Первая страница
Наша команда
Контакты
О нас

    Головна сторінка



Система відео контролю жилих приміщень

Система відео контролю жилих приміщень




Сторінка1/7
Дата конвертації30.12.2019
Розмір6.99 Mb.
  1   2   3   4   5   6   7

НАЦІОНАЛЬНИЙ ТЕХНІЧНИЙ УНІВЕРСИТЕТ УКРАЇНИ

«КИЇВСЬКИЙ ПОЛІТЕХНІЧНИЙ ІНСТИТУТ ІМ. ІГОРЯ СІКОРСЬКОГО»

ФАКУЛЬТЕТ ІНФОРМАТИКИ ТА ОБЧИСЛЮВАЛЬНОЇ ТЕХНІКИ

КАФЕДРА ОБЧИСЛЮВАЛЬНОЇ ТЕХНІКИ

До захисту допущено

Завідувач кафедри
__________ С.Г.Стіренко

(підпис) (ініціали, прізвище)

“___”____________ 2019 року
Дипломний проект

на здобуття ступеня бакалавра

з напряму підготовки 6.050102 «Комп’ютерна інженерія»


на тему: «Система відео контролю жилих приміщень»
Виконав: студент IV курсу, групи IO-51

Козятинський Дмитро Аркадійович _________

(прізвище, ім’я, по батькові) (підпис)

Керівник д.т.н., проф. Симоненко В.П. _______

(посада, вчене звання, науковий ступінь, прізвище та ініціали) (підпис)
Консультант нормоконтроль д.т.н., проф. Симоненко В.П. __________

(назва розділу) (вчений ступінь та звання, прізвище, ініціали) (підпис)

Рецензент ______________________________________ ________

(посада, вчене звання, науковий ступінь, прізвище та ініціали) (підпис)
Засвідчую, що у цьому дипломному проекті немає запозичень з праць інших авторів без відповідних посилань.
Студент _____________

(підпис)
Київ – 2019 року

НАЦІОНАЛЬНИЙ ТЕХНІЧНИЙ УНІВЕРСИТЕТ УКРАЇНИ

«КИЇВСЬКИЙ ПОЛІТЕХНІЧНИЙ ІНСТИТУТ ІМ. І. СІКОРСЬКОГО»

ФАКУЛЬТЕТ ІНФОРМАТИКИ ТА ОБЧИСЛЮВАЛЬНОЇ ТЕХНІКИ

КАФЕДРА ОБЧИСЛЮВАЛЬНОЇ ТЕХНІКИ

Рівень вищої освіти – перший (бакалаврський)

Напрям підготовки 6.050102 – «Комп’ютерна інженерія»

ЗАТВЕРДЖУЮ
Завідувач кафедри
С.Г. Стіренко

(підпис) (ініціали, прізвище)

"___" ____________ 2019 року




ЗАВДАННЯ
НА ДИПЛОМНИЙ ПРОЕКТ СТУДЕНТА



Козятинський Дмитро Аркадійович
(прізвище, ім'я, по батькові)

1. Тема проекту «Система відео контролю жилих приміщень»


керівник проекту д.т.н., проф. Симоненко В.П.
                                                       (прізвище, ім'я, по батькові, науковий ступінь, вчене звання)
затверджені наказом по університету від « » 2019 року N .

2. Строк подання студентом проекту ____24 травня 2019_____________

3. Вихідні дані до проекту – дивись технічне завдання

4. Зміст розрахунково-пояснювальної записки (перелік питань, які розробляються)



  1. Опис предметної області

  2. Архітектура апаратної частини системи відео контролю жилих приміщень

  3. Архітектура програмної частини системи відео контролю жилих приміщень

5. Перелік графічного матеріалу (з точним зазначенням обов'язкових креслень):

  1. структурна схема

  2. принципова схема

  3. функціональна схема

6. Консультанта проекту (робота), з вказівкою розділів роботи, які до них вносяться

Розділ

Консультант

Підпис, дата





Завдання видав

Завдання прийняв

1-3

професор, д.т.н. Симоненко В.П.







