CC BY
24
УДК 004.942 Проф. В.М. Теслюк1, д-р техн. наук;
студ. Х.В. Береговська2; викл. В.В. Береговський3
МОДЕЛЬ РОБОТИ П1ДСИСТЕМ ОСВ1ТЛЕННЯ ТА ОХОРОНИ 1НТЕЛЕКТУАЛЬНОГО БУДИНКУ
Розроблено модель роботи тдсистем осв1тлення та охорони штелектуального бу-динку на основi ieрархiчних мереж Петрi та наведено результати дослiдження ще1 мо-делi. Вона дасть змогу шдвищити ефективнiсть автоматизованого проектування ште-лектуальних будинкiв.
Ключовi слова: модель, шдсистема освiтлення, пiдсистема охорони, 1ерарх1чш мережi Петрi
Вступ. У наш час, купивши дорогий будинок чи квартиру 1 вклавши чи-мал1 кошти в облаштування свое! дом1вки, люди хочуть отримати максимально безпечне та комфортне мюце для проживання, яке могло б гарантувати повно-цшний вщпочинок та хороший настрш. Часто володшня таким помешканням разом з солщною прибудинковою територ1ею завдае власнику чималих турбот. Ефективним виршенням таких проблем е використання технологи штелектуального будинку [1].
Уявпъ соб1, що ваш будинок вщчувае, коли ви при!жджаете додому 1 вмикае чи вимикае свггао в юмнат в м1ру вашого переходу з передпокою на кухню. Або як щодо термостата у вггальш, який збшьшуе температуру пов1тря в спальш, тому що вщчувае, що в юмнат стало холодшше, шж потр1бно. Ще недавно таю сцени можна було побачити тшьки у фантастичному фшьм^ але тепер щ технологи насправд1 юнують 1 вони лишень розвиваються [1].
1нтелектуальний будинок - система керування буд1влею - комплекс програмних та апаратних засоб1в, що оргашзовують взаемодто м1ж окремими шженерними схемами, об'еднаними в едину шформацшно-керувальну структуру на баз1 локальних та глобальних мереж [2]. Кодоваш сигнали надходять через мережу будинку до вимикач1в 1 розеток, як запрограмоваш на роботу при-лад1в та електронних пристро!в в будь-якш частиш будинку. Домашня автома-тизащя може бути особливо корисною для л1тшх людей та швалдав, як хочуть жити незалежно [2].
За даними закордонних компанш-штегратор1в, 1нтелектуал1зац1я будинку коштуе близько 5-7 % вщ вартост вшх його шженерних систем, тод1 як ште-лектуальна система управлшня може допомогти вам заощадити 15-20 % вщ за-гального числа енергетичних ресурив, споживаних буд1влею за рж. Отже, вит-рати на автоматизащю будинку компенсуються вже на п'ятий рш його експлу-атацп [3]. Одшею з найважливших переваг штелектуально! буд1вл1, е система безпеки з камерами, давачами руху 1 тдключенням до мюцевого вщдшення мь лщп чи приватного охоронного тдприемства. 1нтелектуальний будинок може використовувати картки-клкта чи щентифжащю за вщбитками пальщв[4] за-мють звичайних замюв, унеможливлюючи несанкцюноване проникнення [5].
1 НУ "Льв1вська поттехшка";
2 НТУУ "Ки!вський жштехшчний iнстигут;
3 Iвано-Франкiвський НТУ нафти i газу, коледж електронних приладов
За даними агентства МЮаг1;, в iнтелектуальних будiвлях експлуатацiйнi витрати зменшуються на 30 %, платежi за електроенергiю також на 30 %, за воду - на 41 %, за тепло - на 50 %, а зниження страхових ризиюв досягае 60 %. Очевидно, що тут йде мова не тшьки про високий стутнь комфорту та безпеки, а й про економш природних ресурЫв i витрат. Тому автоматизащя проектуван-ня та моделювання роботи систем iнтелектуального будинку е актуальним зав-данням сьогодення [3, 5, 6].
У нашому дослщженш представлено принципи такого моделювання ш-телектуального будинку на системному рiвнi з використанням iерархiчних мереж Петрi на прикладi пiдсистем освгглення та охорони як одних з найважливь ших складникiв величезного комплексу можливих вбудованих систем.
1. Особливост автоматизованого проектування iнтелектуального будинку. 1нтелектуальну будiвлю можна представити у виглядi довшьно1 за складнiстю системи, тому для моделювання и роботи використовують блочно-iерархiчний пiдхiд. Його щея - подiл об'екта на кшька iерархiчних рiвнiв [7-9].
Загалом, штелектуальний будинок може поеднувати в собi такi шдсисте-ми: клiмат-контролю, освгглення, безпеки, засобiв масово! шформаци, тдсис-тем управлiння i т.iн., i окремi компоненти цих пiдсистем (контролери, лiчиль-ники, давачi рiзного призначення i т.iн.). У цiй робот дослiджено пiдсистеми освiтлення та безпеки як двi з найбiльш важливих.
Для проведення аналiзу роботи системи i 11 пiдсистем на системному рiвнi автоматизованого проектування, запропоновано використовувати моделi на основi iерархiчних мереж Петрi [10-12].
2. Розроблення моделi пiдсистем охорони та освiтлення для будинку з гаражем, юмнатою та зовшшньою територieю. Як приклад для моделi взято об'ект, що складаеться з зовшшньо1 територп, самого будинку з юмнатою та гаражу. Його схематичне представлення зображено на рис. 1.
House territory Х///А i i
Garage i i
\У//у\
Í House О
Room ^ ^ V77A 1 1
Light
Security -U 1
Рис. 1. Схематичне представлення ЫтелектуальноХ будiвлi
Зпдно зi схемою, модель складаеться з 4 рiвнiв основних iерархiчних блоюв (12 схем). Блок 1 - прибудинкова територiя - включае всi наступш тд-системи. 2-й блок мктить схеми пiдсистем освiтлення i безпеки ще! територп, будинку i керування гаражем. 3-й блок включае тдсистеми управлiння гаражу - схеми для освггаення i безпеки, в пiдсистемi будiвлi е ще й схема керування в юмнат^ яка включае 4-й блок - И осв^лення та безпеку. Розроблет схема-тичнi моделi цих блоюв зображено на рис. 2 - рис. 4.
Модель розумного будинку дie вiдповiдно до рiзних сценарнв. Основни-ми з них е:
• при вход1 на територта будинку [ в1рному введенш коду безпеки: спрацьовуе давач руху, вмикаеться свпло, розблоковуеться загальна система безпеки тери-тори та вмикаеться зовншне свпло. Шсля входу на територш людей свпло за-лишаеться вв1мкненим;
• при в'!зд1 людини через ворота на автомобш [ введенш в1рного коду безпеки: знову ж таки спрацьовуе давач руху, розблоковуеться система безпеки гаражу та вщчиняються його двер1, в гараж! вмикаеться свило;
• вихвд усх людей з будинку (гаражу) супроводжуеться встановленням безпеки та вимиканням свила;
• тд час несанкцюнованого проникнення на територш будинку без введення коду безпеки чи введення неправильного коду [ спрацювання при цьому давача руху викликаеться мшщш та вмикаеться сирена.
У процес реалiзацil функцiональностi пiдсистеми освiтлення та охорони було розроблено моделi на основi iерархiчних мереж Петрi. Програмну реалiза-цiю здiйснено за допомогою об'ектно-орiентованоl мови програмування 1ауа. Приклад розроблено! iерархiчноl системи моделi тдсистем охорони та освгт-лення зображено на рис. 2 - рис. 7.
<LCrvlFon.ro ^ 25СОиШв1' ЙиМлМТитЛп ОйН п« Г» |«йг1 1лМГНГ
Пiдсистема охорони мютить такi елементи як давач проникнення, увiм-кнення сигналiзацil, виклик мшщп та блокування системи на вщповщнш тери-торн. Складниками тдсистеми освiтлення е: детектор входу та виходу людини з примiщення, голосова команда, елементи ввiмкнення та вимкнення свила.
Перший рiвень iерархil представлений вхвдними елементами (давачiв входу та виходу, голосова команда, а також детектор проникнення), вихдними елементами (блокування, вмикання та вимикання свила), та допомiжними промiжни-5. 1нформацшш технолог'' галузi 299
Рис. 2. Схематична модель першого рiвня ieрархu системи
ми елементами - так званий "чорний ящик мереш". Окрiм цього, тут знаходиться елемент - лiчильник, що вщповщае за кiлькiсгь присугнiх на територй людей.
Рис. 3. Схематична модель другого р1вня Ьерархи - тдсистема безпеки Рис. 4. Схематична модель другого р1вня Ьерархи - тдсистема освтлення
Рис. 5. Схематична модель другого р1вня Ьерархи - тдсистема гаражу
Процес роботи мережш можна представити на прикладi входу людини на територто. При цьому з'являеться токен в позицп "5Еп1гепсе" i "3SequrityCode", когрi вiдповiдаюгь за вхiд та введення правильного коду безпеки вщповщно. Пюля спрацювання переходу сигнал потрапляе в позищю "25Соип1ег", шюстру-ючи присутнють однiеl людини на територп, а також в позицп "8уШо#6ТигпОп" та "Бе2река#9ипБ1оск" i через складеш переходи з пiдмережами в позицп " Svit-1o#1OuterLightOn" та "Бе2река#2Ои1егОа1еИпБ1оск", увiмкнувши свiгло та роз-блокувавши систему безпеки. Таким чином отримуемо кiнцевий стан мережi, зображений на рис. 8.
Рис. 6. Схематична модель третього р1вня ¡ерархи - тдсистема освтлення
гаражу
Рис. 7. Схематична модель третього р1вня Iерархи - тдсистема безпеки гаражу
Рис. 8. Результаты спрацювання моделг
Для кожного сценарт роботи з мережею е рiзнi частини загального графа. Деяю з цих частин, що пов'язаш з моделюванням роботи в гараж^ представлено на рис. 9. Тут пунктирними лшями зображено можливi альтернативш комбшацп шляхiв через активш переходи. Проте в кожному такому елеменл вш вони ведуть до того ж самого маркування, що i суцшьна ланка дерева. Таб-лиця мютить значення станiв мережi вiдповiдно до цих сценарпв.
Рис. 9. Граф досяжностг статв для тдмереж1 гаражу розробленог модель
Табл. 1. Вхгдт дат для дослгдження
12 17 33 34 35 36 38 39 40 41 42 44 46
S1 1
S2 1 1 1 1
S3 1 1 1 1
S4 1 1 1 1 1
S5 1 1 1 1 1
S6 1 1 1 1 1 1
S7 1 1 1 1 1 1 1
S8 2 1 1 2 1 1 1 1
S9 2 1 2 1 1 1 1
S10 2 2 1 1 1 1
S11 1 2 2 1 1 1 1
S12 2 1 1 1 2 1 1 1 1
S13 1 1 1 2 1 1 1 1
S14 1 1 2 1 1 1 1
S15 1 2 1 1 1 1
S16 1 1 2 1 1 1 1
S17 1 1 1 1 2 1 1 1 1
S18 1 1 2 1 1 1
S19 1 1 2 1 1 1
S20 1 1 2 1 1
S21 1 1 2 1 1
S22 1 1 2 1 1
S23 1 2 1 2 1
S24 1 2 2 1
S25 2 1 2 2
S26 2 2 2
Висновок. Розроблено схемну модель пщсистем осв^лення та охорони для системного р1вня автоматизованого проектування штелектуально! буд1вл^ що включае в себе будинок, прибудинкову територш, гараж та комнату в бу-
динку. Застосування ieрархiчних мереж neTpi дае змогу пов'язати Bci piBHi та тдсистеми в одну багатоpiвневу структуру на 0CH0Bi спiльного piвня 1ерархп. Наведено результати роботи тдсистем охорони та осв1тлення 6уд1вл1, а також граф досяжносп для ще! моделi.
