7. Генерация идеи решения проблемы проектирования

В результате системного анализа принято решение о построении двух вариантов функционально-структурной схемы устройства регулирования освещения: с автономным логическим управлением и с комплексным компьютерным управлением. Выбор оптимального решения и окончательную разработку структурной схемы устройства примем на основании обоснованного выбора и расчета вариантов этих схем.

В дальнейших разделах дипломного проекта предполагается детально рассмотреть вопросы проектирования и разработки конструкции устройства регулирования освещения, а также технологические вопросы его изготовления.

Содержание структурной схемы разрабатываемого устройства определяется его назначением и схемой подключения к осветительной сети. Использование устройства регулирования возможно в двух основных качествах:

- во-первых, в качестве включателя/выключателя светового оборудования по факту присутствия/отсутствия пользователя;

- во-вторых, в качестве адаптивного устройства, функционирующего в зависимости от уровня текущей освещенности.

7.1 Анализ возможных вариантов решения проблемы проектирования

Исходя из вышесказанного, и с учетом анализа рассмотренных выше вариантов устройства можно утверждать, что для надежной и безотказной работы необходимо и достаточно разработать устройство, имеющее функции:

- включение/отключение электроосветительных приборов в зависимости от присутствия/отсутствия человека в помещении;

- обеспечение требуемого пользователем времени задержки переключения;

- обеспечение управлением большим количеством электроосветительных приборов;

- обеспечение диммирования электроосветительных приборов по заданной программе;

- экономия электроэнергии.

В результате предлагается к рассмотрению два варианта структурных схем устройства регулирования освещения. Схемы приведены соответственно на рисунках 7 и 8.

Рисунок 7 – Вариант структурной схемы устройства регулирования освещения с автономным логическим управлением

Рисунок 8 – Вариант структурной схемы устройства регулирования освещения с комплексным компьютерным управлением

В варианте, представленном на рисунке 7, исходные сигналы снимаются с блока датчиков, физический принцип действия которых может быть основан на инфракрасном сканировании присутствия человека. Снятые с датчиков сигналы поступают в преобразовательно-нормирующий блок, где приводятся к необходимым уровням напряжения и тока, пригодным для работы цифровой логики. Цифровые сигналы анализируются таймером и счетчиком, после чего поступают на блок логики управления. Окончательно сформированные сигналы управления необходимы для работы силовой исполнительной цепи. Нагрузкой силовой исполнительной цепи служит некоторое количество электроосветительных приборов.

В варианте структурной схемы устройства регулирования освещения, представленном на рисунке 8, основное отличие заключается в отсутствии автономного блока логического управления. Вместо этого предполагается использовать устройство регулирования освещения как одно из периферийных устройств компьютерной системы «умный дом». В этом случае все управление устройством берет на себе сервер «умного дома», снабженный необходимыми программно-аппаратными средствами.

У предложенных структурно-функциональных схем имеются как достоинства, так и недостатки. У первого предложенного варианта (автономное логическое управление) есть возможность инсталляции в любое жилое и нежилое помещение. При этом особых требований к оборудованию такого помещения не предъявляется. Налицо универсальность применения такого варианта, его дешевизна, а, следовательно, доступность для широкого круга населения. В качестве недостатка следует отметить невозможность гибкого изменения алгоритма работы, поскольку отсутствуют программные средства управления.

Второй из предложенных вариантов отличается прогрессивным техническим решением, наличием управляющего сервера, интеграцией в сложной компьютерный комплекс «умный дом». Однако, по причинам, изложенным в пункте 1.1, практическое использование такого решения в российских условиях на сегодняшний момент пока затруднительно. Кроме этого, функция экономии электроэнергии, которая является одной из основных, для второго варианта может быть сведена на нет. Действительно, работа управляющего сервера сопряжена с дополнительными энергетическими затратами, поэтому регулирование освещения с целью экономии электроэнергии таким устройством может взаимно компенсироваться затратами на питание управляющего сервера.

Таким образом, нами принято принять за основу первый вариант – устройство регулирования освещения с автономным логическим управлением. Такой вариант наиболее оптимален для российской действительности, когда экономия энергоресурсов носит первостепенное значение, нежели обеспечение проживания в условиях повышенной комфортности.