Муниципальное казенное общеобразовательное учреждение 

Новочановская средняя общеобразовательная школа

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Научно-исследовательский проект «Умный дом с Алисой»

 

 

 

Выполнила: ученица 9б класса

Болдырева София Михайловна Руководитель: учитель информатики

Михайлина В.М.

 

 

 

 

Новочановское, 2024

 

 

Содержание:

Введение                                                                                                                                            3

История «Умного дома»                                                                                                                   5

Из чего состоит «Умный дом» и как это работает                                                                        8

Примерные цены на «умную» технику                                                                                        11

Практическая часть                                                                                                                         12

Заключение                                                                                                                                      15

Источники                                                                                                                                        16

 

            

Введение

Актуальность:

Одно из наиболее перспективных направлений развития современных технологий – это Интернет вещей, а Умный дом – его приоритетная сфера. Возможность комплексно решить вопрос автоматизации инженерных систем, освобождение времени, которое раньше тратилось на рутинные бытовые процессы – все это серьезно повышает качество жизни, делает ее более комфортной.

Неудивительно, что с каждым годом во всем мире интерес к интеллектуальным системам только растет – актуальность Умного дома давно не требует подтверждений. Эта технология в скором времени войдет в каждую квартиру. Изучение системы «Умный дом» заинтересовало меня своей способностью делать пребывание в квартире более комфортным. Также интересно было узнать стоимость покупки данной системы в наше жилье.

Цель исследования: изучение возможностей системы «Умный дом» от компании «Яндекс», выявление ее средней стоимости. 

В ходе работы передо мной были поставлены следующие задачи: 1.           Изучение информации в сети Интернет по теме данного проекта

2.                  Изучение возможностей комплекса «Умный дом».

3.                  Расчет примерной стоимости.

Объект исследования: умные устройства для дома.

Предмет исследования: расчет примерной стоимости данной системы.

Гипотеза исследования:умный дом –интеллектуальная система управления комфортом, которая в скором времени будет в большинстве квартир, офисов, различных предприятий. Чем больше функций будет эта система выполнять, тем выше будет ее стоимость.

Для достижения целей и проверки гипотезы мною были использованы следующие методы:

-  анализ научной литературы и интернет ресурсов по проблеме исследования;

-  моделирование,

-обобщение;

-  описание,

-  сравнение;

-  статистические методы - подсчёт, вычисления.

Практическая значимость: Исследовательская работа показывает насколько система «Умный дом» сможет сделать жизнь современного человека более комфортной и сберечь энергоресурсы. Расчет стоимости поможет определиться в выборе устройств, учитывая финансовые возможности.

            

1. История «Умного дома»

Домашняя автоматизация (англ. home automation), или умный дом (англ. smart house) — система домашних устройств, способных выполнять действия и решать определённые повседневные задачи без участия человека. 

Домашняя автоматизация в современных условиях — чрезвычайно гибкая система, которую пользователь конструирует и настраивает самостоятельно в зависимости от собственных потребностей. Это предполагает, что каждый владелец умного дома самостоятельно определяет, какие устройства куда установить и какие задачи они будут исполнять. 

Наиболее распространенные примеры автоматических действий в «умном доме» — автоматическое включение и выключение света, автоматическая коррекция работы отопительной системы или кондиционера и автоматическое уведомление о вторжении, возгорании или протечке воды. 

Домашняя автоматизация рассматривается как частный случай интернета вещей, она включает доступные через интернет домашние устройства, в то время как интернет вещей включает любые связанные через интернет устройства в принципе. 

Первым шагом на пути к домашней автоматизации стало собственно изобретение первых бытовых приборов, которые использовали электричество для выполнения простых задач по приготовлению пищи и уборки: пылесос (1901), тостер (1909), домашний холодильник (1913), посудомоечная машина (1913), утюг с регулируемой температурой (1927), диспоузер (1927), стиральная машина (1935), сушильная машина (1935), микроволновая печь (1945), рисоварка (1945), электрическая кофеварка (1952). 

В середине XX века появились первые единичные попытки домашней автоматизации в современном понимании. Для своего времени они выглядели футуристическими экспериментами и причудами изобретателей и практического распространения не получили. Наиболее известными были «Дом с кнопками» (Push-Button Manor, 1950) американского инженера Эмиля Матиаса, где расположенные по всему дому кнопки автоматизировали выполнение основных бытовых задач, и компьютер Echo IV (1966) американского инженера Джеймса Сазерленда, который мог регулировать работу домашней климатической техники, включать и выключать некоторые приборы и распечатывать списки покупок. 

