Всё для Учёбы — студенческий файлообменник
1 монета
docx

Студенческий документ № 030915 из МАЭП

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность дипломной работы настройка голосового интерфейса в автоматизированной системе " Умный дом" связана с возможностью управления всеми имеющимися инженерными системами в доме: электропитанием, освещением, отоплением, вентиляцией и ид. Голосовому управлению можно подчинить почти каждый электронный прибор, любую электронную систему и любые функции, сценарии и сюжеты в доме.

Цель дипломной работы подробно изучить настройку голосового интерфейса, видов квалификации , а также создание прибора для наглядного пособия работы голосового интерфейса в автоматизированной системе "Умный дом".

Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи:

провести подробный аналитический обзор по автоматизированной системе "Умный дом"

Объект исследования - управление голосового интерфейса в автоматизированной системе "Умный дом".

Предметом исследования является анализ использования и настройка голосового управления.

Методы исследования. При исследовании данной темы использовались аналитические и практические методы.

В первой главе рассмотрена классификации системы голосового интерфейса в автоматизированной системе "Умный дом", их достоинства и недостатки, инженерные системы, системы управления освещением. Так же были подробно изучены синтез и распознавание речи. Разработана принципиальная и функциональная схема устройства.

Во второй главе описаны меры безопасности при техническом обслуживании компьютерной техники, требования к оборудованию рабочего места техника и требования пожарной безопасности.

ГЛАВА 1. ТЕХНИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ. НАСТРОЙКА ГОЛОСОВОГО ИНТЕРФЕЙСА В АВТОМАТИЗИРОВАННОЙ СИСТЕМЕ "УМНЫЙ ДОМ"

1.1 Аналитический обзор

1.1.1 Автоматизированная система "Умный дом"

"Умный дом (англ. digital home) - жилой автоматизированный дом современного типа, организованный для удобства проживания людей при помощи высокотехнологичных устройств. Под "умным домом" следует понимать систему, которая должна уметь распознавать конкретные ситуации, происходящие в здании, и соответствующим образом на них реагировать: одна из систем может управлять поведением других по заранее выработанным алгоритмам. Основной особенностью интеллектуального здания является объединение отдельных подсистем в единый управляемый комплекс. Важной особенностью и свойством "Умного дома" отличающим его от других способов организации жизненного пространства является то, что это наиболее прогрессивная концепция взаимодействия человека с жилым пространством, когда человек одной командой задает желаемую обстановку, а уже автоматика в соответствии с внешними и внутренними условиями задает и отслеживает режимы работы всех инженерных систем и электроприборов. В этом случае исключается необходимость пользоваться несколькими пультами при просмотре ТВ, десятками выключателей при управлении освещением, отдельными блоками при управлении вентиляционными и отопительными системами, системами видеонаблюдения и сигнализации, воротами и прочим. В доме оборудованном системой "Умный дом" достаточно одним нажатием на настенной клавише (или пульте ДУ, сенсорной панели и т. д.) выбрать один из сценариев. Дом сам настроит работу всех систем в соответствии с Вашим пожеланием, временем суток, Вашим положением в доме, погодой, внешней освещённостью и т. д. для обеспечения комфортного состояния внутри дома.

Вне зависимости от области применения, будь то здание, сборочный цех или поезд метро, целью внедрения таких систем являются снижение эксплуатационных расходов, обеспечение важной информацией, повышение безопасности и комфорта. Для того чтобы понять, как сильно изменились возможности в области автоматизации за последние годы и как они еще поменяются, важно осознать значение некоторых технологических прорывов, которые произошли за последние годы. Разработчики не стоят на месте. Предсказать, как далеко они уйдут вперед всего через несколько лет, можно только, бросив взгляд назад.

Широкое развитие получили сети миникомпьютеров, а затем, дешевых персональных ЭВМ, способных, тем не менее, решать достаточно сложные профессиональные задачи. Правда, на пути технического прогресса оказалось немало серьезных препятствий. Мало того, что системы автоматики различного назначения были автономны, но и сходные по управляющим функциям системы различных производителей были, как правило, несовместимы между собой. Фирмы-разработчики использовали свои закрытые коммуникационные протоколы и не предусматривали интерфейсов для взаимодействия с системами других производителей. Являясь собственностью отдельных компаний, соответствующие продукты и технологии автоматизации с трудом поддавались интеграции друг с другом. Для решения этой проблемы требовались дорогостоящие технические решения, связанные с написанием нового программного обеспечения, изменения топологии сети и закупки дополнительных компонентов.

Таким образом, в определенный момент на рынке сложились объективные предпосылки для успешного внедрения новых подходов в области автоматизации.

Как комплексное решение задачи сначала появились Intelligence Buildings (интеллектуальные здания), основой которых были структурированные кабельные сети. Система позволяла коммутировать и использовать один и тот же кабель для нужд АТС, компьютерной сети, системы безопасности и т.д. Потом начали появляться системы мультиплексирования каналов связи, позволяющие передавать по одному кабелю различную информацию одновременно. Бурно развивающаяся информатика позволила форсировать эти работы, когда всем стало ясно, что любой проект кабельной системы здания устаревает к моменту завершения строительства.

Поскольку развитие данного направления представлялась более чем сверхприбыльным, на него были пущены немалые средства, и в результате появилась идея "Умного дома". Типичный пример такого здания показан на рис. 1.

"Умный дом" - это комплекс электроники, которая работает внутри или снаружи дома и выполняет централизованное управление всеми (или почти всеми) инженерными системами. Под инженерными системами понимается всё техническое оборудование дома (от канализации до аудио-видео техники). Идея "умного дома" состоит в том, что единый комплекс электроники согласованно управляет работой всего инженерного обеспечения дома.

Очень важно, чтобы алгоритмы взаимодействия подсистем в доме были гибкими, и могли приспосабливаться под изменяющиеся нужды владельца дома. В данной дипломной работе некоторые фрагменты текста отсутствуют или замещены на текст не соответствующий теме этого диплома. Отсутствуют или не соответствуют некоторые необходимые формулы, расчеты, диаграммы и таблицы. Для получения оригинальной версии работы пишите на электронный адрес, указанный в конце дипломной работы, в заключении. Самая главная аксиома "умного дома" состоит в том, что система управления и её инженерные подсистемы должны быть построены по блочному принципу. Это означает, что каждая подсистема должна уметь работать автономно, чтобы её работу можно было отладить и обслуживать, отключив оборудование от центрального управления.

Рис.1. макет "Умный дом"

"Умный дом" имеет ряд преимуществ: позволяет экономить до 10-18% электроэнергии, повышать комфорт и безопасность и т.д.

Принцип работы "Умного дома" заключается в центральном компьютере, принимающем сигналы от командных устройств, затем эти сигналы передаются исполнительным системам. Управление различными устройствами осуществляется простейшей системой автоматики.

Впервые задача по созданию "умного дома" была решена в 1978 году компаниями Х10 USA и Leviton, которые разработали технологию для управления бытовыми приборами по проводам бытовой электросети. В данной дипломной работе некоторые фрагменты текста отсутствуют или замещены на текст не соответствующий теме этого диплома. Отсутствуют или не соответствуют некоторые необходимые формулы, расчеты, диаграммы и таблицы. Для получения оригинальной версии работы пишите на электронный адрес, указанный в конце дипломной работы, в заключении. Но технология эта была рассчитана на напряжение 110В и частоту сети 60 Гц, поэтому не получила распространения в России. Впрочем, Х10 сегодня уже считается устаревшим, поскольку создавался для управления электроосветительными устройствами и поддерживал всего шесть команд управления питанием. Для создания "интеллектуального дома" этого явно недостаточно. Аудио- и видеотехника требуют как минимум команд смены каналов, изменения громкости, перемотки и управления воспроизведением; а ведь требуется управлять еще системой HVAC (отопление, вентиляция, кондиционирование воздуха). В поисках решений этой проблемы различными компаниями предпринимались попытки к разработкам новых протоколов передачи данных.

