ВКР Разработка среды управления “Умным домом”

На 1 февраля 2023 года оригинальность более 80%

Могу проверить вам актуальную оригинальность работы при покупке, пишите в личку.

Оригинал документа в pdf, конвертация в Word автоматическая (в word могут быть недочеты, которые вы легко исправите самостоятельно)

Дипломная работа состоит из 40 страниц, включает в себя приложение из 1 страницы (веб-ссылка на рабочую папку с проектом), 36 рисунков в виде схем, листингов программ и скриншотов, а также 13 литературных источников.

В ходе работы были рассмотрены проблемы совместного использования современных беспроводных протоколов передачи данных, изучены и использованы на практике возможности этих протоколов связи.

Первая глава посвящена теоретической части, в ней приводится начальные сведения о работе. Вторая глава – посвящена разработке программного кода для «умных» устройств внутри сети «Умного дома». В третьей главе иллюстрируется созданная среда управления, в виде веб-интерфейса. В Заключении подведены итоги проделанной работы, приведены новые полученные знания.

В дипломной работе созданы условия для дальнейшего использования результатов разработки в современных условиях концепции «Интернета вещей» (англ. Internet of things). В частности, это касается таких направлений, как «Умный дом» (автоматизация процессов внутри жилого дома), «Умная ферма» (автоматизация сельского хозяйства) и «Индустрия 4.0» (использование сети Интернет в промышленных процессах).

В современном мире количество устройств, подключенных к сети Internet или подключенных между собой по другим протоколам связи, экспоненциально растет. В связи с данным феноменом начиная с 1999 года все больше набирает популярность концепция интернета вещей (англ. Internet of things, IoT). Концепция представляет собой осмысление перспектив широкого применения средств радиочастотной идентификации для взаимодействия физических предметов между собой и с внешним окружением. Стоит отметить, что развитию данной концепции помогли и продолжают помогать ряд технологий, таких как: распространение беспроводных сетей, появление облачных вычислений (англ. Cloud computing), развитие технологий межмашинного взаимодействия, начало активного перехода на IPv6 и освоение программно-определяемых сетей.

Целью данной выпускной квалификационной работы является разработка легко масштабируемой, энергоэффективной, беспроводной сети устройств для управления бытовыми приборами внутри дома, а также для мониторинга показаний помещений в удобной для пользователя среде управления.

В связи с поставленной целью в данной работе решаются следующие задачи:

1. Выбор способа (протоколов) для передачи данных.

2. Планирование топологии сети.

3. Распределение выполняемых задач для устройств в сети.

4. Прототипирование устройств и разработка программного кода.

5. Планирование структуры и разработка сайта, выполняющего роль

среды управления.

Объект исследования – интернет вещей (англ. IoT).

Предмет исследования – применение концепции интернета вещей на практике.

При написании данной выпускной квалификационной работы использовались следующее методы:

• Анализ литературы. В основном были анализированы статьи из

сети Интернет.

• Моделирование. Система была воспроизведена вживую, для нее

был разработан программный код.

• Наблюдение. После воспроизведения системы над ней велось

наблюдение в течение ограниченного времени.

В данной работе планируется упростить внедрение новых сетей концепции IoT для использования внутри «Умного дома».

Выпускная квалификационная работа (ВКР) состоит из 40 листов (включая титульный лист), а также содержит приложения в виде ссылки на исходный программный код.

Содержание

Введение ................................................................................................................... 3 Глава 1. Теоретические сведения .......................................................................... 5

1.1 Используемые протоколы связи ESP-NOW, LoRa, WebSocket ................ 5 1.2 Сведения о платах серии ESP ....................................................................... 8 1.3 Топология разрабатываемой сети ................................................................ 9

Глава 2. Разработка сети устройств ..................................................................... 12 2.1 Схема подключения устройств ................................................................... 12 2.2 Принцип работы передатчика данных ....................................................... 15 2.3 Принцип работы сервера ............................................................................. 20

Глава 3. Разработка среды управления ............................................................... 28 3.1 Файловая система LittleFS и загрузка файлов «по воздуху» ................... 28 3.2 Структура и описание работы сайта .......................................................... 30

Заключение ............................................................................................................ 36 Список используемых источников ...................................................................... 37 Приложение. Исходный код программ ............................................................... 39

Список используемых источников

1. ESP8266 NodeMCU WebSocket Server: Control Outputs (Arduino IDE) [В

Интернете] / авт. Santos Rui // Random Nerd tutorials. - 2020 г.. -https://randomnerdtutorials.com/esp8266-nodemcu-websocket-server-arduino/.

2. ESP-NOW with ESP8266: Receive Data from Multiple Boards (many-to-one) [В Интернете] / авт. Santos Rui // Random Nerd Tutorials. - 2020 г.. -https://randomnerdtutorials.com/esp-now-many-to-one-esp8266-nodemcu/.

3. ESP8266 прошивка, программирование в Arduino IDE [В Интернете] /

авт. Труш Сергей // Хабр. - 2016 г.. - https://habr.com/ru/post/371853/.

4. ESP8266 ADC – Read Analog Values with Arduino IDE, MicroPython and

Lua [В Интернете] / авт. Santos Rui // Random Nerd Tutorials. - 2015 г.. -https://randomnerdtutorials.com/esp8266-adc-reading-analog-values-with-nodemcu/.

5. A Beginner's Guide to the ESP8266 [В Интернете] / авт. P. Pieter // Multicast Domain Name System. - 2017 г.. -https://tttapa.github.io/ESP8266/Chap08%20-%20mDNS.html.

6. Install ESP8266 NodeMCU LittleFS Filesystem Uploader in Arduino IDE [В Интернете] / авт. Santos Rui // Random Nerd Tutorials. - 2021 г.. -https://randomnerdtutorials.com/install-esp8266-nodemcu-littlefs-arduino/.

7. ESP8266 NodeMCU OTA (Over-the-Air) Updates – AsyncElegantOTA using Arduino IDE [В Интернете] / авт. Santos Rui // Random Nerd Tutorials. - 2021 г.. - https://randomnerdtutorials.com/esp8266-nodemcu-ota-over-the-air-arduino/.

8. Гриффитс Д. Изучаем программирование на С; пер. с англ. /Девид

Гриффитс, Дон Гриффитс. — М.: Эксмо, 2013. -624 с.

9. Блум Джереми. Изучаем Arduino: инструменты и методы технического

волшебства: Пер. с англ. — СПб.: БХВ-Петербург, 2017. — 336 с.

10. Таненбаум Э., Остин Т. Архитектура компьютера. 6-е изд. — СПб.:

Питер, 2013. — 816 с.

11. Таненбаум Э., Бос Х. Современные операционные системы. 4-е изд. —

СПб.: Питер, 2015. — 1120 с.

12. Фримен Эрик, Фримен Элизабет. Изучаем HTML, XHTML и CSS =

Head First HTML with CSS & XHTML. — П.: «Питер», 2010. —

656 с. — ISBN 978-5-49807-113-8.

13. Эд Титтел, Джефф Ноубл. HTML, XHTML и CSS для чайников, 7-е

издание = HTML, XHTML & CSS For Dummies, 7th Edition. —

 М.: «Диалектика», 2011. — 400 с. — ISBN 978-5-8459-1752-2