Розробка структури взаємодії елементів системи Smart-home
| dc.contributor.advisor | Павловський, Олексій Михайлович | |
| dc.contributor.author | Білоус, Олександр Юрійович | |
| dc.date.accessioned | 2020-12-28T18:43:33Z | |
| dc.date.available | 2020-12-28T18:43:33Z | |
| dc.date.issued | 2020-12 | |
| dc.description.abstracten | This paper considers the routing algorithm of the Smart Home network, which is based on "mesh" technology and the algorithm of binary threated tree. It is designed for home automation. Automation of environment plays an important role in the life of modern human. Devices can control the parameters of environment of the human, and don’t have the need to interfere with their activities. In recent years, home automation has become especially relevant, and especially principles of a Smart Home - an automated environment consisting of many devices - units that interact with each other and the human user. The annual revenue growth rate in this area is 16%, and by 2025 the total revenue from Smart Home technologies should be $ 19,525 million. USA. One of the most important issues in the development of a Smart Home is the interaction of all its devices with each other. There is currently no universal solution to this issue. All modern communication protocols have certain disadvantages, among which are such as low reliability and inability to connect a very large number of devices to "star" networks and low bandwidth and high complexity of mesh networks. There are many ways to improve routing technology, but there are a few basic limitations to these technologies to use on Smart Home End devices. Most Smart Home devices, such as switches, thermometers, fire and conventional alarm devices, are low-power devices that can run on a single battery for years. The routing algorithm must be energy efficient. The user can change the set of devices in the house, buy something, erase something, and therefore the network should be quite flexible and wireless. Also, the network must be reliable and don`t fail in critical situations. Speed and reliability of data transfer is an important topic not only for Smart Homes, but also for humanity as a whole. New technologies and standards are emerging every year to speed up the transfer of information, and some types of wireless networks have learned to do so as quickly and reliably as wired options. High data rates allow more information to be processed, which can provide the system with more human data and develop complex responses to non-trivial events that occur in an automated environment, such as detecting a person's health and automatically calling an ambulance home. Improving the speed and reliability of wireless data transmission is a topic that does not lose its relevance over time. This helps to create more complex and intelligent solutions while automating a person's home environment. Moreover, these results can be used in other areas, such as the Internet of Things, in particular the Internet of Robotic Things. The aim of the studyis to design an algorithm for the creation and modernization of the Smart Home network taking into account the layout of rooms, barriers and existing actuators and sensors based on Wi-Fi and ZigBee protocols. To achieve this goal, it is necessary to formulate and solve the following tasks: • Review of existing algorithms for device interaction in the Smart Home; • Development of an algorithm for creating and upgrading the Smart Home network based on Wi-Fi and ZigBee protocols; • Creating a model of a Smart Home; • Development of hardware and software for testing the created algorithm; • Evaluation of the obtained algorithm based on the results obtained on the layout. Estimation of reliability, delays and speed of the received network. The object of the study is the ecosystem of Smart Home devices. The subject of the studythe creation of an algorithm for the interaction of the ecosystem of Smart Home devices. Methods of research and achievement of a positive result are based on functional testing and stress testing, namely measuring the transmission rate of packets from one device of the model network to another. Stress testing is also performed to understand how many packets the network loses at maximum load. In addition, simulations are performed in a network simulation environment to understand how a network behaves with many devices. Scientific novelty:Improved mesh routing algorithm by using threated binary tree and different types of routing for rooms with different architecture. The practical significance of the results obtained.This paper has recommendations for improving the routing of the ZigBee network, which do not require significant changes in the standard and speed up packet transmission and increase network reliability. Recommendations for further directions of development on this topic are given. Approbation of dissertation results: The results of the master's dissertation were published at the XIII All-Ukrainian scientific-practical conference of students, graduate students and young scientists «Look into the future of instrument making» (Kyiv, 2020) and XVI scientific-practical conferences of students, graduate students and young scientists «Efficiency and automation of engineering solutions in instrument making» (Kyiv, 2020). | uk |
