Academic Journal
TECHNICAL ASPECTS OF DEVELOPMENT EMBEDDED 'SMART LIGHTING' DEVICE BASED ON MSP430 MICROCONTROLLER
| Τίτλος: | TECHNICAL ASPECTS OF DEVELOPMENT EMBEDDED 'SMART LIGHTING' DEVICE BASED ON MSP430 MICROCONTROLLER |
|---|---|
| Πηγή: | Технічні науки та технології; № 2(8) (2017): Технічні науки та технології; 151-161 Technical sciences and technology; No. 2(8) (2017): Technical sciences and technologies; 151-161 Технические науки и технологии; № 2(8) (2017): Технические науки и технологии; 151-161 |
| Στοιχεία εκδότη: | Національний університет «Чернігівська політехніка», 2018. |
| Έτος έκδοσης: | 2018 |
| Θεματικοί όροι: | decentralized control, наднизьке енергоспоживання, мікрофон, microphone sensor, illumination balancing, балансування освітленості, 0211 other engineering and technologies, 02 engineering and technology, сверхнизкое энергопотребление, децентралізоване керування, 01 natural sciences, 7. Clean energy, human detection, балансировка освещенности, 0103 physical sciences, 11. Sustainability, smart lighting, детектирование присутствия человека, вільне програмне забезпечення, микрофон, розумне освітлення, 9. Industry and infrastructure, ultra low-power, свободное программное обеспечение, умное освещение, децентрализованное управление, детектування присутності людини, freeware |
| Περιγραφή: | Актуальность темы исследования. Освещение потребляет 17,5% всего объема производимой на Земле электроэнергии. В некоторых регионах уровень потребления доходит до 50%. Совершенствование элементной базы и алгоритмов автономного управления освещением позволяет сократить потребление более чем вдвое (до 60%).Постановка проблемы. Существующие на сегодня устройства «умного освещения» или поставляются в виде централизованной системы с закрытыми управляющими протоколами и мощным вычислителем, или активно используют существующую коммуникационную сеть, которая не всегда предполагает расширение.Анализ последних исследований и публикаций. Рассмотрены централизованные и децентрализованные решения, в которых детектирование человека в помещении выполняется с помощью существующей сети устройств беспроводного обмена данимы (ZigBee), видеонаблюдение, микрофонов звукового диапазона. Особое внимание - на способы технической реализации аппаратной и программной частей, а также технологии и алгоритмы, которые при этом использовались: вейвлетперетворення, распознавания образов и регуляторов неклассической структуры.Выделение неисследованных частей общей проблемы. До сих пор не рассмотрен класс децентрализованных устройств «умного освещения», которые встраиваются в осветительный прибор, а также используют метод определения присутствия человека на основе присущих ее деятельности шумов звукового спектра.Постановка задачи. Спроектировать дешевое и компактное устройство «умного освещения», которое может встраиваться локально в каждом помещении или даже его части. Каждое отдельное устройство должно иметь как можно меньшую потребляемую мощность и минимальный набор датчиков.Изложение основного материала. Для предварительного усиления и фильтрации звукового сигнала рассчитан аналоговый полосовой фильтр на основе ОУ с однополярным питанием. Экспериментально получены АЧХ спектров шумов, присущих человеческой деятельности, с учетом выполненной классификации видов деятельности человека. На основе атаман АЧХ выполнялись настройки фильтра. Объединены существующие инструменты для разработки ПО таким образом, что позволяют разрабатывать и компилировать проект под любой ОС, не используя при этом закрытого и платного ПО.Выводы соответствии со статьей. Выполнено выделение критериев для сравнения децентрализованных устройств «умного освещения». Предложена структура устройства, является дешевой и масштабируемой, и такой, что легко модифицируется, альтернативой уже существующим образцам. По критерию себестоимости сенсорной части устройство опережает аналогичные существующие. Актуальність теми дослідження. Освітлення споживає 17,5 % всього об’єму виробленої на Землі електроенергії. В деяких регіонах рівень споживання доходить до 50 %. Вдосконалення елементної бази та алгоритмів автономного керування освітленням дозволяє скоротити споживання більше, ніж вдвічі (до 60 %).Постановка проблеми. Існуючі на сьогодні пристрої «розумного освітлення» або поставляються у вигляді централізованої системи з закритими керуючими протоколами та потужним обчислювачем, або активно використовують існуючу комунікаційну мережу, яка не завжди передбачає розширення.Аналіз останніх досліджень і публікацій. Розглянуто централізовані та децентралізовані рішення, в яких детектування людини в приміщенні виконується за допомогою існуючої мережі пристроїв бездротового обміну даними (ZigBee), відеоспостереження, мікрофонів звукового діапазону. Особлива увага – на способи технічної реалізації апаратної та програмної частин, а також, технології та алгоритми, які при цьому використовувалися: вейвлет-перетворення, розпізнавання образів та регуляторів некласичної структури.Виділення недосліджених частин загальної проблеми. Досі не розглянутий клас децентралізованих пристроїв «розумного освітлення», які вбудовуються в освітлювальний пристрій, а також використовують спосіб визначення присутності людини на основі властивих її діяльності шумів звукового спектру.Постановка завдання. Спроектувати дешевий та компактний пристрій «розумного освітлення», який може вбудовуватися локально в кожному приміщенні чи навіть його ділянці. Кожний окремий пристрій повинен мати якомога меншу споживану потужність та мінімальний набір датчиків.Викладення основного матеріалу. Для попереднього підсилення та фільтрації звукового сигналу розраховано аналоговий смуговий фільтр на основі ОП з однополярним живленням. Експериментально отримані АЧХ спектрів шумів, властивих людській діяльності, з урахуванням виконаної класифікації видів діяльності людини. На основі отаманих АЧХ виконувались налаштування фільтру. Поєднано існуючі інструменти для розробки ПЗ таким чином, що дозволяють розробляти та компілювати проект під будь-якою ОС, не використовуючи при цьому закритого та платного ПЗ.Висновки відповідно до статті. Виконано виділення критеріїв для порівняння децентралізованих пристроїв «розумного освітлення». Запропоновано структуру пристрою, який є дешевою та масштабованою, та такою, що легко модифікується, альтернативою вже існуючим зразкам. По критерію собівартості сенсорної частини пристрій випереджає аналогічні існуючі. Urgency of the research. Lighting consumes around of 17.5% of the total volume of electricity produced on Earth. In some regions the consumption reaches to 50%. Improving of electronic devices and algorithms for autonomous lighting control reduces the consumption of more than a half (60%).Target setting. Existing "smart lighting" devices is supplied as a centralized system with closed protocols and managers by a powerful computer, or actively using existing communications network, which is not always provides for extension.Actual scientific researches and issues analysis. The centralized and decentralized solutions of the human indoors detection is performed by using the existing network devices for wireless communications (ZigBee), video surveillance, and audio range microphone. Particular attention was acted on how the technical implementation of the hardware and software parts, as well as technologies and algorithms that were used in those solutions, wavelet transform, pattern recognition and regulators non-classical structure.Uninvestigated parts of general matters defining. Still not researched class of decentralized "smart lighting" devices, that are embedded into a lighting device and use method of determining the presence of humans by the their noise sound spectrum.The research objective. Design a cheap and compact "smart lighting" device that can be built-in locally in each room, or even its part. Each device must have as less power consumption as possible and a minimal set of sensors.The statement of basic materials. For pre-amplification and filtering of sound signal the analog band-pass filter based on unipolar OpAmp was designed. The frequency responses (spectrums) of the noises caused by human activity, taking into account the classification of those activities, was experimentally measured. Combinations of existing software development tools that allows to develop and compile a project under any operating system, without using proprietary software was composed and assembled.Conclusions. The set of selection criteria for comparison decentralized "smart lighting" devices was done. The structure of the cheap and scalable device, which is easily modified unlike to existing models, was proposed. On the cost of sensor part the proposed device ahead of similar ones. |
| Τύπος εγγράφου: | Article |
| Περιγραφή αρχείου: | application/pdf |
| Γλώσσα: | Ukrainian |
| ISSN: | 2411-5363 2519-4569 |
| Σύνδεσμος πρόσβασης: | http://tst.stu.cn.ua/article/view/113117 |
| Rights: | CC BY NC |
| Αριθμός Καταχώρησης: | edsair.scientific.p..8022c928da59a4ce03a9831c7ffa1ffb |
| Βάση Δεδομένων: | OpenAIRE |
| ISSN: | 24115363 25194569 |
|---|