Умный дом на основе базы Arduino петров

1.

Муниципальное бюджетное общеобразовательное учреждение
«Средняя общеобразовательная школа №144 г. Челябинска»
МБОУ «СОШ №144 г. Челябинска»
Умный дом на основе базы Arduino
Автор проекта: Петров Никита,
Обучающийся 10а класса
МБОУ «СОШ №144 г. Челябинска»
Наставник проекта: Дьякова Татьяна Юрьевна,
Учитель ОБЗР
МБОУ «СОШ №144 г. Челябинска»

2.

Цели и задачи
Цель заключается в разработке прототипа "Умного дома", который будет управлять освещением,
безопасностью с использованием Arduino. Это позволит не только продемонстрировать возможности
платформы, но и создать функциональную модель, которую можно адаптировать для реального использования.
Задачи:
1)Изучить литературу по теме исследования.
2)Изучить устройство Arduino и язык программирования.
3)Создать систему Умного дома на основе базы Arduino.
4)Апробировать систему Умный дом.
5)Рассчитать экономию электроэнергии.
6)Сравнить цену Умного дома на основе готового решения с ценой Умного дома на основе базы Arduino.
7)Сделать выводы, обобщения

3.

История умного дома
1950
Эмиль Матиас — «Дом с кнопками»: 23 кнопки автоматизируют домашние задачи
1966
Джеймс Сазерленд — компьютер Echo IV: управление вентиляцией и приборами
1975
Pico Electronics — стандарт X10: первое управление домашними устройствами
1990-е
Европейская ассоциация EIBA — протокол EIB, основа современных систем

4.

Интерес школьников к программированию
25%
Самый популярный
внеклассный курс среди
школьников —
программирование (ЯКласс /
Учи.ру)
13.9%
Будущий программист
среди школьников 8–14 лет
(опрос Rebotica)
14.9%
Хотят изучать C++
каждый седьмой школьник
95%
Хотят стать
программистами
школьники 7–15 лет в
рамках акции «Час кода»
(Accenture)

5.

Arduino vs Готовое решение
Arduino
Открытый код, самостоятельная настройка, защита данных, более 13 библиотек, экономия средств
Готовое решение
Управление через смартфон, универсальные датчики, установка «под ключ» — но от 99 000 руб

6.

Система «Сигнализация»
Пожарная сигнализация на базе Arduino: датчик пламени HW-491 фиксирует огонь → зуммер HW-512 издаёт
звуковой сигнал → светодиод HW-480 мигает красным.
1)Датчик пламени
HW-491 обнаруживает ИК-излучение огня, отправляет сигнал на Arduino (D3)
2)Обработка
Arduino читает сигнал через digitalRead(), оператор if-else определяет состояние
3)Оповещение
Красный светодиод мигает, зуммер подаёт сигнал каждые 150 мс

7.

Демонстрация системы «Сигнализация»

8.

Система «Освещение» и экономия энергии
Датчик движения HC-SR501 (185 руб.) управляет LED-освещением: свет включается только при
наличии человека.
Результат расчёта: потребление электроэнергии с датчиком движения дешевле в 4,66 раза.
Без датчика (весь день): 0,448 Вт ·
С датчиком (6 перемен × 15 мин): 0,096 Вт
Экономия не зависит от напряжения и мощности лампы — коэффициент 4,66 остаётся постоянным.

9.

Демонстрация системы «Освещение»

10.

Интеграция: система «Умный дом»
Системы «Сигнализация» и «Освещение» объединены в единую платформу и помещены в деревянный макет
дома для наглядности.
Пожарная безопасность
Датчик пламени HW-491 + зуммер + двухцветный светодиод
Умное освещение
ИК-датчик движения HC-SR501 + LED-светодиод
Единый код C++
Все модули управляются одной программой на Arduino Uno

11.

12.

Сравнение стоимости
Цена:
Экономия очевидна
Arduino Uno: 900 руб.
Готовое решение для 2-комнатной
Датчик пламени HW-491: 210 руб.
квартиры: 110 000 руб.
Светодиодный модуль HW-480: 189 руб.
Большой набор Arduino: 18 500
руб.
Зуммер HW-512: 270 руб.
Датчик движения HC-SR501: 185 руб.
Прочие компоненты: 450 руб.
Итого (мини-набор):
2 204 руб.
Выгода большого набора Arduino:
89 296 р

13.

Выводы и перспективы
Обе гипотезы подтверждены
Arduino обеспечивает модульность и объединяет устройства в единую управляемую систему
Экономия доказана
Датчик движения снижает потребление электроэнергии в 4,66 раза; Arduino-решение дешевле готового в
десятки раз
Следующий этап
Разработка отечественного аналога приложения Blynk для управления Arduino через смартфон

14.

Библиография
Библиография
1-[https://www.vedomosti.ru/society/articles/2023/03/09/965867-shkolniki-hotyat-programmirovanie]
2-[https://lp.uchi.ru/news/tpost/jftsajhlh1-pochti-polovina-rossiiskih-shkolnikov-ho]
3-[https://www.vedomosti.ru/society/articles/2023/03/09/965867-shkolniki-hotyat-programmirovanie]
4-[https://lp.uchi.ru/news/tpost/jftsajhlh1-pochti-polovina-rossiiskih-shkolnikov-ho]
5-[https://iz.ru/1295504/dmitrii-alekseev/povyshennyi-spros-rossiiskie-shkolniki-vybiraiut-it-professii]
6[https://www.cnews.ru/news/line/2019-12-18_issledovanie_accenture_95_rossijskih]
7-[https://habr.com/ru/companies/otus/articles/7014/]
8-[https://voiceapp.ru/articles/zigbee]
9-[https://blog.skillfactory.ru/proekty-arduino-ymniy-dom/]
10-[https://journal.tinkoff.ru/smart-house/]
11-[https://роботехника18.рф/библиотеки-ардуино/]
12-[https://um-d.ru/prices]
13-[https://www.scarlett.ru/blog/plyusy-i-minusy-umnogo-doma/]
14-[https://www.wildberries.ru/catalog/195264171/detail.aspx]