Нормоконтроль

професор, д.т.н. Симоненко В.П.







7. Дата видачі завдання_____________________________________________
КАЛЕНДАРНИЙ ПЛАН

N
з/п

Назва етапів дипломного проекту

Строк виконання етапів проекту

Примітка

 1

Вивчення необхідної літератури

15.04.2019




 2

Складання і узгодження технічного завдання

18.04.2019

 

 3

Написання вступної частини та огляд рішень

26.04.2019

 

 4

Розробка архітектури додатку

01.05.2019

 

5

Написання програмної частини

02.05.2019




6

Тестування та виправлення помилок

14.05.2019




7

Оформлення документації дипломного проекту

15.05.2019




8

Попередній захист та проходження нормативного контролю

24.05.2019




9

Захист дипломного проекту

14.06.2019







Студент

_________
(підпис)

Козятинський Д.А.
(прізвище та ініціали)

Керівник проекту

_________
(підпис)

Симоненко В.П.
(прізвище та ініціали)

АНОТАЦІЯ

В даній дипломній роботі було спроектовано та створено систему дистанційного спостереження за жилим приміщенням, а також створено веб-інтерфейс, що дозволяє дистанційно керувати даною системою.

У якості матеріальної бази було використано мікроконтроллер Arduino UNO, міні компьютер Raspberry Pi, камеру, датчики руху, сервоприводи, макетну плату та дроти.

Веб-інтерфейс було запрограмовано за допомогою мов програмування Python та JavaScript, дизайн інтерфейсу виконано за допомогою HTML та CSS.


АННОТАЦИЯ

В данной дипломной работе было спроектировано и создано систему дистанционного наблюдения за жилым помещением, а так же создано веб-интерфейс, который позволяет дистанционно управлять данной системой.

В качестве материальной базы использовано микроконтроллер Arduino UNO, мини компьютер Raspberry Pi, камеру, датчики движения, сервоприводы, макетную плату и провода.

Веб-интерфейс запрограммирован при помощи языков программирования Python, JavaScript, дизайн интерфейса выполнен при помощи HTML и CSS.


ANNOTATION

In this thesis work was designed and created a system for remote monitoring of residential premises, as well as created a web interface that allows you to remotely control this system.

As a material base, an Arduino UNO microcontroller, a Raspberry Pi mini computer, a camera, motion sensors, servo drives, a development board and wires are used.

The web interface is programmed using the programming languages Python, JavaScript, the interface design is made using HTML and CSS.



ВІДОМІСТЬ ДИПЛОМНОГО ПРОЕКТУ

№ з/п

Формат

Позначення

Найменування

листів Кількість

Примітка



А4

ІАЛЦ.466120.001 ВП

Відомість дипломного проекту

1






А4

ІАЛЦ.466120.002 ПЗ

Технічне завдання

5






А4

ІАЛЦ.466120.003 ПЗ

Пояснювальна записка

69






А4

ІАЛЦ.466120.004 Д1

Структурна схема

1






А4

ІАЛЦ.466120.005 Д2

Функціональна схема

1






А4

ІАЛЦ.466120.006 Д3

Принципова схема

1





Технічне завдання
до дипломного проекту
на тему: «Система відео контролю жилих приміщень»

Київ – 2019



Зміст


НАЦІОНАЛЬНИЙ ТЕХНІЧНИЙ УНІВЕРСИТЕТ УКРАЇНИ 2

«КИЇВСЬКИЙ ПОЛІТЕХНІЧНИЙ ІНСТИТУТ ІМ. І. СІКОРСЬКОГО» 2

ФАКУЛЬТЕТ ІНФОРМАТИКИ ТА ОБЧИСЛЮВАЛЬНОЇ ТЕХНІКИ 2

КАФЕДРА ОБЧИСЛЮВАЛЬНОЇ ТЕХНІКИ 2

1Найменування та область застосування 11

2Підстави для розробки 11

3МЕТА та призначення розробки 11

4Джерела розробки 11

5Технічні вимоги 11

5.1. Вимоги до програмного продукту, що розробляється 11

5.2. Вимоги до пристрою 12

6Етапи розробки 13






  1. Найменування та область застосування

Технічне завдання стосується розробки системи відео контролю жилих приміщень.

Областю застосування системи є жиле приміщення при необхідності спостереження за ним, а також комплексна інтеграція з системою «розумний дім».


  1. Підстави для розробки

Підставою для розробки є завдання на виконання бакалаврського дипломного проекту, затверджене кафедрою обчислювальної техніки Національного технічного університету України «Київський Політехнічний Інститут ім. І. Сікорського».




  1. МЕТА та призначення розробки

Метою розробки є створення системи ефективної та бюджетної системи відео контролю жилих приміщень.




  1. Джерела розробки

Джерелом розробки є науково-технічна література, публікації в спеціалізованих періодичних виданнях, технічна специфікація, публікації в мережі Інтернет по даній темі тощо.





  1. Технічні вимоги


5.1. Вимоги до програмного продукту, що розробляється

Програмний застосунок має відповідати наступним вимогам:



  • надійність;

  • бюджетність;

  • енергоефективність;

  • інтегрованість

.

5.2. Вимоги до пристрою



  • Будь-яка новітня операційна система, яка може встановлювати та запускати веб-браузери Opera, Mozilla, Google Chrome, Safari тощо;

  • Процесор з тактовою частотою не менше ніж 1 ГГц;

  • Оперативна пам’ять об’ємом не менше ніж 1 Гб;

  • Доступ до мережі Інтернет.



  1. Етапи розробки




Дата

Вивчення необхідної літератури

15.04.2019

Складання і узгодження технічного завдання

18.04.2019

Написання вступної частини та огляд рішень

26.04.2019

Розробка архітектури додатку

01.05.2019

Написання програмної частини

02.05.2019

Тестування та виправлення помилок

14.05.2019

Оформлення документації дипломного проекту

15.05.2019

Попередній захист та проходження нормативного контролю

24.05.2019

Захист дипломного проекту

14.06.2019


Пояснювальна записка
до дипломного проекту
на тему: «Система відео контролю жилих приміщень»

