ИНФОРМАЦИОННЫЕТЕХНОЛОГИИ В СТРОИТЕЛЬСТВЕ
СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
РАЗДЕЛ 1. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ, СТРУКТУРА И НАЗНАЧЕНИЕИНФОРМАЦИОННЫХ ТЕХНОЛОГИЙ В СТРОИТЕЛЬСТВЕ
1.1 Сети Интернет
1.2 Системы САПР
1.3 Структурированная кабельная система (СКС)
1.4 Система пожарной и охранной сигнализации и оповещения опожаре
1.5 Охранные системы видеонаблюдения
1.6 Системы противопожарной автоматики и пожаротушения
1.7 Системы контроля доступа
РАЗДЕЛ 2. КОНЦЕПЦИЯ «УМНОГО ДОМА»
2.1 Платформы умного дома
2.2 Компоненты системы управления «Умным домом»
2.2.1 Центральный процессор
2.2.2 Модули расширения
2.2.3 Модули интерфейсов
2.2.4 Панели управления
РАЗДЕЛ 3. ИНТЕРФЕЙСЫ ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНЫХ СИСТЕМ
3.1 Общие положения. Способы подключения
3.2 Скоростные интерфейсы LVDS и M-LVDS
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ
ВВЕДЕНИЕ
Целью курсовой работыявляется овладение методикой комплексного изучения поставленного вопроса.Научиться логически последовательно, полно рассматривать выбранные объекты. Вчастности рассмотреть проблематику применения информационных технологий встроительстве. Раскрыть особенности используемых программных продуктов,технологий, физических устройств. Провести выборочный сравнительный анализнекоторых однородных составляющих, например П.О. или аппаратной базы.
Актуальность данной темызаключается в том, что эффективное ведение строительного бизнеса, насовременном этапе развития технологий проектирования, управления,инженерно-технического обеспечения, эксплуатации — невозможно без широкогоприменения различных аспектов информационных технологий.
В этой работе мырассмотрим структуру и основные направления применения IT-технологийв строительстве. Ознакомимся с основными инженерно-техническими системами,монтаж которых производится в строящихся зданиях и сооружениях и ихназначением. Также будут рассматриваться некоторые программные продукты,используемые на различных стадиях строительного процесса. Такие какСАПР-системы.
САПР представляет собойорганизационно-техническую систему, состоящую из комплекса средствавтоматизации проектирования, взаимосвязанного с подразделениями проектнойорганизации и выполняющую автоматизированное проектирование. Данный классприкладного программного обеспечения включает в себя широкий перечень программныхпродуктов, поддерживающих работу пользователей практически любой сферыпрофессиональной деятельности. Программные средства этого уровня, как правило,входят в интегрированные пакеты, предназначенные для решения деловых, научных,учебных задач в определенной операционной среде.
Также необходимо уделитьвнимание рассмотрению вопросов связанных с передачей информации в различныхсетях, как внутренних, применяемых в создании инженерных сооружений не имеющихпрямой совместимости с сетью Интернет и связанных с ними информационныхтехнологиях. Так и внешних, таких как сеть Интернет. Рассмотрим виды иклассификацию протоколов передачи данных используемых при реализации такихпроектов. Проблематику совместимости программного обеспечения, протоколов междусобой, и с различными аппаратными средствами.
В наш стремительный век,когда изобретения устаревают, иногда не успев дойти до производства. И нельзяпредставить, любую область деятельности человека и общества, без информационныхтехнологий, будь то атомный реактор или мобильный телефон. Но, пожалуй, одна изсамых древних и важных задач каждого человека, была необходимость в надежномкрове. Современное жилище человека- это последние достижения в различныхотраслях науки и производства.
В практической частиработы, познакомимся с существующими на сегодняшний день инженерными решениями,на примере концепции интеллектуального или „Умного дома“, узнаем егофункциональные возможности, рассмотрим структуру, средства технического,аппаратного и программного обеспечения, применяемые при реализации подобногопроекта.
Рассмотрим в общих чертахсеть Интернет, сетевые технологии, некоторые аспекты передачи данных в сетиИнтернет. Основные, существующие на сегодняшний день протоколы передачи данных.
В заключение работы будутсделаны выводы по работе. А также перспективы развития данной темы впоследующем.
РАЗДЕЛ 1. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕОСНОВЫ, СТРУКТУРА И НАЗНАЧЕНИЕ ИНФОРМАЦИОННЫХ ТЕХНОЛОГИЙ В СТРОИТЕЛЬСТВЕ
На сегодняшний деньсуществует большое количество различных концепций и технологий возведенияобъектов, в зависимости от назначения, типа, геодезических, гидрогеологическихи климатических условий. Все большее распространение получают т.н.интеллектуальные системы.
Главным звеноминтеллектуального здания является система управления зданием (BuildingManagement System — BMS). Именно благодаря ней все инженерные системы работаютв едином комплексе, осуществляют между собой обмен данными, контролируются,управляются из единой диспетчерской.
В современном зданииустанавливается более 25 разнородных систем жизнеобеспечения, которыеотличаются не только назначением и выполняемыми функциями, но и принципамиработы: электрические, механические, транспортные, электронные, гидравлическиеи т.д. Каждая из этих систем поставляется производителем, как правило, в видекомплекта оборудования, на базе которого можно создать законченное решение ссобственной системой контроля и управления2.
Система управлениязданием, которую называют еще системой автоматизации и диспетчеризацииинженерного оборудования, является ядром интеллектуального здания. Онапредставляет собой аппаратно-программный комплекс, осуществляющий сбор,хранение и анализ данных от различных систем здания, а также управление работойэтих систем через сетевые контроллеры (процессоры).
Интеллектуальные сетевыеконтроллеры, использующие открытые протоколы и стандарты передачи данныхLonWork и BACNet, осуществляют контроль и управление работой подведомственныхим инженерных систем, а также обмен данными с другими сетевыми контроллерамисистемы управления зданием. На основе собранной информации сетевые контроллерыавтономно посылают управляющие команды на контроллеры инженерных систем врамках, заложенных в них алгоритмов реакции на события в штатных или нештатныхситуациях.
1.1 Сети Интернет
Глубокое проникновениеинформационных технологий во все процессы и этапы строительства и последующегообслуживания м управления зданиями, обусловило необходимость использованияоборудования и П.О. совместимого с внешними информационными сетями. Такими какИнтернет.
Интернет — глобальнаятелекоммуникационная сеть информационных и вычислительных ресурсов. Служитфизической основой для Всемирной паутины. Часто упоминается как Всемирная сеть,Глобальная сеть, либо просто Сеть.
В настоящее времясуществуют два созвучных термина — internet и Internet. Термин internetотносится к технологии обмена данными, основанной на использовании семействапротоколов TCP/IP, а Internet — это глобальное сообщество мировых сетей,которые используют internet для обмена данными. Как правило, термин»TCP/IP" это то же самое, что и «набор протоколов TCP/IP»,или «набор протоколов internet», или «технология internet».
Сейчас, когда словоИнтернет употребляется в обиходе, чаще всего имеется в виду Всемирная паутина идоступная в ней информация, а не сама физическая сеть.
Интернет состоит измногих тысяч корпоративных, научных, правительственных и домашних компьютерныхсетей. Объединение сетей разной архитектуры и топологии стало возможноблагодаря протоколу IP и принципу маршрутизации пакетов данных. Протокол IP былспециально создан агностическим в отношении физических каналов связи. То естьлюбая система (сеть) передачи цифровых данных, проводная или беспроводная, длякоторой существует стандарт инкапсуляции в неё IP-пакетов, может передавать итрафик Интернета. Агностицизм протокола IP, в частности, означает, чтокомпьютер или маршрутизатор должен знать тип сетей, к которым оннепосредственно присоединён, и уметь работать с этими сетями; но не обязан (и вбольшинстве случаев не может) знать, какие сети находятся за маршрутизаторами.
