Интернет вещей, умный дом и умные города: сущность идей и перспективы развития. Реферат экономика. Интернет вещей, умный дом и умные города сущность идей и перспективы развития
 Скачать 97.5 Kb.
|
|
НЕГОСУДАРСТВЕННОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ ЧАСТНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ «МОСКОВСКИЙ ФИНАНСОВО-ПРОМЫШЛЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ «СИНЕРГИЯ» РЕФЕРАТ На тему: «Интернет вещей, умный дом и умные города: сущность идей и перспективы развития». Обучающийся Березина Валерия группа ЛБДо-101 Руководитель МОСКВА 2022 г. Содержание Введение 2 1.Что такое «интернет вещей» 5 2.Перспективы и проблемы «интернет вещей» 7 3.Система «умного дома» 11 4.Перспективы «умного дома» 13 5.Использование системы «умного города» 16 6.Перспективы «умного города» 18 Заключение 19 Список литературы 20 Введение«В будущем радио будет преобразовано в «большой мозг», все вещи станут частью единого целого, а инструменты, благодаря которым это станет возможным, будут легко помещаться в кармане». Никола Тесла. В интервью для журнала «Collier’s». 1926г. Актуальность темы. Интернет вещей (internet of things / IOT) - это новая стадия развития интернета, когда к нему подключено больше вещей, чем людей. Переход к ней случился в 2008-2009 годах, когда количество устройств в сети обогнало численность населения Земли. IoT соединяет окружающие нас объекты в компьютерную сеть. Сферы применения интернета постоянно расширяются. Умный дом - жилой автоматизированный дом современного типа, организованный для удобства проживания людей при помощи высокотехнологичных устройств. Под «умным домом» следует понимать систему, которая должна уметь распознавать конкретные ситуации, происходящие в здании, и соответствующим образом на них реагировать: одна из систем может управлять поведением других по заранее выработанным алгоритмам. Основной особенностью интеллектуального здания является объединение отдельных подсистем в единый управляемый комплекс. Важной особенностью и свойством «Умного дома» отличающим его от других способов организации жизненного пространства является то, что это наиболее прогрессивная концепция взаимодействия человека с жилым пространством, когда человек одной командой задает желаемую обстановку, а уже автоматика в соответствии с внешними и внутренними условиями задает и отслеживает режимы работы всех инженерных систем и электроприборов. В этом случае исключается необходимость пользоваться несколькими пультами при просмотре ТВ, десятками выключателей при управлении освещением, отдельными блоками при управлении вентиляционными и отопительными системами, системами видеонаблюдения и сигнализации, воротами и прочим. В доме оборудованном системой «Умный дом» достаточно одним нажатием на настенной клавише (или пульте ДУ, сенсорной панели и т. д.) выбрать один из сценариев. Дом сам настроит работу всех систем в соответствии с Вашим пожеланием, временем суток, Вашим положением в доме, погодой, внешней освещённостью и т. д. для обеспечения комфортного состояния внутри дома. В XXI веке тема «умных городов» актуальна как никогда. Сегодня 53% всех людей планеты живет в городах, в ближайшее время этот показатель увеличится до 75%. В России сегодня в городах проживает 73% населения, причем 17% - в городах -миллионниках. Для успешного проживания в мегаполисах такого количества народа, просто необходимо внедрение новых умных технологий. Умный город – не роскошь, а естественное условие нашего выживания. Умные технологии – это важный инструмент решения текущих задач, а не модная новинка, которую надо купить первым. Это жизненная необходимость. Цель исследования - изучить систему умный дом, рассказать о концепции «Умный город» и выяснить, как она реализуется На основании цели поставлены задачи: Изучить понятие «интернет вещей»; Рассмотреть перспективы «интернет вещей»; Выявить сущность и понятие «умный дом»; Рассмотреть перспективы «умного» дома»; Рассказать, что такое «умный город»; Рассказать, в каких отраслях внедряются «умные» технологии. Что такое «интернет вещей»Что же такое интернет вещей (IoT)? Сам термин был введен Кевином Эштоном в 1999 году, тогда же появился Центр автоматической идентификации (Auto-ID Center), занимающийся радиочастотной идентификацией (RFID) и сенсорными технологиями - именно благодаря им эта концепция получила широкое распространение. Роб Ван Краненбург, основатель Европейского совета по IoT, дает такое определение: IoT - концепция пространства, в котором все из аналогового и цифрового миров может быть совмещено - это переопределит наши отношения с объектами, а также свойства и суть самих объектов. То есть интернет вещей - это не просто множество приборов и датчиков, объединенных между собой проводными или беспроводными сетями и подключенных к интернету - это тесная интеграция виртуального и реального миров, где происходит «общение» между людьми и устройствами. Для удобства классификации Роб Ван Краненбург ввел 4 уровня Internet of Things - по «охвату территории»: BAN (Body Area Network) - все, что так или иначе находится на человеке: умные часы, футболки, кроссовки, очки и так далее. LAN (Local Area Network) - по сути это умный дом: различные устройства в доме, объединенные в одну сеть. WAN (Wide Area Network) - умные города: общественный транспорт, объединенный в одну сеть и имеющий выход в интернет; электростанции, объединенные в одну сеть и автоматически перераспределяющие нагрузку и так далее. VWAN (Very Wide Area Network) - умная планета, где каждое устройство может взаимодействовать с любым другим. То есть по сути Интернет вещей можно рассматривать как объединение мелких сетей в более крупные, и, наконец, в одну глобальную общепланетарную сеть. Перспективы и проблемы «интернет вещей»Двадцать лет назад сложно было представить, как далеко зайдет развитие интернета. Сферы применения интернета постоянно расширяются. Огромным прорывом стало появление мобильных