«Умный дом», «Умный город», «Умный мир»?

ВВЕДЕНИЕ

Мы живем в удивительное время, когда всё в окружающей среде очень быстро меняется, преобразуется. XXI век – век скоростей, потоков информации и новых технологий. В данной работе речь пойдет об интересном изобретении современности, в котором огромное количество инженерных систем – от освещения до охранно-пожарной сигнализации и супер-новых «умных» дорог. Мы рассмотрим понятие и характеристики систем «умный дом» и «умный город». Эта тема является весьма актуальной, поскольку современный человек все более часто стремится сделать свою жизнь комфортной и безопасной, накапливается опыт проектирования сложных систем, инфраструктура становится все более загруженной. Все это ведет к созданию вышеупомянутых систем. Цель данной работы: рассмотрение и характеристика определения и принципов работы систем «умный дом», «умный город».Задачи, которые помогут достигнуть цель: Рассмотреть понятие и принцип действия системы «умный дом» (рассказать кратко об историческом развитии данной концепции, об управлении системой, ее достоинствах и недостатках).Охарактеризовать систему «умный город» (рассказать о принципах системы, ее составляющих, перспективах развития).Сделать выводы о значимости, полезности для современного общества систем «умный дом», «умный город». Итогом написания реферата станет осознание необходимости развития, распространения и углубления знаний об интеллектуальных системах и сетях. Понятие и принцип действия системы «Умный дом»Историческое развитие «умного дома»Чтобы начать разбираться в принципах работы упомянутых ранее систем, необходимо дать им определение. Что же такое «умный дом»? Определение было сформулировано в Вашингтоне еще в 1970-х гг. и гласило следующее: это особое здание, обеспечивающее продуктивное и эффективное использование рабочего пространства». Определение очень общее и краткое, которое не особо понятно простому человеку. Позднее ученые дали более конкретное понятие «умному дому». «Умный дом» - это система автоматики, которая обеспечивает комфортные условия существования в доме вне зависимости от внешних факторов [6]. Мы живем во времена, когда экология (особенно в крупных городах) очень плохая, а аварии государственных коммуникаций становятся нормой, а иногда, вообще не обеспечивают нормального снабжения, тема «дома разумного» становится очень актуальной. И удивительно, что многие системы жизненно-необходимые человеку вообще не выпускаются. На самом деле, ситуация с автоматикой не случайна, а имеет логическое объяснение. Как исторически жил человек? В разных климатических поясах нашей планеты жизнь складывалась по-разному. В полярных областях и тропической зоне условия существования различны. Но все же, в жилище присутствует некоторая общность - обособление человека от внешних воздействий какими-нибудь стенами и крышей. Не зря же так часто говорят про «крышу над головой». Такое жилище, как правило, комплектовалась «очагом» для приготовления пищи и обогрева. Вот так человечество живет практически до сих пор. Сантехника и водопровод, имеющиеся в античности, были прекрасно забыты. Возрождение гигиены произошло только в конце 19-го века. Автоматика же, пригодная для быта появилась с первыми микропроцессорами только в конце 70-х годов ХХ-го века. А современная автоматика - дитя ХХI-го. И наше жилище обрастало теми приспособлениями, которые были в ходу и могли «приспособиться» для бытовых нужд. На сегодняшний день система «умный дом» наиболее востребована в Китае, Японии, Германии, Сингапуре. «Умных» домов в России пока немного, этот рынок в нашей стране только формируется [2]. На сегодняшний день мы пользуемся прекрасными новейшими технологиями в области связи и вычислительной техники, но почему-то большая половина общества продолжает относиться к своему жилищу как раньше, по-старому. Состоятельные люди, как было и раньше в истории, нанимают прислугу, средний и низший класс справляются с домом своими силами, в основном физическими. Но сейчас то время, когда электроника становится дешевле, инженерных знаний становится все больше, автоматика для дома уже не является чем-то недосягаемым. То, что стоило двадцать лет назад десятки тысяч долларов, сегодня укладывается в сотню. Тут можно говорить о прогрессе. И можно говорить об автономных коммуникациях для индивидуального дома. Сегодня такой подход к строительству более грамотный, более дешевый и более быстрый. Сейчас строят быстрее, чем согласовывают. Только без автоматики эти задачи выполнить невозможно.Создание коммуникационных систем «умного дома»В настоящее время активно идет разработка автоматизированных систем для жилых объектов. В основном специалисты создают инженерные сети и работают над их управлением. Инженерные коммуникации внедряются поэтапно: сначала создаются система отопления, система кондиционирования и вентиляции, затем - «умный» свет и мультимедийные технологии. Координация работы производится благодаря сенсорным панелям, через сеть Интернет или сотовый телефон, а также с помощью одно-, двух - или многокнопочных выключателей.В комплекс по проектированию загородных домов, оснащенных «умными функциями», входит:· разработка проекта системы управления освещением,· создание концепции мультимедийных систем (домашние кинотеатры, музыкальные центры),· установка климатического контроля,· управление вентиляцией, кондиционированием, отоплением и водоснабжением,· установка системы силовой электрики,· интеграция системы канализации,· установка системы безопасности, диспетчеризации,· подключение любых систем по желанию заказчика (система ландшафтного полива, система антиобледенения кровли, ступенек, дорожек и водостоков и д. т.) [2].Управление системой «умный дом»Основываясь на предоставляемых нижележащими уровнями сервисами, создается уровень, в котором все аспекты управления инфраструктурой здания сводятся в единую систему, выполняющую многообразные функции, в число которых входят:·пожарная сигнализация;·управление параметрами среды;·контроль доступа в здание;·сигнализация взлома;·управление лифтами;·телевизионное слежение;·регистрация времени пребывания;·управление освещением;·контроль использования электрической энергии;·отопление, вентиляция, поддержание микроклимата;Кроме выполнения целевых функций на инфомационно-вычислительную систему возлагаются функции управления информационной инфраструктурой:- контроль доступа к информации и управление безопасностью;- управление рабочей нагрузкой;- контроль производительности;- управление событиями;- автоматизированное управление хранением данных;- управление проблемами;- управление транспортом данных;- управление рассылкой отчетов;- управление Web-серверами;-управление сетью [5].Человек может управлять интеллектуальным домом или зданием с помощью некоторых средств управления, размещенных в самом здании или его окрестностях, но включенных в ту же коммуникационную среду, что и все остальные компоненты системы. Но существует множество случаев, когда бывает необходимо или желательно удаленное управление подсистемами интеллектуального дома.Интеллектуальный дом предоставляет возможность создания в рамках интегрированной системы управления подсистемы удаленного управления, то есть управления на расстоянии.Эта подсистема позволяет получать информацию о событиях и состоянии некоторых параметров и удаленно посылать команды управления всей системе или ее отдельным компонентам. При подключении интеллектуального дома к сети, связывающей отдельные объекты в единое целое, что позволит осуществлять мониторинг систем жизнеобеспечения, энергосбережения ресурсов, безопасности и т. д. Решение любых вопросов, связанных с упомянутыми системами, а также доставка различных услуг по сети станет гораздо проще и эффективнее. Высшая форма интеллектуального жилища: обмен информацией как внутри дома, так и вне его происходит с помощью стандартных цифровых протоколов. Все компоненты системы интегрированы в единое коммуникационное пространство [2].Плюсы и минусы системы «умный дом»Говоря о ключевых преимуществах описываемой системы, следует обратить внимание на ее многозадачность. Она решается за счет применения, предлагаемого потенциальному покупателю, функционального набора характеристик. Например:удовлетворяет капризы требовательных жильцов;берет на себя обязанность по обслуживанию приборов и коммуникаций;облегчает эксплуатацию современной бытовой техники;контролирует работу осветительных приборов и установку времени их автоматического отключения, или включения, если в этом возникает необходимость;поддерживает комфортную температуру и влажность в помещении;управляет обогревающими системами;управляет охранными системами;предотвращает возникновение опасных утечек в инженерных системах дома;управляет автоматическими воротами, ставнями, и прочими функциональными возможностями;имеет свойство сопряжения с мобильными устройствами, что позволяет управлять системой на расстоянии. Такая многофункциональность приносит пользу людям пожилого возраста и людям с ограниченными возможностями [6]. Согласно статистике правоохранительных органов, те загородные дома, которые оборудованы «умными» системами, реже попадают в сводки ограблений. И если злоумышленник решит проникнуть в дом, то неожиданно включившийся свет и играющая музыка создадут иллюзию обитания, отпугивая посторонних лиц с недобросовестными намерениями.Эти критерии создают заманчивую перспективу для покупки системы, которая облегчит жизнь большинству владельцев загородных домов, проживающих в них круглогодично.Недостатки также имеются. Среди минусов «Умного дома» стоит отметить:Высокую стоимость, не только требуемого для установки оборудования, а также расходы на монтажные работы, настройку, техническое и сервисное обслуживание. Стоит обратить внимание на то, что необходимо более тщательно проанализировать реальные отзывы пользователей подобных систем. Спешка и доверие к рекламе, согласно которой затраты могут окупиться через пять лет после установки, настораживают. Здесь важно помнить, что технический прогресс на месте не стоит. Какие-то функции спустя все те же пять лет станут неактуальными или будут кардинально усовершенствованы.Монтаж вспомогательных приборов в виде датчиков, сенсоров, проводов. На стадии строительства дома или на момент последнего ремонта желание на установку «Умного дома» могло еще не возникнуть. А, значит, возникнут дополнительные хлопоты, которые не всегда могут быть безопасными для здоровья и жизни людей;Важно предусматривать также затраты на источник бесперебойного питания требуемой мощности. Он должен выдерживать нагрузку, подключаемого к системе оборудования. Есть еще один момент — его не поставишь в углу жилой комнаты. Для таких устройств обычно заранее выделяется специальное помещение. Например, если это будет генератор — помещение дополнительно звукоизолируют.Капремонт дома, по сути, неизбежен, хотя из этого минуса можно извлечь несколько плюсов.Могут возникнуть проблемы интегрирования техники, произведенной разными производителями. Если произойдет поломка, восстановить систему будет крайне сложно.Технология имеет способность к быстрому моральному износу. Вопрос актуальности современной электроники, которая стремительно совершенствуется, особенно остро встает, когда продавец «поет» об окупаемости устанавливаемой системы. Приобретенная за огромные деньги, уже спустя полгода она может вдвое упасть в цене.Незапланированный перегрев может навсегда убить «мозги» «Умного дома» [6].Таким образом, охарактеризовав понятие и принцип действия системы «умный дом», можно сделать вывод о том, что это очень сложная, высокотехнологичная система, отвечающая за комфорт и безопасность жильцов. Как и любая другая, имеет плюсы и минусы, но большинство отзывов пользователей - положительные. Что такое «умный город»?Принципы и свойства системы «умный город»Умный город – это градостроительная концепция интеграции множества информационных и коммуникационных технологий, созданная для управления городской инфраструктурой: транспортом, образованием, здравоохранением, системами ЖКХ, безопасности и тд. Целью создания «умного города» является улучшение качества жизни жителей с помощью технологии городской информатики для повышения эффективности обслуживания и удовлетворения нужд резидентов. Определение «умного города» трактуется экспертами неоднозначно. И все же их формулировки сходятся в одном: умный город управляется данными, а управление данными позволяет муниципальным службам повышать качество жизни населения. Источниками данных служат видеокамеры, различные датчики, сенсоры, информационные системы и прочее. Ключевая идея системы – город должен управлять собственными ресурсами, а городская среда должна оставаться недорогой и устойчивой [3].Среди свойств «умного города» выделяют такие как мобильность, повышенный уровень урбанизации и мобильности, качества жизни, социализации, персонификации, модернизации инфраструктуры, виртуализации.Принципы системы «умный город»:Ориентация на человекаФормирование устойчивой и безопасной городской средыСоблюдение баланса интересов, принципов развития и возможностейДоступность и удобство сервисов и услугИнтегрированность, взаимодействие и открытостьАкцент на экономической эффективности [4].Составляющие системы «умный город»На практике выделяют 8 основных составляющих системы «умного города». Рассмотрим их.  Энергетика: автоматизированная интеллектуальная энергосеть и гибкая распределительная система; интеллектуальная система учета и регулирование спроса; интеграция возобновляемых видов энергии; программно-аппаратный комплекс управления интеллектуальной энергосетью, энергоэффективные здания и сооружения.Водоснабжение: автоматизированные водозабор, водораспределение, водоотведение и обнаружение утечек; регулирование дождевого стока и паводковых вод в городе; интеллектуальная система учета и регулирование спроса; программно-аппаратный комплекс управления водоснабжением.Транспорт: контроль транспортных потоков и качества дорожного покрытия; сбор платы за пользование дорогами; инфраструктура зарядных станций для электромобилей; программно-аппаратный комплекс управления дорожным движением и общественным транспортом.