Київ – 2019


ЗМІСТ
ПЕРЕЛІК УМОВНИХ ПОЗНАЧЕНЬ 7

ВСТУП 8

РОЗДІЛ 1. ОПИС ПРЕДМЕТНОЇ ОБЛАСТІ 9



    1. Загальний огляд систем відеоспостереження 9

    2. Поняття розумного дому та інтернету речей 10

1.3. Системи відеоспостереження в контексті розумного дому 12

1.4. Огляд існуючих реалізацій систем відеоспостереження 12

1.5. Постановка задачі 13

1.6. Деталізація постановки задачі 14

Висновки до розділу 16

РОЗДІЛ 2. АРХІТЕКТУРА АПАРАТНОЇ ЧАСТИНИ ПРОЕКТУ 17

2.1. Основні компоненти структури проекту 17

2.2. Загальний опис апаратної бази 17

2.3. Контролер 18

2.4. Сервер 22

2.5. Друкована плата 26

2.6. Датчики руху 27

2.7. Сервоприводи 35

2.8. Камери 39

2.9. Електричний контур 42

Висновки до розділу 44

РОЗДІЛ 3. АРХІТЕКТУРА ПРОГРАМНОЇ ЧАСТИНИ ПРОЕКТУ 45

3.1. Загальний опис програмної бази 45

3.2. Опис середовища розробки 45

3.2.1. Операційна система Ubuntu 45

3.2.2. Arduino IDE 46

3.2.3. WebStorm IDE 48

3.2.4. Sublime Text 49

3.3. Програма контролера Arduino 50

3.3.1. Мова програмування C++ 50

3.4. Серверний застосунок 52

3.4.1. Мова програмування JavaScript 53

3.4.2. Платформа Node.js 54

3.5. Інтерфейс користувача 56

3.5.1. Мова розмітки HTML 56

3.5.2. Каскадні таблиці стилів 58

3.6. Тестування системи 59

3.6.1. Модульні тести 60

3.6.2. Інтеграційні тести 62

3.7. Інструкція користувача по роботі з виробом 63

3.7.1. Встановлення виробу 63

3.7.2. Використання веб-інтерфейсу користувача 64

Висновки до розділу 66

ВИСНОВКИ 67

СПИСОК ЛІТЕРАТУРИ 68

ПЕРЕЛІК УМОВНИХ ПОЗНАЧЕНЬ
ОС ­ – Операційна система.

HTML – Hyper Text Markup Language - мова розмітки гіпертекстових документів.

CSS ­– Cascading Style Sheets - каскадні таблиці стилів.

JS – JavaScript - мова програмування.

USB – Universal Serial Bus - універсальна послідовна шина.

Arduino – Ардуіно - апаратна обчислювальна платформа.

ШІМ ­– Широтно-імпульсна модуляція.

Флеш-пам’ть – Тип довготривалої комп'ютерної пам'яті.

EEPROM – Electrically erasable programmable read-only memory - постійний запам'ятовувальний пристрій.

RAM – Random-access memory - пам'ять з довільним доступом.

SRAM – Static random-access memory - статична оперативна пам'ять з довільним доступом.

SPI – Serial Peripheral Interface - послідовний периферійний інтерфейс.

GPIO – General-purpose input/output - інтерфейс введення/виведення загального призначення.

Ethernet – Протокол кабельних комп'ютерних мереж.

DSP – Digital signal processor - процесор цифрових сигналів.

RISC – Reduced Instruction Set Computing - архітектура процесорів зі скороченим набором команд.

SoC – System on a chip - система на чипі.

GPU – Graphics processing unit - графічний процесор.

ОЗП – Оперативна пам'ять.

PIR – Passive infrared sensor – пасивний інфрачервоний датчик.

ПЗ – Програмне забезпечення.
ВСТУП
У наш час все більшої популярності набувають поняття інтернету речей та розумного дому. Люди прагнуть автоматизувати рутинні побутові процеси, а також мати можливість дистанційного керування своїми електронними пристроями.

Перший серйозний аналог розумного дому з'явився ще у 1966 році – експериментальна система домашньої автоматизації, «домашній комп'ютер Эхо IV». Його винахідник – Джим Сазерленд, інженер компанії Westinghouse Electric.

Активна домашня автоматизація почалася лише у 90-х роках минулого сторіччя, коли інформатика та телевізійні системи були поєднані для підтримки інтелектуальних можливостей приміщень. У 1995 році винахідники технологій Java оголосили одним із основних призначень даної технології – «збільшення інтелекту побутових приладів».

Сьогодні технології дозволяють збирати домашню автоматику покомпонентно: обирати лише ті функції розумного будинку, які дійсно потрібні користувачу. Тепер новітні технології керування приміщенням з'являються щодня. Навіть речі, котрі раніше розглядалися лише як красиві предмети інтер'єру тепер можуть виконувати ряд мультимедійних або побутових функцій.

Метою даної роботи є створення вищеописаної системи ефективного дистанційного спостереження з можливістю інтеграції ії у розумний дім, а також при мінімальних витратах та використанні загальнодоступних компонентів і можливостей сучасних електронних та веб здобутків технологічного прогресу.

РОЗДІЛ 1


ОПИС ПРЕДМЕТНОЇ ОБЛАСТІ
1.1. Загальний огляд систем відеоспостереження

Система відеоспостереження – це комплекс обладнання та програмного забезпечення, призначений для спостереження за територією, діями та ситуацією. Сьогодні це - найбільш затребувана система для охоронних та моніторингових цілей. Розвиток систем відеоспостереження відкриває нові можливості для забезпечення безпеки, фіксації правопорушень, та їх попередження.

Перші подібні системи з’явилися ще у середині минулого століття та інтенсивно розвивалися разом з розвитком електричних та інформаційних технологій, а також мережі Інтернет.

Якісна система відеоспостереження може забезпечити безперервний цілодобовий відеонагляд будь-якої території (дім, склад, магазин, завод, офіс тощо).

Сучасні відеокамери здебільшого маються високий рівень захисту від дії навколишнього серидовища, що забезпечує надійність роботи подібних систем навіть ззовні приміщення. Більшість камер також обладнані функціями ночного бачення, датчиками руху та інше, що значно розширює можливості сучасних систем відеоспостереження.

Можливість інтеграції подібних систем з іншими сервісами і компонентами, передача даних та дистанційне керування через мережу Інтернет значно збільшують ефективність подібних систем.

Загалом, системи відеоспостереження можуть бути використовані у широкому спектрі ситуацій, наприклад дистанційний нагляд за приміщенням, нагляд за немовлям тощо.
1.2. Поняття розумного дому та інтернету речей
Як правило, системи відеонагляду тісно пов’язані з поняттям «розумний дім». Це система, що забезпечує безпеку, ресурсозбереження і комфорт для усіх користувачів. У найпростішому випадку вано повинна вміти розпізнавати конкретні ситуації, що відбуваються в приміщенні і відповідним чином на них реагувати: одна з систем може керувати поведінкою інших по заздалегідь визначеним алгоритмам. Крім того, від автомаатизації декількох підсистем забезпечується синергетичний ефект для всього комплекса.

Подібний комплекс має на увазі злагоджену роботу усіх систем, таких як система опалення, кондиціонування та, власне, відеоспостереження. Розумний дім контролює фактори, що впливають на необхідність увімкнення та вимкнення вказаних систем. Тобто в автоматизованому режимі згідно з зовнішніми та внутрішніми вимогами задаються і відстежуються режими роботи всіх наявних інженерних систем та електроприладів.

У випадку використання розумного дому виключається необхідність виконання користувачем багатьох рутинних дій, таких як користування кількома пультами при перегляді телевізора, десятками вимикачів світла при керуванні освітленням, окремими блоками при керуванні вентиляцією та, що найголовніше в контексті даної роботи, системами відеоспостереження і охоронної сигналізації. Тобто, основною відмінністю розумного дому від звичайних приміщень є наявність комплексу пристроїв, що здатні виконувати дії без участі людини.

Загалом розумний дім є часним випадком інтернету речей (включає доступні через інтернет пристрої, в той час як інтернет речей включає будь-яки зв’язані через інтернет пристрої в принципі).

Однією з найважливіших функцій розумного дому є забезпечення безпеки та надійності, що можна досягти за допомогою комплексу пристроїв спостереження (камер) та пристроїв детекції (датчиків руху, інфрачервоного спектру та інших). Грамотне використання комплексу вищеназваних пристроїв, об’єднаних єдиним контролером з доступом до мережі Інтернет, дозволяє мінімізувати небезпеку несанкціоновоного вторгнення в приміщення, а також дає можливість цілодобового дистанційного інформування про ситуацію в приміщені.

Система відеонагляду, що використовується в подібному розумному домі, як правило має певний централізований пульт керування, що дозволяє користувачу легко міняти параметри як усього комплексу вцілому, так і окремих елементів зокрема.

Окрім фізичного пульту керування, існують також спеціальні веб-інтерфейси, за допомогою яких користувач може виконувати будь-які маніпуляції з системою, наприклад дивитись відео, повертати та фокусувати камери тощо. Це забезпечує доступність та загальну ефективність керування.

Загалом, розумний дім та технічну інфраструктуру навколо нього об’єднують в поняття «розумний дім».

Інтернет речей (IoT) ­– це концепція розумного будинку, де всі (або багато) побутові прилади і системи управляються через мережу Інтернет. Ідея Інтернету речей вперше виникла ще в 1999 році у Кевіна Ештона - дослідника з Массачусетського технологічного інстітуга (МIТ), запропонувашого тоді концепцію системи управління через Інтернет промисловими об'єктами. Інтернет речей передбачає оснащення кожного пристрою, будь то пилосос, холодильник або пральна машина, модулем підключення до Інтернету з можливістю взаємодії його з домашнім комп'ютером або смартфоном домовласника.

З появою Інтернету речей автоматично вирішиться безліч найрізноманітніших проблем: від індивідуального комфорту і безпеки, коли «розумний» будинок буде оцінювати і контролювати власний стан, до ліквідації заторів на дорогах, коли машини самі стануть домовлятися зі світлофорами про оптимальний трафік. Холодильники зможуть стежити за простроченими продуктами, ліки підкажуть час прийому, портфель в дощову погоду нагадає господареві, що той забув парасольку, а автомобіль сам витримає безпечну дистанцію в потоці машин і покаже, де і як краще припаркуватися. Інтернет речей - це не тільки безліч різних приладів і датчиків, об'єднаних між собою дротяними і бездротовими каналами зв'язку і подключинних до мережі Інтернет, а більш тісна інтеграція реального і віртуального міров, в якому спілкування здійснюється між людьми і пристроями [6].


1.3. Системи відеоспостереження в контексті розумного дому
На відміну від звичайних систем відеоспостереження, що є здебільшого статичними та виконують обмежену кількість функцій, система відеоспостереження, що інтегрована з розумним домом, є значно більш функціональною системою, до дозволяє виконувати більш широкий спектр дій. Подібні системи тісно об’єднані з іншими компонентами розмумного дому та синергують з ними.

На приклад, власник розумного дому може в будь-який час зайти в мережу інтернет та подивитись на те, що відбувається в приміщенні. Більш того, за допомогою веб-інтерфейсу користувача власник може дистанційно повертати та фокусувати камери, що надає додаткову гнучкість у використанні. Також, подібні системи можуть сповіщати власника через мобільні лінії зв’зку та мережу Інтернет.

Загалом, системи відеоспостереження, що добре інтегровані з іншими компонентами розумного дому, є чудовим способом захисту оселі та здатні виконувати велике різноманіття інших побутових функцій.
1.4. Огляд існуючих реалізацій систем відеоспостереження
Перед виконанням роботи було здійснено пошук існуючих рішень в даній області та проаналізовано їх сильні та слабкі аспекти. Виявлено, що більшість з наявних на ринку рішень мають або занадто високу ціну, або не задовольняють необхідним критеріям забезпечення безпеки та надійності. Нижче наведено декілька прикладів подібних систем, доступних на ринку, та наведено їх переваги та недоліки:


  • система відеонагляду «MimiSmart» є занадто дорогою, встановлення даної системи в однокімнатну квартиру коштує приблизно ₴50 000, що робить її недоступною для великої кількості потенційних клієнтів;

  • система «VISTA VISUAL SOLUTIONS» має досить демократичну ціну, але не пропонує можливість дистанційного керування камерамі через мережу Інтернет, що значно обмежує її можливості в контексті використання та інтеграції з іншими частинами розумного дому;

  • система Green Vision має високу ціну та більш підходить для охорони великих об’єктів посиленого режиму безпеки;

  • недоліком системи Balter Kit є відстуність можливості інтеграції даної системи з іншими компонентами розумного дому та відсутність дистанційного керування;

Отже, в результаті проведення аналізу ринку систем відеоспостереження можна прийти до висновку, що наразі спостерігається недостатня кількість наявних рішень в бюджетному сегменті ринку, а ті, що наявні, не задовольняють певним потребам та вимогам до системи, таким як дистанційне керування камерами, доступ системи до мережі Інтернет тощо.
1.5. Постановка задачі
Основною задачею даної роботи є проектування та створення прототипу сучасної системи відеоспостереження, що задовольняє економічним та фізичним потребам широкого кола потенційних користувачів.

