demo day #2 - boris ribov
DESCRIPTION
1. Енергийна ефективност” и “Умен дом” – две често споменавани напоследък идеологии. Става дума за система, която позволява дистанционен монторинг и контрол на параметрите на HVAC оборудване (отоплителни и климатични системи) с възможност за генериране на статистически графики и таблици за консумираната електрическа енергия. 2. Съвременно пълноцветно LED осветление – “AmbiLED”: система с реална демонстрация на пълноцветно светодиодно осветително тяло (прототип) с възможност за цветомузикални ефекти в реално време. Осветителното тяло може да бъде ползвано както за сценични приложения (сцена/озвучаване), така и за битово приложение.TRANSCRIPT
Система за анализ на енергийната ефективност на
отоплителни и климатизационни процеси (HVAC)
Борис Рибов, Станислав Димитров, Иван Петрушев, Георги Бакалски, Аднан Реджеб, Дани Олеш
Система за интелигентно LED осветление - AmbiLED
Борис Рибов, Александър Митев, Данаил Димитров, Любчо Хараланов, Йорданка Стоянова,
Десислава Димчева, Нина Паунова
инж. Борис РибовТУ-София, филал Пловдив
StartUP DemoDay Plovdiv №2
Wednesday, July 13, 2011
Енергийна ефективност и “Умен дом”
Умна къща и енергийна
ефективност - аспекти
• Създаване на система за постоянно дистанционно наблюдение и
контрол на климатични процеси;
• Създаване на модул за измерване на активна ел. енергия
(електронен електромер за активна енергия);
• Реализиране на удобен и универсален начин за дистанционен
мониторинг и контрол през Интернет;
Архитектура на системата за
дистанционен контрол и
мониторинг
HVAC контролер
Вграден RTC; Автоматична
синхронизация на времето;
Наличие на Ethernet port;
Наличие на силово реле;
Наличие на SD четец;
Наличие на LCD дисплей;
Сканира 2 цифрови темп.
сенсора;
Отчита активната ел.
енергия;
Вграден вътрешен WEB
сървър за дистанционен
мониторинг и контрол;
Контрол на достъпа чрез
логин информация;
PIC18F67J60
Ethernet
RJ45
MCP3905
Active
Energy
Meter
30A
Power
Relay
RX
/TX
Mains
Load Energy Pulse
Control
DS18B20 DS18B20
t?C t?C
1-W
ire
1-W
ire
SD
Memory
Card
SPI
25LC1024
Web Page
Flash
SPI
SPI
3V
Po
we
rlin
e
DS1307
RTC
RAM
Външен вид на HVAC контролера
Показания на LCD дисплея
•Време и статус за синхронизация;
•Външна и вътрешна температура;
•Моментна консумация (W)
•Броячи за дневна, нощна и обща натрупана активна електрическа енергия (kWh)
•Висока прецизност на отчитане на броячите (до 1Wh) и на мощността (до 0,2W)
•Максимален диапазон на измерване на мощност – до 30А / 7kW
Интерфейс на вградения WEB
сървър (базова страница)
Интерфейс на вградения WEB
сървър (терморегулатор)
Интерфейс на Информационната
система
Статистически резултати
•◊ Peak: Consumption: 2029W
•◊ Indoor max: 34.63°C ◊ Indoor min: 10.13°C
•◊ Outdoor max: 41°C ◊ Outdoor min: -9.88°C ◊
•◊ Average: Consumption: 119.5W ◊ Indoor: 23.21°C ◊ Outdoor: 15.13°C ◊
•Климатична система: Fujitsu ASY A12LCC
•Помещение: 14.3 кв.метра
Аналитични резултати
•Климатична система: Fujitsu ASY A12LCC
•Помещение: 14.3 кв.метра
Възможни приложения на
разработената система
• Информационната система работи в реално време и може да бъде
намерена на следния интернет адрес:
http://energy.bjr-labs.com/
• WEB интерфейса на контролера е достъпен през интернет и примерен
такъв може да бъде отворен на следния адрес:
http://hvac.selfip.net/
Приложения:
• Дистанционно управление на отопление и климатизация;
• Дистанционно управление на електроуреди;
• Контрол и статистика на изразходваната електрическа енергия;
AmbiLED – Функционална схема на
работа
• Изпълнителен модул (ЕМ) – това е модулът, в който са разположени LED елементите, и който
физически представлява осветителното тяло. В прототипа са използвани два типа светодиоди на
фирмата Seoul Semiconductor: 12 броя 3,2W “soft white” и 3 броя пълноцветни 4,4W (броят на
диодите може да варира в зависимост от конкретните изисквания за осветеност, наложени от
помещението).
• Контролен модул (CМ) – този модул служи като адаптер между РС и ИМ.
• РС софтуер – това звено изготвя и изпраща команди към КМ с информация за яркостта на LED
елементите във всеки един момент. Функционалността му е разделена на две нива:
драйверно ниво – реализира протокол за комуникация с КМ и примитивните команди за
директно задаване на яркост.
потребителски интерфейс и plugin-и – WinAmp (audio), MediaPlayer (video), Ръчен режим
Информационни потоци при
цветомузикалното приложение
LED LAMP
Commu
nication
DLL
VIS
PluginWinAmp KM ИМ Drivers
USBIR
R
G
B
white
Цветомузикален ефект –
трилентово RGB смесване
Вход на
аудио потока
НЧФ
ЛФ
ВЧФ
интегратор
интегратор
интегратор
RMS изправител
RMS изправител
RMS изправител
0-300 Hz
300-3000 Hz
3000-20000 Hz
АРУ 1
АРУ 2
АРУ 3
DLL библиотека за
комуникация
WinAmp API
FFTWin
Amp
0
574
интегратор
интегратор
интегратор
Спектрално съответствие:
Цвят-Музикален тон
WinAmp API
FFTWin
Amp
0
574
Взема
индекса с
най-висока
амплитуда
Взема
средната
енергийна
мощност /
амплитуда/ в
FFT рамката
A0
A574
Интегрира
индексния
номер във
времето
Интегрира
индексния
амплитудата
HSL
Осреднителен
процес
S=1;
R
G
B
DLL
библиотека
за
комуникация
Параметрите на HSL модула са:
•H (hue) – това е осредненият индекс, който ще се привърже към цвят;
•S (saturation) – цветовата наситеност и е константно зададена да е 1;
•L (luminance) – яркостта, която се контролира от интегрирането на информацията за
амплитудата.
Алгоритъм за извличане на ритъма
“Beat Mode”
HSL
WinAmp API
FFTWinA
mp
0
574
Bass/Drum
Vocal/mid range
Treble
mem
kHard
rotation
rotateSoft
rotation
AVG
R
G
B
Параметрите на HSL модула се контролират от получените стойности за Bass/Drum (нискочестотните
съставки), Vocal (средночестотните съставки) и Treble (високочестотните съставки). При този метод се
въвеждат понятията hard rotation /рязка, груба ротация/ и soft rotation /плавна градация/ на цвета.
Грубата ротация представлява еднократно увеличаване на цветовия вектор с 120 градуса. Плавната
ротация се управлява от нивото на вокала и средночестотните съставки. Същността на плавната ротация
е, че ако няма преобладаващ ритъм в дадения момент, плавна промяна на цвета може да бъде
реализирана чрез информацията от фокалното съдържание, което е често срещано в повечето музикални
съдържания. И двете ротации се използват за контролиране на параметъра за цвят при тази схема.
Енергийна ефективност на
AmbiLED
Общата консумация на лампата при пълно
натоварване на всички цветове възлиза на 25W.
Светлинният интензитет на светодиодната лампа е 78lm
за всеки един пълноцветен светодиод (общо три), тоест
234 lm за цветовете и по 90lm за всеки бял светодиод
(общо шест броя), тоест 540 lm за белия цвят. При
натоварени на максимум всички светодиоди отдават 774
lm. Общата осветеност от 774 lm при обща консумация
от 25W дава едно много добро представяне на
светодиодното осветително тяло.
Скала на енергийната ефективност за осветителни тела
A B C D E F G
20-50% 50-75% 75-90% 90-100% 100-110% 110-125% >125%
Осветеността от 774 lm e еквивалентна на тази отдадена от 70-ватово конвенционално тяло. В
този случай, може да се заключи, че енергийната ефективност на осветителното тяло е 2.8
(консумира 35.7% от енергията, която доставя конвенционален източник), което го отнася към
осветителните уреди от енергиен клас А (на следващата фигура).
Лабораторията по Разпределени и Вградени Системи към ТУ-
Пловдив (DSNET) може да поеме разработка на проекти по
конкретно задание свързани с дистанционна домашна
автоматизация.
Бъдещо развитие на проектите
БЪДЕЩА РАБОТА ПО ПРЕДСТАВЕНИТЕ ПРОЕКТИ:
Имплементиране на PLC (Power Line Communication) за
предаване на данни по захранващата линия;
Имплементиране на алгоритъм за сканиране на IR кодове, който да
позволи лесното управление на всякакви битови устройства;
Разработка на стационарен контролер към AmbiLED, който да
позволи реализирането на цветомузикални ефекти от директен аудио
източник, както и управление през Ethernet;
Очаквам Вашите въпроси...(след което следва демонстрация)
За контакти: [email protected]
Благодаря за вниманието!