покриття
стільникового зв'язку для стабільної роботи. Мінус GSM-розеток криється в
тому, що необхідно постійно підтримувати позитивний баланс на СІМ-картки
Вашого пристрою.
Bluetooth:
Також працює через Bluetooth зі смартфона або планшета, а ще вміють
«спілкуватися» з іншими смарт-приладами в будинку, які оснащені Bluetooth-
модулем. Плюсом таких приладів є захист від стороннього втручання. Мінус -
обмежений радіус дії. Зазвичай Bluetooth-протокол є не єдиним каналом
зв'язку, використовується як доповнення до Wi-Fi-приладів.
Wi-Fi-розетки
В цей вид приладів вбудований модуль Wi-Fi, що дозволяє йому
підключатися до роутера і працювати через мережу. Управління здійснюється
за допомогою смартфона на iOS або Android з установленим спеціальним
55
додатком. Таким чином можна підключати в одну систему безліч розеток і
управляти індивідуально кожної, перебуваючи в будь-якій точці світу.
Найчастіше подібні моделі здатні також стежити за кількістю
споживаної електрики і відправляти на смартфон або планшет статистику в
реальному часі.
3.15 Безпровідні контролери та «розумні» елементи освітлення
1. Контролер Fibaro Home Center 3 Lite (рис. 3.3) розумного будинку
був розроблений для людей, які хочуть почати створювати унікальну систему
розумного будинку.
Цей аналог ідеально підходить для невеликих приміщень, кварти,
будинків.
Рисунок 3.3 - Контролер розумного будинку Fibaro Home Center 3 Lite
Home Center 3 Lite – є серцем і розум розумного, який дбає про комфорт
і безпеку. Розумний контролер управляє і спілкується з усіма
інтелектуальними пристроями – отримує дані від датчиків, обробляє всі дані і
видає сигнал для виконання необхідних дій (рис. 3.4).
56
Рисунок 3.4 - Контролер отримує данні, і обробляє їх
Home Center дозволяє підключати не тільки продукцію FIBARO, а й
працює з обладнаннями інших виробників, таке як: смарт-телевізори,
термостати, камери, системи сигналізації тощо.
Розумний будинок Fibaro піднімає повсякденний комфорт та безпеку на
новий рівень, також ви можете керувати споживанням енергії при будь-яких
обставинах. Зробити це все можна за допомогою розумного хаба Home Center
3 Lite.
Можливості: система розумного будинку FIBARO вам не потрібно буде
більше постійно вимикати або вмикати освітлення в усьому будинку. Після
виявленням датчиком руху FIBARO включіть світло в технічному приміщенні,
або освітить темний коридор.
Захист від невидимої загрози:
Детектори чадного газу виявлять навіть найменшу концентрацію окису
вуглецю, які можуть буть небезпечними для людини. Дуже надійно і постійно
захищає вас і ваших робітників від невидимої безпеки.
Безпека даних:
Найвищий рівень безпеки доступу до вашого приміщення і ваших даних.
Зв’язок між пристроями і контролером розумного будинку, і всі паролі
зашифровані, тому якщо ви довіритися цій системі, ви можете бути
спокійними, що у вас буде максимальний захист.
Керування через смартфон або планшет:
Додатком для розумного будинку підтримує зв’язок з вашим будинком
і дозволяє вам керувати ним з будь-якої точки, де б в и не були.
57
Також є можливість керувати своїм будинком голосом, просто сказавши
кілька слів в одному із найпопулярніших голосових асистентів.
3.16 Контролер AJAX WALLSWITCH
Контролер (рис. 3.5) використовується для дистанційного керування
побутовими приладами, дозволяє віддалено вмикати та вимикати побутові
прилади потужністю не більше 3кВт. Його використання дозволяє
побачити повну картину споживання електроенергії всіх підключених
приладів за допомогою мобільного додатку або веб-браузера.
Рисунок 3.5 - Контролер AJAX WALLSWITCH
Принцип роботи:
Контроль подачі електрики здійснюється за допомогою реле, яке
замикає та розмикає мережу живлення в системі Ajax. Пристрій здатний
зв’язуватися з розумною центральною панеллю Ajax hub Plus на відстані до
1км – за умовами, що між ними відсутні перешкоди. Управління здійснюється
через веб-браузер або через мобільний додаток. Навіть якщо будуть перебої з
живленням, налаштування релейного радіоканального блоку залишається
58
незмінним. Його продуманий корпус розроблений з урахуванням можливості
встановлення у стандартний європейський підрозетник, а виносна антена
покращує прийом.
Плюси контролера AJAX WALLSWITCH:
Контролює витрати електроенергії. Має спеціальний лічильник який
передає всі необхідні дані у додаток в онлайн-режимі.
Посилена безпека – обов’язкова автентифікація
Універсальність – релейний радіоканальний блок може працювати від
мереж 110 В та 220 В одна з цих розеток знайдеться у кожного.
Збереження даних – вся інформація, яка передається через прилад,
надійно зашифрована та недоступна третім особам.
Захищеність. При перевищені допустимого рівня струму, перегріву, або
перепадів напруги реле автоматично вимикається.
3.17 Контроллер-хаб Aqara M2 EU
Aqara M2 (рис. 3.6) – це новий центр розумного будинка, який дає змогу
керувати побутовою технікою, через вбудований інфрачервоний пульт, а
також дає змогу підключити до себе до 128 пристроїв протоколу Zigbee 3.0.
59
Рисунок 3.6 – Контроллер-хаб Aqara M2 EU
У хабі є динаміки які можна використати як сирену для отримання
звукових повідомлень, про не безпеку.
Хаб працює з Apple Home Kit і дозволяє підключати пристрої Aqara до
голосових помічників «Аліса». Підтримка голосових помічників контролером
для розумного будинку Aqara Hub 2 Apple HomeKit можна керувати голосом
за допомогою Siri, Amazon Alexa, Google Assistant та інші. Тепер ви можете
керувати своїм будинком звичним для вас помічником.
Aqara Hub M2 дозволяє підключити до себе більше пристроїв і робить
створення розумного будинку ще гнучкішим за рахунок використання
різноманітних мережевих протоколів: IrDA 360°. Aqara Hub M2 має
вбудований інфрачервоний пульт з радіусом дії 360°. Тепер можна керувати
кондиціонерами, телевізорами, аудиосистемою та іншими пристроями із ІЧ-
портом за допомогою смартфона або автоматичних сценаріїв.
60
Wi-Fi Aqara Hub M2 оснащується потужною подвійною антеною 2×2
MIMO. Завдяки цьому забезпечується більш стабільне з'єднання центру
розумного будинку з Wi-Fi роутером.
Ethernet RJ-45 Новий Хаб має роз'єм RJ-45 для підключення до інтернету
через дротове з'єднання. За рахунок цього забезпечується стабільність роботи,
також можливість використання хаба без Wi-Fi роутера.
Zigbee 3.0 Новий протокол Zigbee 3.0 дозволяє підключати до одного
хабу до 128 пристроїв, а також робить з'єднання більш швидким, стабільним
та енергоефективним.
Bluetooth low energy Хаб підтримує з'єднання за протоколом BLE, проте
в даний момент підтримка пристроїв BLE ще не реалізована. Надалі за цим
протоколом можна буде підключати додаткові аксесуари для керування
розумним будинком.
Автоматичне включення та вимикання Контролер для розумного
будинку Aqara Hub M2 дозволяє налаштувати автоматичне включення та
вимикання ваших гаджетів, через додаток Aqara Home.
Через вбудований ІЧ-контролер Aqara Hub M2можна керувати:
кондиціонерами, телевізорами та проекторами, обігрівачами та бойлерами, ТБ
боксами тощо.
Через дочірні пристрої, підключені до Aqara Hub M2 : освітленням,
витяжними вентиляторами, зволожувачами, вентиляторами тощо. Apple
HomeKit Aqara Hub M2 може виконувати функцію мосту HomeKit. Для цього
вам потрібно використовувати фірмову програму Aqara Home, що означає, що
пристрої, підключені до Aqara Hub, можуть керуватися через HomeKit.
Для віддаленого керування, не з локальної домашньої мережі Wi-
Fi/LAN, вам знадобиться Apple TV (з tvOS 10.2 або новіше), iPad (з iOS 10.3
або більше) або HomePod mini HomePod налаштований як домашній
концентратор.
3.18 Розумна лампочка NiteBird WB4
61
Розумна лампочка розширює можливість сучасного дизайну інтер’єру: з
більш ніж 16 мільйонами кольорів, це допоможе перетворити місце для
вечірки, втілити в життя казку, та ніч, задати освітлення відповідно кольору
гами кімнати, або просто підібрати колір освітлення під свій настрій. Для
цього можна використовувати встановлені кольорові світлові сцени або
використовувати власну фотографію щоб пожвавити особливу пам’ять. Від
холоду до тепла.
NiteBird має унікальну можливість налаштувати теплоти освітлення.
Створіть свій настрій, зробивши світло теплішим або холоднішим за власним
смаком. Використовуйте більше 50 000 теплових відтінків, щоб охолодити
біле світло, створити настрій для роботи, ігор чи відпочинку незалежно від
часу доби. Розпочніть свій день з яскравого тонізуючого білого світла, або
розслабтесь у верченій час, задавши освітлення в золотистих тонах.
З допомогою ідеального висвітлення завжди, зможете змінити свій
настрій одним натисканням клавіши, зможете налаштувати висвітлення так, як
саме потрібно вам. Незалежно від того, чим ви плануєте займатися в даний
момент, пристрій допоможе вам створити потрібну атмосферу відповідно до
ваших уподобань.
NiteBird маж функцію програмованого включення, тому можна
встановити таймер на виключення лампочки, щоб приміщення було освітлене
до потрібного моменту часу, по вибраному діапазону. Система позволяє
здійснювати керування світлом за допомогою голосу через помічника Amazor
Alexa та Google Assistant. Одне лише слово – і в приміщенні запалюється
освітлення, яке ідеально відповідає вашим параметрам та настрою. Для
додаткового убезпечити ваше технічне приміщення, або ж будинок можна за
допомогою програми запланувати включення та вимкнення освітлення за
вашої відсутності.
Розумна лампочка NiteBird має яскравість 800 люмен, споживаючи лише
при цьому 9 Вт. З нею можна економити на рахунках за електроенергією, при
62
цьому отримуючи яскраве і комфортне для очей освітлення, що чудово
відповідає вашим особистим вимогам в будь-який час.
3.19 Розумна лампа Philips Hue (рис. 3.7) завдяки однієї лампочки
можна створити унікальну атмосферу в будь-якій кімнаті, пропонується теплі
або холодне беле освітлення, а також 16 мільйонів інших кольорів.
Користуватися можна через Bluetooth для миттєвого керування освітленням в
одній кімнаті або підключайтесь до блоку керування Hue Bridge, щоб
скористатися повним набором функцій.
Особливості:
- 16 мільйонів відтінків кольорів;
- підтримує роботу як через Bluetooth, так і через блок керування
(Philips Hue bridge);у
- управляється за допомогою додатка або підсвічування;
- блок живлення в комплекті.
Рисунок 3.7 - Розумна лампа Philips Hue
Під час використання Philips Hue bridge можливе керування за
допомогою датчика руху або голосового помічника (Siri, Google assistant).
63
За допомогою програми Hue Bluetooth можна керувати всім
інтелектуальним освітленням, можна добавити до 10 джерел світла та
керувати ними всього одним натисненням кнопки на мобільному пристрої.
Керування через додатки або голосом ця лампочка працює з Siri та
Google Assistant. Використовуючи прості голосові команди, можна
приглушити світло, зробити більш яскравим або змінити колір ламп,
незалежно від того, чи хочете ви керувати однією лампою або всіма лампами
в приміщені. Для голосового керування буде потрібен блок керування Philips
Hue і сумісний партнерський пристрій. Лампи Philips пропонують різні
відтінки теплого або нейтрального білого світла.
З допомогою чотирьох заданих світлових режимів створити комфорт,
або атмосферу в домі, ці режими розроблені спеціально для ваших щоденних
занять: відпочинку, читання концентрації та активності. Дві схеми з холодним
відтінком концентрації та активності допоможуть прокинутися вранці або
зосередитися на виконанні завдань, тоді як теплі режими читання і відпочинку
дозволять зручно усамітнитися з книгою або зібратися з думками.
З допомогою цієї лампи відкриється повний набір функції
інтелектуального освітлення за допомогою блоку керування, додати блок
керування до ваших інтелектуальних джерел світла, щоб скористатися повним
набором функції Philips Hue. За допомогою блоку керування ви можете додати
до 50 інтелектуальних джерел світла для керування в усьому приміщенні.
Можна створити підпрограми для автоматизації всього домашнього
освітлення вашого розумного будинку. Керуйте своїми світильниками,
перебуваючи далеко від дому, або додайте датчики руху і розумні перемикачі.
3.20 Розумна лампа Yeelight Smart LED Filament Bulb ST64
Ця лампа стане чудовим інтер’єрним рішенням та джерелом м’якого
затишного освітлення форма лампи свічка. Сучасні світлодіоди технології
забезпечують якісне та економне освітлення приміщення, розумне управління
64
та підтримка голосових команд розширюють функціональні можливості
Yeelight (рис. 3.8).
Лампочка підходить до будь-якого приладу завдяки універсальному
стандарту цоколя Е27, Yeelight Smart LED Filament Bulb ST64 сумісна з
більшістю освітлювальних приладів. Її можна встановлювати в люстри,
світильники та торшери старих та нових модифікацій.
Комфортне освітлення: світлова температура 2000К створює теплу
затишну атмосферу в кімнаті. Лампа дозволяє регулювати яскравість
освітлення та вибирати різні сценарії через мобільний додаток залежно від
завдання та ситуації.
Економність Потужність Yeelight Smart LED Filament Bulb ST64 складає
всього 6Вт, при цьому вона створює світловий потік 500лм. Лампа приємно
освітлює кімнату м’яким світлом, споживаючи при цьому мінімум
електроенергії. Для створення такого ж освітлення за допомогою лампи
розжарювання потрібно використовувати модель потужністю не нижче 40Вт.
Рисунок 3.8 - Yeelight Smart LED Filament Bulb ST64
Дистанційне керування: наявність Wi-FI модуль дозволяє інтегрувати
Yeelight Smart LED Filament Bulb ST64 в екосистему розумного будинку та
керувати роботою лампи через мобільний додаток на телефоні, або планшеті,
65
є можливість вибирати режими, регулювати яскравість, встановлювати
таймер, створювати сценарії взаємодії з іншими пристроями системи та багато
іншого. Лампа також підтримує голосове управління, тепер щоб вимкнути
світло, достатньо вимовити потрібну команду.
3.21 Розумні камери та системи безпеки
Концепція відеоспостереження бере свій початок з початку 20-го століття,
коли відеотехнології в основному використовувалися для розваг і військових
цілей. Коріння сучасних камер безпеки можна простежити до Другої світової
війни. Вальтер Брух, німецький інженер, розробив першу систему замкнутого
телебачення (CCTV) для спостереження за запусками ракет Фау-2. Ця
адаптація для військового спостереження заклала основу для майбутніх
розробок технологій безпеки.
Комерційний дебют (1949–1951)
Перехід від військового до комерційного використання камер безпеки
почався з представлення Vericon першої комерційної системи
відеоспостереження наприкінці 1940-х років. Vericon, компанія-піонер у
сфері відеоспостереження, адаптувала цю технологію для підприємств і
установ, яким потрібна підвищена безпека.
66
Ці ранні системи відеоспостереження були рудиментарними, включали
стаціонарні чорно-білі камери, підключені до моніторів через коаксіальні
кабелі. Камери забезпечували фіксоване поле зору та передавали живі кадри
безпосередньо на монітори в кімнаті управління охороною. Не маючи
можливості запису, працівникам служби безпеки доводилося постійно
стежити за трансляцією в прямому ефірі.
Незважаючи на такі обмеження, як низька якість зображення та
неможливість запису, ці системи відзначили значний стрибок у технології
безпеки. Вони в основному використовувалися в банках, роздрібних
магазинах і державних будівлях для запобігання злочинності та забезпечення
моніторингу в реальному часі. Сприйняття громадськістю систем
відеоспостереження було зумовлене зростанням усвідомлення злочинності та
потреби у покращенні безпеки.
Ранні системи відеоспостереження Vericon заклали основу для майбутніх
досягнень у відеоспостереженні, забезпечивши суттєвий рівень безпеки та
підготувавши основу для розробки більш складних технологі
67
Інновації в сфері безпеки будинку
Ландшафт домашньої безпеки різко змінився в 1969 році, коли Марі Ван
Бріттан Браун винайшла першу систему домашньої безпеки. Браун,
медсестру, спонукало повільне реагування поліції в її районі, що спонукало її
розробити систему, яка покращила б безпеку домогосподарств і забезпечила
душевний спокій.
Система Брауна включала кілька новаторських компонентів:
- Камера: моторизована камера, яка може ковзати вгору та вниз, щоб
дивитися крізь чотири вічка на вхідних дверях. Це дозволяло
користувачеві бачити, хто знаходиться на вулиці, не відкриваючи
дверей.
- Монітори: невеликі телевізійні монітори були встановлені в різних
частинах будинку для відображення подачі з камери. Ця установка
дозволяла мешканцям спостерігати за відвідувачами з різних місць
у своїх будинках.
- Пристрій двостороннього зв’язку: двосторонній мікрофон і
система гучномовців дозволили домовласникам розмовляти з
відвідувачами, не відкриваючи дверей. Ця функція зв’язку додала
додатковий рівень безпеки, увімкнувши вербальну взаємодію
перед наданням фізичного доступу.
68
Система також включала тривожну кнопку, яку можна було натиснути, щоб
сповістити поліцію або охоронну компанію в надзвичайній ситуації. Цей
прямий зв’язок із правоохоронними органами був новою функцією, яка
значно підвищила ефективність системи.
Незважаючи на відносно просту за сучасними мірками конструкцію, винахід
Брауна був революційним. Це забезпечило власникам будинків
безпрецедентну безпеку та контроль, зменшивши їхню вразливість до
злочинів. Це вплинуло на розвиток сучасних систем домашньої безпеки,
включаючи такі функції, як детектори руху, віддалений моніторинг та
інтеграція з пристроями розумного будинку.
Еволюція технології запису (1970-ті роки до сьогодні)
1970-ті роки ознаменували значний прогрес у камерах безпеки з появою
відеомагнітофонів (VTR) і відеомагнітофонів (VCR). Ці технології дозволили
записувати та відтворювати записи з камер спостереження, підвищуючи
ефективність систем безпеки. Спочатку відеомагнітофони та
відеомагнітофони записували відео на магнітну стрічку, що зберігалася в
касетах, які потребували регулярної заміни та мали обмежений час запису.
1990-ті роки принесли цифрові відеомагнітофони (DVR), які зберігали відео
на жорстких дисках, подовжуючи час запису та зберігаючи постійну якість
відзнятого матеріалу. У цифрових відеореєстраторах також з’явилися такі
функції, як швидкий пошук і отримання певних матеріалів.
69
На початку 2000-х мережеві відеореєстратори (NVR) і централізовані сервери
дозволяли віддалений доступ і легше розширювати систему. У цю епоху
також з’явилися IP-камери, які підключаються безпосередньо до мережі та
пропонують вищу роздільну здатність, цифрове масштабування та розширені
функції, такі як виявлення руху та віддалений перегляд.
Останні досягнення перейшли до хмарного сховища, що забезпечує більшу
гнучкість і надійність. Хмарне сховище пропонує легкий доступ із будь-
якого інтернет-пристрою та захищає дані від збоїв локального обладнання.
Крім того, відео високої чіткості (HD) і 4K значно підвищили чіткість і
деталізацію відео з камер спостереження.
3.22 Сучасні камери спостереження
Сучасні камери безпеки є дуже вдосконаленими, вони забезпечують відео з
високою роздільною здатністю, нічне бачення та виявлення руху. Сучасні
системи часто інтегруються з технологією розумного дому, що дозволяє
здійснювати віддалений моніторинг і керування за допомогою смартфонів та
інших пристроїв. Гібридне підключення, що поєднує дротові та бездротові
системи, забезпечує надійність і гнучкість. Ці досягнення зробили камери
відеоспостереження незамінними для комплексних систем безпеки дому та
бізнесу, розширивши їхні можливості та призначення.
Наявність камер спостереження суттєво вплинула на суспільну поведінку та
рівень злочинності. Сучасні камери відеоспостереження є потужним
стримуючим фактором для потенційних зловмисників, змушуючи їх добре
подумати перед вчиненням протиправних дій через підвищений ризик
потрапити в об’єктив камери. Крім того, відеозйомка надає важливі докази,
70
які допомагають правоохоронним органам у розкритті злочинів і винесенні
вироків. Це не тільки допомагає вловлювати злочинців, але й підвищує
громадську безпеку, створюючи відчуття відповідальності. Широке
використання камер відеоспостереження знизило рівень злочинності в
багатьох областях і сприяло більш безпечному та пильному суспільству.
Технологічний прогрес сформував сучасні камери безпеки, включаючи
камери високої чіткості (HD) і роздільну здатність відео 4K для більш точних
зображень. Цифрові рішення для зберігання даних, такі як цифрові
відеозаписувачі (DVR) і мережеві відеозаписувачі (NVR), значно підвищили
ефективність керування даними. Відеореєстратори зазвичай
використовуються з аналоговими камерами, перетворюючи відеосигнал у
цифровий формат для зберігання. У той же час NVR призначені для IP-камер,
записуючи відео безпосередньо в цифровому форматі з мережі. Крім того,
розширене підключення через Ethernet забезпечує віддалений доступ.
Прогрес у сфері нічного бачення, виявлення руху та аналітики на основі ШІ,
як-от розпізнавання обличчя, також значно вдосконалив нові технології
камер безпеки.
3.23 Компоненти бездротової системи
Камера
Камера знімає відео. Сучасні бездротові камери безпеки часто оснащені
функціями високої роздільної здатності, нічного бачення та виявлення руху,
що дозволяє їм знімати високоякісне відео в різних умовах.
Передавач
Приєднаний до камери передавач надсилає відео по бездротовій мережі.
Зазвичай це робиться через Wi-Fi, але деякі моделі можуть використовувати
інші бездротові протоколи.
Приймач
Приймач зазвичай підключається до монітора або записуючого пристрою.
Він приймає переданий сигнал від камери та перетворює його на
відеоматеріал.
71
Монітор
На моніторі відображається відео, отримане з приймача. У більшості
випадків це буде екран комп’ютера або смартфона, де користувач може
переглядати відзнятий матеріал у реальному часі.
Пристрій запису, керування або зберігання
Це може бути DVR, NVR або хмара, де зберігається відеоматеріал для
використання в майбутньому.
3.24 Як працює бездротова камера безпеки
Коли бездротова камера знімає кадри, передавач стискає та передає свої дані
бездротовим способом.
Приймач, підключений до записуючого пристрою або монітора, отримує ці
стиснуті дані, розпаковує їх і перетворює назад у відеоматеріал для
перегляду.
Бездротові камери безпеки переважно використовують два типи сигналів для
передачі даних:
72
Радіочастотні (РЧ) сигнали
Багато бездротових камер безпеки працюють за допомогою радіочастот для
передачі відео та аудіосигналів. Найпоширенішими діапазонами частот для
цих пристроїв є 2,4 ГГц і 5 ГГц, подібні до частот, які використовуються
багатьма маршрутизаторами Wi-Fi.
Сигнали Wi-Fi
Сигнали Wi-Fi є найпопулярнішим методом, який використовують сучасні
бездротові камери безпеки для передачі даних. Камера підключається до
мережі Wi-Fi і передає відзнятий матеріал через це з’єднання на приймач, як
правило, маршрутизатор або хмарний сервер.
Wi-Fi забезпечує віддалений доступ, що означає, що ви можете переглядати
відзнятий матеріал з будь-якого місця, якщо у вас є підключення до
Інтернету.
Деякі бездротові камери безпеки також підтримують використання
стільникових мереж для передачі даних, що особливо корисно в місцях, де
з’єднання Wi-Fi може бути ненадійним або недоступним.
Варто зазначити, що тип сигналу, який використовується для передачі даних,
може впливати на продуктивність камери, зокрема на її діапазон, якість відео
та сприйнятливість до перешкод.
Завжди враховуйте свої конкретні вимоги та середовище, де буде розміщена
камера, перш ніж вибрати бездротову камеру безпеки.
4 РОЗРОБКА СТРУКТУРНОЇ СХЕМИ ТА КОДА
4.1 Ефекти керування освітленням
Ефекти керування освітленням забезпечують такі основні функції.
Кінцеві користувачі використовують ці функції для підтримки керування
енергією та/або візуальних потреб.
73
Елементи керування освітленням розвиваються, щоб забезпечити
розширені функції, доступність яких залежить від типу системи та потреб
програми.
Органи керування освітленням — це пристрої та системи
введення/виведення. Система управління отримує інформацію, вирішує, що з
нею робити, і відповідно регулює потужність освітлення.
Ручне керування проти автоматичного наглядним прикладом зображено
на рис. 4.1.
Рисунок 4.1 - Датчики присутності з ручними включенням
Вхід може бути ручним, автоматичним або комбінацією обох видів, як
показано на рис. 4.1, де зображено функціональні можливості ручного датчика
присутності.
При ручному управлінні введення ініціюється користувачем і
виконується вручну. Він ідеально підходить для достатків, керованих
візуальними потребами.
При автоматичному управлінні сигнал від датчика (присутності або
освітлення), комп’ютера або іншої системи будівлі забезпечує вхід. Вхідні дані
можуть базуватися на часу доби, зайнятості, рівні освітленості чи інших
умовах. Автоматичне керування ідеально підходить для зручності через
користування програмами управління енергією.
74
4.2. Бездротові системи
Бездротові засоби керування зв’язуються за допомогою радіохвиль або
іншого бездротового підходу (WI-Fi, блютуз). Реалізація бездротової системи
представлено на рис. 4.2.
Рисунок 4.2 – Бездротова система керування
Особливо привабливо для впровадження складного контролю в
існуючих технічних приміщень, пристрої керування можуть отримувати
живлення від внутрішньої батареї, або за рахунок енергії навколишнього
освітлення, за різницями температур, або ж сигнали від передавача до
бездротового приймача в контролері освітлення, який встановилено на
світильнику, розподільної коробці на панель. Це все можна зробити так – коли
в технічному приміщенні нікого немає, світло вимикається, а коли хтось
заходить в приміщення, поступово вмикається світло, і регулюється яскравість
та тон освітлення.
75
4.3 Система контролю рівня освітленості технічних приміщень
Поєднання різних входів і виходів призводить до кількох доступних
унікальних стратегій керування освітленням, які можуть задовольнити
візуальні потреби, потреби управління енергією. У свою чергу, стратегії
контролю комбінувати в одному прострої за допомогою шарів для
максимізації цінності:
- ручне керування;
- відстеження присутності;
- планування часу;
- реакція на денне світло;
- налаштування організаційних завдань;
- налаштування кольорів;
- генерація даних;
- реагування на попит.
Таким чином в результаті аналізу існуючих аналогів систем керування
освітленням в кваліфікаційній роботі пропонується система контролю рівня
освітленості технічних приміщень (рис. 4.3). Основна задача запропонованої
системи - автоматичне вмикання/вимикання освітлення як в приміщеннях так
і керування зовнішнім освітленням.
76
Рисунок 4.3 – Спеціалізована система контролю рівня освітленості технічних
приміщень
Система автоматичного вмикання/вимикання зовнішнього освітлення
базується на контролері від компанії Tervix (рис. 4.4) - це частина розумного
будинку направлена на автоматизацію системи освітлення. В місці
підключення розумного вимикача потрібна наявність фази (L) та нуля (N).
Система працює по енергоефективному протоколу передачі даних
ZigBee. З допомогою цієї системи, отримується «фундамнт» для розумного
будинку, адже контролер, який йде в комплекті, може одночасно підтримувать
до 85 різних пристроїв ZigBee.
Після того як все налаштували система починає функціонувати
автономно незалежно від того чи є в наявності мережа Wi-Fi та інтернет.
Розумний вимикач Tervix ZigBee монтується в підрозеточну коробку, під
77
звичайний вимикач або в розподільний щиток на DIN рейку. Розумний
вимикач не буде ніяк заважати працювати звичайним перемикачам.
Рисунок 4.4 - Контролер безпровідний Tervix ProLine ZigBee Gateway
Контролер безпровідний Tervix ProLine ZigBee Gateway це - компактний
розумний контролер, що працює за технологією ZigBee через (розумний
будинок), Bluetooth, був розробленим для роботи з APP Tervix, Tuya Smart.
Контролер включає в себе Wi-Fi модуль ZigBee (технологія з низькими
поживанням енергії), з модулем Bluetooth.
Контролер з’єднується з додатком Tervix після чого можна додавати
інші пристрої ZigBee, керувати ними, групувати створювати смарт сцени та
інше. Контролер запам’ятовує локальні смарт сцени, та забезпечує їх
виконання навіть при відсутності Wi-FI-з’єднування чи інтернету. Також
контролер дозволяє бачити «карту» з’єднання для конкретного пристрою,
якість сигналу, та через які пристрої йде з’єднання.
Характеристики контролера Tervix ProLine ZigBee Gateway:
Тип/модель - Zigbee Gateway
Розмір - 60,5 х 60,5 х 16,1 мм
Робоча температура - -10...+55°С
Матеріал - ABS
78
Комплектація - 1. Безпровідний контролер; 2. Блок живлення; 3. Дата
кабель; 4. Перехідник EU; 5. Інструкція
Тип Контролер - ZigBee безпровідний
Блок живлення - 5В, 1А
Робоча вологість - 1A
Провідний інтерфейс - micro-USB (блок живлення)
Безпровідний інтерфейс - WiFi 802.11 b/g/n, BLE/MESH, ZigBee 802.15.4
(2,4 ГГц)
Стандарт - ZigBee 3.0
Стабільний радіус дії - 20-25 м
Кількість з'єднань - 60-85 пристроїв
Застосування - Всередині приміщення
Програмний інтерфейс - 1) створення безпровідної мережі з протоколом
управління ZigBee 3.0; 2) управління всіма приладами, які є в мережі ZigBee
Країна виробництва - Китай (за німецькою технологією)
Tervix Pro Line ZigBee Switch (рис. 4.5) - розумний (одноклавішний)
вимикач призначений для вмикання та вимикання як LED, так і звичайних
освітлювальних та інших приладів. Оснащений вбудованим модулем
енергомоніторингу. Може працювати зі звичайним та імпульсним
(дзвінковим) вимикачами. Має функцію пам’яті положення після вимкнення
енергопостачання. Розумний вимикач монтується в монтажну коробку
звичайного вимикача (під вимикач), розетку (під розетку), або у електричний
щит (DIN рейка) та дублює функцію включення /виключення освітлення /
розетки. Працює по протоколу ZigBee 3.0. Потрібен контролер ZigBee.
Розроблений для роботи з APP Tervix, Tuya Smart та Smart Life.
79
Рисунок 4.5 - Розумний вимикач Tervix Pro Line ZigBee Switch
При роботі з вимикачем рекомендовано використовувати мультимовний
додаток Tervix
Розумний вимикач постійно знаходиться підключеним у парі зі
звичайним вимикачем / розеткою. При отриманні від контролера ZigBee, через
додаток Tervix, або через використання голосом через Гугл, він вмикає або
вимикає прилад (лампочку, світильник, розетку, вентилятор тощо.). І при
цьому можна вручну, класично, включати, чи вимикати лампочку. Через
додаток можна встановити час включення та виключення, також можна
поставити зворотній таймер на вкл/викл. Також сюди вбудований модуль
енергомоніторингу: поточна напруга (V) та навантаження (W), загальне
споживання (kW), історія споживання за період та ін. Розумний вимикач
працює з безпровідним контролером.
