Выступление Слайд 1. Здравствуйте, уважаемые члены экзаменационной комиссии! Я ___________, студент(ка) ____ курса, ________ группы представляю вашему вниманию дипломную работу по теме: «Разработка системы управления освещением городской инфраструктуры с применением беспроводных каналов связи» Слайд 2. Актуальность Актуальность данной работы в том, что около 70% используемых в настоящее время систем освещения городской инфраструктуры по-прежнему основаны на устаревших и неэффективных технологиях. Поэтому существует большой технологический потенциал для обновления такого освещения. Оператор, используя систему управления с применением беспроводных каналов связи может, контролировать и управлять основными параметрами любого освещения из диспетчерской. Полученные данные можно обрабатывать, что позволяет проводить статистический расчет состояния системы и отказов. Именно поэтому актуальным направлением исследований являются системы управления освещением, основанные на беспроводной связи. Слайд 3. Цель, объект и предмет Целью написания выпускной квалификационной работы является анализ системы управления освящением городской инфраструктуры с выявлением ряда технических решений по заданному сценарию, с использованием беспроводных каналов связи. Объектом исследования является процесс проектирования системы Предметом исследования является система управления освещением Слайд 4: Задачи При написании работы были поставлены следующие задачи: 1. Выполнить обзор литературы по теме исследования и показать актуальность разработки 2. Осуществить разработку системы с возможностью дистанционного доступа для оператора к отдельным блокам управления. 3. Внедрить в систему процесс мониторинга с возможностью изменения режима работы для светодиодного оборудования. 4. Представить исследование системы управления освещением городской инфраструктуры с применением беспроводных каналов связи. Слайд 5: Для организации системы управления наиболее подходящими являются беспроводные сенсорные сети, это самоорганизующаяся сеть множества датчиков и исполнительных устройств объединенных между собой посредством радиоканала. Сенсорная сеть состоит из датчиков, контроллера и системы связи. Такие сети могут динамически адаптироваться к изменениям в среде, в которой они развернуты, и активно реагировать на топологические изменения сети. Слайд 6: На слайде представлена архитектура узла сети. Роль беспроводных сенсорных узлов состоит в том, чтобы обнаруживать и собирать информацию из сенсорного поля, вычислять информацию и передавать ее через радиомодуль в пункт назначения. Сенсорный узел в состоит из четырех основных компонентов: источник питания, датчик, блок обработки, система связи. Датчик собирает аналоговые данные из физического мира, и АЦП преобразует эти данные в цифровые данные. Основной процессор, который обычно является микропроцессором или микроконтроллером, выполняет интеллектуальную обработку данных и манипулирование ими. Система связи состоит из системы радиосвязи, обычно радиостанции ближнего действия, для передачи и приема данных. Поскольку все компоненты являются устройствами с низким энергопотреблением, для питания всей системы используется небольшая батарея, такая как CR-2032. Несмотря на название, сенсорный узел состоит не только из сенсорного компонента, но и из других важных функций, таких как устройства обработки, связи и хранения. Благодаря всем этим функциям, компонентам и усовершенствованиям узел датчика отвечает за сбор данных физического мира, анализ сети, корреляцию данных и объединение данных другого датчика с собственными данными. Тщательное управление ресурсами является главной задачей при проектировании беспроводных сенсорных сетей. Это может быть достигнуто с помощью методов энергосбережения, таких как радиооптимизация, сокращение данных, методы сна или пробуждения, энергоэффективные протоколы маршрутизации и сбор энергии. ???????????? Слайд 7: Теперь перейдём к системе управления освещением объектов городской инфраструктуры, которую можно использовать в условиях города Череповец, Состоящую из четырех основных компонентов, Чтобы снизить затраты при одновременном упрощении установки и обслуживания, мы предлагаем модифицировать существующий модуль переключателя находящийся в прежней системе в коммутатор и управлять состоянием коммутатора устройства через -сервер. Таким образом Исполнительный уровень будет содержать коммутатор, микроконтроллер для управления лампами, модуль беспроводной связи для подключения микроконтроллера к Интернету. Коллекция этих модулей называется блоком управления уличным освещением (SLCB). Сетевой уровень - это инфраструктура системы связи, доступная в этом районе. Уровень платформы содержит базу данных и веб-сервер, который поддерживает всю конфигурацию и состояние системы. Наконец, прикладной уровень позволяет пользователям настраивать и контролировать систему. Технологии беспроводной связи, такие как Wi-Fi, Bluetooth, LoRaWAN и NB-IoT, часто используются в подобных проектах. Далее При выборе беспроводных технологий необходимо учитывать энергопотребление, диапазон покрытия и скорость передачи данных, которые могут быть применимы в условиях города Череповец. Слайд 8: Согласно таблице, технологии Wi-Fi и Bluetooth имеют высокую скорость передачи данных, но небольшую дальность связи. Однако в данном проекте модули управления (SLCB) устанавливаются вдоль улицы на расстоянии свыше км от сервера. В результате Wi-Fi и Bluetooth неэффективны, но LoRaWAN и NB-IoT являются кандидатами, поскольку их дальность действия превышает 10 км. Окончательно выбираем NB-IoT. Модуль NB-IoT связывается с Интернетом через базовую станцию NB-IoT и базовую сеть интернет-провайдера. Как правило, IP-адрес модуля NB-IoT является динамическим, тогда как IP-адрес сервера является фиксированным. В результате модуль микроконтроллера должен быть запрограммирован на связь с сервером через команду GET. Каждые пять минут микроконтроллер отправляет на сервер три одинаковых пакета запросов по протоколу (UDP), чтобы сообщить о статусе переключения и запросить расписание включения/выключения. Затем микроконтроллер управляет светильником на основе полученного расписания. Если связь не удалась, микроконтроллер будет управлять системой, используя самое последнее расписание. Это позволяет SLCB нормально функционировать, даже если соединение с сервером потеряно. Сервер базы данных принимает соединения от всех SLCB, которые будут постоянно связываться с ним, чтобы обновлять статусы своих коммутаторов и запрашивать свое расписание. Если сервер базы данных не получает соединение от SLCB в течение пяти минут, состояние соединения этого SLCB устанавливается на «вне сети». Кроме того, сервер базы данных предлагается подключить к веб-серверу. Веб-сервер в таком случае запрашивает данные с сервера базы данных для отображения в веб-приложении и отправляет все конфигурации, такие как расписание включения/выключения всех SLCB. Слайд 9: В нашем проекте использование микроконтроллеров является целесообразным. Существует множество доступных микроконтроллеров, мы выбрали микроконтроллер ESP32 для этого проекта, потому что это недорогой микроконтроллер с низким энергопотреблением, оптимизированный для удаленных устройств. Слайд 10: На Слайде представлена функциональная схема соединения Блока SLCB. Модифицированный модуль, который будет подключен к релейному блоку. Коробка содержит микроконтроллер и модуль NB-IoT. Эта коробка будет размещена в шкафу управления системой уличного освещения. Антенна будет установлена снаружи для приема полного сигнала. В Ходе выполнения исследования все технические устройства были подобраны правильно, и проверены в экспериментальном режиме. 11 слайд: Система уличного освещения была улучшена на основе стандарта сотовой связи NBIoT для облегчения строительства умного и безопасного города. Ведь данная система имеет огромный потенциал для оптимизации города, объединив всё в единую систему. Например Уличное освещения может работать с другими компонентами, такими как аварийные кнопки, установленные на световых столбах, которые посылают аварийный сигнал в полицейский участок, блоки камер управляющие сигналом светофора , специальные датчики для подсчета трафика. И все это может быть реализовано с помощью данной системы управления. 12 слайд экономика Мы определили оптимальное время выключения фонарей ночью, подсчитав количество транспортных средств, проезжающих через каждую зону. Наблюдение длилось одну неделю. Среднее количество транспортных средств в час в каждой зоне показано в таблице 2. Выключаем фары, если количество транспортных средств меньше десяти. В результате, включив лампы на закате, мы установили таймер, чтобы выключить их с 23 до 5 утра для улицы Андреевская, 00:00–5:00 для улицы Вологодская, 2–4:00 для улицы Луначарского и 00:00–4:00 для улицы Химиков. После этого времени лампы будут включены до восхода солнца. На внедрение данной системы управления освещением городской инфраструктуры для 4 улиц обойдётся примерно в 120.000 рублей. Окупаемость данной системы для конкретного участка составляет примерно 7-8 месяцев. Слайд 13: Заключение В результате написания работы были выполнены следующие задачи: 1. Выполнен обзор литературы по теме исследования. Показана актуальность разработки систем управления освещением для городской инфраструктуры с помощью беспроводных каналов связи. 2. Осуществлено разработку системы управления освещением объектов городской инфраструктуры. 3. Представлено исследование системы управления освещением городской инфраструктуры с применением беспроводных каналов связи. Система управления освещением работает корректно. Вопросы ответы Основным стандартом передачи данных в сенсорных сетях является IEE802.15.4 USN??? Около 5-20% энергии, используемой на освещение, потребляется освещением городской инфраструктуры, которое является наиболее важной составляющей энергопотребления города.