Программная и физическая реализация освещения с использованием концепции IoT
|
ВВЕДЕНИЕ 8
1 ОБЗОР КОНЦЕПЦИИ IOT И МЕТОДОВ ПОЗИЦИОНИРОВАНИЯ
ЧЕЛОВЕКА В ПОМЕЩЕНИИ 10
1.1 Интернет вещей 10
1.1.1 Концепция Интернета вещей 10
1.1.2 Задачи Интернета вещей 11
1.1.3 Экосистема Интернета вещей 12
1.1.4 Сегменты рынка Интернета вещей 13
1.1.5 Текущие состояние Интернета вещей в России 13
1.1.6 Текущие проблемы Интернета вещей 14
1.2 Методы позиционирования человека в помещение 15
1.2.1 Позиционирование в сетях Wi-Fi 15
1.2.2 Позиционирование с помощью технологии iBeacon 16
1.2.3 Позиционирование с помощью камер 17
2 РАЗРАБОТКА УСТРОЙСТВ УПРАВЛЕНИЯ ОСВЕЩЕНИЕМ 19
2.1 Устройство управления светодиодными лентами 20
2.1.1 Постановка задачи 20
2.1.2 Разработка структурной схемы устройства 21
2.1.3 Разработка схемы электрической принципиальной 22
2.1.4 Расчет потребляемой мощности 23
2.1.5 Разработка печатной платы 23
2.1.6 Изготовление устройства 24
2.1.7 Разработка программного обеспечения устройства 27
2.1.8 Экономическое обоснование 29
2.2 Устройство выключатель 31
2.2.1 Постановка задачи 31
2.2.2 Разработка структурной схемы устройства 32
2.2.3 Разработка схемы электрической принципиальной 33
2.2.4 Расчет потребляемой мощности 34
2.2.5 Разработка печатной платы 34
2.2.6 Изготовление устройства 35
2.2.7 Разработка программного обеспечения устройства 37
2.2.8 Экономическое обоснование 37
2.3 Пользовательский интерфейс 39
2.4 Сервер 41
3 РЕАЛИЗАЦИЯ АЛГОРИТМА ПОЗИЦИОНИРОВАНИЯ ЧЕЛОВЕКА В
ПОМЕЩЕНИИ 43
3.1 Определение человека 43
3.2 Определение дистанции до человека 44
3.3 Позиционирования человека в помещении 45
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 5254
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК 55
ПРИЛОЖЕНИЯ
1 ОБЗОР КОНЦЕПЦИИ IOT И МЕТОДОВ ПОЗИЦИОНИРОВАНИЯ
ЧЕЛОВЕКА В ПОМЕЩЕНИИ 10
1.1 Интернет вещей 10
1.1.1 Концепция Интернета вещей 10
1.1.2 Задачи Интернета вещей 11
1.1.3 Экосистема Интернета вещей 12
1.1.4 Сегменты рынка Интернета вещей 13
1.1.5 Текущие состояние Интернета вещей в России 13
1.1.6 Текущие проблемы Интернета вещей 14
1.2 Методы позиционирования человека в помещение 15
1.2.1 Позиционирование в сетях Wi-Fi 15
1.2.2 Позиционирование с помощью технологии iBeacon 16
1.2.3 Позиционирование с помощью камер 17
2 РАЗРАБОТКА УСТРОЙСТВ УПРАВЛЕНИЯ ОСВЕЩЕНИЕМ 19
2.1 Устройство управления светодиодными лентами 20
2.1.1 Постановка задачи 20
2.1.2 Разработка структурной схемы устройства 21
2.1.3 Разработка схемы электрической принципиальной 22
2.1.4 Расчет потребляемой мощности 23
2.1.5 Разработка печатной платы 23
2.1.6 Изготовление устройства 24
2.1.7 Разработка программного обеспечения устройства 27
2.1.8 Экономическое обоснование 29
2.2 Устройство выключатель 31
2.2.1 Постановка задачи 31
2.2.2 Разработка структурной схемы устройства 32
2.2.3 Разработка схемы электрической принципиальной 33
2.2.4 Расчет потребляемой мощности 34
2.2.5 Разработка печатной платы 34
2.2.6 Изготовление устройства 35
2.2.7 Разработка программного обеспечения устройства 37
2.2.8 Экономическое обоснование 37
2.3 Пользовательский интерфейс 39
2.4 Сервер 41
3 РЕАЛИЗАЦИЯ АЛГОРИТМА ПОЗИЦИОНИРОВАНИЯ ЧЕЛОВЕКА В
ПОМЕЩЕНИИ 43
3.1 Определение человека 43
3.2 Определение дистанции до человека 44
3.3 Позиционирования человека в помещении 45
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 5254
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК 55
ПРИЛОЖЕНИЯ
В настоящее время, когда все мобильные и большинство потребительских цифровых устройств имеют сетевые интерфейсы, используемые для обмена служебными и пользовательскими данными, разветвленность и многокомпонентность такого рода сетей, гетерогенность и практически неограниченный объем узлов позволяют определить новый феномен сетевых технологий - Интернет вещей
Internet of Things - собирательная технология межмашинного взаимодействия (machine-to-machine, M2M), зародившаяся в 1999 г. и получающая активное развитие в настоящее время в связи с ее проникновением в огромный потребительский сектор товаров и услуг широкого профиля. По итогам 2016 года компания IDC (International Data Corporation) оценила мировые расходы на Интернет вещей в $737 млрд. Так же IDC сделал прогноз на 2020 году, согласно прогнозу, рынок Интернета вещей достигнет $1.7 трлн, а количество подключенных устройств составит 20 - 50 млрд. Разработки в этом направлении ведутся такими мировыми корпорациями как Intel, IBM, Cisco, Google, Apple.
Актуальность разработок в данном направлении подтверждается тем, что лидер аналитических исследований и прогнозов в IT-индустрии, компания Gartner, в 2012 году поместила технологию Internet of Things в общий цикл зрелости новых технологий на этап «технологического скачка» с указанием срока становления 10 лет [3].
Объектами исследования являются концепция интернета вещей и машинного зрения.
Предметом исследования является система управления освещением, а также алгоритм позиционирования пользователя в помещении.
Целью работы является создание устройств IoT способных управлять освещением, а также реализация алгоритма позиционирования пользователя в помещении.
В работе поставлены и решены следующие задачи:
• обзор концепции IoT;
• обзор методов позиционирования человека в помещении;
• реализация физической части устройств системы управления освещением;
• реализация программной части устройств системы управления освещением;
• реализация алгоритма, позиционирующего человека в помещении с использованием машинного зрения;
Информационной базой исследования являются следующие публикации:
• Черняк Л. «Платформа Интернета вещей» [1];
• Mrovlje J. «Distance measuring based on stereoscopic pictures» [6];
• Mahammed M. «Object Distance Measurement by Stereo VISION» [9];
• Абрамов Н. С. «Определение расстояний на основе системы технического зрения и метода инвариантных моментов» [14].
Работа состоит из введения, трех глав, заключения, библиографического списка и приложения. Объем работы составляет 102 страницы, объем библиографии - 19 источников.
Первая глава работы описывает сущность и общие принципы концепции IoT, также в главе описаны методы определения человека в помещении и подробно описан используемый в работе алгоритм определения на основе машинного зрения.
Вторая глава посвящена программной и физической реализации устройства управления освещением.
Третья глава описывает реализацию алгоритма определения человека в помещении.
В заключении формулируются выводы по дипломной работе, оценивается степень выполнения поставленных задач.
Internet of Things - собирательная технология межмашинного взаимодействия (machine-to-machine, M2M), зародившаяся в 1999 г. и получающая активное развитие в настоящее время в связи с ее проникновением в огромный потребительский сектор товаров и услуг широкого профиля. По итогам 2016 года компания IDC (International Data Corporation) оценила мировые расходы на Интернет вещей в $737 млрд. Так же IDC сделал прогноз на 2020 году, согласно прогнозу, рынок Интернета вещей достигнет $1.7 трлн, а количество подключенных устройств составит 20 - 50 млрд. Разработки в этом направлении ведутся такими мировыми корпорациями как Intel, IBM, Cisco, Google, Apple.
Актуальность разработок в данном направлении подтверждается тем, что лидер аналитических исследований и прогнозов в IT-индустрии, компания Gartner, в 2012 году поместила технологию Internet of Things в общий цикл зрелости новых технологий на этап «технологического скачка» с указанием срока становления 10 лет [3].
Объектами исследования являются концепция интернета вещей и машинного зрения.
Предметом исследования является система управления освещением, а также алгоритм позиционирования пользователя в помещении.
Целью работы является создание устройств IoT способных управлять освещением, а также реализация алгоритма позиционирования пользователя в помещении.
В работе поставлены и решены следующие задачи:
• обзор концепции IoT;
• обзор методов позиционирования человека в помещении;
• реализация физической части устройств системы управления освещением;
• реализация программной части устройств системы управления освещением;
• реализация алгоритма, позиционирующего человека в помещении с использованием машинного зрения;
Информационной базой исследования являются следующие публикации:
• Черняк Л. «Платформа Интернета вещей» [1];
• Mrovlje J. «Distance measuring based on stereoscopic pictures» [6];
• Mahammed M. «Object Distance Measurement by Stereo VISION» [9];
• Абрамов Н. С. «Определение расстояний на основе системы технического зрения и метода инвариантных моментов» [14].
Работа состоит из введения, трех глав, заключения, библиографического списка и приложения. Объем работы составляет 102 страницы, объем библиографии - 19 источников.
Первая глава работы описывает сущность и общие принципы концепции IoT, также в главе описаны методы определения человека в помещении и подробно описан используемый в работе алгоритм определения на основе машинного зрения.