Подібна система повинна бути комплексним рішенням в сфері відеоспостереження та мати широкі можливості для подальшої інтеграції з іншими системами сучасного електронного світу, а також використовувати увесь потенціал, що надає сучасний стан розвитку засобів зв'язку та електронно-технічного прогресу.


1.6. Деталізація постановки задачі
Зважаючи на об’єктивні потреби більшості користувачів системами відеоспостереження та системами розумного дому в цілому, було виділено певні вимоги до розробляємої системи, дотримання яких забезпечить надійність системи, комфорт кінцевого користувача під час користування системою, а також дотримання ціни продукту у межах бюджетного цінового діапазону:

  • автономність – система повинна бути спроможною довгий час працювати без будь-яких втручань з боку користувача;

  • надійнійсть – система повинна бути захищена від перегріву та інших факторів навколишнього середовища, що можуть негативно сказатись на роботі продукту;

  • інтеграція з іншими компонентами розумного дому – користувач має отримати можливість поєднати дану систему відеонагляду з іншими компонентами розумного дому, що збільшить її потенційну ефективність та забезпечить додаткові функції, не передбачені початковими вимогами;

  • дистанційне керування – система має надавати користувачеві можливість керування камерами та іншими компонентами через мережу Інтернет;

  • наявність сучасного інтерфейсу користувача;

  • контактування користувача – система повинна вміти повідомити користувача про виявлення несподіваної активності в області її дії;

  • зберігання відеофайлів – користувач повинен мати можливість переглянути будь-який відеофайл у будь-який момент часу;

  • бюджетність – система повинна бути доступною широкому колу потенційних користувачів та входити до бюджетного сегменту ринку засобів відеоспостереження;

  • енергоефективність – система повинна споживати мінімум електричних ресурсів.

Отже, кінцевий продукт повинен усім наведеним критеріям.

Висновки до розділу


У даному розділі було описано предметну область проекту, наведено загальні принципи роботи систем даного типу та описано можливі варіанти використання продукту.

Проаналізовано ринок та виявлено сильні та слабкі сторону конкурентних продуктів, виділено цільовий сегмент ринку.

Виділено та сформульовано базову задачу роботи.

Визначено та деталізовано основні вимоги до розробляємого продукту та наведено необхідні характеристики та функціональні особливості системи.

Визначено основні компоненти та поділено на підкомпоненти, визначено зв’язки між компонентами.
РОЗДІЛ 2

АРХІТЕКТУРА АПАРАТНОЇ ЧАСТИНИ ПРОЕКТУ


2.1. Основні компоненти структури проекту
Під час визначення фунціональних критеріїв даної системи відеонагляду було виділено три комплексні частини, що складають систему в цілому:

  • апаратна частина – комплекс контроллерів, камер, датчиків та інших електро-технічних приладів, що приймають фізичні сигнали з навколишнього середовища та передають до програмної частини для подальшої обробки;

  • програмна частина – сукупність реалізованих за допомогою мов програмування алгоритмів, що оброблюють апаратні сигнали;

  • веб-інтерфейс – інтернет додаток, за допомогою якої користувач може дистанційно керувати системою.

Дані компоненти повинні бути об’єднані в єдину систему, що зможе забезпечити користувача усім необхідним функціоналом.
2.2. Загальний опис апаратної бази
Згідно з визначеними критеріями системи, основними характеристиками під час проектування апаратної частини системи та вибору компонентів є:

  • доступність – усі компоненти повинні бути бюджетними та достатньо поширеними для масового виробництва продукту;

  • надійність – система повинна мати високий рівень можливості безперервної автономної роботи, незалежно від більшості зовнішніх факторів та ситуацій;

  • документованість – для вдалої розробки системи та зменшення затрат на програмну розробку, усі компоненти повинні бути добре задокументовані.