 

В 1975 году шотландская Pico Electronics разработала первый специализированный стандарт управления домашними устройствами: X10. Для передачи сигналов использовались обычная электрическая сеть. Кроме того, создатели предусмотрели беспроводное управление на радиочастоте 433 МГц (в США — 310 МГц). Новая система позволяла включать и выключать приборы и менять яркость света, а также получать данные о текущем состоянии приборов. Для управления X10 были разработаны специальные пульты и компьютерный интерфейс. Широкому распространению систем на X10 способствовали простота их установки и низкая цена. 

В 1984 году американская Ассоциация жилищно-строительных компаний (National Association of Home Builders) изобрела для домов с использованием автоматизации термин «умный дом» (smart house), а в 1999 году студия Disney выпустила фильм Smart House, представивший идею умного дома широкой публике. 

В 1988 году Nippon Homes Corporation и ещё 15 японских компаний различного профиля объединились для строительства умного дома будущего. Общее руководство, разработку дизайна и архитектуры осуществлял к тому времени уже известный в Японии Кен Сакамура (坂村 健). Проект получил название TRON Intelligent House и был реализован к июлю 1989 года. 

 

Переворот в технологиях домашней автоматизации произошел в 2010-х, толчком к нему послужило появление iPhone (2007) и других смартфонов. На рынке домашней автоматизации появились сразу несколько прорывных разработок, за которыми последовали сотни новых устройств. В 2010 году Dropcam представила недорогую (200 долларов) камеру видеонаблюдения с современным дизайном, онлайн-доступом к видео со смартфона и возможностью хранить записи в облаке. В 2011 году компания Nest представила программируемый термостат, призванный решить проблемы предыдущих: они были слишком сложными, и пользователи были не в состоянии настраивать их так, как хотели, и экономить энергию. В отличие от них, термостат Nest был самообучаемым, а кроме того, давал возможность управления со смартфона. В 2014 году обе компании купила Google. 

В 2012 году на рынке была представлена смарт-система домашнего освещения на основе ламп с регулируемым спектром и яркостью свечения под маркой Philips HUE. В каждую лампу этой системы встроен свой микроконтроллер, который оснащен радиоинтерфейсом ZigBee. 

В 2014 году появилась первая «умная колонка» Amazon Echo— небольшое устройство со встроенным умным помощником Alexa с голосовым управлением. Она позволяла получать ответы на бытовые вопросы и управлять домашними устройствами. В 2016 году появился аналог Google Home на основе собственного умного помощника Google Assistant. Компания Apple в 2017 году выпустила умную колонку Apple HomePod на базе голосового помощника

Siri. Китайская Xiaomi представила свой вариант умной колонки Xiaomi Mi Al Speaker в 2017 году. 

В России в 2018 году компания Яндекс выпустила на рынок свою Яндекс.Станцию с похожим функционалом и голосовым помощником Алиса. Её отличие от иностранных аналогов заключается в том, что на момент 2019 года, это была единственная платформа умного дома, которая поддерживает голосовое управление на русском языке. Также её платформа является открытой, что позволяет производителю или разработчику интегрировать в неё собственные экосистемы умного дома (например, Xiaomi Mi Home, Samsung SmartThings, Redmond Ready for Sky и т. д. Голосовой интерфейс для пользователя не изменяется и управляется через Алису. 

 

 

2. Из чего состоит умный дом и как это работает.   

Умный дом — это не только роботы-пылесосы, умные кофеварки и голосовая колонка Алиса, которой можно давать различные команды. Это целая система, которая делает нашу жизнь комфортнее, и позволяет не переживать о незакрытой в спешке двери или невыключенном утюге. А начать собирать свой умный дом можно, имея свободные несколько тысяч рублей.

Для того чтобы умный дом заработал, нужно задать ему определенные настройки. Например, указать время включения и выключения ночного светильника, температуру отопления. Команда отправляется на головное устройство (контроллер), которое, обработав ее, передает подходящему прибору.

Набор оборудования, входящий в умный дом, зависит от модели и предназначения системы. Но есть несколько элементов, которые присутствуют в любой комплектации.

Контроллер (хаб). Это ключевой элемент системы — центр управления, который соединяет все части системы друг с другом с возможностью удаленного доступа. Он собирает и обрабатывает информацию со всех датчиков и оборудования, раздает задачи приборам согласно программе. Через него же осуществляется удаленный доступ к системе. Устройства управления. Управлять системой умный дом можно:

•       через сенсорную настенную панель, которая обычно располагается на центральном контроллере;

•       через приложение на смартфоне/планшете, из любой точки мира;

•       с помощью дистанционного пульта;

•       с компьютера или ноутбука через специальное ПО;

•       с помощью голосового помощника — например, через умную колонку Яндекс.Станция с Алисой, Google Home, Apple HomeKit.

Чаще всего одновременно задействуются несколько способов управления.

Датчики, которые принимают сигналы из oкpyжaющeй cpeды и срабатывают, когда происходит определенное событие. Например, датчик протечек реагирует при затекании под него воды. Датчики следят за событиями в доме, отправляют оповещения, запускают заранее разработанные сценарии.

Актуаторы — исполнительные устройства, получают команды от контроллера и исполняют их. Это умные розетки, выключатели или диммеры, сирены, камеры, электрические реле, включающие и выключающие по сигналу свет в помещении.

Обычные бытовые приборы, умная техника, которые подключаются к актуаторам: кoфeвapки, чайники, холодильники, сантехника, видeoкaмepы, домофоны и т. д.

Системы умного дома могут быть проводными и работать от кабеля. У таких систем высокая скорость отклика, они более надежные и дольше служат. А могут быть беспроводными, работая через Wi-Fi. Такие системы легче и быстрее монтировать, но работают они менее стабильно, чем проводные. 

Остановимся на самых распространенных и полезных функциях системы.

Итак, что может «Умный дом»:

1.      Дистанционно контролировать все системы и оборудование дома. Вы можете, находясь далеко от дома, в командировке или отпуске, выключить отопление и снова включить его к моменту возвращения домой. А еще, например, проветрить комнаты и полить цветы.

2.      Управлять системами безопасности.

•       Умный дом контролирует сигнализацию, видеонаблюдение, датчики движения и открытия дверей и окон, целостность окон, электронные замки. Если кто-то несанкционированно проникнет в ваше жилье, то система вызовет охранную службу, полицию и отправит вам уведомление. Можно настроить систему распознавания своих и чужих или вход в дом по отпечатку пальца / пин-коду. А функция имитации присутствия в произвольное время будет закрывать и открывать шторы, включать и выключать свет или музыку.

•       С помощью камер видеонаблюдения можно контролировать онлайн происходящее в самом доме. Это особенно актуально, когда необходимо присматривать за пожилыми родственниками, ребенком с няней или домашними животными.

•       Защита от протечек, пожаров, утечки газа. С помощью датчиков протечки воды, задымления и газа, система вовремя обнаружит аварию и отключит воду, обесточит розетки, перекроет газ, отправит владельцу оповещение о случившемся.

3.      Управлять системами освещения. С помощью умных ламп можно настроить разноуровневое освещение, включение света при движении или входе человека в помещение, выключение света ночью. Можно регулировать яркость света, сделать его холоднее или теплее, подсветить ступеньки или рабочую область на кухне, фасада дома. Закрыть и открыть шторы или рольставни, в зависимости от количества солнечного света или времени суток.

4.      Управлять климатом квартиры. Система регулирует температуру: включает и отключает батареи, устанавливает минимальную — когда вас нет дома или вы спите, и нагревает или охлаждает помещения к моменту возвращения домой. Вы можете установить разную температуру в разных помещениях и настроить подогрев полов там, где находитесь.

Влажность и приток свежего воздуха тоже поддерживаются автоматически: по необходимости включаются или выключаются увлажнитель воздуха, вентилятор или кондиционер.

5.      Управлять электроэнергией. Умные выключатели и смарт-розетки отключаются и включаются дистанционно или aвтoмaтичecки. Можно настроить отключение всех приборов, которыми вы не пользуетесь в данный момент, чтобы они не потребляли электроэнергию в пассивном состоянии.

Умные розетки мoгут oпpeдeлять, какая техника использует много электричества, следить за ее расходом, кoнтpoлиpовать напряжение в ceти, показывать мощность или отправлять данные со счетчиков.

6.      Управлять приборами и бытовой техникой. Чайник или кофеварка включаются по времени или по команде, подают сигнал, что напиток готов, поддерживают температуру. Стиральную машинку и пылесос можно запустить, находясь на работе, а сенсорный смеситель в ванной или на кухне показывает температуру воды и подает воду, только когда вы подносите к нему руки.

7.      Создать умную систему мультимедиа. Система позволяет управлять любой аудио- и видеоаппаратурой, домашним кинотеатром, акустикой. Вы можете просматривать фильмы, искать и слушать любимые треки с любого источника. Можно настроить громкость звука, запись программ и их воспроизведение в определенное время. Управлять мультимедийными системами можно голосовыми командами.

 

3. Примерные цены на «умную» технику:

•       Контроллер, в зависимости от того, сколько вы хотите подключить устройств, — в среднем 1000 руб.