Л1тература
1. Allen S.M. (2001). Receiving help at home: The interplay of human and technological assistance / S.M. Allen, A. Foster, K. Berg // Journal of Gerontology. - Vol. 56B, (November, 2001), S274-S382, ISSN 1079-5014.
2. Clicks & Mortar: The costs and benefits of intelligent buildings, The Hammer Smith Group. -New York 10 c. [Electronic resource]. - Mode of access http://nairaland.com/1148345/smart-homes-group
3. Kis Y.P. Methods and tools of authentication biometric data in information systems / Y.P. Kis, V.M. Teslyuk // Actual Problems of Economics. - 2012. - № 12(138). - Pp. 174 -182.
4. Гололобов В.Н. "Умный дом" своими руками / В.Н. Гололобов. - М. : НТ Пресс, 2007. - 416 с.
5. Роберт К. Элсенпитер. Умный Дом строим сами : пер. з англ. / Роберт К. Элсенпитер, Тоби Дж. Велт. - М. : Изд-во "Кудиц-образ", 2005. - 384 с.
6. Kurt Jensen, Lars M. Kristensen Coloured Petri Nets: Modelling and Validation of Concurrent Systems. - Springer -Verlag Berlin Heidelberg, 2009. - 384 с.
7. Джонс Дж. К. Методы проектирования : пер. с англ. / Дж.К. Джонс. - М. : Изд-во "Мир", 1986. - 326 с.
8. Норенков И.П. Основы автоматизированного проектирования : учебник [для студ. ВУЗов]. - Изд. 2-ое, [перераб. и доп.]. - М. : Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2002. - 336 c.
9. Котов В.Е. Сети Петри / В.Е. Котов. - М. : Изд-во "Наука", 1984. - 160 с.
10. Питерсон Дж. Теория сетей Петри и моделирование систем. - М. : Изд-во "Мир", 1984. - 264 с.
11. Teslyuk Vasyl. Schematic Model of Protection and Lighting Subsystems for Analysis of Intellectual House / Vasyl Teslyuk, Cristina Beregovska // Proc. of the Xll Intern. Conf. on The Experience of Designing and Application of CAD Systems in Microelectronics (CADSM '2013). - Lviv - Polyana, Ukraine, 2013. - Pp. 436-437.
Теслюк В.М., Береговская Х.В., Береговский В.В. Модель работы подсистем освещения и охраны интеллектуального дома
Разработана модель работы подсистем освещения и охраны интеллектуального здания на основании иерархических сетей Петри и приведены результаты исследования этой модели. Она позволит повысить эффективность автоматизированного проектирования интеллектуальных зданий.
Ключевые слова: модель, подсистема освещения, подсистема охраны, иерархические сети Петри.
Teslyuk V.M., Beregovska С. V., Beregovskyi V. V. Protection and lighting subsystems model for intellectual building work analysis
Protection and lighting subsystems model for intellectual building work analysis on the basis of hierarchical Petri nets is developed and the research results of this model are presented. It enables to enhance the efficiency of automated intellectual buildings design.
Keywords: model, lighting subsystem, security subsystem, hierarchical Petri nets.
УДК 614.843(075.32) Ст. noMiHHUK нач. змти оперативно-координацшного центру О.М. Коваль, канд. техн. наук - Головне управлтня державно1' служби Украти з надзвичайних ситуацш у Львiвськiй области
МОДЕЛЮВАННЯ РОЗВИТКУ ТА ПОШИРЕННЯ ПОЖЕЖ1 НА В1ДКРИТИХ СКЛАДАХ ПИЛОМАТЕР1АЛ1В
Розглянуто процес розвитку та поширення пожежi на вщкритих складах пилома-теpiалiв деревообробних тдприемств. Встановлено з використанням математичних моделей процес розповсюдження пожежi на штабелях та li перехщ на сусщш штабелi де-
