Розроблення автоматизованої системи керування мікрокліматом приватного будинку

Abstract

У даній роботі розглянуто питання розроблення автоматизованої системи керування мікрокліматом приватного будинку. Проведено аналіз факторів, що впливають на комфортність проживання людини, та обґрунтовано необхідність використання сучасних засобів автоматизації для забезпечення оптимальних параметрів внутрішнього середовища. У роботі досліджено особливості контролю температури повітря, відносної вологості та концентрації вуглекислого газу в житлових приміщеннях. Розглянуто принципи роботи датчиків, виконавчих механізмів, мікроконтролерів та бездротових засобів зв’язку, а також їх роль у забезпеченні автоматичного керування параметрами мікроклімату. Особливу увагу приділено розробленню адаптивної системи керування, яка використовує дані про фізіологічний стан користувача, отримані від смарт-годинника. Запропоновано алгоритм персоналізованого керування мікрокліматом, що враховує рівень фізичної активності, якість сну, поточний стан користувача та параметри зовнішнього середовища. Також запропоновано реалізацію принципу позитивного контрасту між внутрішнім та зовнішнім середовищем для підвищення комфортності перебування людини в будинку. Крім того, у роботі розглянуто питання забезпечення надійності функціонування системи автоматизації, електробезпеки, пожежної безпеки та безпечної експлуатації обладнання. Розроблено структурну схему системи керування, алгоритм її функціонування та визначено перспективи практичного використання запропонованого рішення.

This paper examines the development of an automated microclimate control system for a private home. It analyzes the factors that influence human comfort and justifies the need to use modern automation technologies to ensure optimal indoor environmental conditions. The paper investigates the specifics of controlling air temperature, relative humidity, and carbon dioxide concentration in residential spaces. The principles of operation of sensors, actuators, microcontrollers, and wireless communication devices are discussed, as well as their role in ensuring automatic control of microclimate parameters. Particular attention is paid to the development of an adaptive control system that uses data on the user’s physiological state obtained from a smartwatch. An algorithm for personalized microclimate control is proposed, which takes into account the user’s level of physical activity, sleep quality, current condition, and environmental parameters. The implementation of the principle of positive contrast between the indoor and outdoor environments is also proposed to enhance the user’s comfort while at home. Furthermore, the paper addresses issues related to ensuring the reliability of the automation system, electrical safety, fire safety, and the safe operation of equipment. A block diagram of the control system and an algorithm for its operation have been developed, and the prospects for the practical application of the proposed solution have been identified.