2122

УДК 004.942

МОДЕЛИРОВАНИЕ СИСТЕМЫ «УМНЫЙ ДОМ» В СРЕДЕ CISCO PACKET TRASER

О.С. Литвинская

Представлен пример моделирования интеллектуальной информационной сети в пакете Cisco Packet Traser 8.1.0. За основу взята домашняя сеть произвольного вида с интеллектуальными устройствами (детектор движения, «умное окно», «умная лампочка», радиатор отопления, температурный датчик, датчик защиты от протечек воды, домофон, кондиционер, медиасистема, веб-камера). Дано подробное описание процесса добавления проводных и беспроводных устройств в интеллектуальную домашнюю сеть. Показана структурная схема взаимодействия «умных» компонентов. Сформирована совместная работа нескольких устройств.

Ключевые слова: моделирование, «умный дом», интернет вещей, датчики, пакет Cisco Packet Traser 8.1.0

MODELING OF THE «SMART HOME» SYSTEM IN THE CISCO

PACKET TRACER ENVIRONMENT

O.S. Litvinskaya

The article presents the modeling of an intelligent information network. It is based on an arbitrary type of home network with intelligent devices. The description of the simulation of the home network in the Cisco Packet Tracer 8.1.0 package is given. The network consists of such devices as a motion detector, a smart window, a smart light bulb, a heating radiator, a temperature sensor, a water leak protection sensor, an intercom, an air conditioner, a media system, a webcam. The paper provides a detailed description of adding wired and wireless devices to an intelligent home network. The structural scheme of interaction of «smart» components is shown. The collaboration of several devices has been formed.

Keywords: modeling, smart home, Internet of Things, sensors, Cisco Packet Traser 8.1.0

Введение Технология умного дома предполагает согласованную работу всего оборудования,

увеличение срока эксплуатации бытовой техники, удобное управление с помощью смартфона или планшета, отсутствие абонентской платы, повышение уровня комфорта проживания, экономию ресурсов и снижение стоимости коммунальных услуг. «Умный дом» дает возможность минимизировать риски пожара, кражи, затопления и прочих неприятных ситуаций, поэтому вопрос моделирования подобных систем считается актуальным.

Основная часть Система умного дома может содержать массу различных устройств, их выбор

зависит от личных предпочтений. Однако есть обязательный элемент, который объединяет все гаджеты в доме, связывает их в одну сеть и позволяет управлять ими

удаленно. Таким устройством является контролер. Остальная часть умного дома собирается исходя из предпочтений. Это могут быть устройства нескольких групп:

–датчики и термостаты, которые контролируют влажность, температуру, задымление. Если в одном из них произойдут внеплановые изменения, сигнал передается контроллеру, и далее владелец получает на смартфон сообщение о неполадках. Такая система позволяет оперативно реагировать на изменения и предотвращать проблемы;

–исполнительное оборудование, включающее в себя бытовые устройства: кондиционеры, розетки, выключатели и т. д. – и реле, обеспечивающее основную часть автоматизации, входящее в состав системы теплого пола, освещения, управления воротами, а также полива сада. Оборудование получает команды от контроллера удаленно и выполняет их.

Таким образом, система «умный дом» может состоять из разных элементов, и только потребителям решать, какие устройства будут входить в него.

Нами была смоделирована работа следующих бытовых устройств: детектор движения, «умное окно», «умная лампочка», радиатор отопления, температурный датчик, датчик защиты от протечек воды, домофон, кондиционер, медиасистема, веб-камера, смартфон. За основу взята система «умного дома», представленная на рис. 1 [1, 2].

Рис. 1. Выбранная система «умного дома»

Для моделирования подобной схемы необходимо выполнить подключение устройств к сети. Для этого нужно выбрать из оконечных устройств значок Home и вывести на рабочую область все требуемые устройства (рис. 2) [3].

Рис. 2. Панель инструментов устройств Home

Центральным устройством управления интеллектуальной домашней системы будет контроллер Home Gateway [4]. Физический вид устройства в пакете моделирования представлен на рис. 3.

102 Вестник ПГУАС: строительство, наука и образование 2023 №1

Рис. 3. Физический вид контроллера в пакете Cisco Packet Traсer

Далее во вкладке конфигурации Config устанавливаются имя, IP-адрес 192.168.25.1 и беспроводные настройки, показанные на рис. 4.

а

б

Рис. 4. Установка настроек контроллера:

а – установка IP-адреса; б – установка беспроводных настроек

Каждое добавленное устройство следует активировать и соединить кабелем с устройством управления по доступному интерфейсу Ethernet. При правильном соединении установится связь. Логическая схема моделируемой интеллектуальной системы показана на рис. 5, физическое размещение бытовых устройств на моделируемой системе представлено на рис. 6 [2].

Рис. 5. Логическая схема системы «умный дом»

Рис. 6. Физическая схема информационной системы»Умный дом»

Последующие настройки подключения устройств к контроллеру заключаются в установке сервера IoT на домашний шлюз. Ряд подобных настроек представлен на рис. 7 [5].

104 Вестник ПГУАС: строительство, наука и образование 2023 №1

Рис. 7. Настройка датчиков системы «Умный дом»: а – температуры; б – двери; в – кондиционера; г – окна

При открытии смартфона как устройства с которого будет вестись управление, можно видеть добавленные в сеть бытовые устройства и приборы (рис. 8).

Рис. 8. Подключенные в сеть устройства

Следующим шагом следует выполнить настройку окружающей среды (рис. 9).

Рис. 9. Настройка окружающей среды

Настройка совместно работающих устройств зависит от параметров окружающей среды и работы других устройств. Выполним моделирование, например, датчика температуры и радиатора, который будет включаться при температуре ниже 10°C и выключаться при температуре выше 25 °C. Для этого войдем с помощью браузера смартфона в Home Gateway и в разделе «Conditions» добавим условия (рис. 10). Также добавим условия для включения и выключения камеры, если будет срабатывать детектор движения (рис. 11).

Рис. 10. Связь совместной работы датчика температуры и радиатора

Рис. 11. Связь совместной работы детектора движения и камеры

106 Вестник ПГУАС: строительство, наука и образование 2023 №1

Подобным образом настраиваются все взаимосвязи бытовых устройств. Объединение устройств в единую систему позволяет наглядно изучать и понимать логику работы всей системы «Умного дома».

Результаты:

1.Использование пакета Cisco Packet Tracer в полной мере позволяет наглядно представить исследуемую интеллектуальную систему, построить логическую и физическую схемы сети.

2.Моделирование позволяет отследить, отладить взаимосвязи компонент путем добавления и редактирования условий, а также внести поправки в работу бытовых устройств при изменении условий окружающей среды.

3.Моделирование позволяет сократить время на реализацию и отладку реальной системы умного дома.

Список литературы

1.Бони, Дж. Руководство по Cisco IOS / Дж. Бони. – СПб.: Издательство «Русская редакция», 2008. – С. 784.

2.Ли, П. Архитектура интернета вещей / П. Ли. – М.: Литрес. 2019. – С.484.

3.Васильева, Л.Н. Моделирование инфокоммуникационных сетей на основе платформы Cisco Packet Tracer / Л.Н. Васильева, И.И Ильина // III Международная научно-практическая конференция. САПР и моделирование в современной электронике: сборник научных трудов (Брянск, 24–25 октября 2019 г.). – Брянск, 2019. –

С. 258–259.

4.Трещев, И.А. Эмуляторы и симуляторы сетей ЭВМ / И.А. Трещев, И.А. Кожин. – Екатеринбург: Издательские решения, 2020. – 166 с.

5.Пахаев, Х.Х. Моделирование концепции «умный дом» в виртуальной среде Cisco Packet Tracer / Х.Х. Пахаев, Т.Г. Айгумов, Ф.М.Абдулмукминова // Инженерный вестник Дона. – 2023. – №3. – URL: http://ivdon.ru/ru/magazine/archive/n3y2023/8243

Referances

1.Boni, J. Guide to Cisco IOS / J. Boni. – SPb.: Publishing house «Russian edition», 2008. – p. 784.

2.Lee, P. Architecture of the Internet of Things / P. Lee. – M.: Litres, 2019. – P.484.

3.Vasilyeva, L.N. Modeling of infocommunication networks based on the Cisco Packet Tracer platform / L.N. Vasilyeva, I.I. Ilyina // III International Scientific and Practical Conference. CAD and modeling in modern times: a collection of scientific papers (Bryansk, October 24–25, 2019). – Bryansk, 2019. – P. 258–259.

4.Treschev, I.A. Emulators and simulators of computer networks: For students of technical specialties / I.A. Treshchev, I. A. Kozhin. – Ekaterinburg: Publishing solutions, 2020. – 166 p.

5.Pakhaev, Kh.Kh. Modeling the concept of a smart home in a virtual environment Cisco Packet Tracer / Kh.Kh. Pakhaev, T.G. Aigumov, F.M. Abdulmukminova // Engineering Bulletin of the Don. – 2023. – No. 3. – URL: http://ivdon.ru/ru/magazine/archive/n3y2023/8243