Тема: Разработка системы управления и автоматизации «умный дом» с кроссплатформенным веб-интерфейсом

Основные цели создания системы «умного дома»: обеспечение комфорта, удобства и безопасности, учёт ресурсов, повышение эффективности использования различных устройств.
Появление технологий нейронных сетей позволяет сделать систему управление домом «по-настоящему» умной. Система, обучаясь, со временем может подстраиваться под предпочтения конкретных пользователей. За счёт этого обеспечивается высокий уровень автоматизации, а ручное управление сводится к минимуму, что делает данную систему очень удобной. Система самостоятельно принимает решения по управлению домашними устройствами на основе поступающей извне информации (например, с датчиков) и заранее настроенных правил.
Главной особенностью «умного дома» является то, что все системы работают согласованно, например, обогреватель и кондиционер не будут работать одновременно, нагревая и охлаждая помещение, а будут подстраиваться друг под друга и под изменения погодных условий, регулируя температуру согласно предпочтениям пользователя.
Целью выпускной квалификационной работы является:
разработка системы управления и автоматизации «умный дом», которая позволит пользователям снизить потребление таких ресурсов как, газ, вода и электричество, путём наблюдения и контроля за их расходом, повысить уровень безопасности используя автоматическую систему уведомления о происшествиях, а также повысить уровень комфорта путём автоматической настройки температуры и яркости освещения в зависимости от внешних условий. Система должна обладать широкой гибкостью, более низкой стоимостью и расширенной функциональностью по отношению к существующим проектам. Ещё одним преимуществом данной системы станет удобный кроссплатформенный веб­интерфейс, который позволит управлять ею не только с настольных ПК или ноутбуков, а также с мобильных устройств, таких как смартфоны и планшеты.
Чтобы достичь поставленной цели необходимо решить ряд задач:
1) построить общую структуру системы;
2) подобрать аппаратное обеспечение;
3) разработать нейросеть для обеспечения высокого уровня
автоматизации;
4) написать программное обеспечение системы управления и
автоматизации;
5) спроектировать пользовательский веб-интерфейс;
6) разработать алгоритмы симуляции поведения «умных» устройств;
7) протестировать систему в симуляции.
Купить

Цель данной работы состояла в разработке системы управления и автоматизации «умный дом» с кроссплатформенным веб-интерфейсом.
В соответствии с целью, в первой главе был проведен обзор наиболее популярных существующих систем «умный дом». Рассмотрена история возникновения систем. На основе существующих решений, выбрана смешанная архитектура. В качестве аппаратного обеспечения, для работы с которым рассчитана работа написанной в данной работе системы, был выбран микроконтроллер NodeMCU ESP8266. И спроектирована симуляция работы устройств на базе этого микроконтроллера.
Во второй главе рассматривалась структура системы, механизмы её взаимодействия с симулируемыми устройствами, разработка универсальной базы данных и созданы алгоритмы работы системы. Также спроектирована нейронная сеть - «Персептрон Розенблатта», контролирующий управление температурой в помещении. Была проведена оценка точности нейросети, и выявлено, что, не смотря на сложность общей оценки, нейросеть показывает хорошие результаты.
В третей главе была создана симуляция устройств. Выбраны наиболее важные устройства для тестирования работы основной системы и описаны алгоритмы имитации их поведения.
В четвёртой главе, спроектирован удобный, интуитивно понятный, кроссплатформенный веб-интерфейс. Описаны механизмы взаимодействия пользователя с ним. Рассмотрены варианты интерфейса для различных типов устройств, что раскрывает принцип кроссплатформенности. Показывается, что интерфейс реализует все предоставляемые системой функции.
В результате работы получен программный продукт, который может который можно легко настроить на работу с реальными устройствами .
Разработанная система «умный дом» позволяет:
• Управлять домашними Smart-устройствами, с любого устройства, имеющего доступ в интернет.
• Достигнуть высокий уровень автоматизации, за счёт работы нейронной сети.
• Быстро получить доступ к необходимому для настройки устройству, благодаря удобному веб-интерфейсу.
В ходе работы были решены следующие задачи:
1. Построена общая структура системы на основе смешанного типа архитектуры.
2. Разработаны эффективные алгоритмы автоматизации работы «умных» устройств.
3. Программно реализована математическая модель нейронной сети управляющей температурой помещений.
4. Спроектирован кроссплатформенный пользовательский веб-интерфейс.
5. Разработаны алгоритмы симуляции поведения «умных» устройств.
6. Протестирована работа системы на симуляции.
Таким образом, все поставленные задачи полностью решены и цель достигнута. В дальнейшем планируется реализовать механизмы авторизации, увеличить защищённость системы используя алгоритмы шифрования, запустить работу системы в открытом доступе, написать версию прошивки для микроконтроллеров, позволяющую с минимальной настройкой подключаться к данной системе.
Купить