80
Основні переваги:
- для розумного будинку;
- керування голосом Google, Alexa;
- працює по протоколу ZigBee;
- працює з LED та звичайними лампами;
- Tervix / Арр Tuya / Smart LIfe;
- збільшує радіус мережі ZigBee.
Основні характеристики:
Тип/модель - Pro Line ZigBee Switch
Робоча температура - -10...+40°С
Напруга - 220-240В, 50/60Гц
Ступінь захисту - IP 20
Бренд - Tervix (Німеччина)
Безпровідний стандарт - ZigBee 3.0
Максимальне навантаження - 2300Вт / 150Вт (LED)
Радіус дії - до 200 м (відкритий простір)
Програмний інтерфейс - Tervix / TUYA Smart / Smart Life
Розмір - 40 х 45 х 21.5 мм
Голосове управління - Google, Alexa
Країна виробництва - Китай (за німецькою технологією)
Безпровідний датчик руху Tervix Pro Line ZigBee EYE PIR Sensor (рис.
4.6) – це компактний безпровідний датчик руху, який працює в
інфрачервоному діапазоні по протоколу ZigBee.
Датчик реагує як на людей, так і на тварин в радіусі його дії. Був
розробленим для роботи з APP Tervix, Tuya Smart та Smart Life.
Датчики працює з безпровідним контролером Tervix Pro Line ZigBee
Gateway. Рекомендується використовувати додаток Tervix для Android та для
iPhone.
81
Рисунок 4.6 - Безпровідний датчик руху Tervix Pro Line ZigBee EYE PIR
Sensor
Коли в зоні дії датчика з’являється якийсь рухомий об’єкт, датчик реагує
на це – подається сигнал на контролер та надсилається повідомлення на
телефон. Ви можете самостійно запрограмувати контролер на подальшу дію.
Наприклад: увімкнення звукової та світлової сигналізації, або ж просто
увімкнення світла в будинку, буде виконуватися дія яку ви запрограмували до
цього.
Рекомендується встановлювати датчик на висоті біля 2.2 метра від
підлоги, у напрямку реєстрації руху. Подалі від приладів обігріву або ж
охолодження. Завдяки магнітній основі, положення датчика легко
налаштовується у напрямку руху.
Основні переваги:
- для розумного будинку;
- безпровідний (ZigBee 3.0);
- термін роботи на одній батарейці - 2 р.;
- сучасний дизайн;
82
- магнітне кріплення;
- компактність;
- відстань дії сенсора - до 8м;
- високоякісні матеріали.
Характеристики:
Тип/модель - Pro Line ZigBee EYE PIR Sensor
Розмір - 48,4х53,4 мм
Робоча температура - -10...+55°С
Напруга - 3В, (CR123A) батарейки
Комплектація - 1. Датчик, 2. 3М скотч , 3. Магнітна основа, 4. Інструкція
користувача, 5. Батарейка
Бренд - Tervix (Німеччина)
Тип - Безпровідний датчик руху
Живлення (батар.) - 3В, (CR123A)
Робоча вологість - 10%...90%
Радіус дії - 30 м
Відстань дії сенсора - 8 м
Кут реєстрації руху - 90°
Висота встановлення - 2,2 м
Програмний інтерфейс - Tervix / TUYA Smart / Smart Life
Країна виробництва - Китай (за німецькою технологією).
4.4 Аналіз роботи системи
Принцип роботи автоматичного вмикання/вимикання зовнішнього
освітлення в технічному приміщені на базі бездротового контролера Tervix
ProLine ZigBee Gateway, розумного вимикача Tervix Pro Line ZigBee Switch,
бездротових датчиків освітлення Tervix Pro Line ZigBee Light Sensor згідно
запропонованої схеми полягає в тому, що 3 бездротових контролера Tervix
ProLine ZigBee Gateway встановлюються в зонах освітлення, для виявлення
руху та передають дані про рух на бездротовий контролер Tervix ProLine
83
ZigBee Gateway по бездротовій мережі wifi, далі передає команди про
вмикання чи вимикання освітлення в зонах освітлення через розумний
вимикач Tervix Pro Line ZigBee Switch.
Контролером Tervix ProLine ZigBee Gateway, також можна керувати
через додаток Tuya / Smart Life, через підключення безпосередньо через wifi
до контролера або через мережу інтернет, можна вимикати, вмикати світло в
потрібних зонах, налаштовувати таймер вмикання, вимикання, регулювати
яскравість світла.
Отримана система має «гнучкі» параметри:
• дистанційне керування обладнанням з будь-якої точки світу;
• додавання і керувати кількома пристроями одночасно з одним App;
• голосове управління за допомогою Amazon Echo і Google;
• взаємодія декількох інтелектуальних пристроїв.
4.5 Приклад коду мікроконтролера Arduino
Мікроконтролер Arduino часто використовується в розумних диткорах диму.