На стыках сетейспециальные маршрутизаторы (программные или аппаратные) занимаютсяавтоматической сортировкой и перенаправлением пакетов данных, исходя изIP-адресов получателей этих пакетов. Протокол IP образует единое адресноепространство в масштабах всего мира, но в каждой отдельной сети можетсуществовать и собственное адресное подпространство, которое выбирается исходяиз класса сети. Такая организация IP-адресов позволяет маршрутизаторамоднозначно определять дальнейшее направление для каждого пакета данных. Врезультате между отдельными сетями Интернета не возникает конфликтов, и данныебеспрепятственно и точно передаются из сети в сеть по всей планете и ближнемукосмосу.
Протокол — это «язык»,используемый компьютерами, для обмена данными при работе в сети. Чтобыразличные компьютеры сети могли взаимодействовать, они должны «разговаривать»на одном «языке», то есть использовать один и тот же протокол. Проще говоря,протокол — это правила передачи данных между узлами компьютерной сети. Системупротоколов Интернет называют «стеком протоколов TCP/IP».
Наиболее распространённыеинтернет-протоколыУровень OSI Протоколы, примерно соответствующие уровню OSI Прикладной DNS, FTP, HTTP, HTTPS, IMAP, LDAP, POP3, L2TP, SNMP, SMTP, SSH, Telnet, XMPP (Jabber) Сеансовый/Представления SSL, TLS Транспортный TCP, UDP Сетевой BGP, EIGRP, ICMP, IGMP, IP, IS-IS, OSPF, RIP Канальный Arcnet, ATM, Ethernet, Frame relay, HDLC, PPP, SLIP, Token ring 1.2 Системы САПР
CAD – computerAided Design (САПР)
Общий термин дляобозначения всех аспектов проектирования с использованием средстввычислительной техники. Обычно охватывает создание геометрических моделейизделия. (Твердотельные,3D). Атакже генерацию чертежных изделий и их сопровождений. Следует отличать что этоттермин САПР по отношению промышленным системам имеет более широкое толкованиечем CAD. Он включает в себя как CAD так и CAM и CAE.
CAM – ComputerAided Manufacturing. Общийтермин для обозначения системы автоматизированной подготовки производства,общий термин для обозначения ПС подготовки информации для станков с ЧПУ.Традиционно исходными данными для таких систем были геометрические моделидеталей, полученных из систем CAD.
CAE – ComputerAided Engineering. Системаавтоматического анализа проекта. Общий термин для обозначения информационного обеспеченияусловий автоматизированного анализа проекта, имеет целью обнаружение ошибок(прочностные расчеты) или оптимизация производственных возможностей.
PDM – ProductData Management. Системауправления производственной информацией. Инструментальное средство, котороепомогает администраторам, инженерам, конструкторам и так далее управлять какданными, так и процессами разработки изделия на современных производственныхпредприятиях или группе смежных предприятий.
CAD/CAM/CAE/PDM= САПР
Прогресс науки и техники,потребности развивающегося общества в новых промышленных изделиях обусловленонеобходимость выполнения проектных работ. Требование к качеству проектов, ксрокам их выполнения становятся все более жесткими по мере увеличения сложностипроектируемых объектов. Кроме того, темпы морального устаревания изделийсегодня таковы, что поставленные на конвейер новые образцы часто уже несоответствуют современным требованиям.
Осуществление этихтребований стало возможным на основе широкого применения средств ЭВМ на всехэтапах производства:
- Контрольпроектирования, где зарождается исходная модель изделия, технологическогопроектирования.
- Проектированиеорганизации управления производством с формированием данных о материальных иинформационных потоках производства.
- Изготовлениеизделий путем выполнения операций над материальным объектом на основе созданнойна предварительных этапах информации.
- Оценки качестваизделия на основе сравнения требуемых и реальных характеристик.
Сейчас термином САПРобозначают процесс проектирования с использованием сложных средств машиннойграфики, поддерживаемых пакетами прикладных программ для решения на компьютераханалитических, квалификационных, экономических и эргономических проблем,связанных с проектной деятельностью.
Как законченное изделиеСАПР является совокупностью следующих компонентов:
— технических средств,обеспечивающих автоматизированное получение проектных решений;
— программ, управляющихработой технических средств и выполняющих проектные процедуры;
— данных, необходимых длявыполнения программ;
— документации,содержащей все необходимые сведения для выполнения автоматизированногопроектирования с помощью данной САПР.
Для реализации задачпользователей необходим программный инструментарий — точные и подробныеинструкции, содержащие последовательность действий по обработке информации. Сампо себе компьютер не обладает знаниями ни в одной области своего применения,все эти знания сосредоточены в выполняемых на компьютере программах.Программное обеспечение САПР включает комплекс программ различного назначения,обеспечивающих функционирование компьютерной системы и решение задачавтоматизированного проектирования.13
1.3 Структурированная кабельная система (СКС)
Представляет собойиерархическую кабельную систему здания или группы зданий, разделенную наструктурные подсистемы. СКС состоит из набора медных и оптических кабелей,кросс панелей, соединительных шнуров, кабельных разъемов, модульных гнезд,информационных розеток и вспомогательного оборудования. Все перечисленныеэлементы интегрируются в единую систему и эксплуатируются согласно определеннымправилам.
СКС обеспечиваетподключение локальной АТС, одновременную работу компьютерной и телефонной сети,охранно-пожарной сигнализации, управление различными инженерными системамизданий и сооружений с использованием общей среды передачи, а также предоставляетвозможность гибкого изменения конфигурации кабельной сети. При перемещениинеобходимого для работы оборудования внутри здания достаточно сделатьсоответствующую перекоммутацию цепей на кросс панелях2.
1.4 Система пожарной и охранной сигнализации и оповещения о пожаре
Безопасность собственногоимущества издревле была одной из главных забот человека. Для защиты отнесанкционированного вторжения в жилище, хищения вещей и пожара человечествопридумало немало нужных приспособлений, однако технологии безопасностиразвиваются вместе с развитием общества.
В стремлении обезопаситьнеобходимые объекты от повреждения стихией или злоумышленником, человечествоизобрело универсальную систему оповещения об угрозе проникновения или пожара —сигнализацию. Системы охранной сигнализации призваны ограничить контрольдоступа на объект, а системы пожарной сигнализации — сигнализироватьвозгорание. Причем не важно, где устанавливается система сигнализации: вавтомобиле, в квартире, в офисе или в складском помещении, главная задача любойсистемы оповещения — вовремя сообщить владельцу или соответствующим службам овозникновении экстренной ситуации. Именно поэтому системы пожарной и охраннойсигнализации были объединены в пожарно-охранные комплексы, обеспечивающие всестороннююзащиту охраняемого объекта.
Современная системасигнализации — это далеко не единичный прибор для индикации чрезвычайнойситуации, а комплексные системы охранно-пожарной безопасности, объединяющие всебе технические средства, как для предотвращения несанкционированного доступа,так и своевременного устранения возгорания.
