Zgryźliwość kojarzy mi się z radością, która źle skończyła.
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.
3
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
5
zanotowane.pl doc.pisz.pl pdf.pisz.pl hannaeva.xlx.pl
(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.
3
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
5