#include <ESP8266WiFi.h> // Бібліотека для роботи з Wi-Fi
#include <ESP8266HTTPClient.h> // Бібліотека для HTTP-запитів
const char* ssid = "Ваш_WiFi";
const char* password = "Ваш_пароль";
const char* serverUrl = "http://example.com/alert";
int smokePin = A0;
int threshold = 300;
void setup() {
Serial.begin(115200);
pinMode(smokePin, INPUT);
84
pinMode(LED_BUILTIN, OUTPUT);
WiFi.begin(ssid, password);
while (WiFi.status() != WL_CONNECTED) {
delay(1000);
Serial.println("Підключення до Wi-Fi...");
}
Serial.println("Wi-Fi підключено!");
}
void loop() {
int smokeLevel = analogRead(smokePin);
Serial.println("Рівень диму: " + String(smokeLevel));
if (smokeLevel > threshold) {
Serial.println("Дим виявлено!");
digitalWrite(LED_BUILTIN, HIGH);
if (WiFi.status() == WL_CONNECTED) {
HTTPClient http;
http.begin(serverUrl);
http.addHeader("Content-Type", "application/json");
String jsonPayload = "{\"message\": \"Дим виявлено!\", \"level\": " +
String(smokeLevel) + "}";
int httpResponseCode = http.POST(jsonPayload);
if (httpResponseCode > 0) {
Serial.println("Сповіщення надіслано!");
} else {
85
Serial.println("Помилка відправки сповіщення.");
}
http.end();
}
} else {
digitalWrite(LED_BUILTIN, LOW);
}
delay(5000);
}
4.6 Приклад коду на C++ як працює голосовий помічник Alexa
#include <iostream>
#include <string>
#include <curl/curl.h> // Бібліотека для HTTP-запитів
// Функція для обробки HTTP-відповіді
size_t WriteCallback(void* contents, size_t size, size_t nmemb, std::string*
userData) {
size_t totalSize = size * nmemb;
userData->append((char*)contents, totalSize);
return totalSize;
}
// Функція для надсилання запиту до Alexa API
void sendAlexaRequest(const std::string& accessToken, const std::string&
command) {
CURL* curl;
CURLcode res;
curl = curl_easy_init();
86
if (curl) {
std::string response;
std::string url = "https://api.amazonalexa.com/v1/skills"; // URL Alexa API
std::string authHeader = "Authorization: Bearer " + accessToken;
curl_easy_setopt(curl, CURLOPT_URL, url.c_str());
curl_easy_setopt(curl, CURLOPT_CUSTOMREQUEST, "POST");
// Заголовки
struct curl_slist* headers = NULL;
headers = curl_slist_append(headers, "Content-Type: application/json");
headers = curl_slist_append(headers, authHeader.c_str());
curl_easy_setopt(curl, CURLOPT_HTTPHEADER, headers);
// Тіло запиту
std::string jsonPayload = "{\"message\": \"" + command + "\"}";
curl_easy_setopt(curl, CURLOPT_POSTFIELDS, jsonPayload.c_str());
// Відповідь
curl_easy_setopt(curl, CURLOPT_WRITEFUNCTION, WriteCallback);
curl_easy_setopt(curl, CURLOPT_WRITEDATA, &response);
// Виконання запиту
res = curl_easy_perform(curl);
if (res != CURLE_OK) {
std::cerr << "Помилка HTTP-запиту: " << curl_easy_strerror(res) <<
std::endl;
} else {
std::cout << "Відповідь Alexa API: " << response << std::endl;
}
87
// Очищення
curl_slist_free_all(headers);
curl_easy_cleanup(curl);
}
}
int main() {
std::string accessToken = "Ваш_токен"; // Отримати токен через Amazon
Developer Console
std::string command = "Привіт, Alexa!";
sendAlexaRequest(accessToken, command);
return 0;
}
Як це працює:
- HTTP-запити через Alexa API: Код надсилає POST-запит до Alexa
API із заданим текстом або командою.
- Токен доступу: Необхідно отримати токен доступу через Amazon
Developer Console для аутентифікації.
- Обробка відповідей: Дані, які повертаються від Alexa API, можна
аналізувати та використовувати для подальших дій.
4.7 Управління Philips Hue на C++
Приклад коду на С++ для симуляції роботи розумної лампочки Philips
Hue, яка викоростовує протокол HTTP для управління.
#include <iostream>
#include <string>
#include <curl/curl.h> // Для виконання HTTP-запитів
88
// Функція для обробки HTTP-відповіді
size_t WriteCallback(void* contents, size_t size, size_t nmemb, std::string*
userData) {
size_t totalSize = size * nmemb;
userData->append((char*)contents, totalSize);
return totalSize;
}
// Функція для надсилання запиту до Philips Hue Bridge
void controlLight(const std::string& bridgeIP, const std::string& username, int
lightID, const std::string& command) {
CURL* curl;
CURLcode res;
curl = curl_easy_init();
if (curl) {
std::string response;
std::string url = "http://" + bridgeIP + "/api/" + username + "/lights/" +
std::to_string(lightID) + "/state";
struct curl_slist* headers = NULL;
headers = curl_slist_append(headers, "Content-Type: application/json");
curl_easy_setopt(curl, CURLOPT_URL, url.c_str());
curl_easy_setopt(curl, CURLOPT_CUSTOMREQUEST, "PUT");
curl_easy_setopt(curl, CURLOPT_HTTPHEADER, headers);
curl_easy_setopt(curl, CURLOPT_POSTFIELDS, command.c_str());
curl_easy_setopt(curl, CURLOPT_WRITEFUNCTION, WriteCallback);
curl_easy_setopt(curl, CURLOPT_WRITEDATA, &response);
89
res = curl_easy_perform(curl);
if (res != CURLE_OK) {
std::cerr << "Помилка HTTP-запиту: " << curl_easy_strerror(res) <<
std::endl;
} else {
std::cout << "Відповідь від Hue Bridge: " << response << std::endl;
}
curl_slist_free_all(headers);
curl_easy_cleanup(curl);
}
}
int main() {
// Змінні для підключення
std::string bridgeIP = "192.168.1.2"; // IP-адреса Hue Bridge
std::string username = "Ваш_API_Ключ"; // Ключ доступу до Hue API
int lightID = 1; // ID лампочки, якою потрібно керувати
// Приклад команд
std::string turnOn = "{\"on\":true}";
std::string turnOff = "{\"on\":false}";
std::string changeColor = "{\"hue\":46920, \"sat\":254}"; // Синій колір
std::string changeBrightness = "{\"bri\":128}"; // Наполовину яскравий
// Увімкнення лампочки
std::cout << "Увімкнення лампочки..." << std::endl;
controlLight(bridgeIP, username, lightID, turnOn);
// Зміна кольору
90
std::cout << "Зміна кольору лампочки..." << std::endl;
controlLight(bridgeIP, username, lightID, changeColor);
// Зміна яскравості
std::cout << "Зміна яскравості лампочки..." << std::endl;
controlLight(bridgeIP, username, lightID, changeBrightness);
// Вимкнення лампочки
std::cout << "Вимкнення лампочки..." << std::endl;
controlLight(bridgeIP, username, lightID, turnOff);
return 0;
}
Як це працює:
- Hue Bridge: Лампочки Philips Hue підключені до мосту (Bridge),
який управляє ними через локальну мережу.
- API доступ: Ви використовуєте REST API Hue Bridge для
надсилання команд.
- Запити: Код виконує HTTP PUT-запити для керування станом
лампочки (увімкнення, вимкнення, зміна кольору або яскравості).
Приклад команд у JSON:
- Увімкнення лампочки: {"on":true}
- Вимкнення лампочки: {"on":false}
- Зміна кольору: {"hue":46920, "sat":254} (змінює колір на синій; hue
= 0-65535).
- Зміна яскравості: {"bri":128} (bri = 0-254; 0 — мінімум, 254 —
максимум).
91
Попередня підготовка:
- Отримайте API ключ: Згенеруйте його через Hue Bridge API за
допомогою POST-запиту до /api.
- Знайдіть ID лампочки: Виконайте GET-запит до /lights.