От возможностей и задачсистемы сигнализации зависит сложность оборудования, входящих в системуоповещения, а также конфигурация и способы подключения сигнализации. Однакосреди всех элементов системы неизменными составляющими работоспособностисигнализации являются 3 категории оборудования:
- Сенсорные устройства для сбора различных параметров
- Оборудование сбора и обработки данных с сенсоров
- Прибор центрального управления охранно-пожарной сигнализацией
Сенсорные устройства приподключении сигнализации непрерывно проводят мониторинг среды на предметзаданных параметров: температуры, задымления, движения, удара, звука и рядадругих. При фиксировании превышения нормы по одному или нескольким параметрам,сигнал об этом подается на управляющую панель сигнализации и лишь, затемпроходит на прибор центрального управления охранно-пожарной сигнализацией, вкачестве которого может выступать как компьютер со специализированным ПО длясистемы охранно-пожарной сигнализации на крупных объектах, так ипожарно-охранная панель в случае небольших помещений.
Как правило,охранно-пожарная сигнализация интегрируется непосредственно в комплексинженерно-техническим управлением здания, что дает дополнительные возможности вдополнительной установке к сигнализации периферийных устройств дымоудаления ипожаротушения, звукового, речевого и светового оповещения, управленияинженерным оборудованием.
Тенденции последних лет впроизводстве систем охранно-пожарной сигнализации становится автоматизация иперевод элементов системы в автономный режим работы. На данный момент широкопредставлены, к примеру, беспроводные системы сигнализации, базой которойслужит мобильная и спутниковая связь. Мобильные GSM сигнализации — достаточноперспективное направление на рынке систем оповещения, поскольку к данному типуохранно-пожарной сигнализации легко производится подключение дополнительныхфункций, а также комплексная интеграция в систему «умный дом». Такая системацентральной сигнализации имеет многофункциональный пульт управлениясигнализацией и инженерными системами дома. Еще одно направление в разработкеустройств для системы центральной сигнализации — индивидуализация комплектациидля конкретно взятого объекта. Это предполагает индивидуальную разработку,установку, подключение и обслуживание системы сигнализации для квартиры, офиса,магазина и т.д.
1.5 Охранные системы видеонаблюдения
Представлены широчайшимспектром различных устройств, отличающихся своими функциональными,техническими, климатическими, и массой других параметров.
Охранные системывидеонаблюдения быстро развиваются и сейчас представлена такая технология, какбеспроводное видео наблюдение. Беспроводное видео наблюдение позволяет избежатьподключения камер к проводной сети, так как достаточно разместить видеокамеру смодемом в необходимом месте и начать передавать изображение через сеть в центруправления. Область применения беспроводного видеонаблюдения — офисные,складские, торговые помещения, различные промышленные объекты, автомойки, атакже частное жилье2.
Видеостандарты
Качество видео определяюттри основных фактора: частота обновления экрана, разрешение и качествоотдельного кадра.
При обновлении экрана счастотой ниже 10 кадров в секунду (frames per second, fps), изображение будетпередаваться рывками, создавая заметный дискомфорт для зрителя. Приемлемоекачество достигается при 15 fps. Традиционным стандартом киноиндустрии являетсячастота 24fps.
Разрешение
Разрешение определяется втерминах формата CIF (Common Interchange Format) и его производных:
SQCIF 128x96 пикселей
QCIF 176x144
CIF 352х288
4CIF704x576
16CIF1408x1152
Видеокодеки
H.261 (обязательный) — алгоритм кодирования видео для каналов с полосой, кратной 64 Кбит/С,поддерживает только форматы CIF и QCIF
H.263, H.263+усовершенствованная версия H.261 для каналов
1.6 Системы автоматической противопожарной автоматики ипожаротушения
Обычно формулируютследующие приоритетные требования к АППЗ при пожаре:
• Как можно более раннееобнаружение возгорания (очагов пожара).
• Выдачу всех необходимыхсигналов для задействования
автоматическихпротивопожарных средств объекта. Это и подпор воздуха в шахтах лифтов и налестничных клетках, и отключение общеобменной вентиляции, и включение системдымоудаления, и управление клапанами, и принудительное опускание лифтов, изакрытие автоматических противопожарных дверей, и запуск автоматическихустановок пожаротушения.
• Детальное информированиео пожарной ситуации на объекте и дежурного персонала, и остальныхприсутствующих в здании людей.
1.7 Системы контролядоступа
Система контроля доступапредназначена для автоматизированного допуска в помещения только тогоперсонала, которому разрешено посещение данного помещения. Системы контролядоступа основаны на использовании аппаратно-программных средств, управляющихпередвижением людей и транспорта через контролируемые точки прохода. Это можетбыть небольшая система контроля доступа на 1-3 двери или система,контролирующая перемещение нескольких тысяч человек. Персонал идентифицируетсебя, предъявляя электронную или магнитную карточку, либо введя определённыйцифровой код. Системы контроля доступа могут включать в себя турникеты,автоматические шлагбаумы и ворота. На проходной может быть также установленкомпьютер, включенный в общую систему контроля доступа, на экране мониторакоторого появляются данные и фотография человека, проходящего через турникет.На том же компьютере могут появляться данные водителя, его фотография и номермашины, проезжающей через автоматический шлагбаум на территорию предприятия илипокидающей ее.
Вкратце мы ознакомились сосновными инженерно-техническими системами, применяемыми при возведениисовременных зданий и сооружений.
2. КОНЦЕПЦИЯ «УМНОГОДОМА»
/>
По большому счету,«умный» дом– это прежде всего компьютер, запрограммированный на автономноеавтоматическое управление определенными инженерными коммуникациями по заданномусценарию. Сердцем всей автоматики, а точнее ее «мозгом», является контроллер.Благодаря различным датчикам (температуры, влажности, снега, ветра, присутствиячеловека) процессор «видит», что происходит в доме, и реагирует на изменениепараметров, изменяя режимы функционирования инженерных систем дома. Например,потемнело – включает свет, протекла вода – перекрывает водоснабжение и сообщаето случившемся хозяевам или компетентным службам и пр. Собственно, способностьсамостоятельно (автоматически) принимать решение в зависимости от сложившихсяобстоятельств и является основной ценностью «умного» дома. Вся информация вудобном для пользователя виде выводится на единый дисплей управляющегокомпьютера. Например, компьютер может распознать ключевое слово иактивизировать систему видео воспроизведения, загрузив выбранный фильм. А такжеприглушит свет, выключит освещение в ненужных комнатах, умерит вентиляцию,создающую шумовые помехи, при ярком дневном свете опустит жалюзи на окнах.Становится возможным программировать управляющие системы таким образом, чтобыреакция на события внутри здания происходила по заранее определенному сценарию.Главное свойство любой системы «искусственного интеллекта» – еесамообучаемость, т.е. она может самокорректироваться по результатампредшествующих реализаций. Интеллектуальные системы «умного» дома предполагаютв первую очередь управление инженерным оборудованием здания. То есть получениечерез сеть датчиков и счетчиков полной информации о состоянии инженерных системи расходе воды и энергии, обработка информации экспертной программной системой,автоматическое принятие решения о применении нужных параметров инженернойсистемы и выдача цифровых команд исполнительным и регулирующим механизмам –приводам, клапанам, насосам, регулируемой арматуре. Обычно «интеллект» зданияобеспечивается функционированием нескольких подсистем автоматизации. Во-первых,это интеллектуальное управление освещением. Вариации возможного освещенияпрограммируются в разных комбинациях в зависимости от пожеланий и требованийзаказчика. Например, свет может включаться и выключаться в заданное время илипо мере вашего передвижения по дому, гореть в разных местах комнаты с разнойяркостью и пр. Помимо того, что это удобно, а также существенно снижает расходэлектроэнергии, светом можно выигрышно подчеркнуть дизайн. С использованиемсовременных источников света, таких как твердотельные сверх — яркие светодиоды,становится возможным легко программировать управление освещением здания, арасход электроэнергии на освещение уменьшается в 4-5 раз по сравнению с лампаминакаливания. Однако проектирование таких систем освещения (равно как и другихподсистем «умного» дома) необходимо начинать одновременно с началомпроектирования и строительства всего здания, так как «умное» освещение зданияотносится к технически очень сложным системам1.
Другая обязательнаяфункция «умного» дома — управление климатом. Если «умный» дом запрограммированподдерживать температуру в пределах наиболее оптимальных для человеческогоорганизма +24ОС, система климат контроля самостоятельно подберет схемуоптимального решения этой задачи. В частности, зимой при повышении температурыдомовой интеллект отключит или приглушит на время отопление, летом – включиткондиционер. Система не допустит, чтобы и то, и другое работало одновременно.Таким образом, она еще и экономит расходы хозяина дома.
Безопасность жильяобеспечивают камеры видеонаблюдения, а также всевозможные датчики,контролирующие проникновение в помещение, затопление, улавливающие запах газа,дыма. Благодаря им компьютер способен вовремя предпринять все необходимые мерыи спасти дом, имущество, жизни людей. В отдельной подсистеме безопасности —автоматизация штор, жалюзи, ролет, ворот и дверей. Наконец, одна из важнейшихфункций интеллектуальной подсистемы безопасности позволяет не только управлятькоммуникациями на расстоянии посредством компьютера или телефона, но иобеспечивает обратную связь – например, благодаря системам контроля ибезопасности можно следить за тем, как себя ведут дети в отсутствие родителей5.
В системы «развлечения»входят домашний кинотеатр, система мультирум, то есть многокомнатноеозвучивание, когда новости или музыку можно слушать, к примеру, переходя изспальни в ванную, на кухню и даже в туалет. Некоторые специалисты относят кразвлекательным подсистемам и автоматизацию кухонной бытовой техники. Духовку,микроволновую печь, стиральную, посудомоечную машины, холодильник также можновключать в систему «умный» дом по желанию заказчика. Однако удовольствие это неиз дешевых. Холодильник, включенный в систему «искусственного интеллекта» иоснащенный, например, функцией заказа продуктов при подключении к сети Интернетмог бы выдавать заказ доверенному супермаркету, а служба доставки последнегопривозила бы заказанные продукты в назначенное время. Для того чтобыхолодильник «понимал», какие продукты в нем находятся, они должны иметьспециальную маркировку, которую он автоматически считывает. Кроме того,необходимо чтобы поставщики продуктов, например супермаркеты, поддерживалиуслугу доставки продуктов по заказам холодильников, а заодно и маркировали ихсоответствующим образом. Рано или поздно эта задача может быть решена.
2.1 Платформы Умного Дома
Концепция «умного дома»заключается в автоматизации многих бытовых действий, которые мы привыкли делатьвручную, и увеличении комфортности пребывания в конкретном помещении, будь тоофис, квартира или загородный дом.
На сегодняшний деньсуществует множество различных систем и протоколов, призванных обеспечитьполноценную автоматизацию зданий, домов или квартир. Известно более двадцатитехнологий, направленных на создание так называемого «умного дома». Среди нихможно выделить некоторые категории и подкатегории, такие как системывентиляции, отопления, кондицинирования, развлекательные, централизованные ираспределённые системы. Нет смысла упоминать, а тем более описывать, их все.Достаточно взять несколько наиболее часто встречаемых названий: LON (LonWorks),EIB, и X10.
LonWorks
Изначально LON-технологииотносятся к распределённым системам «умного дома» и ориентированы наобеспечение полноценного климат-контроля в крупных зданиях и квартирах. Здесьстоит вспомнить о сути распределённых систем. Распределённая система – этосовокупность независимых друг от друга средств для анализа информации иформирования команд. Главной её особенностью является то, что доступ куправлению подобной сетью можно получить почти из любой точки такой системы.Так вот, с помощью архитектуры LON можно осуществлять контроль и регулированиетаких функций, как отопление, кондиционирование, вентиляция, увлажнениевоздуха, подогрев полов, охранная и пожарная сигнализация, управление светом.
Суть технологии в том,что все инженерные системы объекта обмениваются данными о своём состоянии,выполненных действиях или полученных командах с помощью единой сети поспециально разработанному в рамках LonWorks протоколу LonTalk. В качествефизического интерфейса передачи данных часто используется интерфейс, подобныйполудуплексному многоточечному последовательному RS 485. На сегодняшний деньинтерфейс RS-485 является одним из наиболее распространенных стандартовпередачи данных на физическом уровне, то есть, на самом нижнем (первом) уровнев рамках модели взаимодействия открытых систем OSI. Очень часто этот стандартиспользуется в случае необходимости связать между собой несколько различныхустройств, выполненных на базе программируемых логических контроллеров (ПЛК).Наравне с RS-232, интерфейс RS-485 нередко применяется и в компьютернойиндустрии.
С помощью RS-485 можнопостроить сеть с участием 32 пар передатчик/приёмник, но уже сегодня вспецификации стандарта введены изменения, расширяющие возможности этогоRS-протокола до 255 устройств, объединённых в одну сеть. Если же естьнеобходимость в объединении ещё большего количества устройств, то можноиспользовать так называемые репитеры, или по-другому, повторители. В такомслучае сеть на базе RS-485 можно расширять почти до бесконечности.
А вот уже системы наоснове LonWorks без особых проблем можно связать с сетью Интернет, и с помощьюстандартных средств связи осуществлять удалённый контроль и управление любойинженерной подсистемой.
Стоит отметить, чтосистемы на базе LonWorks чаще применяются в больших зданиях и помещениях6.
EIB
В случае если помещениесвоими размерами не напоминает стадион или завод, чаще используютEIB-технологии. EIB (European Installation Bus), как это ясно из названия, — шина управления, которая распространена в Европе. Возможности EIB почти те жесамые, что и LonWorks. Управление и контроль за всеми происходящими в сетипроцессами также осуществляется с помощью одной общей линии. У EIB довольноширокие возможности по расширению и перепрограммированию отдельных элементовуже функционирующего на базе EIB «умного дома»6. X10
В качестве третьегостандарта, для ознакомления, был выбран X10 – один из наиболее, если не самыйчасто встречающийся стандарт автоматизации в домашних условиях. В качествефизической среды используется, главным образом, существующая электропроводка.Данный протокол и стандарт были разработаны ещё в 1975г. компанией PicoElectronics для того, чтобы осуществлять удалённый контроль за домашнимибытовыми приборами.
Под данными в протоколеX10 подразумеваются управляющие сигналы и команды, с помощью которых вашаквартира собственно и становится «думающей». В одну сеть X10 можно связать неболее 256 устройств, каждое из которых обладает собственным адресом. Это однаиз самых простых систем превращения обычного дома в «умный». За считанные часывы сможете сами оборудовать у себя в комнате «умный свет» или научить жалюзизакрываться ровно в десять вечера.
Несмотря на то, что у X10существует множество конкурентов и она имеет свои недостатки, на сегодня этоедва ли не самая популярная технология автоматизации домов и квартир в мире6.
X10. Эта технологияпоявилась еще в середине 80-х годов и стала первой системой простой домашнейавтоматизации, когда при нажатии на кнопку происходит не одно, а сразунесколько параллельных действий. Управляющие устройства, собранные в системуX10, общаются между собой, используя обычную электропроводку, по которойпересылаются информационные сигналы. Настройка системы происходит по принципу«делай как я». Ты нажимаешь на выключатель, держишь его пару секунд, и онвходит в режим обучения. Затем ты зажигаешь несколько лампочек, и выключательэто запоминает. В дальнейшем он будет проделывать такую процедурусамостоятельно.