•       Умный пульт — в среднем 850 руб.

•       Умная колонка Яндекс Новая Станция мини — в среднем 7 000 руб.

•       Датчики движения — в среднем 950 руб., температуры и влажности — в среднем 990 руб., открытия окон и дверей — в среднем 1100 руб., противопожарный, протечки воды — в среднем 950 руб., дыма — в среднем 1490 руб.

•       Умная розетка — в среднем 1200 руб.

•       Умная лампа — в среднем 950 руб.

•       Умный выключатель — в среднем 1400 руб.

•       Умные приборы и техника: видеокамера — в среднем 2950 руб., чайник — в среднем 2400 руб., робот-пылесос — в среднем 14 000 руб., кондиционер — в среднем 20 000 руб.

            

4. Практическая часть

Чтобы понять, сколько стоит самый недорогой вариант системы «Умный дом», рассмотрим базовые устройства от компании «Яндекс» на примере нашей трехкомнатной квартиры, площадью 46,6 кв.м. 

 

 

 

 

 

 

Обозначения устройств для установки в комнатах:

электросети. Розетки и лампочки включают и выключают через пульт управления или смартфон со специальным приложением, а если есть умная колонка — достаточно и голосовой команды.

Для бытовой техники нужны умные розетки. Они подключаются в обычные с помощью вилки. Лампочки вкручиваются в осветительные приборы. 

«Умный дом» можно расширять и дополнять умной техникой: роботами-пылесосами и кондиционерами, кофемашинами и электрочайниками. Они могут быть других производителей. Так, имея в наличии робот-пылесос XIAOMI, я связала его через приложение «Умный дом» на телефоне с колонкой и теперь им можно управлять голосовыми командами. 

 

Расчёт стоимости буду производить согласно данной таблице:

Устройство	Количество, шт.	Цена, руб.	Стоимость, руб.
Умная розетка	7	1490	10430
Умная лампочка	12	1490	10430
Умная колонка	1	5490	5490
Итого			26350

 

Стоимость эконом-варианта системы «Умный дом» для нашей квартиры составит 26350 рублей. 

Если дополнить наш проект различными датчиками и другими устройствами, то его стоимость заметно вырастет. Так же нужно будет оплатить услуги человека, который займется их настройкой.

            

Заключение

На основании проведенного исследования, можно сделать следующие выводы:

1.                На сегодняшний день есть возможность собрать систему «умный дом» с учетом только необходимых компонентов и функций, финансовых возможностей каждого,

т.к. чем выше стоимость, тем больше функций может выполнять система «Умный дом».

2.                Прогресс современных технологий поистине впечатляет. «Умный дом» позволяет автоматизировать, на первый взгляд незначительных, но занимающих время бытовых процессов в жизни человека. Большинство крупных компаний за последнее десятилетие проводило проекты строительства интеллектуальных домов. Однако для того, чтобы умный дом все же стал реальностью в первую очередь надо перестроить собственное сознание. У человека должен сложиться некий стереотип мышления, что все бытовые приборы могут работать как единое целое. Для этого необходима серьезная разъяснительная работа. А когда сознание пользователя перестроиться, умный дом будет у каждого.

3.                Чем более массовым будет применение инновационных технологий, тем дешевле и надежней они станут, тем проще будет объединять разные устройства, и меньшее внимания к себе они будут требовать.

Стоит поэкспериментировать с умными устройствами и получить собственный опыт уже сейчас, так как за этим устройствами, будущее. 

В ходе выполнения исследовательской работы, были  решены поставленные задачи:

-                   изучили понятие «Умный дом», ознакомились с историей развития системы «Умный дом», рассмотрели возможности данной системы.

-                   узнали, какие новинки разработаны и ждут нас в будущем;

-                   узнали цену эконом-варианта системы «Умный дом» трехкомнатной квартиры и сделали вывод, что стоимость зависит от выполняемых системой функций. Не обязательно покупать комплект на весь дом сразу. Система позволяет выбирать устройства постепенно, к примеру, для начала можно установить только систему сигнализации, видеонаблюдение, а через какое-то время датчики температуры, влажности, освещения и т. д.;

Используя данные исследовательской работы, каждый может изучить возможности данной системы и сделать шаг к более комфортной жизни.

 

            

Источники:

1.      ru.wikipedia.org

2.      https://avaho.ru

3.      Пять простых          и          бюджетных   способов        сделать           свой    дом      умным.           \  https://www.inmyroom.ru/posts/13072-5-prostyh-i-byudzhetnyh-sposobov-sdelat-svojdom-umnym

4.      market.yandex.ru/