Глава 1. Автоматизированные системы и облачные технологии, теоретические основы 5
1.1. Автоматизированные системы 5
1.1.1. Общие сведения 5
1.1.2. Применение и основные функции АСУ 7
1.1.3. Информационная база АСУ 8
1.1.4. Т ехническая база АСУ 9
1.1.5. Механические средства сбора и вывода информации 10
1.2. Микроконтроллеры, общий обзор 11
1.2.1. Микроконтроллеры на ядре AVR 13
1.3. Облачные технологии, краткая история 17
1.3.1. Облачные сервисы и их типы 19
1.3.2. Модели обслуживания, предоставляемые облачными сервисами 20
1.3.3. Модели развертывания облачных сервисов 21
Глава 2. Разработка системы контроля микроклимата в офисном помещении.
23
2.1. Архитектура аппаратных средств 23
2.2. Программно-аппаратные средства для системы контроля микроклимата.
25
2.2.1 Микроконтроллер 25
2.2.2. Используемые датчики 28
2.3. Программные средства, для системы контроля микроклимата в офисном помещении 33
2.3.1. Среда программирования Arduino IDE 33
2.3.2. Система домашней автоматизации MajorDoMo 39
2.3.3. Сервис облачной синхронизации и управления CloudSync 45
2.3.4. Программирование микроконтроллера 47
Заключение 49
Список литературы 50
Приложение 1 53
Приложение 2 54
Понятие «автоматизированная система управления» в России начали применять в 50-е годы ХХ века. Активное использование этих систем началось в 1970-е годы. Оно было нацелено на освобождение человека от выполнения однообразных или опасных видов работ. Возникновение автоматизированных систем управления обосновано потребностью в совершенствовании организационной структуры управления предприятием, организацией, учреждением и т. д. Сейчас это необходимый компонент многих отраслей производства. Автоматизированные системы управления, это комплекс экономических и математических методов, программных и аппаратных средств, а также персонала, предназначенный для управления разнообразными процессами в рамках заданных целей и в отличие от автоматической системы сохраняет за человеком выполнение некоторых функций.
Автоматизация основывается на широком применении средств электронно-вычислительной техники и разнообразного программного обеспечения. С развитием сети Интернет, расширилась область применения автоматизированных систем управления. В том числе, этому способствует распространенность облачных технологий, при взаимодействии с которыми, стало возможно получать информацию в режиме реального времени из любой точки мира, где возможно подключиться к сети Интернет. Использование автоматизированных систем в совокупности с облачными технологиями позволяет значительно сократиться затраты на оборудование и персонал компании, и значительно увеличить скорость доступа к информации.
Актуальность выбранной темы выпускной квалификационной работы очевидна, так как развитие информационных технологий возрастает с каждым годом и внедрение автоматизированных систем управления в объединении с облачными технологиями в повседневную жизнь не является невозможным. Что доказывает доступность и распространенность систем управления помещениями, например, систем типа «умный дом».
Целью выпускной квалификационной работы является разработка и внедрение на предприятии системы контроля микроклимата помещения.
Для достижения поставленной цели, требуется решить следующие задачи:
1. Изучить теоретические основы по заданной теме;
2. Выбрать программное и аппаратное обеспечение для реализации системы;
3. Объединить аппаратные и программные средства в единую автоматизированную систему;
4. Протестировать и реализовать рабочую модель системы контроля микроклимата.
Объектом исследования выступают автоматизированные системы управления.
Предметом исследования выступает система мониторинга микроклимата помещения.
Выпускная квалификационная работа состоит из введения, двух глав и заключения.
В первой главе рассматриваются теоретические основы систем автоматизации, облачных технологий и микроконтроллеров.
Во второй главе рассмотрен процесс разработки и реализации системы
мониторинга микроклимата офисного помещения на практике.
Широкая распространенность и доступность современных микроконтроллеров открывает большой простор для их изучения и использования. Возможности контроллеров широки, а относительная простота их освоения позволяет применять их не только на производстве, но и в повседневной жизни для решения бытовых задач. Реализация таких проектов, как «умный дом» или «умная одежда» вполне реальна и уже не является чем-то фантастическим. Что и было продемонстрировано в данной работе. Активное развитие современных разработок подтверждает, что исследование и изучение микропроцессоров и микроконтроллеров актуально и востребовано и позволяет разрабатывать системы различной сложности.
В настоящей работе проанализирована профессиональная литература по теме программирования микроконтроллеров. Выбраны программные и аппаратные средства для создания системы контроля помещения. В ходе работы на базе выбранной среды программирования разработан программный код, позволяющий получать и предоставлять пользователю данные показателей полученные с внешних датчиков. Выполнена сборка действующей модели на основе платформы Arduino и на практических примерах продемонстрирована работа контроллера при обработке заложенных в него программ.
Разработанная в ходе практики система управления успешно внедрена в тестовом режиме на предприятии ООО «ЭЙТИЭМ СОФТВЭАР САППОРТ» и показала достойные результаты. Использование системы позволило оптимизировать условия труда, что сократило время реагирования и повысило трудоспособность сотрудников.
Таким образом, цели работы достигнуты, задачи выполнены.
1. Datasheet ATmega168-20PU - Atmel 8- bit Microcontrollers (MCU) 16 Kb Flash 0.5 Kb EEPROM 23 I/O Pins.
2. Баранов В. Н. Применение микроконтроллеров AVR: схемы,
алгоритмы, прораммы, 2-е изд. испр. - М.: Издательский дом "Додэка- XXI", 2014. - 288 с.
3. Белов А. В. Конструирование устройств на микроконтроллерах. - СПб.: Наука и Техника, 2015 - 256 с.
4. Белов А. В. Самоучитель по микропроцессорной технике. - СПб.: Наука и Техника, 2014 - 211 с.
5. Богданов, С. В. Умный дом: монография / С. В. Богданов. - 2-е изд., перераб. и доп. - СПб. : Наука и Техника, 2015. - 208 с.
6. Велт, Т. Дж., Элсенпитер, Р. К. "Умный дом" строим сами / Т. Дж. Велт, Р. К. Элсенпитер. - СПб. : КУДИЦ-Образ, Питер, 2014. - 384 с.
7. Водовозов А. М. Микроконтроллеры для систем Автоматики: Учебное пособие. - Вологда: ВоГТУ, 2014. - 123с.
8. Голубцов М. С. Микроконтроллеры AVR: от простого к сложному / М. С. Голубцов - М.: СОЛОН-Пресс, 2014. - 288 с.
9. Гребнев В. В. Микроконтроллеры семейства AVR фирмы Atmel. - М.: ИП РадиоСофт, 2015 - 176 с.
10. Евстифеев А. В. Микроконтроллеры AVR семейств Tiny и Mega фирмы ATMEL. - М.: Издательский дом "Додэка-XXI", 2014. - 208 с.
11. Монк Саймон. Мейкерство. Arduino и Raspberry Pi. Управление движением, светом и звуком / С. Монк; пер. с англ. М. А. Рейтман. - СПб. : БХВ-Петербург, 2017. - 336 с.
12. Предко М. Руководство по микроконтроллерам. Том 1. / Пер. с англ. под ред. И. И. Шагурина и С. Б. Лужанского - М.: Постмаркет, 2015. - 416 с.
13. Предко М. Руководство по микроконтроллерам. Том 2. / Пер. с англ. под ред. И. И. Шагурина и С. Б. Лужанского - М.: Постмаркет, 2015. - 488 с.
14. Сопер, М. Э. Практические советы и решения по созданию "Умного дома": самоучитель / М. Э. Сопер; пер. с англ. А. Ю. Карцева. - М. : NT Press, 2014. - 421 с.
15. Тесля, Е. «Умный дом» своими руками. Строим интеллектуальную цифровую систему в своей квартире / Е. Тесля. - СПб: Питер, 2008. - 224 с.
...