Сейчас X10 — самаядешевая система на рынке. Многие профессионалы уверены, что именно онадискредитирует имя SmartHоuse. Электросеть не самый лучший проводникинформации, из-за чего технология становится ненадежной.
AMX и Crestron
Американскиецентрализованные системы. Все функции обработки информации сосредоточены водном блоке — мощном центральном компьютере, работающем на своей собственнойоперационной системе. Этот компьютер принимает сигналы со всех датчиков ивыключателей и пересылает их дальше — на приборы управления. По сути ониявляются разновидностями локальной компьютерной сети — проводной илибеспроводной, решать заказчику. Централизованные системы предоставляют широкиевозможности, и, естественно, они более надежны, чем X10. Из минусов можновыделить, в случае выхода из строя центрального компьютера — а работать емуприходится круглые сутки, семь дней в неделю — в данном случае будет означатьблокировку всех механизмов. Также эта система имеет высокую стоимось.
EIB и C-Bus
Представляют собой такназываемые распределенные системы «умного дома». Управление осуществляется неодним центральным компьютером, а целой сетью периферийных контроллеров, каждыйиз которых является обучаемым и программируемым устройством. Контроллерыприсутствуют во всех звеньях сети — выключателях, диммерах, отвечающих зарегулировку яркости света, датчиках движения, освещения, температуры и т.д. Приэтом, к примеру, C-Bus может насчитывать до 100 независимых контроллеров в сетии объединять в единую структуру до 255 таких сетей. С помощью этой системыумным можно сделать не только дом, но даже целый стадион или торговый центр.Что, собственно, и произошло в 1999 году в Сиднее со стадионом, построенным кОлимпиаде-2000, и знаменитым на весь мир зданием оперы.
Теперь несколько слов оминусах перечисленных платформ. У каждой из перечисленных технологий, есть какдостоинства, так и недостатки. Суть недостатков, подчас, понятна лишьспециалистам в этой области, но основная проблема очевидна. Это несовместимостьтехнологий, приборов, техники, а также – в ряде случаев – ограниченныевозможности по расширению и модернизации системы. С вопросами совместимости людисталкиваются каждый день. Мы думаем о том, совместима ли материнская плата ивидеокарта при сборке ПК, совместимы ли телевизор и DVD-проигрыватель припокупке ДК, совместим ли этот диск с этим приводом оптических дисков. Примеровмножество6.
2.2 Компоненты системы управления «Умным домом»
Система управления умнымдомом строится по модульному принципу, что позволяет легко модернизироватьсистему и устранять неисправности, которые могут возникнуть при эксплуатациисистемы. Специалист по эксплуатации системы просто заменяет неисправный модульработоспособным, и система продолжает нормальное функционирование. Кроме этогоблагодаря модульному принципу можно адаптировать систему управления умным домомпод любые исполнительные устройства, имеющиеся в наличии на рынке товаров дляавтоматизации жилых помещений.
Оборудование дляуправления умным домом можно разделить на несколько больших групп
Центральный процессор.
Сердце любой системы. Нанем выполняются программы реализующие логику управления домом. К центральномупроцессору подключаются остальные модули системы управления. Также центральныепроцессоры могут изготовятся в различных типах корпусов, в зависимости отпредполагаемого места их установки.
Модули расширения.
Улучшают функциональныевозможности центрального процессора и позволяют адаптировать систему управлениядля решения конкретных задач. Применение специализированных модулей часто такжебывает экономически невыгодно, так как для решения задачи необходимо ставитьнесколько модулей и цена также поднимается. К тому же при увеличении количествамодулей снижается быстродействие системы и возрастает нагрузка на ЦП.
Модули интерфейсов.
Набор команд и сигналов,с помощью которых системы умного дома общаются между собой и с системойуправления называется протоколом обмена. В настоящее время в мирераспространено порядка 10 различных протоколов для управления умным домом (EIB,X-10, RS-485, и др.). Кроме этого, поскольку в настоящее время не существуетжестких стандартов на оборудования для умных домов, каждый производительзакладывает дополнительные особенности в протокол общения, которые присущитолько для оборудования данного производителя. В связи с этим, остро стоитпроблема совместимости системы управления с исполнительным оборудованиемразличных производителей.
Эта проблема ещеусиливается тем, что фирма производитель специализируется на оборудованииодного класса (например, производство видео оборудования) и по этому качествоустройств не входящих в этот класс (допустим кондиционеров) выпускаемых той жесамой фирмой оставляет желать лучшего. По этому при создании умного дома обычнокомбинируют оборудование разных производителей. Использование оборудованияразных производителей может быть еще связано с их ценовой политикой.
В связи с этим существуютрешения позволяющие объединить оборудование разных производителей, использующихразные интерфейсы и протоколы обмена данными. Модули интерфейсов помогаютпреодолеть проблемы совместимости оборудования, и позволяют использовать в«Умном доме» любое оборудование, которое поддерживает дистанционное управление.
2.3 Панели управления
Специализированныепортативные компьютеры, оснащенные сенсорными панелями, предназначенные дляуправления работой умного дома. На каждой панели управления установленспециальный графический интерфейс, на который выводится информация о состоянииразличных систем умного дома, и с которого активируются функции управленияумным домом. Панели управления могут быть как универсальными, предназначеннымидля управления всем домом, так и специализированными, предназначенными дляуправления определенной системой (например, домашним кинозалом). Также панелиуправления можно разделить на следующие три класса.
а) Настенные панели.
В настоящее времявыпускаются настенные панели управления различных размеров, но как показываетанализ потребительского спроса, наибольше популярностью пользуются панелиуправления с размером сенсорного экрана равным 12 дюймам. Связь между такимипанелями и системой управления осуществляется с помощью витой пары.
б) Настольные панели.
Эти панели снабженыспециальными подставками (кредл) для установки их на столе или любой другойгоризонтальной поверхности. Настольные панели выпускаются в разномстилистическом и цветовом оформлении. Размеры настольных панелей также колеблютсяв широком диапазоне. Оптимальные размеры настольных панелей 15 и 17 дюймов.Панели меньшего размера обычно выглядят не эстетично, а панели большего размератребуют специального дизайна графического интерфейса, что ведет к ихудорожанию. Настольные панели также как и настенные подключаются к системеуправления с помощью проводной связи.
в) Переносные панели.
Позволяют переносить их сместа на место, благодаря тому, что подключаются к системе с помощьюбеспроводной связи. Этот тип панелей работает от специальных аккумуляторныхбатарей и требует периодической подзарядки. Для этих целей используются такиеже подставки, как и у настольных панелей, но если настольная панель жесткозакреплена на подставке, то переносная панель легко снимается и надевается. Переносныепанели также имеют разное оформление и размеры. Исходя из эргономических иэкономических показателей, наиболее удобными считаются панели с размеромсенсорного экрана равным 10 дюймам. Панели с размером экрана 4 дюйма достаточнодорогие и легко могут быть заменены карманными компьютерами(Pocket PC), крометого, элементы интерфейса на таких панелях получаются достаточно миниатюрными,что затрудняет их использование. Панели с размером сенсорного экрана более 10дюймов проигрывают 10 дюймовым панелям по эргономическим показателям
3. ИНТЕРФЕЙСЫИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНЫХ СИСТЕМ
сетьинтернет умный дом
По способу передачиинформации интерфейсы подразделяются на параллельные и последовательные. Впараллельном интерфейсе все биты передаваемого слова (обычно байта) выставляютсяи передаются по соответствующим параллельно идущим проводам одновременно. В PCтрадиционно используется параллельный интерфейс Centronics, реализуемыйLPT-портами, шины ATA, SCSI и все шины расширения. В последовательноминтерфейсе биты передаются друг за другом, обычно по одной (возможно, идвухпроводной) линии. Эта линия может быть как однонаправленной (например, вRS-232C, реализуемой СОМ-портом, шине Fire Wire, SPI, JTAG), так идвунаправленной (USB, 12С).
При рассмотренииинтерфейсов важным параметром является пропускная способность. Техническийпрогресс приводит к неуклонному росту объемов передаваемой информации.
Вполне очевидно, что приодинаковом быстродействии приемопередающих цепей и пропускной способностисоединительных линий по скорости передачи параллельный интерфейс долженпревосходить последовательный. Однако повышение производительности за счетувеличения тактовой частоты передачи данных упирается в волновые свойствасоединительных кабелей. В случае параллельного интерфейса начинают сказыватьсязадержки сигналов при их прохождении по линиям кабеля и, что самое неприятное,задержки в разных линиях интерфейса могут быть различными вследствиенеидентичности проводов и контактов разъемов. Для надежной передачи данныхвременные диаграммы обмена строятся с учетом возможного разброса временипрохождения сигналов, что является одним из факторов, сдерживающих ростпропускной способности параллельных интерфейсов.
Для повышения пропускнойспособности параллельных интерфейсов с середины 90-х годов стали применятьдвойную синхронизацию DDR (Dual Data Rate). Ее идея заключается в выравниваниичастот переключения информационных сигнальных линий и линий стробирования(синхронизации). В «классическом» варианте данные информационных линийвоспринимались только по одному перепаду (фронту или спаду) синхросигнала, чтоудваивает частоту переключения линии синхросигнала относительно линий данных.При двойной синхронизации данные воспринимаются и по фронту, и по спаду, такчто частота смены состояний всех линий выравнивается, что при одних и тех жефизических параметрах кабеля и интерфейсных схем позволяет удвоить пропускнуюспособность. Волна этих модернизаций началась с интерфейса АТА (режимыUltraDMA) и прошла уже и по SCSI (UltralSO и выше), и по памяти (DDR SDRAM), ипо системной шине процессоров (Pentium 4).
Немаловажен дляинтерфейса контроль достоверности передачи данных, который, увы, имеется далеконе везде. «Ветераном» контроля является шина SCSI с ее битом паритета, контрольпаритета применяется и в последовательных интерфейсах, и в шине PCI. Шина ISA вэтом плане беззащитна, как и ее «потомок» — интерфейс АТА, в котором доUltraDMA контроля достоверности не было. В новых интерфейсах контролюдостоверности уделяется серьезное внимание, поскольку они, как правило,рассчитываются на экстремальные условия работы (высокие частоты, большиерасстояния и помехи). Контроль достоверности может производиться и на болеевысоких протокольных уровнях (контроль целостности пакетов и их полей), но нааппаратном уровне он работает, естественно, быстрее.
Различают три возможныхрежима обмена устройств:
-Дуплексный,
-Полудуплексный
-Симплексный.
Дуплексный режимпозволяет по одному каналу связи одновременно передавать информацию в обоихнаправлениях. Он может быть асимметричным, если значения пропускной способностив направлениях «туда» и «обратно» существенно различаются, или симметричным.Полудуплексный режим позволяет передавать информацию «туда» и «обратно»поочередно. Симплексный односторонний (во встречном направлении передаютсятолько вспомогательные сигналы интерфейса).
Другим немаловажнымпараметром интерфейса является допустимое удаление соединяемых устройств. Оноограничивается как частотными свойствами кабелей, так и помехозащищенностьюинтерфейсов. Часть помех возникает от соседних линий интерфейса — этоперекрестные помехи, защитой от которых может быть применение витых парпроводов для каждой линии. Другая часть помех вызывается искажением уровнейсигналов.
Существенным свойствомявляется возможность «горячего» подключения/отключения или замены устройств(Hot Swap), причем в двух аспектах. Во-первых, это безопасность переключений«на ходу» как для самих устройств и их интерфейсных схем, так и для целостностихранящихся и передаваемых данных и, наконец, для человека. Во-вторых, этовозможность использования вновь подключенных устройств без перезагрузкисистемы, а также продолжения устойчивой работы системы при отключенииустройств. Далеко не все внешние интерфейсы поддерживают «горячее подключение»в полном объеме, так, например, зачастую сканер с интерфейсом SCSI должен бытьподключен к компьютеру и включен до загрузки ОС, иначе он не будет доступенсистеме. С новыми шинами USB и Fire Wire проблем «горячего подключения» невозникает. Для внутренних интерфейсов «горячее подключение» несвойственно. Этокасается и шин расширения, и линеек памяти, и даже большинства дисков АТА иSCSI. «Горячее подключение» поддерживается для шин расширения промышленныхкомпьютеров, а также в специальных конструкциях массивов устройств хранения8.
3.2 Скоростные интерфейсы LVDS и M-LVDS
Разрядность ибыстродействие контроллеров, процессоров и изделий на их основе постоянновозрастают. Производительность всей системы сильно зависит от скорости обменаданными между устройствами. В последнее время для этого всё чаще используютвысокоскоростные интерфейсы LVDS (Low-Voltage Differential Signaling илидифференциальный метод передачи с использованием сигналов низкого уровня) иM-LVDS (Multipoint-LVDS или многоточечный двунаправленный способ обменаинформацией). Они позволяют организовать сверхскоростной обмен междумикросхемами на печатной плате, а также эффективное взаимодействие междублоками и стойками. На передающей стороне параллельный код преобразуется впоследовательный. На принимающей — выполняется обратное преобразованиеинформации. Такой способ обмена позволяет существенно уменьшить количествосоединительных проводников, сократить габариты разъемов при увеличениинадежности и уменьшении стоимости всего комплекса.
На рис. 1 показанысоотношения скорости обмена и допустимого расстояния для разных интерфейсов.
/>
Рисунок 1. Соотношениямежду скоростью обмена и расстоянием для разных интерфейсов
Из рис. 1 очень хорошовидно, что каждый тип интерфейса имеет свою нишу и предназначен дляопределенных областей применения. Основное назначение любого последовательногоинтерфейса — «сворачивание» параллельного кода в скоростнойпоследовательный канал и «разворачивание» последовательного кода впараллельный на приемной стороне.
При расстояниях до 30 м искоростях передачи менее 50 Мбит/с обычно используют интерфейсы стандартовTIA/EIA-422 (RS-422, multidrop) и TIA/EIA-485 (RS-485, multipoint). Выходныедифференциальные сигналы высокого уровня, чувствительные приемники иработоспособность при уровнях помех до 7 В — их положительные качества дляобеспечения эффективного обмена данными между удаленным оборудованием. Дляскоростей передачи более 50 Мбит/с или в устройствах, где очень важно низкоепотребление энергии, применяют интерфейсы LVDS или M-LVDS. Передача и прием соскоростью около 10 Гбит/с обеспечивается эмиттерно-связанной логикой (ECL — emitter-coupled logic) или положительной эмиттерно-связанной логикой (PECL — positiveECL). Однако такая высокая скорость обмена достигается за счет увеличениястоимости при сильном росте потребляемой мощности.
Немаловажным параметромявляется экономичность каждого типа интерфейса. На рис. 2 показана диаграммапотребления мощности некоторыми интерфейсами и типами логики.
/>
Рисунок 2. Сравнениепотребляемой мощности для разных способов передачи и приема данных
Стоит отметить, что LVDSи M-LVDS занимают лидирующие позиции по этому параметру. Вдобавок к этому,только что отмеченные интерфейсы работоспособны при самых низких питающихнапряжениях среди показанных на рис. 2.