| dc.description.abstractuk | В даній роботі розглядається алгоритм маршрутизації мережі Розумного будинку, що опирається на технологію «mesh» та алгоритм двійкового прошитого дерева, і призначений для домашньої автоматизації. Автоматизація навколишнього середовища відіграє велику роль у житі сучасної людини. Пристрої можуть самі контролювати параметри навколишнього середовища людини, без необхідності втручання у їх роботу. Останні роки особливо актуальною стала домашня автоматизація, а саме принципи розумного будинку – автоматизованого середовища, яке складається з безлічі пристроїв – блоків, яка взаємодіють одне з одним і людиною-користувачем. Щорічний темп приросту доходу у цій області рівний 16%, а до 2025 року загальний дохід від технологій Розумного будинку має скласти 19525 млн. дол. США. Одним з найважливіших питань при розробці Розумного будинку є взаємодія усіх його пристроїв один з одним. Наразі немає універсального рішення цього питання. Усі сучасні протоколи зв’язку мають певні недоліки, серед яких можна виділити такі, як мала надійність та не можливість підключення дуже великої кількості пристроїв до мереж типу «зірка» ,мала пропускна здатність та велика складність реалізації мереж типу «mesh». Існує багато способів вдосконалення технологій маршрутизації, але треба враховувати декілька основних обмежень, які накладаються на ці технології, для використання їх на кінцевих пристроях Розумного будинку. Більшість пристроїв Розумного будинку, такі як вимикачі, термометри, пристрої пожежної та звичайної сигналізації, це пристрої з малою потужністю, які можуть працювати від одного акумулятору роками. Алгоритм маршрутизації має бути енергоефективним. Користувач може змінювати набір пристроїв у будинку, щось купувати, щось прибирати, а отже мережа має бути досить гнучкою та бездротовою. Також мережа має бути досить надійною та не мати збоїв у критичних ситуаціях. Швидкість та надійність передачі даних важлива тема не лише для Розумних будинків, а й взагалі для людства в цілому. З кожним роком з’являються нові технології та стандарти, що пришвидшують передачу інформації, а деякі види бездротових мереж навчилися це робити так само швидко та надійно, як дротові варіанти. Висока швидкість передачі даних дозволяє обробляти більше інформації, що може надати системі більше даних про людину та розробляти складні реакції на нетривіальні події, що трапляються у автоматизованому середовищі, такі як виявлення стану здоров’я людини та автоматичний виклик швидкої допомоги додому. Підвищення швидкості та надійності передачі даних бездротових мереж – тема, яка не втрачає своєї актуальності з часом. Це допомагає створювати більш складні та інтелектуальні рішення під час автоматизації домашнього середовища людини. Більш того, ці результати можна використовувати і в інших областях, таких як інтернет речей, зокрема інтернет роботизованих речей. Метою дисертаційного дослідження є проектування алгоритму створення та модернізації мережі РД враховуючи планування кімнат, бар’єри та наявні виконавчі пристрої та датчики на основі протоколів Wi-Fi та ZigBee. Для досягнення цієї мети необхідно сформулювати і вирішити наступні завдання: • Огляд існуючих алгоритмів взаємодії пристроїв у Розумному будинку; • Розробка алгоритму створення та модернізації мережі Розумного будинку на основі протоколів Wi-Fi та ZigBee; • Створення макетного зразку Розумного будинку; • Розробка апаратно-програмного комплексу для тестування створеного алгоритму; • Оцінка отриманого алгоритму виходячи з результатів, отриманих на макеті. Оцінка надійності, затримок та швидкодії отриманої мережі. Об’єктом дослідженняє екосистема пристроїв РД. Предметом дослідження є створення алгоритму взаємодії екосистеми пристроїв РД. Методи дослідження та досягнення позитивного результату базуються на функціональному тестуванні та тестуванні методом навантаження, а саме вимірюванні швидкості передачі пакетів від одного пристрою мережі макетного зразку до іншого. Також проводиться стрес-тестування для того щоб зрозуміти, скільки пакетів втрачає мережа при максимальному навантаженні. Додатково до цього проводиться моделювання у середовищі симуляції мереж щоб зрозуміти, як поводить себе мережа з багатьма пристроями. Наукова новизна: Вдосконалено алгоритм маршрутизації mesh за рахуноквикористаннядвійкового прошитого дерева та різних типів маршрутизації для кімнат з різною архітектурою. Практичне значення одержаних результатів. Наведені рекомендації щодо вдосконалення маршрутизації мережі ZigBee, які не потребують значної зміни стандарту і пришвидшують швидкість передачі пакетів та збільшення надійності мережі. Надано рекомендації щодо подальших напрямків розробки по даній тематиці. Апробація результатів дисертації: Результати магістерської дисертації були оприлюднені на ХIII Всеукраїнська науково-практична конференція студентів, аспірантів та молодих вчених «Погляд у майбутнє приладобудування» та XVI Науково-практичній конференції студентів, аспірантів та молодих вчених «Ефективність та автоматизація інженерних рішень у приладобудуванні» (Київ, 2020 р.). | uk |
| dc.format.page | 122 с. | uk |
| dc.identifier.citation | Білоус, О. Ю. Розробка структури взаємодії елементів системи Smart-home : магістерська дис. : 151 Автоматизація та комп’ютерно-інтегровані технології / Білоус Олександр Юрійович. - Київ, 2020. - 122 с. | uk |
| dc.identifier.uri | https://ela.kpi.ua/handle/123456789/38360 | |
| dc.language.iso | uk | uk |
| dc.publisher | КПІ ім. Ігоря Сікорського | uk |
| dc.publisher.place | Київ | uk |
| dc.subject.udc | 004.722.2+004.716 | uk |
| dc.title | Розробка структури взаємодії елементів системи Smart-home | uk |
| dc.type | Master Thesis | uk |
Файли
Контейнер файлів
1 - 1 з 1
Вантажиться...
- Назва:
- Bilous_magistr.pdf
- Розмір:
- 3.2 MB
- Формат:
- Adobe Portable Document Format
- Опис:
Ліцензійна угода
1 - 1 з 1
Ескіз недоступний
- Назва:
- license.txt
- Розмір:
- 9.16 KB
- Формат:
- Item-specific license agreed upon to submission
- Опис: