OpenSCADA Автоматизация жилого дома — Умный

Автоматизация жилого дома — Умный дом (HouseSpirit)

Имя: Умный дом (HouseSpirit)

Начат: 28 03(марта) 2011г

Завершен: 12 06(июня) 2011г

Описание: Реализация проекта автоматизации жилого дома — Умный дом (HouseSpirit).

Управляющий Web-интерфейс

1. Объект автоматизации

Площадь объекта автоматизации ≈ 300 м2. Температура воздуха в помещениях, предназначенных для установки сервера, датчиков и исполнительных механизмов: от 10 до 25 градусов Цельсия. Температура воздуха вне помещениях, где устанавливаются датчики и исполнительные механизмы: от — 30 до 30 °С.

Уровни загрязненности, влажности, освещенности, шума и ионизирующих излучений соответствуют санитарно-эпидемиологическим требованиям к жилым зданиям и помещениям (САНПИН 2.1.2.1002-00).

На объекте присутствует электромагнитное излучение, индуцируемое бытовыми приборами, а также средствами электронно-вычислительной техники (Bluetooth, Wi-Fi, GSM).

Система “Умный дом. Сервер управления” представляет собой программно-аппаратный модуль, являющийся основным управляющим центром объекта автоматизации. Сервер принимает и обрабатывает сигналы от различных датчиков, формирует и передает сигналы управления исполнительным устройствами, осуществляет связь с пользователем через сеть GSM. Управление системой пользователями осуществляется через веб-интерфейс.

Система “Умный дом. Сервер управления” включает следующие подсистемы:

    Подсистема контроля доступа. Подсистема управления освещением. Подсистема управления микроклиматом. Подсистема управления водопроводной сетью. Подсистема управления бытовой и мультимедийной электротехникой. Подсистема обработки информации, поступающей с датчиков. Подсистема обеспечения интерактивного взаимодействия с пользователем через Web-интерфейс и через сеть GSM. Подсистема авторизации. Подсистема формирования отчетов. Подсистема конфигурации обеспечивает механизмы добавления, извлечения и редактирования информации в используемой базе данных, для работы подсистем 1-8.

Структурная схема системы домовой автоматики приведена на рис.1.

Рис. 1. Структурная схема системы домовой автоматики.

Для управления различным оборудованием жилого дома был разработан концентратор и выстроена беспроводная сеть ZigBee из устройств управления оборудованием. Общий контроль оборудованием, а также предоставление пользовательского Web-интерфейса и иные способы уведомления осуществляются выделенным сервером домовой автоматики. Концентратор сети ZigBee при этом подключается к серверу посредством интерфейса RS-232 и протокола ModBus/RTU. Нарушения в области контроля автоматики высылаются пользователю в виде SMS-уведомлений через подключенный GSM-модем.

Контроллер беспроводной связи имеет следующие технические характеристики:

    Наличие приемо-передатчика ZigBee, Скорость передачи данных по протоколу ZigBee не менее 200 Кб/с, Наличие USB или COM – порта для соединения с сервером, Питание от сети 220 В.

GSM-модуль обладает следующими техническими характеристиками (Siemens TC65):

    Поддержка стандарта GSM-900, Наличие USB или COM – порта для соединения с сервером, Поддержка AT команд стандарта GSM 07.05 и GSM 07.07, Питание от сети 220 В.

Аппаратная часть сервера:

    процессор архитектуры x86_32 или x86_64 (не ниже Intel Core2 Duo), оперативная память класса DDR3, в объёме 2ГБ, наличие не менее трех USB — портов.

В качестве программного окружения, для выполнения функции автоматизации жилых помещений — Умный дом использовано открытую SCADA систему OpenSCADA. в окружении которой разработан пользовательский Web-интерфейс Умный дом, а также реализован опрос и контроль устройствами посредством ZigBee концентратора.

2. Система автоматизации

Система OpenSCADA имеет несколько способов формирования пользовательских интерфейсов визуализации, начиная от интегрированных инструментов разработки типовых интерфейсов контроля различных областей автоматизации и заканчивая низкоуровневыми механизмами библиотек и интерфейсов графических концептов.

В лице интегрированных интерфейсов OpenSCADA содержит:

    Модуль « UI.VCAEngine » — движок визуализации для построения унифицированных интерфейсов и представлением (конечной визуализации) с помощью различных типов графических интерфейсов, а также возможностью работы как сервер интерфейсов визуализации. Модуль « UI.Vision » — визуализатор «UI.VCAEngine» и графический интерфейс разработки пользовательских интерфейсов на основе библиотеки построения реактивных графических интерфейсов QT4 . Модуль « UI.WebVision » — визуализатор «UI.VCAEngine» на основе Web-интерфейсов: XHTML. XML. CSS. JavaScript. DOM и AJAX .

К низкоуровневым механизмам построения пользовательских интерфейсов можно отнести любые другие графические библиотеки, в которых есть инструменты быстрой разработки пользовательских интерфейсов. При этом кооперация с OpenSCADA производится как с источником данных и интерфейсом унифицированного управления оборудованием по различным протоколам.

Для предоставления возможности свободного формирования пользовательских Web — интерфейсов, непосредственно в окружении OpenSCADA, предусмотрен модуль « UI.WebUser ». В целом OpenSCADA содержит все основные функции типового Web-сервера, а именно:

    Приём клиентских подключений по стандартным транспортным протоколам: TCP. UDP. Unix. а так-же защищённым соединениям SSL и TLS . Поддержка основных функций протокола HTTP. в объёме запросов GET и POST. Динамическое формирование пользовательского контента посредством внутреннего JavaScript ( JavaLikeCalc ) языка в виде потоков с содержимым: языков HTML, XHTML, XML, CSS, JavaScript, изображений различных форматов и т. д.

Следовательно, для построения произвольного пользовательского интерфейса контроля достаточно иметь инсталлированную систему OpenSCADA с модулями: Transport.Sockets. Transport.SSL. Protocol.HTTP и UI.WebUser .

2.1. Структура и размещение файлов

С целью уменьшения нагрузки на полностью динамическое формирование пользовательского интерфейса, а также для упрощения последующего расширения и модификации стиля Web-интерфейс был поделён на статическую и динамическую части.

Статическая часть представляет из себя набор шаблонных HTML-файлов, с метками размещения динамики, и ресурсные файлы: CSS, JavaScript и изображения. В целом, статическая часть представлена файлами, которые описаны в таблице ниже: