Университет IoT: команда «RoomaNet»

  1. Название проекта.
  2. «RoomaNet»
  3. Состав участников команды.
    • Широкова Мария Валерьевн, МГТУ им. Н.Э.Баумана, студент
    • Щукин Иван Владимирович, МГТУ им. Н.Э.Баумана, студент
  4. Краткая аннотация проекта.
  5. «RoomaNet» – это беспроводная распределенная вычислительная сеть для эффективного автоматизированного поддержания комфортных условий в помещениях. Сеть позволяет объединить множество самостоятельных модулей по wifi, которые собирают данные о всех необходимых характеристиках в помещении и снаружи: температура, влажность, давление, освещенность, качество воздуха. Измерительные модули являются самостоятельными устройствами, которые выполняют свои вычисления, выполняют свою программу и с помощью основного модуля могут обмениваться запросами, данными с другими модулями в системе. В рамках проекта решаются задачи организации распределенных вычислений на модулях, сбора данных, автоматизации процессов эффективного поддержания необходимых условий в помещении.
  6. Краткое описание структуры проекта.
  7. Система состоит из трех типов устройств:
    1. Основной модуль является роутером, который объединяет все измерительные модули в сеть для обмена данными и централизованной настройки. Также на модуле запущен сервер с веб-страницей, на которой расположена вся основная информация о системе в целом, информация о состоянии каждого модуля в отдельности и страница настроек системы и каждого модуля.
    2. Измерительный модуль внешний герметичный состоит из системе на чипе (SoC) с Wifi, программатором для обновления прошивки и датчиков:
      • Датчик давления и температуры. Измеряется давление на открытом воздухе и температура.
      • Датчик влажности и температуры. Измеряется влажность для определения погоды на открытом воздухе (необходимо для проветривания), температуру для усреднения с первым датчиком и выдачи более точного результата.
      • Датчик освещенности. Измеряет уровень освещенности на открытом воздухе для регулировки освещения в помещении и настройки в зависимости от времени суток (рассвет, закат).
    3. Измерительный модуль внутренний состоит из системе на чипе (SoC) с Wifi, программатором для обновления прошивки и датчиков:
      • Датчик давления и температуры. Измеряется давление на открытом воздухе и температура.
      • Датчик влажности и температуры. Измеряется влажность внутри помещения (необходимо для проветривания), температуру для усреднения с первым датчиком и выдачи более точного результата.
      • Датчик качества воздуха. Измерение уровня углекислого газа CO2 (позволяет косвенно определить границу, когда уровень кислорода в помещении критически уменьшается и необходимо проветривание) и Т.Д.!!
      • Датчики температуры герметичные. Измеряют температуру на нагревающем (батарея) и охлаждающем (кондиционер) устройстве.
      • Датчик освещенности. Измеряет уровень освещенности в комнате. Необходим для контроля помещений, которые имеют окна с разных сторон здания.
      • Датчики объема/видеокамера. Датчики объема (инфракрасные, ультразвуковые) позволяют определить местонахождение живого существа, сопоставимого по температуре тема и размеру с человеком, в помещении, что позволяет контролировать включение света во всем помещении. С помощью видеокамеры и системы распознавания изображения можно определить примерное местоположение человека в комнате, что позволяет контролировать освещение не только во всем помещении, но и локальное (настольное).
    Разрабатываемая система представляет собой автоматизированную систему, которая требует единовременной настройки, после которой она автоматически будет собирать статистические данные о состоянии помещения и давлении, влажности, температуре, освещенности на открытом воздухе. С помощью статистических данных центральный модуль строит зависимость между температурой на открытом воздухе, на нагревающем и охлаждающем элементе, и в помещении и обеспечивает эффективную адаптивную регулировку необходимой температуры в помещении. Также система контролирует влажность в помещении, на открытом воздухе и качество воздуха в помещении, что позволяет автоматизировать процесс проветривания помещения для поддержания необходимой влажности и контроля опасных газов. Кроме того, в измерительных модулях предусмотрены датчики освещенности и датчики объема, что позволяет автоматически регулировать яркость и включение освещения по надобности, отслеживая положение человека с помощью датчика объема или видеокамеры. Наличие датчиков объема или видеокамер позволяет контролировать безопасность помещения.

    Одним из основных плюсов системы является модульность и универсальность, что позволяет подключать и отключать датчики и подсоединять дополнительные модули к сети без особого труда, так как каждый измерительный модуль является самостоятельной системой измерения физических величин, которая сама выполняет все необходимые вычисления.

    Настройка всех модулей и датчиков происходит через веб-интерфейс с любого устройства в локальной сети или через удаленный доступ. Также настройка каждого модуля упрощается с помощью NFC чипов на каждом устройстве, в котором хранятся настройки и идентификаторы каждого модуля, что позволяет настроить и перенастроить каждое устройство с помощью поднесения телефона с соответствующим датчиком.
  8. Пример предполагаемого внедрения проекта.
    1. Жилые дома, ТЦ, промышленные помещения, учебные заведения и т.д. Выгода: автоматизация регулирования температуры, проветривания для контроля качества воздуха (содержание кислорода и опасных газов), автоматическая регулировка уровня освещения, охранная система, что в целом позволяет автоматизировать большинство процессов и снизить затраты на электроэнергию.
    2. Сельскохозяйственная промышленность. Выгода: позволяет автоматизировать все необходимые операции для выращивания растений и эффективного автоматизированного контроля состояния помещения.
    Коммерческая выгода проекта: данная система экономит электроэнергию, автоматизирует ряд работ, для которого сейчас требуется человек (контроль температурного режима, влажности, освещения, качества воздуха). Автоматически следит за безопасностью помещения, как в отношении утечек газов, так и при несанкционированном проникновении. К тому же система универсальна, что позволяет использовать одну и ту же систему в офисном здании или в цеху, или на сельскохозяйственной ферме в теплице.