Залежності:
- libcurl: Бібліотека для виконання HTTP-запитів. Її потрібно
встановити перед компіляцією програми.
92
ВИСНОВКИ
В результаті виконаної роботи отримано такі ключові результати::
У магістерській дипломній роботі на тему було проведено всебічний
аналіз сучасних технологій управління освітленням, вивчено їхні технічні
особливості та створено практичні рішення для впровадження в технічних
приміщеннях.
У першому розділі визначено актуальність дослідження, сформульовано
завдання та цілі роботи. Аналіз сучасного стану предмету дослідження
дозволив виділити основні проблеми в області автоматизації управління
освітленням та окреслити перспективні напрямки вдосконалення.
У другому розділі розглянуто стандарти освітлення, що регламентують
параметри для технічних приміщень, та охарактеризовано види освітлення
(природне, штучне, комбіноване). Проведений огляд дозволив сформувати
базові принципи для проектування систем автоматизації, які відповідають
сучасним вимогам енергоефективності та ергономіки.
У третьому розділі виконано детальний аналіз існуючих аналогів та
технічних рішень. Було розглянуто продукцію провідних компаній, таких як
Amazon і Philips, зокрема інтелектуальні пристрої на базі Alexa, розумні
лампи, розетки, контролери, системи відеоспостереження та бездротові
елементи освітлення. Особливу увагу приділено принципам роботи різних
типів датчиків (каталітичних, електрохімічних, інфрачервоних, PID) та їхньої
інтеграції в розумні системи. Вивчено функціонування розумного обладнання,
включаючи розумні лампи Philips Hue, NiteBird WB4, Yeelight Smart LED
Filament Bulb ST64, а також хаби та контролери, такі як Aqara M2 EU і AJAX
WALLSWITCH.
У четвертому розділі розроблено структурну схему системи контролю
рівня освітленості технічних приміщень, яка базується на бездротових
рішеннях. Продемонстровано приклади коду для реалізації управління на базі
93
мікроконтролера Arduino, а також інтеграції розумних систем через
програмування на C++. Зокрема, розглянуто алгоритми управління голосовим
асистентом Alexa та лампами Philips Hue. Проведено аналіз роботи системи,
який показав її ефективність у забезпеченні точного контролю рівня
освітленості, економії енергії та інтеграції з іншими компонентами розумного
дому.
На основі проведеного дослідження сформульовано такі ключові
висновки:
1. Сучасні системи контролю рівня освітленості дозволяють не лише
забезпечити комфорт і безпеку в технічних приміщеннях, але й значно знизити
енергоспоживання за рахунок автоматизації процесів.
2. Розумні прилади, такі як лампи, датчики, хаби та контролери,
забезпечують високу гнучкість у проектуванні систем, що відповідають
індивідуальним потребам користувачів.
3. Використання програмування на базі Arduino та C++ дозволяє
створювати ефективні рішення для інтеграції розумного обладнання в єдину
систему управління.
4. Продукція таких компаній, як Amazon і Philips, демонструє високу
надійність, простоту використання та інноваційний підхід до управління
освітленням, що робить їх лідерами на ринку розумних технологій.
5. Розроблена система є економічно вигідною, екологічно стійкою та
адаптивною до змін зовнішніх умов, що дозволяє її масштабувати для
промислових, комерційних і побутових потреб.
Отримані результати та розроблені рішення можуть бути використані
для впровадження сучасних систем контролю рівня освітленості в технічних
приміщеннях, а також для подальших досліджень у сфері автоматизації
розумного дому та енергоефективності.
94
95
СПИСОК ВИКОРИСТАНИХ ДЖЕРЕЛ
1. Зайцев О. В. Системи автоматичного керування освітленням виробничих
приміщень: енергозберігаючий аспект [Текст] / О. В. Зайцев, І. Р. Магкур
// Енергетика та автоматика. – 2021. – № 2. – С. 45-52.
2. Мартинов В. Л. Проектування інтелектуальних систем моніторингу
рівня освітленості на базі мікроконтролерів [Текст] / В. Л. Мартинов, С.
В. Коваленко // Вісник НТУУ «КПІ». Серія Приладобудування. – 2022. –
Вип. 63. – С. 12-19.
3. Мельник А. А. Дослідження алгоритмів адаптивного керування
освітленням у складських та технічних приміщеннях [Текст] / А. А.
Мельник // Автоматизація технологічних об’єктів. – Харків: ХНУРЕ,
2020. – С. 88-94.
4. Онищенко С. М. Методи підвищення енергоефективності систем
освітлення технічних споруд за допомогою датчиків присутності та
освітленості / С. М. Онищенко // Промислова електроенергетика та
електротехніка. – 2023. – № 1. – С. 24-30.
5. Ткаченко О. М. Використання протоколу DALI в системах автоматизації
освітлення промислових об’єктів [Текст] / О. М. Ткаченко //
Радіоелектроніка, інформатика, управління. – 2019. – № 4. – С. 156-163.
6. Byun, J. Intelligent Household LED Lighting System Considering Energy
Efficiency and User Satisfaction / J. Byun, I. Hong, B. Kang, S. Park // IEEE
Transactions on Consumer Electronics. – 2018. – Vol. 64, No. 1. – P. 70-78.
7. Doulos, L. T. Minimizing Energy Consumption by Using Photo-sensors in
Technical and Industrial Areas / L. T. Doulos, A. Kontadakis, E. N. Madias //
Energies. – 2020. – Vol. 13, Issue 10. DOI: 10.3390/en13102431
8. Mishra, S. IoT-Based Smart Lighting Control System for Industrial Premises
Using Wireless Sensor Networks / S. Mishra, P. Kumar // International Journal
of Embedded Systems. – 2021. – Vol. 14, No. 3. – P. 210-222.
96
9. Pandiyans, R. Implementation of Automated Lighting Control for Energy
Conservation in Technical Buildings / R. Pandiyans, M. S. Bhaskar // Journal
of Electrical Engineering & Technology. – 2022. – Vol. 17. – P. 1455-1467.
10. Wang, Z. Sensor-Driven Lighting Control Systems: A Review of Algorithms
and Hardware for Indoor Environments / Z. Wang, Y. Chen // Building and
Environment. – 2023. – Vol. 228. DOI: 10.1016/j.buildenv.2022.109845
11. Zhu, Y. Integrated Control of Natural and Artificial Lighting in Industrial
Spaces for Optimal Visual Comfort / Y. Zhu, L. Xin // Solar Energy Journal.
– 2019. – Vol. 183. – P. 354-365.