Управление системой «Интеллектуальный дом»

 

 

Условия создания системы

 

Так  как  этой  работе  ставилось  целью  рассмотреть   вопросы   удаленного

управления   системой   интеллектуального   дома,   то   для   практического

исследования теоритеческих выводов  необходима  реализация  принципов  ИЗ  в

некотором макете интегрированной  системы управления.  В  силу  непреодолимых

ограничений условий реализации  системы,  а  именно,  отсутсвии  необходимых

средств для реализации уровня структурированных  кабельные  сетей  и  уровня

системы   управления   технологической   инфрастуктурой   здания,   то   они

моделируются   с   помощью   имеющихся   в    наличие    вычислительных    и

коммуникационных  средств.  Это  персональные  компьютеры,  локальная   сеть

стандарта  Ethernet  на  базе  стека  протоколов  TCP/IP  и   самостоятельно

спроектированное устройство, подключающееся к  последовательному  интерфейсу

COM  персонального  компьютера  и  выполняющее   роль   модели   датчика   и

исполнительного устройства. Также  не  ставится  целью  достичь  соответствия

значений различных  технических  параметров  реализованного  макета  реально

существующим стандартам и системам.

 

Архитектура системы

 

Физически  реализация  системы  представляет  собой  макет,   состоящий   из

нескольких компьютеров, объединенных локальной сетью Ethernet,   к  которым,

с  помощью  последовательного  интерфейса,  присоединяются  спроектированные

устройства.  Для  того,  чтобы  создать  устройства,  выполняющие  различные

функции в  интегрированной  системе,  их  алгоритмы  работы  имитируются  на

программном уровне. Аппараттурно все  устройства  идентичны  и  предоставляют

одинаковые функции.  На  нижеприведеной  схеме  системы  (Рис.1)  изображена

структура подключения и взаимодействия частей системы.

[pic]

                                   Рис. 1

Макет состоит из модулей, которые  имитируют работу  устройств,  подключенных

к  интегрированной  системе.  Каждый  модуль   состоит   из   компьютера   и

подключенного к нему через интерфейс RS-232 модуля.  Коммуникационная  среда

интегрированной системы также имитируется на этих компьютерах.

 

Структура аппаратного модуля

 

Аппаратный   модуль   представляет   собой   смонтированную    на    картоне

электрическую схему, позволяющую  реализовать следующие функции:

- отображение состояний устройства:

       o подача питания

       o готовность к  работе

       o выполнение специфической  функции

- подача сигнала в устройство  для  имитации  пользовательского   ввода  или

   срабатывания некоторого  датчика

На рис 2. приведена принципиальная схема устройства:

 

 

 

                                    [pic]

                                   Рис. 2

 

Выходы данной схемы выводятся  на линии  последовательного  интерфейса  RTS,

DTR, CD и GND.

Для  индикации  состояния  устройства  в  данной  схеме  используются   два

светодиода, подключенные через резисторы  для ограничения тока к двум линиям

интерфейса  RS-232.  На  этих  линиях   контроллер   интерфейса   позволяет

программно выставлять высокий  и  низкий  уровни   сигнала,  что  позволяет

управлять состоянием светодиодов.

Для обратной связи используется кнопочный  выключатель, размещенный  в  цепи

линии CD (Carrier Detect) - обнаружение несущей, при его  замыкании  к  ней

начинает течь ток и контроллер  посылает  программному  обеспечению  сигнал

обнаружения несущей.

При включении питания в  такой  схеме  загорается  зеленый  светодиод,  что

говорит о правильном подключении  схемы  к  последовательному  порту  и  его

работоспособности.

При  инициализации  программной   части   имитации   устройства,   подается

напряжение на линию RTS и DTR, следовательно  загорается красный  светодиод

и  гаснет  зеленый,  что   означает   успешное   включение   устройства   в

интегрированную  систему  и  готовность   его   выполнять   свои   функции.

Одновременная  индикация  обоих светодиодов   означает   выполнение   этим

устройством его специфической  функции.

Выключатель предназначен для передачи устройству сигнала о пользовательском

вводе или имитации возникновения  некотрого внешнего  события  (срабатывания

датчика).

 

Структура программного модуля

 

Программная  часть  модуля  имитации  устройства  в   интегрированной   сети

представляет  собой  программу  работающую   с    последовательным   портом,

написанную на языке Java, и позволяющую  программно  реализовывать  описанные

выше действия по управлению аппаратной частью модуля устройства. На  рис  3.

приведена схема взаимодействия программных  модулей во время их работы:

 

                                    [pic]

 

                                   Рис. 3

Написанный  на  языке  Java  класс  использует  для  работы  с  COM   портом

стандартный интерфейс программирования Java Communication  API.  Он  в  свою

очередь через механизмы Java Native Interface  использует системный  драйвер

для работы с COM портом. Экземпляры классов, порожденных от этого класса  и

реализующих  особенности  работы  различных   устройств   используются   для

подключения их в интегрированную  систему.

 

Структура макета интегрированной  системы

 

Макет интегрированной  системы  создавался  на  основе  платформы  Java  при

использовании средства  создания  распределенных  приложений  CORBA.  Данное

сочетание  позволило  быстро  и  с  наименьшими  затратами  создать   макет,

отвечающий  требованиям,  предъявляемым  к   интергрированным   системам   в

концепции интеллектуального дома. Технология CORBA представляет собой  среду

для   функционирования   и    взаимодействия    некоторых    CORBA-объектов,

предоставляющих  друг  другу   сервисы.    Использование   механизма   CORBA

позволяет автоматически получить в  создаваемой  системе  наличие  следующих

возможностей:

     - независимость от  аппаратной платформы и коммуникационных  протоколов,

       что позволяет  имитировать единство  и  прозрачность  коммуникационной

       среды интегрированой  системы управления;

     - служба Имен и  Поиска позволяет регистрировать  и  находить  в  единой,

       возможно распределенной  базе данных все объекты системы;  при этом она

       также  обеспечивает  перенос  устройств  и   реконфигурацию  сети  без

       дополнительного ручного настраивания системы;

     -  поддержка  транзакций  дает  возможность  поддержки   надежной  среды

       взаимодействия  между модулями системы

     - служба сохранения  состояния объектов позволяет  в случае потери  связи

       устройства с   системой  продолжать  функционирование  по  алгоритмам,

       заложенным в  самом устройстве и, при восстановлении  связи,  корректно

       возобновлять  работу в составе системы;

     - служба времени позволяет  всем объектам системы синхронизировать  свое

       время и получать реальные временные параметры, происходящих в системе

       событий;

     - служба событий дает  возможность  различным  объектам  генерировать  и

       рассылать в  системе события, о которых  должны  быть  извещены  другие

       объекты,  и  получать  события  от  других  объектов  для  возможного

       изменения режима  работы этих объектов

Макет интегрированной системы  физически размещается на тех  же  компьютерах,

что и макеты устройств, подключенных к  этой  системе.  На  них  запускаются

вышеперечисленные  сервисы  для  обепечения  подключения   к   ним   макетов

устройств. Более подробно структура  макета интегрированной системы  изложена

в работе [7].

 

Проверка работоспособности макета

 

Работоспособность созданного макета проверялась на базе технических  средств

СКИБ2.  Были  созданы  три   макета   устройств,   подключаемых   к   макету

интегрированной   системы   управления,   развернут   и    настроен    макет

интегрированной системы управления, установлен модуль удаленного  доступа  к

системе через Интернет. С помощью  удаленного  компьютера,  подключенного   к

сети Интернет  был  проведен  тест  по  управлению  устройствами  с  помощью

интернет-браузера. Были  получены  положительные  результаты  и  подтвердено

правильное функционирование макета.

 

Заключение

 

Целью  этой  этой  работы  ставилось  рассмотрение  возможности   построения

современной  интеллектуальной  системы  управления   зданием   с   удаленным

управлением через Интернет. При  изучении концепции интеллектуальной  системы

управления зданием были сформулированы основные требования и  характеристики

 ее реализации. Среди существующих  в мире  на  сегодняшний   день  реализаций

наиболее полно удовлетворют  требованиям  концепции  интеллектуального  дома

интегрированные системы управления зданием. В рамках  своих  стандартов  они

обеспечивают выполнение всех требований ИЗ, обладая  при  этом  несомненными

достоинствами:

     -  длительная   и   глубокая   проработка   таких   систем   множеством

       разработчиков;

     - наличие   открытых   стандартов,   поддерживаемых   широким   кругом

       разработчиков;

     - экономические  выгоды  как  для  создателей  систем,  так  и  для  их

       пользователей;

Поэтому данная реализация была  выбрана  в  качестве  объекта  для  создания

макета. Макет был создан с  применением  имеющихся  в  наличии   технических

средств.  Тестирование  и   проверка   работоспособности   макета   показала

корректную работу  модулей  и  выполнение  заложенных  в  макет  функций  по

удаленному уравлению ИЗ.

 

Литература

 

 

   1. И.Федоров, «Сколько этажей  у  интеллектуального  здания?»  -  "Бизнес:

      Организация, Стратегия, Системы", №10 1999 г.

   2. В. Архипов «Системы для «интеллектуального»  здания» - "СтройМаркет", №

      45 1999 г.

   3. А. Авдуевский «Крыша для интеллекта» - «Журнал сетевых решений LAN»,

      №12 1998 г.

   4. Информация сайта http://www.fieldbus.narod.ru/

   5. И.Г. Смирнов «Должны ли кабельные  системы быть структурированными?»  -

      "Вестник связи", №8, 1998 г.

   6. Ю. Королев «УМНЫЙ ДОМ: приятная неизбежность»

      http://www.sf.perm.ru/kd_dop_house.html

   7. Новичихин В. Пояснительная  записка к УИР.