Запивахин Е.А., Гильфанов К.Х.
ПРОЕКТИРОВАНИЕ ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СИСТЕМЫ ОСВЕЩЕНИЯ *
Аннотация:
в статье рассматривается предложенная зарубежными исследователями интеллектуальная система освещения на базе микроконтроллера, представляющая собой сеть из датчиков. Система может эффективно экономить энергию и имеет интеллектуальное управление освещением, такое как автоматическое включение, автоматическое переключение соответствующих светильников верхнего и нижнего этажей
Ключевые слова:
освещение, микроконтроллер, Arduino, ИК датчик, датчик освещенности, сетевое устройство, Raspberry PI
УДК 66.045.12
Запивахин Е.А.
студент кафедры автоматизации технологических процессов и производств
Казанский государственный энергетический университет
(г. Казань, Россия)
Научный руководитель:
Гильфанов К.Х.
д-р техн. наук, профессор
кафедры автоматизации технологических процессов и производств
Казанский государственный энергетический университет
(г. Казань, Россия)
ПРОЕКТИРОВАНИЕ ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ
СИСТЕМЫ ОСВЕЩЕНИЯ
Аннотация: в статье рассматривается предложенная зарубежными исследователями интеллектуальная система освещения на базе микроконтроллера, представляющая собой сеть из датчиков. Система может эффективно экономить энергию и имеет интеллектуальное управление освещением, такое как автоматическое включение, автоматическое переключение соответствующих светильников верхнего и нижнего этажей.
Ключевые слова: освещение, микроконтроллер, Arduino, ИК датчик, датчик освещенности, сетевое устройство, Raspberry PI.
В повседневной жизни наиболее легко пренебрегаемой тратой электроэнергии является освещение коридоров зданий, которое не может эффективно управляться. Поэтому имеется необходимость спроектировать интеллектуальную систему освещения, основными целями которой будут энергосбережение и простота использования. Интеллектуальная система освещения может быть спроектирована в соответствии с автоматическим управлением в соответствии с условиями окружающей среды.
Зарубежными исследователями была разработана и апробирована схема проектирования, основанная на интеллектуальной системе управлением освещением в коридоре. Связанная с сеть интернетом, сеть делится на следующие уровни: сетевой, прикладной и уровень восприятия [1]. Система соответствует базовой архитектуре сетевых устройств, как показано на рис. 1. Ее можно разделить на следующие пункты: сетевой уровень (состоит из Wi-Fi, через который устройства локальной сети подключаются к сети интернет для загрузки данных и выдачи команд управления); прикладной уровень - использует веб-фреймворк AlibabaCloud с иинтерфейсом управления приемом и передачи данных. Когда AlibabaCloud получает данные, она синхронно отображает их на веб-странице. Управляемая с веб-страницы, AlibabaCloud выдает инструкции по управлению через MQTT.
Слой восприятия использует три вида датчиков. Светочувствительный датчик, необходимый для определения уровня освещенности, датчик звука и инфракрасный датчик, реагирующие на тепло испускаемое человеком, для определения наличия человека в помещении. Таким образом, приложения может распознать человека посредством благодаря светочувствительному и инфракрасному излучениям или звуку. В то же время предусматривается включение аварийного режима, при активации которого, независимо от того, присутствует кто-либо в коридоре или нет, включается свет на каждом этаже.
Рис. 1. Общая структурная схема системы
Зарубежные исследователи используют в системе микрконтроллер Arduino, датчик и облако Alibaba для реализации информационного взаимодействия и управления работой системы. Контроллер Arduino Nano в качестве ядра блока управления оказывает влияние и на другие функциональные модули, помогающие в построении общей структуры, и предоставляющие доступ к облачной платформе через мобильную сеть или Wi-Fi [1]. Интеллектуальная система освещения коридора использует микроконтроллер Raspberry PI в качестве основного блока управления, и сбора данных с других модулей. В качестве шлюза для обмена данными с облачным хранилищем используется Alibaba.
Программный дизайн и разработка этой системы в основном основаны на RaspberryPI и микроконтроллере Arduino [2]. Что касается AlibabaCloud, то он в основном использует визуальную разработку и не нуждается в самостоятельном написании дополнительного программного обеспечения. Устройства можно схематично классифицировать по трем аспектам стевых устройств. RaspberryPI относится к сетевому уровню, AlibabaCloud - к прикладному уровню, а ArduinoNano и датчики - к уровню восприятия [2].
В статье проанализировали разработки интеллектуальной системы освещения, предпринятыми зарубежными исследователями. Однако отечественный ученые, используя собственные элементы программного и аппаратного обеспечения и объединив систему через сеть Wi-Fi, разработали более высокоавтоматизированную и интеллектуальную систему освещения коридора. Результаты тестирования показали, что эффект от реализации превзошел ожидания. По сравнению с обычной системой освещения коридора, интеллектуальная система может сэкономить около 50% потребляемой мощности и снизить примерно 60% от стоимости технического обслуживания [3,4].
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ:
Zapivakhin E.A.
Student of the Department of Automation
of Technological Processes and Productions
Kazan State Power Engineering University
(Kazan, Russia)
Scientific advisor:
Gilfanov K.H.
Associate Professor of the Department
of Automation of Technological Processes and Productions
Kazan State Power Engineering University
(Kazan, Russia)
INTELLIGENT LIGHTING SYSTEM DESIGN
Abstract: the article considers an intelligent lighting system based on a microcontroller, having the configuration of a sensors network. The system was proposed by foreign researchers and can effectively save energy. It also has intelligent lighting control, such as automatic switching on and off the corresponding lights of the upper and lower floors.
Keywords: lighting, microcontroller, Arduino, IR sensor, light sensor, network device, Raspberry PI.
Номер журнала Вестник науки №1 (58) том 2
Ссылка для цитирования:
Запивахин Е.А., Гильфанов К.Х. ПРОЕКТИРОВАНИЕ ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СИСТЕМЫ ОСВЕЩЕНИЯ // Вестник науки №1 (58) том 2. С. 246 - 250. 2023 г. ISSN 2712-8849 // Электронный ресурс: https://www.вестник-науки.рф/article/6981 (дата обращения: 19.04.2024 г.)
Вестник науки СМИ ЭЛ № ФС 77 - 84401 © 2023. 16+