Распознавание человеческой речи является одной из сложных научно-технических задач. В настоящее время пользователями вычислительных машин и средств, оснащенных вычислительными машинами, становятся люди, не являющиеся специалистами в области программирования. Проблема речевого управления возникла, кроме того, в связи с тем, что в некоторых областях применения речь стала единственно возможным средством общения с техникой (в условиях перегрузок, темноты или резкого изменения освещенности, при занятости рук, чрезвычайной сосредоточенности внимания на объекте, который не позволяет отвлечься ни на секунду, и т.д.). Хотя в этой области и достигнуты существенные успехи, тем не менее, системы распознавания еще весьма далеки по своим возможностям от человеческих.

Проблема реализации речевого диалога человека и технических средств - актуальная задача современной кибернетики.

Задача машинного распознавания речи привлекает внимание специалистов уже очень давно. Тем не менее, продвинуться далеко в этом направлении пока не удалось. Чисто формально процесс распознавания речи можно описать буквально в нескольких фразах. Аналоговый сигнал, генерируемый микрофоном, оцифровывается, и далее в речи выделяются так называемые фонемы, то есть элементарные фрагменты, из которых состоят все произносимые слова. Затем определяется, какое слово, какому сочетанию фонем соответствует, и строится соответствующий словарь. Распознать слово - значит найти его в этом словаре по произнесенному сочетанию фонем. По мере развития компьютерных систем становится все более очевидным, что использование этих систем намного расширится, если станет возможным использование человеческой речи при работе непосредственно с компьютером, и в частности станет возможным управление машиной обычным голосом в реальном времени, а также ввод и вывод информации в виде обычной человеческой речи.

В настоящее время всё более актуальным становится управление роботом при помощи голосовых команд. Однако создание программного обеспечения для голосового управления промышленным роботом предусматривает проведение экспериментов во время разработки программы на всех этапах разработки. Проведение таких экспериментов, обеспечивающих устранение недостатков, ошибок программы, является экономически невыгодным в условиях промышленного производства и приводит к повышению стоимости разработки и отладки программного обеспечения. Для уменьшения затрат на создание программного обеспечения целесообразно разработать программу, которая обеспечит трёхмерное моделирование голосового управления промышленным роботом, что приводит к необходимости проведения экспериментов в условиях производства лишь на последнем этапе разработки программного обеспечения.

1.1.2. Классификация функциональности умного дома

Управление светом

Привычный способ включить в доме свет - с помощью настенного выключателя - постепенно уходит в прошлое. Кстати, выключателю исполнилось в этом году 135 лет. Он был удобен для помещений с 1-2 источниками освещения. В современной гостиной может насчитываться до 12 групп светильников. Это может быть верхний свет, подсветка пола, ночные светильники, RGB подсветки интерьера, свет в шкафах-купе, дежурное освещение и т.д. Для управления таким количеством осветительных приборов понадобилась бы целая "батарея" выключателей.

В "Умном доме" проблему большого количества выключателей решили за счет их гибкой привязки. Любой выключатель можно перепрограммировать таким образом, что с его помощью можно будет включить или выключить любой осветительный прибор или группу приборов в доме по Вашему желанию. При этом для каждой группы прописывается индивидуальный световой сценарий.

Для реализации световых сценариев управление светом в Умном доме автоматизируют. Для этого используют несколько типов датчиков: датчик движения, датчик освещенности, датчик положения двери и т.д. Человек входит в комнату - свет загорается. Через некоторое время, после того как Вы выйдите из помещения, свет погаснет. Это очень удобно, особенно когда у Вас заняты обе руки. Не требуется дополнительных усилий для того, чтобы включить освещение. Реагируя на движение в комнате, Умный дом одновременно оценивает количество естественного света. По мере того, как яркость дневного света уменьшается, Умный дом будет пропорционально увеличивать мощность осветительных приборов. Если в помещении достаточно солнечного света, автоматически освещение включаться не будет. По такому же принципу осветительные приборы в Умном доме будут реагировать на время суток, день недели или на определенное событие, например, на открытие/закрытие жалюзи, двери и т.д. Если Вы встали ночью, чтобы проверить, как спит ребенок, Умный дом автоматически включит ночники, на такую яркость, которой будет достаточно чтобы Вы комфортно видели предметы в комнате, и в тоже время свет не будет причинять неудобства глазам.

В современном "Умном доме" всем "набором" света, включая уличные фонари и RGB подсветки, можно управлять дистанционно с помощью пульта или единой панели управления. Так, сидя в кресле перед телевизором, нажав несколько кнопок на панели управления, Вы можете включить или выключить свет в гараже, в коридоре или в любой другой части дома. Более того, управлять светом в "умном" доме можно из любой точки земного шара.

"Умный дом" умеет сам себя охранять во время отсутствия хозяина. Он может имитировать присутствие в доме человека, периодически включая и выключая свет в разных комнатах, создавая шум и другие эффекты присутствия людей. Обычно, умное освещение закладывается в дизайн-проект будущего дома или квартиры. Затраты на автоматизированное управление светом окупаются значительной экономией электроэнергии. В некоторых случаях она может достигать 30%. Именно по этой причине "умные" дома получили широкое распространение в Европе.

Управление электроприборами

Бытовая техника призвана обеспечивать человеку комфортное существование. Но за последнее десятилетие практически в каждом доме скопилось такое количество бытовых приборов, что возникла новая проблема: как контролировать их работу. Умный дом сам управляет работой всех бытовых приборов. Управление розетками для того чтобы все электроприборы в доме - телевизор, утюг, холодильник, посудомоечная и стиральная машины, электрообогреватели и т.д. подчинялись одному-двум нажатиям кнопок на панели управления, все розетки связали между собой в одну сеть и подчинили системе Умный дом. Теперь одним нажатием кнопки на панели управления, Вы можете включить или выключили нужный Вам прибор или группу приборов. Важно, что сделать это можно, находясь даже вне дома, с помощью мобильного телефона. В случае если Вы сомневаетесь: выключили ли Вы сегодня, уходя на работу, утюг, просто с помощью мобильного телефона отключите розетку, в которую утюгfбылfвключен. При необходимости Умный дом обесточит все здание, за исключением тех групп потребителей электроэнергии, которые являются критически важными для работы самой системы.

Удаленное управление розетками позволяет запрограммировать работу бытовых приборов таким образом, чтобы они включались или выключались по определенному сценарию - по заранее заданному расписанию. Так, если в доме есть внешние ночники, которые включены в розетки, можно запрограммировать их работу в зависимости от времени суток или дня недели. Если вы, например, не хотите, чтобы ребенок смотрел телевизор после 21.00, вы можете настроить систему таким образом, что она будет выключать розетку, в которую включен телевизор, в 21.00. Находясь на работе, Вы сможете проконтролировать: все ли электроприборы выключил ребенок, уходя в школу. Сценариев управления приборами может быть сколько угодно. В результате, Вы будете не только чувствовать себя в безопасности, но, еще, и экономить электроэнергию.

Управление климатом

Создание нужного микроклимата в помещении достигается согласованной работой целого ряда приборов. Это могут быть электрические и газовые котлы, радиаторы, системы "теплого" пола, кондиционеры, увлажнители воздуха, система вентиляции. Управление этими приборами в ручном режиме создает массу неудобств. Необходимо каждый раз настраивать их работу в соответствии с погодными условиями, временем суток, предпочтениями хозяина и т.п. Тем более, это сложно, если в каждом помещении необходимо создать свой микроклимат. В Умном доме управление климатом осуществляется с помощью персонального компьютера, мобильного телефона или единой панели управления. При этом понадобится всего несколько нажатий для создания персонального микроклимата для каждого помещения.

Основная роль, при создании климата в помещении, отводится источникам тепла. Это могут быть батареи отопления, конверторы, теплые полы, в некоторых случаях, кондиционер. Умный дом самостоятельно выберет наиболее экономически выгодный, в данное время суток, источник тепла. Так, например, если у Вас установлены два котла: электрический и газовый, то с наступлением ночи Умный дом автоматически перейдет с газового отопления на электрическое, которое в ночное время значительно дешевле. Умный дом потому и называют умный, что он, например, не допустит включения батарей отопления при работающем кондиционере. Наличие специальных датчиков температуры позволяет ему реагировать на изменение погодных условий за окном. В теплую погоду Умный дом самостоятельно отключит "лишнее" отопление, экономя тем самым расход электричества.

Рис.2.Управление климатом в системе "Умный дом"

Идеальным решением является подключение системы управления климатом в доме к персональной метеостанции. При этом температурный режим в доме будет соответствовать выбранному Вами графику или сценарию, и поддерживаться в зависимости от показаний станции.

При этом в день возвращения Вы сможете перевести дом в режим "Тепло" и к Вашему приезду в доме установится воздух в доме прогреется до комфортного состояния. При этом для каждого помещения можно разработать индивидуальный сценарий климата.

Умный дом позволяет запрограммировать работу каждой батареи отопления, кондиционера и других климатических приборов таким образом, что в различных помещениях можно создавать свой микроклимат.

Например, в детской комнате, в течение дня температура будет поддерживаться на отметке 210C, а в нежилых помещениях, (кладовка, веранда и т.д.) будет выдерживаться экономичный режим. В особую климатическую зону, обычно, выделяют винный подвал, помещения зимнего сада, бассейн, библиотеку, в которых Умный дом автоматически поддерживает нужную температуру и влажность.

Благодаря интеграции в систему Умного дома удается добиться более эффективного использования таких распространенных в быту приборов, как кондиционер. При этом в случае, если температуру в помещении нужно поднять на несколько градусов, кондиционеры могут использоваться в качестве обогревательных приборов. С другой стороны, благодаря специальным датчикам, Умный дом сам "додумается" выключить кондиционер при открытых окнах. Управлять всеми кондиционерами в доме можно с помощью единой панели управления. Вы сможете включить или выключить кондиционер в любом помещении, находясь, например, на кухне. При этом не только включить или выключить тот или иной кондиционер, но и управлять температурой, интенсивностью и направлением потоков воздуха каждого прибора индивидуально. С помощью мобильного телефона, Вы сможете управлять кондиционерами в доме, находясь в офисе или в машине. Например, жарким днем, в конце рабочего дня, Вы сможете включить кондиционер, и он охладит квартиру к Вашему приезду.

Умная вентиляция не только приносит в дом свежий воздух, но и следит, чтобы он был чистым. Управление вентиляцией происходит либо по расписанию, либо по определенному событию. В первом случае, вентиляция будет включаться/выключаться в заранее установленное время суток или дня недели. Например, за некоторое время перед сном воздух в спальне будет автоматически вентилироваться. Во втором случае, вентиляция может работать по определенному событию: специальные датчики будут отслеживать "качество" воздуха и количество в нем СО2. Если в доме собралось много людей, датчик реагирует на повышение концентрации углекислого газа, и система вентиляции работает активнее. И наоборот - если в доме никого нет - система будет работать в энергосберегающем режиме. Если срабатывают датчики, установленные в местах вероятной протечки газа или дымовые датчики, то система вентиляции включится автоматически, и будет работать на максимуме.

Созданию комфортного климата в помещении во многом способствует нормальная влажность воздуха. Для человеческого организма она составляет 40-60%. Если пропорцию не выдержать, могут возникнуть проблемы со здоровьем. Встроенный в систему Умного дома увлажнитель воздуха легко решит проблему влажности в вашем доме. Причем будет делать это, автоматически, без Вашего постоянного вмешательства. Согласованная работа оборудования в Умном доме: системы отопления, теплых полов, кондиционеров, вентиляции, фильтрации и увлажнения воздуха, позволяет экономить Ваше время, деньги и ресурсы. При этом используется ряд специальных датчиков, которые не только контролируют кондиции воздуха в помещениях дома и за окном, но и безопасную работу всех приборов системы.

Управление вентиляцией

Система вентиляции "Умный Дом" объединяет в себе приточную и вытяжную вентиляции. Приточная - забирает свежий воздух прямо с улицы и разносит его по дому, вытяжная вентиляция - удаляет из дома отработанный и загрязненный воздух. А вместе эти два вида вентиляции обеспечивают полный воздухообмен в помещениях дома и создают кристально чистую атмосферу. "Умная" вентиляция обязательно учитывает состояние каждой комнаты, потому что активность и уровень вентилирования для каждого помещения свой. Например, кухне нужно уделить особое внимание, так как там собирается много жира и копоти. В спальнях воздух может быть свежим и прохладным всю ночь, а днем, когда там никого нет, система вентиляции в них перейдет в режим ожидания. Работу системы вентиляции можно настроить по графику, то есть, она будет включаться в заранее заданное время суток, дни недели. Можно указать определенную мощность и температуру подаваемого воздуха. Также, если в дневное время хозяева отсутствуют, система вентиляции автоматически снизит частоту обновления воздуха, а с приходом хозяев, начнет функционировать активнее.

"Умная" вентиляция не только приносит в дом свежий воздух, но и следит, чтобы он был чистым и не вредил здоровью обитателей жилища. Для этого используются специальные очищающие фильтры, система ионизации и озонирования воздуха, которая избавляет внутреннее пространство от бактерий, болезнетворных вирусов и других микроорганизмов, а также датчики CO2. Датчик CO2 контролирует уровень концентрации нежелательного газа. Если в доме собралась большая компания, датчик реагирует на повышение концентрации углекислого газа, и система вентиляции начинает работать активнее.

Для здорового обитания в доме очень важен уровень влажности воздуха. Для поддержания комфортного уровня влажности (40-60%) могут использоваться увлажнители и осушители. Первые - лучше использовать в холодное время года, когда отопление "сушит" воздух, а вторые - незаменимы для комнат с высокой влажностью: в ванной, бассейне, туалете и т.д. Специальные датчики контролируют уровень влажности в комнате, и система сама, при необходимости, запускает работу увлажнителя или осушителя.

В холодное время, хозяин "умного" дома может использовать систему вентиляции, как одну из систем обогрева помещений. В этом случае, подаваемый системой вентиляции воздух, будет нагреваться до заданной температуры, создавая комфортную и уютную атмосферу в доме.

Управление поливом

Специальные датчики влажности почвы помогут скорректировать работу системы, обеспечивая нужную влажность грунта на нужных участках вашего замечательного сада.

Рис.3. Управление поливом в системе "Умный дом"

Заботой будут окружены и комнатные растения. К ним подведены специальные тонкие трубочки. Из них, в заранее определенное время, подается нужное количество воды, для каждого растения - свое. Каждый цветок, как и каждый сектор участка, требуют определенного ухода за ними, система позаботится, чтобы каждый цветок и сектор получил свою, нужную дозу спасительной влаги.

Если на вашем участке пошел дождь, то система автоматического полива отменит свой "дождь", ввиду достаточного количества осадков, выпавших на ваш сад. Еще, ваш участок никогда не будет очень влажным или сухим, система сама будет следить за уровнем влаги в газона. По всему газону расположены датчики, которые следят, за влажностью почвы и, если нужно, чтобы ваш газон получил еще порцию дождя, то они просигнализируют об этом системе полива газона, и она в ту же минуту устранит недостатки влаги.

Это будет экономить воду и поможет вашим растениям впитать данную влагу на все сто процентов. Теперь вам не надо беспокоиться, что в самый жаркий день ваши цветы останутся без воды, ведь капельки воды попадут точнопвпцель. Система автоматического полива "Умный Дом" - ваш личный садовник, который заботится о здоровье всех растений и красоте вашего великолепного сада. Ваш двор будет вечно зеленым и цветущим.[9]

Видеонаблюдение

Часто у вас бывало так: ощущение того, что в вашем доме может что-то случиться, не давало вам покоя на протяжении всего рабочего дня, и вы никак не могли избавиться от него, а попасть домой, чтобы это проверить, - не было возможности. Теперь, с системой видеонаблюдения "Умный Дом", вы будете знать, что происходит у вас дома, в ваше отсутствие, и контролировать каждый уголок жилища, где бы вы не находились.

Рис.4. Видеонаблюдение в системе "Умный дом"

С системой видеонаблюдения "Умный Дом" вы можете почувствовать себя настоящим голливудским режиссером. Теперь вы смело можете оставить своего ребенка с няней, а в конце дня просмотреть, чем они занимались на протяжении всего дня. Система может работать весь день, записывая каждую минуту "жизни" вашего дома или же, по вашему желанию, она будет переведена в режим ожидания, и камеры будут срабатывать только по движению. В таком случае, система будет записывать отдельный видеофрагмент с определенным интервалом времени: за 15 секунд до начала движения и еще 30 секунд после. Данные с датчиков отправляются охранной системе, которая сама решает: подать сигнал на пульт управления, включить световую сигнализацию или оповестить хозяина.[8]

Система видеонаблюдения все время начеку. Вы можете мирно спать ночью, а каждая камера будет фиксировать любое движение в доме и на придомовой территории. Если на территории кто-то появится, камеры моментально зафиксируют его присутствие, сработает световой сигнал, то есть, нарушитель тут же окажется в зоне яркого света и в центре внимания всех камер. С камер и датчиков сигнал поступит на панель, и хозяин увидит видеофрагмент именно с моментом срабатывания камер или датчиков.[7]

В системе видеонаблюдения "Умный Дом" есть функция определения типа объекта. Камеры могут различать человека, собаку или же автомобиль. Если датчики среагировали на вашего любимого пса, система определит, что от него не исходит опасности, и не станет беспокоить вас. Если же в ваш дом проник непрошенный гость, то она немедленно просигнализирует вам об этом.

В системе видеонаблюдения "Умный Дом" предусмотрена очень полезная функция - удаленного оператора. Если ваш дом находится в режиме охраны (все ушли на работу, уехали в отпуск или командировку), оператор будет круглосуточно следить за вашим жилищем, контролируя все, что в нем происходит, и, если нужно, предпринимая необходимые меры безопасности. Или же, удаленный "смотритель", может отслеживать только моменты срабатывания датчиков движения и, если будут какие-то нарушения - подаст сигнал на пульт или отправит вызов хозяину. Такой тщательный контроль, сводит на нет все ложные срабатывания датчиков. Видеонаблюдение "умного" дома будет охранять покой владельца круглосуточно. Вы всегда будете в курсе того, что происходит в вашем жилище, и сможете спать спокойно, потому что "умное" видеонаблюдение на страже вашего покоя.

Медиацентр

Это "сердце" системы мультирум, наиболее полезная в быту деталь интеллектуального дома, давно заслужившая популярность среди любителей цифровых технологий. В медиацентре (еще их называют медиасерверами) хранятся все мультимедийные данные: фильмы, аудиофайлы, "координаты" каналов IPTV и обычного кабельного телевидения. Аппаратной основой медиацентра может быть как обычный мультимедийный ПК, так и дорогой фирменный моноблок, специально предназначенный для выполнения соответствующих функций. Многие из таких устройств поступают в продажу с жестким диском, полным музыкальных записей. Медиацентр позволяет избавиться от полок и стопок с кассетами и дисками, а также в максимально удобной форме хранить сведения о фонотеке и видеотеке, позволяет легко находить и сортировать медиаданные. Кроме того, некоторые медиасерверы способны взаимодействовать с Интернетом, самостоятельно скачивать и обмениваться видео- и аудиофайлами и даже вести IP-трансляцию. В общем, они делают все, что должен делать хороший мультимедийный компьютер, но при этом выглядят и "ведут себя", как бытовые приборы "заточенные" под развлечения.[6]

Шинные протоколы

Помимо примитивного протокола Х10, при организации "Умных домов" используется ряд шинных протоколов - они называются так потому, что в отличие от Х10 используют для передачи данных отдельные кабельные линии и беспроводные каналы. В основе "умного дома" может лежать сеть на основе технологии Ethernet. Передача данных в ней осуществляется с помощью специальных протоколов: EIB (European Installation Bus), Clipsal C-Bus, LonWorks, HART и др. По сравнению с Х10 такое решение обладает несравненно большей функциональностью: к примеру, с ее помощью можно организовать полноценное видеонаблюдение. Однако по причине дороговизны соответствующего оборудования в нашей стране такие сети сейчас используются в основном для управления офисными и промышленными помещениями. Для бюджетного "умного дома" пригоден "гибридный" вариант организации коммуникаций: цифровые мультимедийные устройства соединяются между собой локальной (проводной или беспроводной) сетью, в то время как домофон, датчики и пульты управления подключаются по протоколу Х10.

Видео коммуникации

Часто эта функция представляет собой "довесок" к одной из наболее важных систем - к мультируму, системе безопасности или внутренней локальной сети. В любом случае назначение системы понятно из ее названия, она позволяет связываться с разными точками дома или квартиры по информационным сетям и выводить аудио- и видеосигнал на обычные телевизоры или терминалы интеркома. Простейший пример бытовой видео коммуникационной системы хорошо знаком современным молодым родителям. Это "видео няня" - микрокамера, которая устанавливается над колыбелью младенца и передает видеосигнал на переносной пульт или обычный телевизор, позволяя матери следить за ребенком из другой комнаты, не отрываясь от своих дел.

Системы "Умный дом" становятся все более функциональнее, надежнее, комфортнее, а главное доступнее. И причем не обязательно тратиться на полный спектр возможностей сразу, можно ставить любые отдельные компоненты на выбор. А возможности нынешних систем ограничиваются только фантазией. К тому - же установив интеллектуальную систему или ее компоненты в квартире, доме или в любом другом помещении стоимость этих квадратных метров возрастает во много раз. А вложение средств в недвижимость всегда остается очень выгодным.