Благодаря токовому выходуоконечного каскада, потребляемая мощность LVDS и M-LVDS практически не зависитот скорости передачи информации. Эти положительные особенности особенно важныдля автономных и портативных устройств. Сигналы низкого уровня идифференциальная схема передачи существенно облегчают решение проблемыэлектромагнитной совместимости, что является плюсом рассматриваемых интерфейсовLVDS и M-LVDS.
Полудуплекс позволяеторганизовать двухсторонний обмен данными, но с разделением во времени, то естьв любой момент времени передача информации может происходить только в одномнаправлении (отсюда и приставка полу -). При полудуплексе точка-точка обменпроисходит только между двумя устройствами. При многоточечном полудуплексе(Multipoint) двухсторонний обмен возможен между любыми устройствами, но толькос условием временного разделения потоков информации. В этом случае терминальныерезисторы должны быть установлены на обеих сторонах основного канала передачи иприема.
Интерфейсы LVDS (одинпередатчик — несколько приемников, стандарт TIA/EIA-644) не позволяют напрямуюорганизовать двунаправленный многоточечный обмен, как это возможно с помощьюинтерфейсов RS-485 (стандарт TIA/EIA-485). Для создания многоточечногополудуплексного режима «Несколько передатчиков — несколько приемников наодной шине» был создан многоточечный интерфейс M-LVDS (стандарт TIA/EIA-899-2001),с помощью которого возможен двухсторонний обмен данными (Half-Duplex Multipoint- многоточечный полудуплекс). M-LVDS — это высокоскоростной экономичныймноготочечный RS-485, позволяющий создать сеть, включающую в себя до 32 узловсо скоростью обмена до 500 Мбит/c.
Интерфейсные микросхемыLVDM имеют в два раза более мощный токовый выход. Это необходимо при работе налинию с двумя согласующими резисторами (полудуплексный обмен). Эти приборы былиспециально разработаны для создания скоростной шинной архитектуры M-LVDS. Уфирмы National Semiconductor подобные микросхемы называются BusLVDS или BLVDS.Для LVDM и BusLVDS выходной ток лежит в пределах от 8 до 10 мА. Для M-LVDS — около 11 мА.
3.3 Аудиостандарты
Мультимедийные терминалы,используемые для видеоконференций, традиционно предоставляют полнодуплексный(двусторонний) звук, при котором общение протекает естественно, без потерифрагментов разговора. Обеспечивается фильтрация фоновых шумов, эхоподавление иавтоматический контроль усиления.
На качество звука влияетдиапазон передаваемых звуковых частот: ухо человека воспринимает частоты вдиапазоне от 20 Hz до 20 kHz. Речевая информация обычно содержится в диапазонеот 100 Hz до 7 kHz. Музыка и другие звуки занимают более широкий диапазон.
3.4 Аудио кодеки
G.711 (обязательный) — алгоритм кодирования узкополосного звука (3.1 kHz) в канале 48, 56 или 64Кбит/С, обеспечивает качество на уровне обычной телефонной связи
G.722 — алгоритмкодирования широкополосного звука (7 kHz) в канале 48, 56 или 64 Кбит/С;обеспечивает более высокое качество звука, чем G.711, но более требователен кполосе пропускания
G.728 — алгоритмкодирования узкополосного звука (3.4 kHz) в канале 16 Кбит/С, с использованиемметода LD-CELP; обеспечивает хорошее качество звука при низких скоростяхпередачи данных и позволяет высвободить полосу для видео (H.320, H.323)
G.723.1 — алгоритмкодирования узкополосного звука в каналах 5.3 Кбит/С и 6.4 Кбит/С; встроеннаяподдержка подавления пауз, обеспечивает совместимость с системами полудуплексногозвука (H.324, H.323)
G.729 A/B -алгоритмкодирования звука с использованием метода AS-CELP.
Приложение A: упрощенный,более экономный алгоритм, с некоторой потерей качества
Приложение B: подавлениепауз и генерация комфортного шума в паузах
3.5 Совместная работа с данными
T.120 — группа стандартовдля совместной работы с приложениями и документами в реальном времени, обменатекстовыми сообщениями и файлами; взаимодействия с помощью электронной«классной доски».
3.6 Стандарты для видеоконференций
H.320 — набор стандартовITU-T для видеоконференций в сетях с коммутацией каналов. Таких как ISDN,дробные сети T1, E1 и др.
H.321 — рекомендации поорганизации видеоконференций с использованием широкополосной ISDN, ATM.
H.322 — стандарт длявидеоконференций в сетях с коммутацией пакетов и гарантированным качествомобслуживания.
H.323 — расширениестандарта H.320 для видеоконференций в локальных и других сетях с коммутациейпакетов.
H.324 — рекомендации поорганизации видеоконференцсвязи по аналоговым телефонным сетям общегопользования.
3.7 Стандарты связи и управления
H.221 — структура кадра вканалах 64? 1920 Кбит/С (H.320)
H.231 — рекомендации поработе видеосерверного оборудования (MCU) по протоколу H.320
H.242 — управляющиепроцедуры и протокол для установления связи между терминалами в каналах до 2Mbps (H.320)
Q.931 — сигнальныйпротокол для установления и разрыва связи с терминалами (H.323)
RAS — (Registration/Admission/Status) — коммуникационный протокол для взаимодействиятерминалов и контроллера зоны (H.323)
H.225 — сигнальныепротоколы для установления связи между терминалами в пакетных сетях и форматыпакетизации и синхронизации потока (H.323)
H.235 — обеспечениебезопасности в системах H.323: аутентификация участников, шифрование передаваемойинформации
H.243, H.245 — рекомендации по работе видеосерверного оборудования (MCU) по протоколу H.323
H.281 — управлениеудаленной камерой
H.331 — рекомендации попотоковому видео (streaming)
H.450.x — сериядополнительных служебных протоколов
3.8 Архитектура систем видеоконференцсвязи
Для организациивидеоконференций используются следующие устройства:
Кодек (codec) — устройство для преобразования аналоговых (аудио, видео) сигналов в цифровойпоток битов и обратного преобразования цифровых сигналов в аналоговые сигналы.
Терминалы абонентов споддержкой аудио и видеосвязи — индивидуальные или групповые видеосистемы илиIP-телефоны.
Серверы многоточечнойсвязи (MCU). MCU H.323 совмещает в себе обязательный многоточечный контроллер,управляющий соединениями, и один или несколько опциональных мультимедийныхпроцессоров, назначение которых — микширование аудио и видеосигналов,поступающих от многих участников.
3.9 Шлюзы
Соединяют коммутируемыеISDN-сети с пакетными IP-сетями.
В функции шлюза входитпреобразование форматов передачи данных и коммуникационных процедур(H.225/H.221 и H.245/H.242).
Дополнительно, шлюзотвечает за транскодирование аудио и видеосигналов и выполняет настройку изакрытие соединений.
Контроллеры зоны — этопрограммные модули, которые авторизуют подключения, транслируют используемые всистеме имена терминалов и шлюзов в IP-адреса, маршрутизируют запросы черезшлюзы. Кроме того, контроллеры зоны предоставляют дополнительные услуги, такиекак управление шириной полосы, переадресация вызова, поддержка службыкаталогов, статистические отчеты для биллинговых систем.
Сетевые экраны ипрокси-серверы (firewalls и proxies) предотвращают несанкционированный доступ кконференции в случае связи через Интернет.
Потоковое видео — Некоторые системы видеоконференцсвязи поддерживают потоковое видео (streaming)- трансляцию живого видео и презентаций для пользователей, которые не участвуютв конференции.