Беручи до уваги наведені фактори та необхідні функціональні характеристики, було визначено ряд компонентів, необхідних для вдалої побудови продукту.
2.3. Контролер
Контролер – це пристрій, призначенням якого прийом, передача та обробка сигналів від інших пристроїв та елементів системи. Основним призначенням контролера в даній системі є обробка сигналів, що поступають з сенсорів та датчиків, таких як датчик руху

В якості контроллера було обрано Arduino Uno R2 (рис. 2.1) – плату з відкритим початковим кодом на базі мікроконтроллера ATmega328P. У її склад входить все необхідне для зручної роботи з електроммеханічним обладнанняям:



  • 14 цифрових входів/виходів (з них 6 можуть використовуватися в якості ШІМ-виходів);

  • 6 аналогових входів;

  • кварцовий резонатор на 16 МГц;

  • роз'єм USB;

  • роз'єм живлення;

  • роз'єм для програмування всередині схеми;

  • кнопка скидання.

Для початку роботи з пристроєм досить просто подати живлення від AC/DC-адаптера або батарейки, або підключити його до комп'ютера за допомогою USB-кабелю. USB плати захищений від перевантаження запобіжником, що автоматично розірве з'єднання при споживанні струму більше 500 мА.

Обсяг флеш-пам'яті становить 32 КБ (з яких 0.5 КБ використовуються завантажувачем). Мікроконтролер також має 2 КБ пам'яті SRAM і 1 КБ EEPROM (з якої можна зчитувати або записувати інформацію за допомогою бібліотеки EEPROM).

Кожен з 14 цифрових контактів може працювати як на вход, так и на виход. Рівень напруги на контактах обмежений 5 В. Максимальний струм, який може віддавати або споживати один контакт, становить 40 мА. Контакти також можуть виконувати додаткові функції:


  • послідовний інтерфейс – виводи 0 (RX) і 1 (TX) можуть використовуються для отримання і передачі даних по послідовному інтерфейсу;

  • зовнішні переривання – виводи 2 і 3 можуть служити джерелами переривань, що виникають при фронті, спаді або при низькому рівні сигналу на цих виводах;

  • ШІМ-сигнал – виводи 3, 5, 6, 9, 10 і 11 можуть виводити 8-бітові аналогові значення в вигляді ШІМ-сигналу;

  • інтерфейс SPI – виводи 10 (SS), 11 (MOSI), 12 (MISO), 13 (SCK) можуть здійснювати зв'язок по інтерфейсу SPI;

  • світлодіод – вивід 13 містить вбудований світлодіод, що вмикається при відправці значення HIGH, при відправці LOW — вимикається.

Кожен 6 аналогових входів (A0 — A5) може передати аналогову напругу у вигляді 10-бітного числа (1024 різних значення). За умовчанням, вимір напруги здійснюється щодо діапазону від 0 до 5 В.

Розпіновку даної плати можна побачини на рис. 2.2.



Фізична довжина і ширина друкованої плати становить 6,9 см і 5,4 см відповідно, з урахуванням роз'єму USB і роз'єму живлення, які виступають за межі плати. Чотири кріпильних отвори дозволяють прикріплювати плату до поверхні або корпусу. Відстань між цифровими виводами 7 і 8 становить 4 мм [11]. Більш детальні характеристики наведено в таблиці 2.1.



Рис. 2.1. Фізичний вигляд плати Arduino Uno [11]


Рис. 2.2. Схема розташування виводів плати Arduino Uno [11]

Таблиця 2.1 Характеристика контроллера Arduino

Каталог: bitstream -> 123456789
123456789 -> Менеджмент підприємницької діяльності
123456789 -> Використання у туризмі здобутків Сучасних інформаційних технологій на базі «Android» За багатьма сучасними оцінками операційна система, програмне забезпечення та технології
123456789 -> Міністерство освіти І науки, молоді та спорту україни міжнародний економіко-гуманітарний університет імені академіка степана дем’янчука с. О. Карпік Сучасні системи візуалізації даних Науковий керівник
  1   2   3   4   5   6   7



  • НАЦІОНАЛЬНИЙ ТЕХНІЧНИЙ УНІВЕРСИТЕТ УКРАЇНИ
  • КАФЕДРА ОБЧИСЛЮВАЛЬНОЇ ТЕХНІКИ