Любая система "Умный дом" состоит из датчиков, через которые поступает информация, и исполнительных устройств. Как простейший пример можно взять дверцу холодильника, при открывании которой загорается лампочка. Кнопка, которая замыкается при открывании это датчик, лампочка это исполнительное устройство. Все очень просто. Также в состав "интеллектуальных систем" входят и программируемые устройства. В них какое-то действие наступает в определенное время. Например программируем будильник на шесть утра и действие произойдет в назначенное время. Либо по прошествии какого - то определенного промежутка времени. Ставим таймер на три минуты и микроволновка сама выключится по заданной нами программе. Если датчики соединить с запрограммированными устройствами, то получатся более сложные приборы. На этих простых принципах построена работа всех интеллектуальных систем.[3]

Поставив в доме отдельные компоненты таких систем, они конечно будут работать и выполнять свои функции, но это по большому счету не будет являться полноценной интеллектуальной системой. Поскольку выполняться будут только отдельные команды, вне зависимости друг от друга. Что - бы система работала согласованно все ее компоненты должны быть подключены к единому процессору, который и будет следить за всеми приборами в квартире одновременно. Представим, при выходе из дома вы подаете системе команду о своем уходе. В зависимости от формы решения это может быть набор команды на сенсорном дисплее, либо просто нажатие кнопки на пульте дистанционного управления. Конечно при уходе можно вообще ни чего не нажимать, а понаставить датчиков которые сами определят что вас нет дома. Все зависит от финансовых возможностей и привычек. И процессор переходит к выполнению определенной программы, которая отличается от той когда хозяин дома

Безопасность

Система безопасности защитит дом от проникновения в него посторонних лиц, проконтролирует правильность работы систем газоснабжения и подачи воды, будет держать под контролем положение окон и дверей и проинформирует Вас обо всех аварийных ситуациях, как в доме, такниннаеохраняемойгтерритории. Рассмотрим работу системы безопасности Умного дома на конкретных примерах.

Выход из строя элементов системы водоснабжения не столь разрушителен, как, например, пожар, но и это может привести к бытовой "катастрофе". Для предотвращения печальных последствий протечки воды, в Умном доме применяют специальные датчики. Датчики протечки устанавливаются в местах, где вероятность появление протечки наиболее высока: чаще всего под ванной или стиральной машиной. В случае появления влаги на полу, датчики подадут сигнал на клапаны, которые перекрывают подачу воды в систему, предотвратив тем самым затопление помещения. В тот же момент, Умный дом отправит на Ваш мобильный телефон условный сигнал, предупредив об аварии. Подобные действия будут предприняты системой безопасности и в случае утечки газа. На появлении в воздухе пропана, метана, бутана, среагируют специальные датчики, произойдет аварийное перекрытие подачи газа, автоматически включится вытяжная вентиляция, а хозяева дома будут в срочном порядке оповещены о происшествии с помощью смс или звонка на мобильный телефон. Таким образом, система безопасности Умного дома не только контролирует работу всех систем, но и реагирует на аварийные ситуации, одновременно оповещая при этом хозяев.[2]

Часто возникает ситуация, когда Вам необходимо оставить дом без присмотра на долгое время. Например, в случае Вашего отъезда в командировку или на отдых.

Умный дом позволяет имитировать Ваше присутствие в жилище. Вариантов имитации существует огромное множество. Все они отличаются по интенсивности, частоте и задействованным механизмам. Согласно разработанному сценарию, в помещениях, в произвольном порядке, может включаться и отключаться освещение, негромкая музыка или голоса. В некоторых сценариях могут быть предусмотрены, даже, звуки льющейся воды из крана, свист чайника и другие свидетельства присутствия в доме человека.

В случае если посторонний человек все же забрался в жилище - сработает система защиты дома от проникновения посторонних лиц. На этот случай, дом оборудован группой датчиков. Сработают датчики открытия окон и дверей, а так же датчики движения внутри дома. Сигнал о проникновении внутрь помещения или на территорию охраняемого объекта неизвестного человека будет мгновенно передан в службу охраны и на мобильные средства связи хозяев дома. Подобные устройства хороши, если жильё большую часть времени остаётся без людей.

Даже если в доме постоянно кто-то находится, это не значит, что помещение или придомовая территория не нуждаются в охране. Вашу безопасность будут обеспечивать датчики движения и датчики охраны периметра, совместно с системой видеонаблюдения. Внутренние камеры в доме могут работать весь день и фиксировать каждую минуты "жизни" дома. При желании, система может быть переведена в режим ожидания, в этом случае, камеры будут срабатывать только по движению. В таком случае, система будет записывать отдельный видеофрагмент. По такому же принципу система может вести наблюдение не только за внутренней "жизнью" Вашего дома, но и за территорией вокруг него. Все сигналы, которые передают датчики, в том числе и запись с камер видеонаблюдения, в обязательном порядке, вносятся в память системы, чтобы хозяин всегда мог просмотреть, когда и с какого датчика был передан сигнал. Вести такой контроль можно даже через мобильный телефон или компьютер, в любой удобный для хозяина момент и в любом удобном месте. Запись может вестись на серверы находящиеся даже за границей.

Одним из важных элементов системы безопасности Умного дома являются магнитно-контактные датчики закрытия/открытия окон и дверей. В случае, если Вы собираетесь уехать из дома или ложитесь спать система проинформирует Вас о незакрытой двери или неплотно закрытых окнах. В случае, если Вы решили не закрывать окно, то датчик открытия этого окна - отключится, а датчики движения в этой комнате, будут переведены в режим пониженной чувствительности, чтобы исключить ложные срабатывания, из-за колебания штор. Каждому датчику можно задать свой уровень чувствительности, чтобы он не реагировал, например, на малейшие колебания или на домашних животных. В систему безопасности, так же, может быть включена система управления роллетами и жалюзи, в том числе, и в составе сценария. Например, с наступлением темного времени суток, жалюзи будут автоматически закрываться, чтобы с улицы невозможно было заглянуть в Вашипокна. Помимо вышеперечисленных устройств, в состав охранной системы могут входить датчики разбития стекол и разрушения стен. Хорошо организованная система безопасности Умного дома - это не роскошь. Это способ предотвратить, пусть и нечастые, но крайне неприятные жизненные ситуации или перенести их с наименьшим материальным ущербом. Это - возможность жить спокойно, не вздрагивая от подозрительного шума и, не боясь оставить свой дом, уезжая на отдых или в длительную командировку.

Дистанционное управление

Многие еще помнят то время, когда в доме появился первый дистанционный пульт управления. От телевизора. С тех пор количество пультов в доме прирастало с покупкой практически любой новой техники. В итоге, мы имеем подчас 5 и более пультов в одной комнате: от телевизора, от музыкального центра, от спутниковой приставки, от кинопроектора, от кондиционера, от системы управления светом и т.д. Пришло время заменить этот арсенал - одним универсальным "умным" пультом.