Для просмотра клиентыиспользуют специальное программное обеспечение: Cisco IP/TV или Apple QuickTime
Цифровые сети,предоставляемые различными операторами
( провайдерами ), могутиспользовать самые различные технологии, включая ISDN ( PRI и/или BRI), IP,Frame Relay и ATM.
ISDN
ISDN — Цифровая сеть синтеграцией услуг ( Integrated Service Digital Network ), или ISDN-сеть,определена международным стандартом для передачи голоса, видео и данных черезцифровые телефонные линии или обычные телефонные провода. Пользователям ISDNизвестны два типа интерфейсов: BRI (Basic Rate Interface, интерфейс базовогоуровня скорости) и PRI (Primary Rate Interface, интерфейс основного уровняскорости). ISDN поддерживает передачу данных по каналам, кратным 64 Кбит/С.Каждый BRI канал состоит из двух В-каналов (64Кбит/С каждый) и одного D- канала(16 Кбит/С). PRI канал состоит из 30-ти B-каналов и одного D-канала, 64Кбит/Скаждый.
Стандарт Н.320 определяетрегламент проведения видеоконференций в сетях ISDN. Технология инверсногомультиплексирования (Bandwidth ON Demand) позволяет объединять по меренеобходимости несколько B? каналов, чтобы получить большую пропускнуюспособность. Типичным является использование полосы 2B (128 Кбит/С) длядвусторонней конференции между настольными персональными системами; полоса 6B(384 Кбит/С), как правило, используется для групповой связи.
ISDN по своей сутиявляется двусторонним соединением. Для проведения сеансов многосторонней связитребуется видеосервер многоточечной связи (Multipoint Control Unit — MCU). MCUстандарта H.320 управляет всеми ISDN-соединениями, задействованными в сеансе.
IP
IP — Стандарт H.323,появившийся в 1996 году, и его последняя версия 2000 года представилирекомендации для проведения конференций в сетях с коммутацией пакетов(IP-сетях). Новые технологии позволили компаниям проводить конференции на базеуже имеющихся локальных и территориальных сетей и Интернет.
Фундаментальноепреимущество IP? сетей, по сравнению с ISDN-сетями, состоит в их распределеннойи масштабируемой архитектуре, отсутствии зависимости от провайдера,относительной простоте реализации и меньшей стоимости. При необходимости можнонаращивать IP-сеть, не затрагивая ее базовую инфраструктуру.
В настоящее время не всеIP- сети могут гарантировать требуемый уровень качества сервиса ( Quality ofService, QoS), что затрудняет их использование для видеосвязи.
Frame Relay
Frame Relay — это сетевойпротокол Глобальных сетей (WAN), основанный на технологии коммутации пакетовданных.
ATM
ATM (AsynchronousTransfer Mode, асинхронный режим передачи) — сетевая технология, основанная напередаче данных в ячейках (пакетах фиксированной длины). Ячейка, используемая вАТМ, имеет меньшую длину, чем в технологиях-предшественниках. Маленькая ячейкапостоянной длины позволяет оборудованию АТМ обеспечивать для любого типатрафика (видео, аудио и компьютерных данных) требуемый уровень качестваобслуживания.
XDSL
XDSL — Сетевая технологияxDSL становится все более популярной для подключения небольших компаний ичастных пользователей. Частные пользователи чаще всего используют ADSL,небольшие компании — SDSL. Для организации видеоконференций чаще всегоиспользуется технология IP поверх xDSL. Необходимо помнить, что эти технологиине гарантируют качество сервиса: время от времени видеосвязь может иметь плохоекачество и даже обрываться. Кроме того, нужно иметь в виду принципиальнуюасимметрию ADSL: полоса, предоставляемая для видеосвязи в двух направлениях (кпровайдеру и от него) принципиально разная9.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Подводя итоги повышеизложенному материалу можно сказать, что информационные технологии глубокопроникли в такую область человеческой деятельности как строительство, в самомшироком понимании. От небольших индивидуальных домов и до огромных промышленныхили офисных комплексов. Имеющие развитые, со сложной иерархией инженерные сетии системы. Позволяющие управлять любыми процессами с недостижимой ранееэффективностью и безопасностью.
Также необходимоотметить, что и непосредственно процесс строительства, в современных условияхне мыслим, без применения широкого спектра программно-аппаратных средств и IT-технологий.
В современных условиях, ворганизации управления строительной фирмы, должны учитываться инновационныетехнологии, компьютерное и программное обеспечение.
Цель применения IT-технологий в строительстве — достижение результатапроизводственной деятельности с меньшими затратами, при более высокойэффективности. Переход инженерных систем на качественно новый уровень, с болеевысокой безопасностью, простотой управления и обслуживания, со сниженнымиэксплутационными расходами.
При использованиипрограмм комплексного управления строительством обеспечивается координация ирегулирование деятельности участников строительства. Цель управлениястроительством состоит в том, чтобы при соблюдении конкретных сроков возведенияобъектов и при минимальных затратах ресурсов достигнуть высоких текущихтехнико-экономических показателей.
В практической части,используя в качестве примера концепцию «Умного дома», мы ознакомилисьс функциональными возможностями, которые предоставляет подобная система. Соструктурой и возможным схематическим видом. С некоторыми техническимирешениями, возможными в подобных проектах.
Концепция «Умногодома» или интеллектуального дома являются одними из самых сложных вреализации инженерных систем. Подобные проекты очень интересны своей многогранностью,открытостью, возможностью неограниченного творческого подхода и изящныхинженерных решений.
В работе, мы подробнорассмотрели аппаратные компоненты составляющие основу «Умного дома».Провели анализ существующих и применяющихся интерфейсов IT-систем.
Рассмотрена проблематикасовместимости различных протоколов и аппаратного обеспечения.
В дальнейшем тема даннойкурсовой может быть развернута экономическим обоснованием выбора конкретногоинженерного технического решения для какого либо объекта. Рассмотрениемчастного случая выбора, установки, запуска, отладки и администрирования какойлибо из рассмотренных выше систем.
Данная работа построеналогически последовательно, по принципу- от простого к сложному. Поставленные вначале работы цели, последовательно раскрыты.
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙЛИТЕРАТУРЫ
1. По материалам сайта: www.stroinauka.ru/d26dr8133m7rr4616.html
2. По материалам сайта: www.dics.com.ua/dics_home.php
3. По материалам сайта: y-dom.com.ua/i99l0.html
4. По материалам сайта: yakorev.com.ru/udom1.html
5. По материалам сайта: www.housecontrol.ru/function.php
6. По материалам сайта: www.hifinews.ru/article/details/4737.htm
Автор: Евгений Курышев.
7. По материалам сайта: yakorev.com.ru/smart1.html
8. По материалам сайта: share.auditory.ru/2009/Vladislav.Baturin/IPU.doc
9. По материалам сайта: www.ttvs.kz/index.php?p=dictionaryм
10. Стандарты и протоколы Интернета/пер. с англ.-М.: Издательский отдел «Русская редакция» ТОО «Channel Traing ltd.», 1999.-384с.: ил. Стр.-13-23, 28, 29, 34, 35.
11. Вычислительные системы, сети ителекоммуникации/ В. Л. Бройдо-СПб.: Питер, 2008. – 688 с.: ил. Стр.- 441, 526.
12. Куроуз Дж., Росс К. Компьютерныесети. 2-е изд. – СПб.: Питер 2004.- 765 с.: ил
13. И.П.Норенков В.Б.Маничев – «Основы теории и проектированияСАПР». Москва: Издательство «Высшая школа». 1990 г. – стр. 22, 25.