Безопасность: системы видеонаблюдения, видеофиксации и обеспечения физической безопасности объектов инфраструктуры; системы обеспечения вызова экстренных оперативных служб; системы оповещения; программно-аппаратный комплекс управления системами безопасности.Услуги: электронные правительство, образование, здравоохранение и туризм.Интеграция: единое информационное пространство умного города, агрегирующее информацию от объектов городской инфраструктуры, системы управления и жителей.Правительство: системы поддержки принятия решений, анализа и прогнозирования, управления инцидентами, предоставления государственных и муниципальных услуг в электронном виде, публикации открытых данных.Жители: пользователи объектов инфраструктуры и информационных услуг; поставщики информации в режиме «обратной связи» [4].Перспектива развития концепции «умный город» в РоссииПо последним прогнозам, степень урбанизации в Российской Федерации уже к 2025 году станет выше, чем средний показатель по миру – порядка 81%. Указанные темпы урбанизации без внедрения технологий «умных городов» с высокой вероятностью обернутся огромными экономическими, социальными и экологическими проблемами.Для того, чтобы городская инфраструктура соответствовала прогнозируемым реалиях, необходимо повышать имеющиеся мощности, либо повышать эффективность уже существующих систем.Ключевые целевые показатели российского проекта «Умный город»:Перевод документооборота в областях благоустройства, ЖКХ и градостроительства в цифровой вид.Внедрение цифровых инструментов для участия местных жителей в принятии решений актуальных вопросов в области городского развития.Внедрение автоматизированных систем диспетчеризации для коммунальных предприятий.Параллельно предполагается увеличивать количество сооружений, подключаемым к современным системам по учёту коммунальных ресурсов.При разработке проекта Минстрой России создал специальную рабочую группу, получившую название «Умный город». В её состав вошли лучшие представители региональных и федеральных органов власти, - «Ростех», «Росатом», «Роснано», «Ростелеком» [1].

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

С каждым днем мы все более отчетливо понимаем, что информационно-коммуникационные системы прочно вошли в нашу жизнь. Более того, без достижений современных технологий жить становится более трудно. Стоит только задуматься, сколько раз мы нажимаем на кнопки приходя домой! Мы включаем телевизор, звоним по телефону, работаем на компьютере. А теперь представим себе, что половина из перечисленного находится у нас на сенсорном смартфоне. Приходя домой, мы нажимаем на нём пару кнопок, и дверь в дом плавно открывается, свет тихо включается, телевизор горит на любимом канале, микроволновка греет еду, поставленную туда заранее, и компьютер попискивает привычным звуком. Да, это достижения современности, продукты работы интеллектуального труда ученых. Охарактеризовав в данном реферате системы «умный дом» и «умный город», можно сделать вывод о том, что они полностью автоматизируют, упрощают жизнь современного человека. В условиях большой загруженности работой для городского жителя это очень удобно, ведь драгоценное время экономят электронные помощники. Такие системы существуют уже в США, Японии, Китае, Англии, Франции, Германии и даже кое-где в России, многочисленные фирмы предлагают свои системы «умного дома», сотни квалифицированных рабочих готовы установить и настроить вам эти системы. Именно поэтому на сегодняшний день трилогия «умный дом» - «умный город» - «умный мир» не является эфемерной, это наше ближайшее будущее.

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ
Проект «Умный город» в реалиях современной России – анализ и перспективы [электронный ресурс] // URL: https://www.сметчик.рф/articles/interesnye-1/proekt-umnyy-gorod-v-realiyah-sovremennoy-rossii-analiz-i-perspektivy (дата обращения: 21.06.2022) Сопер, М. Э. Практические советы и решения по созданию «Умного дома» / Сопер М. Э. - М.: НТ Пресс, 2007. - 432 с.Умные города: модели, инструменты, рэнкинги и стандарты [электронный ресурс] // URL: https://cyberleninka.ru/article/n/umnye-goroda-modeli-instrumenty-renkingi-i-standarty#:~:text=К%20компонентам%20и%20услугам%20города,большим%20числом%20его%20различных%20подсистем (дата обращения: 21.06.2022) Умный город – его компоненты и характеристики [электронный ресурс] // URL: https://www.jetinfo.ru/umnye-goroda-buduschee-segodnya/ (дата обращения: 21.06.2022)Федоров, И. «Сколько этажей у интеллектуального здания?» - «Бизнес: Организация, Стратегия, Системы», №10 1999 г.Харке, В. Н. «Умный дом. Объединение в сеть бытовой техники и систем коммуникаций в жилищном строительстве» / Харке В.Н. - М.: Техносфера, 2006. - 292с.