пульт представляет собой сенсорную панель с цветным экраном. На панели Вы сможете выбрать название прибора, которым собираетесь управлять в данный момент (это может телевизор, система зашторивания окон, и т.д.), и на экране появятся кнопки аналогичные их "родному" пульту. Дальше управление происходит в привычном для Вас режиме. При этом нет необходимости специально направлять универсальный пульт на прибор, которым Вы собираетесь управлять. Наши специалисты таким образом "обучат" умный пульт, что он сам будет знать в какую сторону ему направлять сигнал. Таким образом, всей техникой, находящейся в Умном доме можно управлять из любой его части.

Сенсорная панель обладает большим запасом памяти, что позволяет ей запоминать множество сценариев управления теми или иными приборами. Так, к примеру, включив на пульте сценарий "Кино", Умный дом притушит свет, закроет шторы, включит телевизор, усилитель, проектор.

В качестве сенсорной панели управления можно использовать Ваш планшет или мобильный телефон. В этом случае Вы будете управлять ТВ, проектором и другими, сходными устройствами, находясь даже на большом расстоянииаотадома.

Рис.5. Универсальный пульт для дистанционного управления

Универсальный пульт имеет русское меню и удобный интерфейс, что позволяет контролировать действия каждого электроприбора в доме, практически, несколькими касаниями пальцем сенсорной панели. Именно универсальный пульт управления обеспечивает взаимопонимание между Умным домом и умным хозяином.

1.1.3. Голосовое управление в системе "Умный дом"

Как часто бывало так, что вы, спеша к телевизору, забывали выключить лишний свет. С системой голосового управления "Умный Дом", вам не придется отвлекаться на такие мелочи. Теперь наша система сделает это вместо Вас.

С системой голосового управления "Умный Дом" вы почувствуете себя настоящим командиром. Только представьте, что все электроприборы в доме находятся под вашим началом. Достаточно нажать кнопку на панели управления и отдать команду, например, "Открыть ворота!", система тут же выполнит ваш приказ, еще и оповестит вас о выполнении задания приятным голосом. Но и это еще не все, теперь вы можете обходиться и без панели управления. Вам необходимо просто хлопнуть в ладоши, и система включит свет, два хлопка - она выключит его. Интеллектуальная система обработки позволяет выделять именно хлопки в ладоши, а не любой стук и звук. Это позволяет избежать неприятных ситуаций и хаотичной работы системы голосового управления.

Теперь ваш дом станет не только вашей надежной крепостью, но и лучшим другом, который поможет вам с домашними хлопотами, и с которым можно будет, даже поговорить.

Управление домом может происходить не только с выключателей , сенсорных панелей или каких либо управляющих устройств. умный дом способен так же воспринимать голосовое управление. Все функции , которые только можно предусмотреть в доме могут подчиняться голосовым командам. С помощью голосовых команд умный дом способен управлять всеми имеющимися инженерными системами в доме :

* Электропитанием

* Освещением

* Котельными и бойлерными;

* Отоплением радиаторов, теплым полом и воздухом;

* Водоснабжение и канализацией;

* Центральной уборкой помещений;

* Дренажа и очистки воды;

* Вентиляции и кондиционирования воздуха;

* Телефонной связи и оповещения;

* Охранно-пожарной сигнализации и контроля доступа;

* Видеонаблюдения и охраны периметра территории;

* Приема эфирного и спутникового телевидения;

* Система распределения аудио и видео сигналов;

* Стаивания льда и снега

* Интеллектуального жилья (умный дом)

* Дистанционный мониторинг инженерных систем

* Единое управление инженерными системами

* Тёплый пол в умном доме

* Автоматический полив

Голосовому управлению можно подчинить почти каждый электронный прибор, любую электронную систему и любые функции, сценарии и сюжеты в доме.

На сегодняшний день наиболее распространенные программы в автоматизированной системе "Умный дом", имеющихся на современном рынке. Это:

* Ardublock;

* Freedomotic;

* iRidium; * Ноme Sapiens

* Z-Wave * Android@Home

* Open Remote

Freedomotic

Рис.6. окно программы Freedomotic

Программа, которая позволяет использовать самодельное оборудование для их интеграции в единый комплекс. Написана на языке программирования Java, что допускает возможность запускать ее в различных операционных средах (Linux, Windows, Mac).

Поддерживается работа с Android и устройствами на базе Arduino. Для автоматизации домашней техники своими руками - достаточно неплохой вариант.

Home Sapiens

Умный дом от компании Home Sapiens - это программное обеспечение, управляющее высокотехнологичным оборудованием при помощи голоса. Команды подаются путем своеобразного диалога с виртуальной девушкой по имени "Ева".Пользователь может управлять любой техникой своего жилища. Для этого необходимо приобрести аппаратуру, которую вы можете найти в магазине электроники вашего города, установить программу и настроить ее, объединив все устройства в единую систему. Минимальная установка потребует:

* совместимый с компьютером микрофон и Bluetooth гарнитура;

* ИК-адаптер - позволяет связывать устройства через инфракрасный порт.

Рис.7. устройства содействующие с программой Home Sapiens

Главная особенность Home Sapiens заключается в том, что она разработана российской компанией для русскоязычного пользователя.

Благодаря понятному интерфейсу можно самому осуществлять процесс сборки и инсталляции программы. Home Sapiens достаточно легко поддается программированию на заданные вами команды и предоставляет возможность создавать целые сценарии автоматизации.

Вы можете не только собственноручно управлять приборами, но и полностью удаленно контролировать их. Таким образом можно имитировать эффект присутствия в пустом помещении, проверить состояние помещения, включить или выключить технику и так далее.

Для того чтобы произвести установку умного дома на ПК необходима операционная среда WindowsXP и выше. Это не означает, что в качестве дополнительного управляющего оборудования можно подключать только устройства на базе Windows. Планшеты и смартфоны на базе Android и IOS также могут быть подключены в качестве управляющих модулей. Все параметры вывода можно осуществлять на экран телевизора, заменив, тем самым, монитор.

Таким же образом происходит подключение ИК-адаптера, который обеспечивает управление при помощи пульта. К неттопу подключается микрофон с разъемом мини-Джек. Он будет распознавать голосовые сигналы.

Затем присоединяют накопитель с дистрибутивами программного обеспечения. После проведения успешной загрузки всех драйверов, схемы начинают свою работу. Для осуществления полноценной настройки программы и ее надежного функционирования необходим стабильный выход в интернет.

Любая бытовая техника, имеющая пульт, может быть объединена в комплекс. Таким образом получается некий конструктор, позволяющий собрать умный дом по частям. Помимо всего прочего имеется возможность интеграции с другими системами автоматизации (X10; Z-Wave и другие), что расширяет диапазон возможностей.

Home Sapiens-вполне доступная система управления вашим домом. Благодаря простому интерфейсу и доступной цене (о стоимости можно узнать здесь), она предоставляет возможность осуществить установку семье со средним достатком.

Умный дом с android

Мобильные системы Google Android развиваются очень стремительно. И хотя впервые они были задуманы для разнообразных гаджетов (смартфоны, коммуникаторы и планшеты) сегодня их использование стало гораздо шире.

В качестве яркого примера этому можно привести Умный дом android. Что это такое? Это специально разработанная электронная среда на базе операционной системы Android.

Она позволяет контролировать и управлять различным оборудованием умной квартиры или коттеджа. В число этих элементов входит музыка, свет, кондиционное оборудование, всевозможная бытовая техника и кухонные устройства.

Рис.8. Программа Android@Home

Программа Android@Home для Умного дома подразумевает управление тремя условно разделенными основными группами:

* приборами домашнего контроля;

* устройствами управления теле- и видеоаппаратурой;

* домашними телефонами.

Каждый предмет наделен сенсорными экранами, размером от 4,3 до 10 дюймов.

Android@Home - стала новой платформой, представленной на конференции Google I/O в качестве разрабатываемого проекта. Она смогла объединить в себе железо и ПО для самого легкого управления системой Умный дом.

Теперь владельцам необходимо просто установить вместо обыкновенных приспособлений (телевизоров, музыкальных систем, лампочек, выключателей и прочих) точно такие же, но с Android внутри.

Приятным моментом является то, что выделенный контролер для управления не нужен. Достаточно использовать уже имеющееся портативное устройство или же лично написать приложения на домашнем компьютере с помощью эмулятора этой программы SDK.

Что в результате? Со своего сотового или планшетника вы сможете включить и выключить телевизор, зажечь или погасить свет в желаемой комнате. И без всякого дополнительного железа между устройствами или программного обеспечения.

Кроме того, используя эту среду, владелец сможет хранить всю информацию (музыку, фото и видеофайлы и т.д.) в удобном облачном хранилище Гугла. Это значит, что буквально каждое устройство с любого места земного шара будет иметь доступ к этой информации.

Еще раз стоит отметить то, что новая платформа может управлять любым оборудованием. Но это возможно только при условии наличия управляющей ОС Андроид в этом оборудовании.

Пока ни одна из известных технологий (кроме рассматриваемой в этой статье) не справилась с задачей универсального управления. Некоторые, допустим, способны отлично управлять климатическими устройствами, но абсолютно "не справляются" с телефонией.

Программы для голосового управления на платформе Windows

Программисты-разработчики посвящали свои труды голосовому управлению еще со времен Windows 95. За это время было создано много программ для русского голосового управления компьютера и преобразования речи в текст. Среди них набрали популярность такие программы:

* Диктограф 5;

* Перпетуум мобиле;

* КОМБАТ Vocative Russian ASR Engine.

Для английской речи были популярными программы:

* MedSpeak;

* Sakrament ASR Engine;

* ViaVoice;

* Voice_PE;

* Lucent;

* VoiceType;

* Sakrament;

* Voice Xpress Pro;

* iVoice;

* Philips FreeSpeech 98;

* SR-TTSC. На сегодняшний день программы лидеры в данной области:

* Горыныч 5;

* Web Speech;

* RealSpeaker;

* Dragon Эти четыре программы выдают наиболее оптимальный результат в компьютерном преобразовании речи в команды и текст. Можно сказать, что особо выбирать нет из чего. Проблема речевого преобразования в компьютерные команды и текст является все еще актуальной. Это пока еще свободная ниша для программистов-разработчиков. Еще очень мало создано достойных продуктов в этой отрасли

1.1.4. Синтез речи

Синтез устной речи - это преобразование заранее не известной текстовой информации в речь. Речевой вывод информации - это реализация речевого интерфейс, для упрощения использования системы. Фактически, благодаря синтезу речи предоставляется еще один канал передачи данных от компьютера, мобильного телефона к человеку, аналогично монитору. Конечно, передать рисунок голосом невозможно, но вот прослушать электронную почту или расписание на день в ряде случаев довольно удобно, особенно если в это время взгляд занят чем-либо другим. Например, придя утром на работу, готовясь к переговорам, Вы могли бы поправлять у зеркала галстук или прическу, в то время как компьютер читает вслух последние новости, почту или напоминает важную информацию для переговоров.

Рис.9. Акустическая обработка сигнала

Технология синтеза устной речи нашла широкое применение для людей, имеющих проблемы со зрением. Для всех остальных она создает новое измерение удобства пользования техникой и значительно снижает нагрузку на зрение, на нервную систему, позволяет задействовать слуховую память.

Рис.10. Синтез речи

Любой текст состоит из слов, разделенных пробелами и знаками препинания. Произнесение слов зависит от их расположения в предложении, а интонация фразы - от знаков препинания. Наконец, произнесение зависит и от смысла слова! Соответственно, для того чтобы синтезированная речь звучала натурально, необходимо решить целый комплекс задач, связанных как с обеспечением естественности голоса на уровне плавности звучания и интонации, так и с правильной расстановкой ударений, расшифровкой сокращений, чисел, аббревиатур и специальных знаков с учетом особенностей грамматики русского языка.

Существует несколько подходов к решению поставленных задач:

системы аллофонного синтеза - обеспечивают стабильное, но недостаточно естественное, роботизированное звучание;

системы, основанные на подходе Unit Selection - обеспечивают гораздо более естественное звучание, однако могут содержать фрагменты речи с резкими провалами качества, вплоть до потери разборчивости;

гибридная технология, основанная на подходе Unit Selection и дополненная единицами аллофонного синтеза.

На основе этой технологии была создана система VitalVoice, которая обеспечивает стабильное и естественное звучание на акустическом уровне.

Распознавание речи

Речевое общение является естественным и удобным для человека. Задача распознавания речи состоит в том, что бы убрать посредника в общении человека и компьютера. Управление машиной голосом в реальном времени, а также ввод информации посредством человеческой речи намного упростит жизнь современного человека. Научить машину понимать без посредника тот язык, на котором говорят между собой люди - задачи распознавания речи.

Ученые и инженеры уже много лет решают проблему речевого общения человека и машины. Первое устройство для распознавания речи появилось в 1952 году, оно могло распознавать произнесённые человеком цифры. Коммерческие программы по распознаванию речи появились в начале девяностых годов.

Все системы распознавания речи можно разделить на два класса:

) Системы, зависимые от диктора - настраиваются на речь диктора в процессе обучения. Для работы с другим диктором такие системы требуют полной перенастройки.

Системы, не зависимые от диктора - работа которых не зависит от диктора. Такие системы не требуют предварительного обучения и способны распознавать речь любого диктора.[5]

1.2. ПРАКТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ

1.2.1.Разработка устройства голосового интерфейса

В соответствии с поставленной задачей мною были проанализирован и изучен принцип работы голосового интерфейса, для этого я использовал, как периодическую литературу так и материалы соответствующей тематики, опубликованные в сетях интернет. Исходя из всего, было решено произвести разработку устройства голосового интерфейса в автоматизированной системе "Умный дом". Структурная схема устройства голосового управления представлена на рис.12.

Основной особенностью рассматриваемого прибора является то, что он включается и реагирует только на голосовую команду. Также в устройстве предусмотрена система для включение ламп накаливания с постепенным разогревом нити накала, это позволяет лампе находясь в холодном состоянии при включении мгновенно не выйти из строя. А теперь подробно о принципе работы устройства.

Рис. 12. Структурная схема устройства голосового управления

Данное устройство собранно на различных элементов с другого оборудования ,оно полностью функционирует . Вероятность распознавания команд- высока ,что и показывает нам на практике данное изделие. Прибор работает на 3-ёх командах ,можно доработать и количество команд увеличить .При включении устройства голосового интерфейса происходит загорание лампы накала, далее подаётся команда в микрофон и при обработке данной команды ,включается свет. Далее подаётся вторая команда и свет будет гореть ярче . На третей команде свет будет выключаться. Так же на приборе присутствует кнопка сброса силовой нагрузки. Устройство удобно тем, что в специальный разъём можно подключить любую лампу 100 Вт . Также имеется регулировка на распознавание посторонних шумов.

Рис.13. Приборная панель устройства голосового интерфейса

1.2.2. Принцип работы устройства голосового интерфейса

Акустическое реле применяется для контроля шума в системе устройств голосового управления .

