16_Antosz.pdf

Szybkobieżne Pojazdy Gąsienicowe

(23) nr 1, 2008

Piotr ANTOSZ

Klaudiusz GATYS

INTERFEJS DŹWIĘKOWY CANOPEN ORAZ JEGO

WYKORZYSTANIE W INTELIGENTNYM DOMU

Stre sz cze nie : W a rtykule omawia układ sterowania domem HOMIQ zbudowany z przemysłowego

sterownika PLC, sieci CAN oraz modułów we/wy CANopen o nazwie HION (Home I/O Node) posiadających

interfejs interaktywnej odpowiedzi głosowej IVR z mową syntetyczną w yge nerowaną programem IVONA firmy

IVO Software.

Słowa kluczowe: interfejs dźwiękowy, CANopen, i nteligentny b ud yne k, IVR

1. WSTĘP

Otwarty System Sterowania Domem HOMIQ zwany dalej Systemem jest wspólnym

projektem firm CLANET oraz COMPASS. W nazwie systemu, zamiast obiegowo używanego

pojęcia „Sterowania Budynkiem”, użyto sformułowania „ Sterowania Dome m” ponieważ słowo

„Dom” oznacza naturalne środowisko, w którym żyje człowiek i jest głęboko osadzone w jego

sferze emocjonalnej. Proponowany system ukierunkowany jest na przyjazną i harmonijną

interakcję z człowiekiem w jego naturalnym środowisku w celu podniesienia komfortu oraz

bezpieczeństwa. Określenie „Otwarty” w nazwie systemu oznacza przede wszystkim, że system

jest otwarty na inwencję oraz kreatywność ludzi realizujących swoje pasje.

2. ZAŁOŻENIA PROJEKTOWE DLA SYSTEMU HOMIQ

System sterowania domem HOMIQ wg jego autorów powinien być:

¾ przyjazny i „humanistyczny”, zakładający, że użytkownikiem może być zarówno

dziecko jak i osoba w sędziwym wieku;

¾ oparty na otwartych standardach zapewniających jego systematyczny rozwój;

¾ niezawodny podobnie jak systemy elektroniki cyfrowej stosowane w technice

motoryzacyjnej;

¾ „niewidzialny” dla użytkownika w warstwie mechanicznej;

¾ otwarty - program sterujący udostępniany jako kod otwarty;

¾ możliwy do zastosowania w budynkach o tradycyjnych instalacjach elektrycznych,

grzewczych etc.;

¾ możliwy do samodzielnego montażu oraz zaprogramowania przez użytkownika o

kwalifikacjach na poziomie technika;

¾ gwarantujący możliwość ciągłej rozbudowy;

¾ tani w budowie i eksploatacji.

3. ROZWIĄZANIA TECHNICZNE SYSTEMU HOMIQ

Autorskie rozwiązanie firm CLANET oraz COMPASS – otwarty system sterowania

domem HOMIQ został zaprojektowany przy następujących założeniach technicznych:

Mgr inż. Piotr ANTOSZ – Compass, Gliwice,

mgr i nż. Klaudiusz GATYS – Clanet, Gliwice

Piotr ANTOSZ, Klaudiusz GATYS

¾ funkcje jednostki sterującej pełni przemysłowy sterownik PLC programowany zgodnie z

europejską normą IEC 61131-3;

¾ kod programu sterującego domu ma licencję kodu otwartego ( open source );

¾ układ we/wy jest rozproszony w budynku;

¾ komunikacja z układem we/wy odbywa się przy pomocy magistrali CAN oraz protokołu

CANopen;

¾ rozproszone moduły we/wy tzw. HIONy ( Home I/O Node ) są mechanicznie dostosowane

do gabarytów standardowej puszki instalacyjnej o średnicy 60mm;

¾ moduły HION są zasilane napięciem 24V DC;

¾ zasilanie modułów HION dostarczane jest wspólnym kablem z magistralą CAN;

¾ logika modułów HION jest izolowana galwaniczne od zasilania oraz od magistrali CAN;

magistrala CAN jest izolowana galwanicznie od logiki modułu HION oraz od zasilania;

¾ moduły HION są wyposażone w we/wy dwustanowe oraz we/wy analogowe;

¾ moduły HION dodatkowo wyposażone są w wejście układu zdalnego sterowania w

podczerwieni w standardzie RC5 oraz wyjście audio umożliwia jące odtwarzanie dźwięków

zapisanych na karcie SD;

¾ karta SD o pojemności 2 GB w którą wyposażone są moduły HION zawiera komunikaty

głosowe zapisane jako mowa syntetyczna wygenerowana przy pomocy syntezatora mowy

IVONA firmy IVO Software z Gdyni; komunikaty te są wykorzystywane przez interfejs

interaktywnej odpowiedzi głosowej ( Interactive Voice Response IVR );

¾ interfejs interaktywnej odpowiedzi głosowej IVR jest podstawowym interfejsem służącym

do komunikacji z człowiekiem;

¾ moduły HION są przygotowane sprzętowo (wejście audio) do realizacji interfejsu IVR

wykorzystującego rozpoznawanie mowy;

¾ system HOMIQ może współpracować z istnie jącą siecią elektryczną budynku i

istnie jącym systemem grzewczym.

4. ARCHITEKTURA SYSTEMU HOMIQ

Rys.1. Struktura systemu HOMIQ

Intefejs dźwiękowy CANopen oraz jego wykorzystanie w inteligentnym domu

5. STRUKTURA SPRZĘTO WA MODUŁU HION

Kluczowym elementem Systemu jest HION ( Home I/O Node ) - moduł we/we

realizujący protokół CANopen dla urządzeń typu slave oraz posiadający wyjście audio

niezbędne do zrealizowania interfejsu użytkownika. Mechanika modułu HION umożliwia

jego umieszczenie w standardowej puszce instalacyjnej o średnicy 60 mm, dzięki czemu cały

system jest „niewidzialny” dla użytkownika.

Moduły HION ( H ome I / O N ode) będące podstawowymi „klockami” w systemie domu

HOMIQ w warstwie sprzętowej składają się z następujących elementów:

•

rdzenia ( HION-CORE);

•

interfejsu audio wraz z kartą SD ( HION-AUDIO);

•

interfejsu obiektowego ( HION-IO).

Rys.2. Struktura sprzętowa modułu HION

6. STRUKTURA OPROGRAMOWANIA MODUŁU HION

W skład systemu COSIX166 wchodzą następujące elementy :

¾ monitor serwisowy ( maintenance monitor ) MM166;

¾ wielozadaniowy system operacyjny czasu rzeczywistego z wbudowaną obsługą sieci

CAN UX166;

¾ biblioteka CANopen dla węzłów typu slave CO166;

¾ aplikacja HION.

Piotr ANTOSZ, Klaudiusz GATYS

7. REALIZACJE

Pilotowa instalacja systemu HOMIQ została zrealizowana dla mieszkania o

powierzchni 80 m 2 znajdującego się w Gliwicach i składa się z :

¾ sterownika PLC XC100 firmy Moeller;

¾ magistrali CAN o długości 70mb rozprowadzonej podtynkowo;

¾ 7 szt. układów HION ( Home I/O Node ) zabudowanych w puszkach instalacyjnych we

wszystkich pomieszczeniach.

Układy HION są zintegrowane z mechanizmami serii Modul firmy Berker. Interfejs

użytkownika do wszystkich zrealizowanych układów automatyki został wykonany jako

interfejs interaktywnej odpowiedzi głosowej sterowany z pilota zdalnego sterowania . Każdy

moduł HION posiada 2 sztuki głośników zintegrowanych z mechanizmami Berker.

Zrealizowane oprogramowanie obejmuje :

¾ układ regulacji ogrzewania zakładający, że każde pomieszczenie może pracować wg

oddzielnego harmonogramu i współpracujący z armaturą firmy Danfoss;

¾ układ sterowania głównym oświetleniem pomieszczeń z funkcją oszczędzania energii;

¾ układ sterowania oświetleniem nocnym pomieszczeń typu LED;

¾ układ symulacji obecność mieszkańców pod ich nieobecność obejmujący zarówno

sterowanie oświetleniem jak i prowadzenie „symulowanych” rozmów;

¾ układ samoczynnego sterowania głównym zaworem wody pod nieobecność

mieszkańców;

¾ układ zabezpieczający mieszkanie przed zalaniem wodą wraz z sondą wykrywającą

wypływ wody;

¾ programowany „budzik” obsługujący każde pomieszczenie niezależnie;

¾ „mówiący” zegar;

¾ „mówiący” kalendarz;

¾ „mówiący” termometr temperatury pomieszczenia i temperatury zewnętrznej;

¾ układ automatycznej regulacji głośności komunikatów w zależności od pory dania

oraz poziomu natężenia dźwięku w pomieszczeniu.

Planowane oprogramowanie obejmuje :

¾ „mówiący” przypominacz obsługujący każde pomieszczenie niezależnie

programowany z PC;

¾ układ sterowania zewnętrznymi roletami przeciwsłonecznymi współpracujący z

czujnikiem wiatru;

¾ „mówiący” wskaźnik siły wiatru;

¾ układ przypominający o niezaryglowanych drzwiach wejściowych;

¾ układ przypominający o niezamkniętych oknach przy opuszczaniu mieszkania;

¾ układ przypominający o niezamkniętych oknach podczas deszczu;

¾ układ powiadamiania głosowego na telefon komórkowy o zdarzeniach;

¾ układ przekazywania informacji głosem z przypominacza domowego na telefon

komórkowy;

¾ układ przypominający o niewyłączonych odbiornikach energii typu żelazko, grzałka,

etc.;

¾ układ regulacji wilgotności w mieszkaniu;

¾ układ mierzący chwilowe i średnie zużycie energii całkowite oraz z podziałem na

pomieszczenia;

¾ „mówiący” układ ostrzegający przed niebezpiecznymi gazami ( gaz ziemny, tlenek

węgla).

¾ „mówiącą” i niewidoczna ( wbudowaną w posadzkę ) wagę łazienkowa.

Intefejs dźwiękowy CANopen oraz jego wykorzystanie w inteligentnym domu

8. UWAGI KOŃCOWE

Autorzy pragną podziękować firmie IVO Software z Gdyni za udostępnienie licencji

programu IVONA do realizacji niniejszego projektu.

9. LITERATURA

[1] Praxis Profiline CANopen Vogel Verlag, 2002.

[2] XC164-16 Single Chip Microcontroller with C166SV2 Core. Volume 1 System Unit.

Infineon Technologies AG. 2004.

[3] XC164-16 Single Chip Microcontroller with C166SV2 Core. Volume 2 Perpherial

Units. Infineon Technologies AG. 2004.

[4] User Manual for PLC Programming with CoDeSys 2.3. 3S-Smart Software Solutions

2005.

CANOPEN AUDIO INTERFACE

Abstract: This paper presents CANopen Audio Interface used in HION (Home I/O Node) – a basic

component of Open Home Automation System HOMIQ. Audio interface plays the major role in the human

interface which must be suitable as well for children as for old peoples. HOMIQ system is based on industry

automation standards : IEC 61131-3 and CANopen.

Recenzent: dr inż. Zbigniew RACZYŃSKI

Plik z chomika:

Inne pliki z tego folderu:

Inne foldery tego chomika: