Министерство образования и науки РФ

ФГБОУ ВО РГРТУ

Кафедра ТОР

 

 

 

 

 

 

Курсовая работа по дисциплине

«Системы и сети связи с подвижными объектами»

На тему:

«Радиосеть управления освещением»

Часть 1

 

 

 

 

 

Выполнил:

студент гр. 519

Масленков А.В.

Проверил:

Бакке А.В.

Рязань, 2018 г.

Краткое описание темы                                                                                                         

Основная задача работы состоит в создании модели радиосети, предназначенной для управления  освещения.  Радиосеть  состоит  из  светодиодных  светильников,  оснащенных радиотерминалами. По команде пользователя осуществляется дистанционное включение/выключение светильника, установку дежурного освещения, плавную регулировку яркости любого из имеющегося в сети светильника/группы светильников, запуск подготовленного светового сценария. В обратном направлении по запросу передается температура излучающей панели, источника питания, ток потребления лампы. Сообщение от пульта управления может быть широковещательным (адресуется всем активным лампам), может относиться к конкретному терминалу или к произвольной группе.

Исходные данные к проекту                                                                                         

Максимальное количество светильников в сети: 120                                                        

Радиус зоны радиопокрытия: 300м (PR=90% покрытие на границе обслуживания)           

Тип управления яркостью светильника: выбирается самостоятельно                                 

 Тип местности: торговое/выставочное/производственное помещение                            

Вероятность ошибки на бит P b : 10-5                                                                              

Диапазон частот, вид модуляции выбирается самостоятельно.

1. Постановка задачи и формулирование технических условий функционирования сети

1.1. Интерпретация назначения сети в виде произвольного прикладного решения в контексте заданной темы. Формализация телекоммуникационной услуги на основании анализа отношений "пользователь-сеть", схематизация отношений. Задачи служб уровня приложения пользователя.

Целью данной курсовой работы является разработка сети дистанционного управления освещением. Предположим, что есть некоторое торгово-выставочное помещение, в котором используется светодиодное освещение. Радиус зоны покрытия сети- 300 метров, количество светильников- 120 штук. С помощью пульта дистанционного управления и приложения пользователь может управлять параметрами этого освещения, а именно:

-        Включать/выключать отдельные группы светильников (с помощью интерфейса пользователя или акустическим способом)

-        Регулировать яркость отдельных групп светильников

-        Устанавливать дежурное освещение

-        Запускать подготовленный сценарий

Также пользователь по запросу получает значения  температуры излучающей панели, источника питания, ток потребления лампы.

Рисунок 1. Простейшая иллюстрация предполагаемой архитектуры сети

Отношения пользователь-сеть представлены на следующем рисунке в виде схемы

Рисунок 2. Схема отношений пользователь-сеть

Пользователь взаимодействует с объектом управления с помощью приложения посредством соответствующих команд и получает от объекта управления данные телеметрии. Пользователь работает со своим интерфейсом, где непосредственно выбирает нужные ему команды. Пользовательское приложение взаимодействует со службой управления сетевого терминала, который осуществляет выполнение команд пользователя.

1.2. Пояснение сеанса предоставления телекоммуникационной услуги, анализ параметров сеанса, формализация требований к качеству соединения и объему требуемых ресурсов. Характеристика информационного  трафика  в  прямом  и  обратном  направлениях  передачи:  вид  трафика, производительность или предполагаемый объем сообщений и т.п.

Информационный поток в данной сети имеет двунаправленный характер. В прямом направлении передаются сообщения управления и широковещательное сообщение. В обратном направлении: сообщения о готовности к работе, выполнении команд и телеметрии. Трафик в данной системе нерегулярный, участники сети обмениваются между собой короткими информационными сообщениями, включающими в себя команды и пакет телеметрии. Так что можно передавать сообщения с относительно небольшой скоростью. Основным требованием является – передача сообщений без ошибок и коллизий.

Понятие сеанса в данной сети можно не вводить, поскольку мы имеем дело с передачей команд управления раз в несколько секунд и получении пакета телеметрии раз в несколько минут.

1.3. Обоснование предполагаемой архитектуры радиосети, описание ключевых звеньев доставки сообщений. Пояснение модели выполнения телекоммуникационной задачи на примере многозвеньевой схемы взаимодействия элементов сети.

Топология сети- звезда, так как связь объектов управления между собой не требуется.

С помощью пользовательского оборудования пользователь осуществляет управление системой освещения. При запуске приложение инициирует опрос состояния, пульт управления опрашивает каждый объект системы на предмет готовности к работе и получает данные с датчиков телеметрии. Эти действия повторяются раз в несколько минут, телеметрия сохраняется в буфере. Приложение в свою очередь обновляет интерфейс, позволяя пользователю следить за состоянием светильников. 

Стоит отметить, что пульт управления всегда ведет сбор телеметрии раз в несколько минут и имеет возможность при необходимости самостоятельно изменять параметры освещения.

Наблюдая через интерфейс готовые к работе светильники, пользователь с помощью интерфейса выбирает нужные ему действия, приложение и пульт управления формируют команды управления, которые с помощью радиотерминала посылаются терминалу нужного объекта, далее микроконтроллер разбирает полученные команды и исполняет заданные действия.


Рисунок 3. Трехзвеньевая схема взаимодействия элементов сети

1.4. Формулирование и пояснений стратегии поведения сетевых объектов, введенных в п.1.3. Обоснование требований к функциональному составу сетевого терминала и командного узла.

На терминал возлагаются следующие функции:.    

1.      Включение/выключение освещения                                                                                                  

2.      Регулировка яркости                                                                                                                

3.      Передача на пульт управления сообщений, содержащих телеметрию


Рисунок 4. Функциональный состав сетевого терминала

      Сетевой терминал включает в себя микроконтроллер, который с помощью радиотерминала получает команды управления, обрабатывает и исполняет их, а также передает данные с датчиков; два источника питания( для микроконтроллера и непосредственно светильника);  для изменения яркости предусмотрен блок регулировки мощности, который также управляется микроконтроллером.; выключатель для ручного управления.

      На пульт управления возлагаются следующие функции:

       1.      Формирование и передача команд управления

       2.      Самостоятельное изменение параметров освещения (при необходимости)

       3.      Прием и хранение данных телеметрии

Рисунок 5. Функциональный состав пульта управления

      Модуль управления получает от приложения команды управления, формирует их для передачи и с помощью радиотерминала передает сетевому терминалу. В буфере хранятся данные телеметрии, которые если нужно передаются приложению для отображения пользователю. Также данные телеметрии поступают на диагностический модуль, который, анализируя их, может самостоятельно изменять параметры освещения.

      Важно отметить, что в данной сети предусмотрена возможность акустического управления освещением в той части помещения, где находится пользователь. С этой целью сетевой терминал оснащен микрофоном, который принимает определенный акустический сигнал. Микроконтроллер получая такой сигнал с помощью радиотерминала отправляет сообщение на пульт управления, который в свою очередь формирует команды включения/выключения освещения для остальных сетевых терминалов в данной части помещения.