Рис.14. Принципиальная схема акустического реле

Содержит датчик звукового сигнала ,микрофон ,усилитель низкой частоты(определяет чувствительность реле) резонансный фильтр установленный после усилителя позволяет реле реагировать только на звук определённой частоты. Коротко о принципе работы акустического реле на примере простой схемы.

Рис.15. Типовая схема акустического реле

Принцип действия данного устройства можно представить следующим образом: звуковая волна проходящая через акустический датчик подаётся на усилитель мощности который усиливает её сигнал , уже усиленный сигнал поступает на базу его величина достаточна для того контакты включили необходимому электронную нагрузку .

1.2.3 Схема электрическая принципиальная

Для разработки и создания электрической принципиальной схемы прибора голосового интерфейса в автоматизированной системе "Умный дом" была использована программa sPlan.

Рис.16. Принципиальная схема прибора голосового интерфейса

2.3 Анализ элементарной базы

Перечень элементов

При создании рассматриваемого прибора голосового интерфейса в автоматизированной системе "Умный дом" использованы различные радиокомпоненты, указанные далее.

Все используемые резисторы, номиналы резисторов(в Омах) :

R1- 100 кОм, R2-1 кОм,R3-300кОм,R4-100кОм,R5-1кОм,R6-5.1кОм,R7,R8-2кОм,R9-10кОм,R11-30кОм

Конденсаторы (емкость указана в фарадах):

С1 -10мкФ x 10В, С2-10мкФ x 10В, С3-10мкФ x 10В,С4-10мкФ x 10В,С5-100мкФ х 63В,С6-0,1 мкФ х 63 В

Транзисторы:

VT1 КT-361Г,VT2,VT3 КT367,VT4 КТ315Г

Диоды:

VD1,VD2,KD233,VD3

Стабилитрон:

КС139,Д814

Тиристоры:

VS1,VS2,КУ202н

Микросхемы (оптопара):

VU1,VU2,AOУ 103В

Микрофон:

МД47 Реле:

К1 РЭС 55А

Перечень элементов в блоке питания устройства голосового интерфейса в автоматизированной системе "Умный дом"

Светодиод:

АЛ 307В Резисторы (в Омах) :

R1,R2-62кОм

Диод: КД 105В

Конденсаторы:

С1-1мкФ х 250В ,С2 -1000мкФ х 250В

Предохранители:

F1-0,5 A Трансформатор(разделительный)

ТР1-6ВУ 175.025

Выпрямительный мост:

КЦ 407 Стабилитрон :

Д818 Г Рис.17. Блок питания устройства голосового интерфейса

2.4 . Конструирование

Конструирование устройства на как на дискретных элементах, так и с использованием микросхем включает следующие основные этапы: создание макета печатной платы, разработку топологии изготовления печатной платы, конструирование корпуса прибора, в котором должны быть размещены печатная плата. Значение этапа конструирования при построении аппаратуры на микросхемах очень велико, потому что именно такие элементы конструкции как печатные платы, элементы крепления и другие, в значительной мере определяют объем, массу и надежность аппаратуры.

изготовления монтажной платы приступают к разводке печатной платы.

2.4.2 Изготовление печатной платы

Основными особенностями изготовления печатных плат, предназначенных для устройств, являются малая толщина печатных линий, малые расстояния между соединительными контактными площадками, а также значительная сложность плат, вызванная большим числом соединений между элементами платы.

После зарисовки и проверки правильности шаблона производится печать на специальной бумаге, на лазерном принтере печать, отключив при этом использования при этом функции экономии тонера. Так как плата на картинке будет зеркально отображена необходимо её развернуть.

Предварительно необходимо подготовить поверхность стеклотекстолита, которую полируют до блеска, вымывают от жирных разводов моющим средством и просушивают или вытирают обычной чистой тряпкой для лучшего нанесения шаблона. Накладывая на фольгированный стеклотекстолит, шаблон изготовленный на бумаге и используя утюг прогреваю плату до температуры 150 градусов создавая давление. Глажу примерно 90 секунд. Дальше вытаскиваем платку из газеты и даем ей остыть до комнатной температуры. При этом бумажка должна полностью прилипнуть к поверхности фольги Кидаем в ванночку с горячей водой и моющим средством. Моющего средства добавлять надо немножко.. Отмачиваем 1-2 минуты, после чего начинаем аккуратно тереть подушечкой пальца по бумаге под струёй теплой воды. Иногда в виду низкого качества шаблона приходится линии подрисовывать перманентным маркером.

Готовая плата травится химическим методом в растворе хлорного железа плотностью 1, 3 г / см3 ( 150 грамм хлорного железа FeCl3 (порошок) растворяют в 200 миллилитрах воды). Готовый раствор выливают в плоскую стеклянную пластмассовую ванночку, и погружают в него заготовку печатной платы .

Время травления зависит от температуры раствора и интенсивности обмена его у поверхности фольги. Для ускорения процесса травления можно травить печатную плату в вертикальном положении. При этом продукты реакции будут оседать на дно кюветы и не будут препятствовать процессу травления. Но можно травить плату и в горизонтальном положении при этом необходимо периодически покачивать ванночку.

Протравленную плату тщательно промывают попеременно холодной и горячей водой, а затем ватой, смоченной в ацетоне, удаляют остатки краски. После чего плату необходимо облудить. При облуживании недопустим перегрев платы.

Сборка устройства требует особого внимания, надо стараться делать как можно меньше ошибок, так как их поиск и устранение занимают гораздо больше времени, чем сборка устройства в целом.

После изготовления печатной платы приступают к установке данной платы в корпус.

2.4.4 Изготовление корпуса

Корпус для устройства управления голосовым интерфейсом в автоматизированной системе "Умный дом" изготовлен из пластмассы. Печатная плата должна устанавливается в корпус прибора таким образом, чтобы обеспечивалось её устойчивое положение в нем.

Рис.18. Корпус устройства голосового управления

Рис.19.Корпус устройства голосового управления с видом на элементы присутствующие в нём

2.5 Анализ принципов работы устройства

Устройство работает следующим образом. Акустический сигнал с микрофона MD47 усиливается с помощью усилителя мощности. Выпрямленное напряжение диодного моста D1 ,D4 подаётся на питание через резистор R1 , заряжается конденсатор С1. При заряде конденсатора С1 с резистора R1 через резистор R2 .Стабилитрон VT1 который открывается в коллекторной цепи VT1 на сопротивлении резистор R4 заряжает конденсатор C4.C этой нагрузки напряжение подаётся на основные транзисторы VT2 и VT3 нагружаемое резистором R6 и R3. VT3 используется на эммитере. Напряжение подаётся на UV1 и UV2 . Инфракрасный луч светодиода UV1 и UV2 влияет на оптотиристор. В устройстве предусмотрены контрольные лампочки КТ1 ,КТ2 .

Питание прибора осуществляется переменным напряжением 220В. Для питания узла управления необходимо напряжение 9В, которое формируется на стабилитроне Д818Г. Резистор R7 предназначен для обеспечения питания узла управления ночника в тот момент, когда транзистор VT5 закрыт. Для уменьшения бросков напряжения через мост VD5 в схему включен резистор R11.

7

Показать полностью…
2 Мб, 28 мая 2015 в 21:59 - Россия, Москва, МАЭП, 2015 г., docx
Рекомендуемые документы в приложении