Ақылды үй жобасын әзірлеу

Ақылды үй жобасын әзірлеу.

Ақылды үй жобасын әзірлеу үшін келесі жоспарды ұсынуға болады

1. Кіріспе бөлім

- Жобаның мақсаты: Ақылды үй концепциясын түсіндіру, негізгі функцияларын анықтау.

- Мақсат қою: Ақылды үйдің артықшылықтарын көрсету және жобаны жүзеге асыру үшін қажетті құралдар мен технологияларды анықтау.

2. Ақылды үйдің анықтамасы

- Ақылды үй дегеніміз не?: Технологиялардың үйдегі түрлі функцияларды автоматтандыру үшін қолданылуы.

- Негізгі компоненттер: IoT (Интернет заттары), автоматтандырылған басқару жүйелері, қауіпсіздік жүйелері және т.б.

3. Ақылды үйдің құрылымдық схемасы

- Негізгі компоненттердің схемасы:

- Сенсорлар (температура, қозғалыс, ылғалдылық)

- Актюаторлар (жарық, жылу, вентиляция)

- Басқару панелі (орталық басқару жүйесі)

- Мысалдар: Энергияны басқару жүйесі, қауіпсіздік камералары, жарықтандыру.

4. Технологиялар мен құралдар

- Hardware: Микроконтроллерлер (Arduino, Raspberry Pi), сенсорлар, байланыс модульдері (Wi-Fi, Bluetooth).

- Software: Бағдарламалау тілдері (Python, Java), IoT платформалары (Blynk, ThingSpeak), мобильді қосымшалар.

5. Жобаның жүзеге асырылуы

- Этаптар:

1. Жобалау: Негізгі функцияларды таңдау (жарық, жылу, қауіпсіздік).

2. Прототип құру: Құрылғыларды жинақтау, бастапқы код жазу.

3. Тест жүргізу: Жүйенің жұмысын тексеру, мүмкін проблемаларды шешу.

- Кезеңдер мен уақыт жоспары: Жобаны жүзеге асыру үшін қажетті уақыт.

6. Ақылды үйдің артықшылықтары

- Қауіпсіздік: Камералар, қозғалыс сенсорлары.

- Энергия тиімділігі: Автоматтандырылған жарықтандыру, жылыту.

- Комфорт: Дистанциялық басқару, автоматты дайындық (мысалы, кофе қайнату).

7. Мәселелер мен шешімдер

- Мәселелер: Қауіпсіздік мәселелері, жүйенің сенімділігі.

- Шешімдер: Шифрлау, резервтік қуат көздері.

- Жобаның нәтижелері: Ақылды үйдің өмір сүру сапасын көтерудегі рөлі.

- Алдағы мақсаттар: Жүйені дамыту, жаңа технологияларды енгізу.

- Жобаның нәтижелерін көрсету үшін слайдтар мен демонстрацияларды әзірлеу. Осы жоспарды негізге ала отырып, Ақылды үй жобасын жан-жақты зерттеп, тиімді әрі қызықты жоба жасауға болады.

Заттар Интернетінің технологиялық картасы. Internet of Things (IoT, интернет заттар) — бұл зияткерлік үйдің тұжырымдамасы, мұнда барлық (немесе көп) тұрмыстық құралдар мен жүйелер Интернет арқылы басқарылады. Заттар Интернет идеясы алғаш рет 1999 жылы Массачусетс технологиялық институтының (MIT) зерттеушісі Кевин Эштонда пайда болды, ол кезде Интернет өнеркәсіптік нысандар арқылы басқару жүйесінің тұжырымдамасын ұсынды. Заттар Интернеті-бұл шаңсорғыш, тоңазытқыш немесе кір жуғыш машина, үй компьютері немесе үй иесінің смартфонымен өзара әрекет ету мүмкіндігі бар интернетке қосылу модулі болсын, әрбір құрылғыны жабдықтауды болжайды.

Заттар Интернетінің пайда болуымен көптеген түрлі мәселелер автоматты түрде шешіледі: жеке жайлылық пен қауіпсіздіктен, "ақылды" үй өз жағдайын бағалайтын және бақылайтын болады, жолдағы кептелісті жойғанға дейін, машиналар оңтайлы трафик туралы бағдаршамдармен келісе алатын болады. Тоңазытқыштар мерзімі өтіп кеткен өнімдерді қадағалай алады, дәрі-дәрмектер қабылдау уақытын көрсетеді, портфель жаңбырлы ауа райында үй иесі қолшатырды ұмытып кеткенін еске салады, ал автомобиль өзі машина ағымында қауіпсіз қашықтықты ұстап, қай жерде және қалай жақсы болатынын, қайда тұраққа қою керегін көрсетеді. Заттар Интернеті — (Internet of Things, IoT) - бұл қазір қарқынды дамып келе жатқан жаңа бағыт. Интернетке байланысты заттар біздің өмірімізді одан әрі функционалды және ыңғайлы етуге арналған. Заттардың интернеті біз үшін үйреншікті объектілерді қоршаған ортаны қорғау туралы ақпараттың едәуір көлемін жинауға, біріктіруге және талдауға мүмкіндік беретін мүлдем жаңа құралдарға айналдырады. Интернетке тұрақты қосылған құрылғылар барлық өлшенген параметрлерді қадағалай алады. Осылайша, заттар Интернеті бізге нақты уақытта қоршаған ортаның кез келген көрсеткіштерін бақылау мүмкіндігін береді.

Заттар Интернеті -бұл бір-бірімен сымды түрде және сымсыз түрде байланыс арналары арқылы біріктірілген және Интернет желісіне қосылған көптеген түрлі аспаптар мен датчиктер ғана емес, адамдар мен құрылғылар арасындағы қарым-қатынас жүзеге асырылатын нақты және виртуалды әлемдердің тығыз интеграциясы. Яғни, заттардың интернеті көмегімен физикалық құрылғылардың, көлік құралдарының (сондай-ақ "қосылған құрылғылар" немесе "ақылды құрылғылар" деп аталатын), электроникамен, бағдарламалық қамтамасыз етумен, датчиктермен, актуаторлармен және желілік қосылымдармен жабдықталған ғимараттар мен басқа да заттардың желіаралық өзара іс-қимылын жүзеге асырсақ болады. Заттар интернеті датчиктермен және атқарушы тетіктермен толықтырылғанда, бұл технология ақылды желілер, ақылды үйлер, ақылды көлік және ақылды қалалар сияқты технологияларды қамтитын жалпы кибер-физикалық жүйелер үшін базаға айналады.

Бұл жобада біз танымал Arduino контроллері және Raspberry Pi микрокомпьютері негізінде заттар Интернеті арқылы ақылды үйді басқару жүйесін жобалап және оны құрастыратын боламыз. Arduino және Raspberry Pi заттар Интернетіне арналған заттардың толыққанды құрылғыларына айналуы үшін оларды датчиктермен және атқарушы құрылғылармен жабдықтау және оларға Интернет желісіне қол жеткізу қажет. Сәйкесінше, біз Arduino және Raspberry Pi-дің түрлі датчиктері мен құрылғылары бар жұмысын, сондай-ақ деректерді белгілі бұлтты сервистерге әрі қарай жіберу және оларды одан алу арқылы желіге қол жеткізуді ұйымдастыруды қарастырамыз.

Ақылды үй парадигдамасы

Серверде немесе басқа басқару құрылғыларында командаларды дайындау және орындау үшін жетектер. Ол талап етілетін әрекетті команда синтаксисіне ауыстырады; құрылғы орындай алады. Алынған датчиктерді өңдеу кезінде тапсырма қандай да бір ереже орындалғанын тексереді. Бұл жағдайда жүйе құрылғының тиісті процессоры үшін пәрменді іске қоса алады.

[Және бұлт қызметтері] датчиктерінен жиналған өңделген деректерді сақтау үшін деректер базасы. Ол деректерді талдау, деректерді ұсыну және визуализация үшін де пайдаланылады. Өңделген деректер одан әрі пайдалану үшін ішкі деректер базасында сақталады.

Жүйенің функционалдық талаптары жалпы функционалдық талаптар және арнайы жүйелік талаптар ретінде анықталады. Жалпы талаптар-бұл жүйенің функционалдығы, ал нақты талаптар-түрлі жеткізілетін бизнес-үдерістер. Функционалды емес талаптар масштабталу, қауіпсіздік, құпиялылық және т. б. сияқты жүйенің атрибуттарын қамтиды.

Ұсынылған жүйенің функционалдық талаптары:

SoC энергияны тұтыну және қоршаған ортаның жағдайы туралы ақпаратты мерзімді жинап, оны орталықтандырылған серверге жіберуі тиіс.

Сервер ақпаратты талдап, көрсеткіштерді деректерді сақтаудың орталық жүйесіне немесе деректер базасына беруі тиіс.

Сақталған деректерді есептерді, графиктерді және диаграммаларды өңдеу және жасау үшін сараптау механизмі қолдануы керек.

Клиенттер кроссплатфорлы мобильді қосымша арқылы жасалған графиктерді көруге мүмкіндігі болуы тиіс.

Клиенттік қосымша веб-қызметтердің көмегімен байланысты жеңілдету үшін жеңіл архитектуралық стилін пайдалана отырып, сервермен өзара әрекеттеседі.

Пайдаланушының артықшылықтарына байланысты, бағдарлама есептерді көру, құрылғының күйі және қашықтағы құрылғыны басқару сияқты әр пайдаланушыға әртүрлі қызметтерді көрсетуі керек.

Арнайы функционалдық талаптар жүйе ұсынатын бизнес-процестер ретінде сипатталуы мүмкін. Осы талаптарды ұсыну үшін алты бизнес-процесс бөлімшесі төмендегідей:

Мониторинг үшін тұтынуды талдау;

Активтердің тиімділігін талдау;

Түпкі себептерді талдау;

Болжалды талдау;

Аппараттарды қашықтан және жергілікті басқару;

Есептік жазбаларды қадағалау утилитасы.

Жүйенің функционалды емес талаптары жүйенің масштабталған, сенімді, қорғалған, жөндеуге жарамды, жеңіл өрістетілетін және алыстан қол жетімді екенін көрсетеді. Масштабталу, қауіпсіздік және құпиялылық ұсынылатын жүйелерде үш маңызды емес аспектілер болып табылады, олар келесідей талқыланады:

Масштабталу. Деректер мүдделі тараптардың төрт түрлі деңгейін ескере отырып, ұлттық деңгейде жиналады және талданады: үй иесі, қауымдастық өкілі, мемлекеттік өкіл және елдің өкілі. Әрбір қатысушы ұсынған деректер мен қызметтер туралы өзінің жеке идеясына ие. Жоғарыда аталған алты бизнес-процестер, қажет болғанда, әрбір мүдделі тарапқа қолданылуы керек. Осы клиенттерге қызмет көрсету үшін жүйе өте ауқымды архитектураға негізделуі керек.

Қауіпсіздік. Жүйе қауіпсіздігі өте маңызды, себебі жүйедегі кемшіліктер апатты апаттарға әкелуі мүмкін. Қауіпсіз байланысты қамтамасыз ету үшін жүйе қауіпсіздіктің бірнеше деңгейлерін, мысалы, https арқылы қауіпсіз веб-қызмет қоңырауларын енгізуі керек.

Құпиялылық. Сервер және соңғы құрылғылар арасындағы байланыс құпия болуы керек. Пайдаланушылардың деректерді заңсыз көруіне жол бермеу үшін екі факторлы аутентификацияны және шифрлау әдістерін қолдана отырып, кіруді бақылауды қолдану керек.

Жүйе архитектурасы. Жоғарыда келтірілген жүйелік талаптарға сүйене отырып, ұсынылған жүйенің аппараттық және бағдарламалық жасақтамасының архитектурасы:

Жабдықтың архитектурасы. Жүйенің аппараттық құрылымы мына құрылымдық блоктардан тұрады:

Датчиктер және дискілер.

Ұсынылған жүйе ауыспалы ток блоктарын бақылауға және басқаруға арналғандықтан, орнатылған температура мен ылғалдылық сенсоры қоршаған орта жағдайларын өлшеу үшін микроконтроллермен біріктіріледі [16]. Сонымен қатар, қатты күйдегі реле тиісті қосу / өшіру құрылғылары үшін микроконтроллермен басқарылады. Қуат тұтынуды есептеу үшін ток ток шамасын өлшеу үшін ток сенсоры қолданылады