Список обозначений и сокращений 4
Введение 5
1 Состояние вопроса 7
1.1 Рассмотрение аналогов 8
1.2 Цель работы 14
2 Описание устройства 16
3 Подбор компонентой базы 19
3.1 Выбор микроконтроллера 19
3.2 Выбор датчика температуры и влажности 22
3.3 Выбор датчика C02 23
3.4 Выбор источника питания 25
3.4.1 Выбор питающего элемента 26
3.4.2 Выбор схемы зарядки аккумулятора 27
3.4.3 Выбор схемы защиты аккумулятора 29
3.4.4 Выбор стабилизатора напряжения 30
3.5 Составление структурной схемы 31
4 Описание разработки ПО для МК 32
4.1 Обзор инструментов разработки 32
4.2 Обзор алгоритма работы 33
4.3 Проверка наличия настроек в памяти 35
4.4 Подключение к Wi-Fi 37
4.5 Исследование проблемы при подключении к Wi-FI 40
4.6 Сбор данных с датчиков 51
4.7 Компоновка и отправка данных 53
4.8 Обзор веб интерфейса 55
4.9 Обработка нажатий 57
4.10 Исследование способов сокращения энергопотребления 58
5 Описание разработки ПО для веб сервера 68
5.1 Обзор инструментов разработки 68
5.2 Обзор серверной части 69
5.2.1 Описание объектов, их зависимостей 71
5.3 Описание клиентской части 71
6 Описание разработки печатной платы 73
6.1 Обзор используемых инструментов 73
6.2 Разработка принципиальной схемы 73
6.3 Разработка схемы печатной платы 77
6.4 Производство печатной платы 80
7 Сборка устройства и тестирование 82
7.1 Сборка печатной платы и пайка элементов поверхностного
монтажа 82
7.2 Тестирование печатной платы 84
7.3 Тестирование устройства 86
Заключение 89
Список используемой литературы 90
Множество сфер человеческой деятельности упрощаются и совершенствуются благодаря применению в них современных информационных технологий, IoT (Interment of things с англ. Интернет вещей) [17], уже не является новостью для людей, умные устройства, управляемые со смартфона, уже начали входить в привычку, однако, можно заметить, что данный процесс происходит неравномерно и не все сферы человеческой деятельности одинаково получили внедрение информационных технологий.
Сущностью рассматриваемой проблемы состоит в том, при сдаче жилого фонда арендодатели ставят ряд условий, которые необходимо выполнять арендатору, что зачастую закрепляется в договоре, а также имеет штрафные санкции за несоблюдение данных условий.
К таким условиям можно отнести, например, запрет на курение в помещении, запрет на громкий шум в определённых интервалах времени. Эти условия назначаются не случайно и имеют достаточно весомые обоснования.
Уровень шума для отдельный строений это не является такой проблемой, как для многоквартирных домов, там зачастую это мешает соседям их обычной жизни. Возможны даже ситуации, когда соседи «стучатся» непосредственно в двери шумных арендаторов квартиры, звонят арендодателю, или же могут вызвать участкового полицейского.
Проблема курения в квартире — это не только самое курение, например обычных сигарет, но и так же, например кальянов или использование непредназначенных для этого источников открытого пламени. Сами эти действия могут мешать соседям, например при распространении дыма по вентиляции, запах так же въедается в предметы интерьера, а мелкодисперсные частоты из дыма оседают на поверхностях давая желтый сложно удаляемый налёт. Так же, курение в помещение может повредить предметы интерьера и обивку, например если сигарету, тлеющий оставят на комоде, но что гораздо хуже это потенциальная пожароопасность таких действий при неосторожности.
Контролировать выполнение договора в связи со сложностью отслеживания наступления указанных выше ситуаций представляется затруднительным. Однако, поскольку некоторые условия могу быть сформулированы с технической точки зрения, то возможно использовать некоторое устройство, которое бы автоматически отслеживало их выполнение.
В устройстве для отслеживания параметров можно установить датчики дыма, шума, возможно несколько концевых выключателей и собственный источник питания, для обеспечения непрерывной работы.
Можно предположить, что устройство могло бы размещаться на стене или потолке, имело бы модульную систему датчиков, отсоединяемое основание, которое бы регистрировало бы что устройство кто-то трогал и снял со своего места крепления. Датчики были был заключены в корпуса одного стандартного размера и как «кубики лего» вставлялись бы в базовое устройство, что могло бы в дальнейшем позволить человеку выбрать какие датчики он хочет, например датчик движения, датчик освещённости. Так же возможно, что к устройству можно будет подключить датчик открытия двери/окна на концевом выключателе или герконе.
В итоге бы получалось много функциональное устройство, которое бы регистрировало бы курят гости ли, шумят ли, а после сдачи квартиры владельцу, недобросовестных арендаторов можно было бы оштрафовать за нарушение условий договора.
В ходе выполнения данной магистерской диссертации был произведён анализ известных в области мониторинга и логирования данных микроклимата в помещениях, были выявлены ключевые параметры разработки системы, были подобраны компоненты для проектируемого устройства, после чего составлена структурная схема.
Был составлен алгоритм для программы устройства, выбрана среда разработки и сопутствующие инструменты, была составлена и отлажена программа для устройства, было произведено исследование особенностей написания программы под конкретное схемотехническое решение, а также исследование, направленное на увеличение продолжительности автономной работы устройства.
Была выбрана среда разработки, необходимые инструменты для написания программы для серверной части кода, был развернут локальный сервер, была отлажена работа как серверной, так и клиентской части кода.
Разработана принципиальная схема устройства, разработана печатная плата в нескольких вариантах, заказана и произведена печатная плата заводского производства.
Собрана, спаяна и протестирована полученная печатаная плата, выявлен и устранён заводской дефект, загружена программа в микроконтроллер, произведено первичное тестирование работы всех компонентов.
В результате проделанной работы в короткие сроки и с малыми затратами временных и финансовых ресурсов получена и протестирована работоспособная платформа, которая в дальнейшем может быть развита в полноценное устройство.