Вторая глава посвящена программной и физической реализации устройства управления освещением.
Третья глава описывает реализацию алгоритма определения человека в помещении.
В заключении формулируются выводы по дипломной работе, оценивается степень выполнения поставленных задач.
В ходе работы были решены следующие задачи:
• спроектировано и создано устройство управления светодиодным освещением;
• реализовано программное обеспечение для устройства управления светодиодным освещением на языке программирования С++, способное управлять тремя видами светодиодных лент, а также имеющее API управления и способное принимать сигналы управление от других устройств по протоколам HTTP, I2C, UART, SPI;
• спроектировано и создано устройство выключатель;
• реализовано программное обеспечение для устройства выключателя на языке С++, способное управлять реле для включения и выключение основанного освещения с напряжение 220В, а также способное отсылать сигналы управления на устройство управления светодиодными лентами по протоколу UART;
• создано WEB-Приложение, с использованием стека языков HTML, CSS, JavaScript, предоставляющее интерфейс для пользователя способный по средствам API управлять устройством управления светодиодных лент;
• разработан метод позиционирования человека в помещении;
• реализовано приложение на языке Python, основанное на алгоритме определения человека HOG и на методе позиционирования человека в помещение, для определения местоположения человека в комнате и зажигание над ним в радиусе 50 см светодиодной ленты.
Интернету вещей — быть, но сможет ли он стать распространённым повсеместно. Повлиять на эту ситуацию могут компании, участвующие в разработке ПО и железа для интернета вещей от них во многом зависит решение главной проблемы интернета вещей отсутствия единых стандартов. Кроме того, оставшиеся проблемы не являются технически сложными и вполне решаемы, устранив их концепция IoT действительно сможет существенно изменить все сферы жизни общества, существенно улучшив их.
Применение средств машинного зрение совместно с концепцией IoT может существенно расширить диапазон решаемых задач. В первую очередь это актуально для повышения безопасности жизни общества при повсеместно внедрение камер способных в реальном времени анализировать изображение и обмениваться информацией друг с другом.
• спроектировано и создано устройство управления светодиодным освещением;
• реализовано программное обеспечение для устройства управления светодиодным освещением на языке программирования С++, способное управлять тремя видами светодиодных лент, а также имеющее API управления и способное принимать сигналы управление от других устройств по протоколам HTTP, I2C, UART, SPI;
• спроектировано и создано устройство выключатель;
• реализовано программное обеспечение для устройства выключателя на языке С++, способное управлять реле для включения и выключение основанного освещения с напряжение 220В, а также способное отсылать сигналы управления на устройство управления светодиодными лентами по протоколу UART;
• создано WEB-Приложение, с использованием стека языков HTML, CSS, JavaScript, предоставляющее интерфейс для пользователя способный по средствам API управлять устройством управления светодиодных лент;
• разработан метод позиционирования человека в помещении;
• реализовано приложение на языке Python, основанное на алгоритме определения человека HOG и на методе позиционирования человека в помещение, для определения местоположения человека в комнате и зажигание над ним в радиусе 50 см светодиодной ленты.
Интернету вещей — быть, но сможет ли он стать распространённым повсеместно. Повлиять на эту ситуацию могут компании, участвующие в разработке ПО и железа для интернета вещей от них во многом зависит решение главной проблемы интернета вещей отсутствия единых стандартов. Кроме того, оставшиеся проблемы не являются технически сложными и вполне решаемы, устранив их концепция IoT действительно сможет существенно изменить все сферы жизни общества, существенно улучшив их.
Применение средств машинного зрение совместно с концепцией IoT может существенно расширить диапазон решаемых задач. В первую очередь это актуально для повышения безопасности жизни общества при повсеместно внедрение камер способных в реальном времени анализировать изображение и обмениваться информацией друг с другом.
Подобные работы
- Программная и физическая реализация освещения с использованием концепции IoT
Дипломные работы, ВКР, математическое моделирование. Язык работы: Русский. Цена: 4315 р. Год сдачи: 2017 - Концепция цифрового двойника в управлении промышленными инвестиционно-строительными проектами
Дипломные работы, ВКР, информационные системы. Язык работы: Русский. Цена: 5040 р. Год сдачи: 2019 - Управление промышленными инвестиционно-строительными проектами
Дипломные работы, ВКР, менеджмент. Язык работы: Русский. Цена: 4900 р. Год сдачи: 2018 - РАЗРАБОТКА БЕСПРОВОДНОЙ СИСТЕМЫ ТЕЛЕМЕТРИИ ТРАНСПОРТА НА ОСНОВЕ ТЕХНОЛОГИИ BLUETOOTH С НИЗКИМ ЭНЕРГОПОТРЕБЛЕНИЕМ (BLE)
Магистерская диссертация, информационные системы. Язык работы: Русский. Цена: 4900 р. Год сдачи: 2019