устройств с возможностью выхода в интернет в любой момент. Это открыло множество перспектив для коммерческого использования интернета. Количество устройств подключенных к интернету постоянно растет. Интернет проникает в устройства, предметы, аксессуары, автомобили. Открываются возможности для сбора и анализа совершенно новой информации. Устройства, подключенные к интернету, предоставляют актуальную информацию практически о любых событиях в реальном времени. Открываются возможности для взаимодействия устройств между собой. В последнее время смартфоны получили большое распространение, как устройства позволяющие решать проблемы связи и доступа к необходимым информационным ресурсам в режиме реального времени. Для распространения интернета вещей созданы все предпосылки. Сегодня почти каждый человек, живущий в более или менее цивилизованной местности, пользуется смартфоном. В перспективе развития интернета вещей смартфон будет выполнять функции единого пульта управления остальными устройствами, подключенными к сети. Смартфон уже используется для получения информации о состоянии пульса со специальных браслетов и т.д. Смартфоны используются как пульт для автомобиля. С помощью смартфона можно запустить двигатель автомобиля, получить информацию о состоянии машины и работе двигателя, узнать местонахождения авто и т.д. Процесс дополнения смартфона функциями управлением все большим количеством вещей становится для современного человека обычным явлением и протекает плавно и совершенно безболезненно, но при этом с достаточно большой скоростью. Для того, чтобы смартфон смог управлять каким-либо другим видом устройств подключенных к сети необходимо всего лишь специализированное приложение для его операционной системы, которое могло бы отправлять запросы и получать ответы от устройства. Интернет вещи призваны сделать нашу жизнь еще более функциональной и удобной. Интернет вещей трансформирует привычные для нас объекты в совершенно новые инструменты, позволяющие собирать, агрегировать и анализировать большое количество информации об окружающей нас действительности. Устройства с постоянным подключением к интернету могут следить практически за всеми возможными измеримыми параметрами. Делать замеры важных параметров и оперативно оповещать об их изменении либо отклонении от нормы. Сбор подобного рода информации откроет новые возможности для анализа данных об окружающей нас действительности. Можно будет анализировать то, что ранее даже не накапливалось как информация. Интернет вещей предоставит возможности для анализа и наблюдения за любыми показателями в реальном времени. И что самое важное, будут предоставлены функции контроля и анализа получаемых показателей. В интернете вещей открываются новые виды взаимодействия устройств и человека. Вместо привычного отношения «человек управляет устройством», появляется «устройство управляет устройством». Устройства, подключенные к интернету, могут собирать информацию, следить за происходящим вокруг и передавать эту информацию другим устройствам в зоне ответственности, которых они находятся. Как только интернет вещей получит большее распространение и станет частью нашей повседневной жизни, будут появляться все больше и больше новых приложений для применения интернета вещей. Интернет вещей может быть применен в совершенно любой сфере общества, экономики и производства. Начиная от бытовых счетчиков, автоматически отправляющих показания, и заканчивая датчиками измерения износа сложного оборудования на производстве. Тенденцией интернета вещей будет увеличение числа устройств, подключенных к интернету. Фактически, интернет вещей скоро приведет к тому, что большинство устройств используемых человеком в повседневной жизни сможет быть подключено к интернету. По словам аналитиков IDC, возможности и перспективы, которые дают технологии, связанные с интернетом вещей, привлекают все больше новых поставщиков на этот рынок. Так что эксперты полагают, что интернет вещей в скором времени станет глобальным феноменом, который проявит себя весьма явным образом в экономике стран «большой 20-ки» (G20). Популярность интернета вещей растет по мере того, как все больше количество устройств подключается к интернету. Подключение все новых устройств к интернету неизбежно. Если какое-либо устройство может быть подключено к интернету, то рано или поздно оно будет к нему подключено. Будет образовываться все больше стартап-компаний, занимающихся разработкой новых устройств с подключением к интернету. Ведь именно молодые компании более гибко подстраиваются под изменения рынков. Затем новинки интернета вещей будут выходить на производство гигантов цифровой индустрии. Сейчас мы уже живем в эпоху развития интернета вещей. Посмотрим, что будет дальше, какие перспективы и возможности откроет подключение к интернету окружающих нас вещей. Система «умного дома»«Умный дом» - это автоматизация домашнего быта с помощью объединения электроприборов и бытовой техники в доме в единую экосистему. Обычно у такой системы есть так называемый «мозг» - это фирменная программа, сервис или устройство, с которого осуществляется управление домом. Система «Умный дом» включает в себя: • Контроллер (также называют хабом) - это устройство, соединяющее элементы умного дома в единое целое. Контроллер оценивает их работу и условия окружающей среды и, в зависимости от такой оценки, управляет домом. Другими словами - это его «мозг». • Датчики - это приборы, получающие информацию о состоянии окружающей среды и бытовой техники, подающие ее на контроллер. Примером является термодатчик, включающий в зависимости от температуры в доме обогреватель или кондиционер. • Актуаторы - это устройства, исполняющие команды контроллера. Простейшим примером актуатора может послужить электрическое устройство, включающее свет в строго установленное время. • Бытовая техника. Вся бытовая электроника и электрика в квартире является неотъемлемой частью умного дома, потому что принцип направлен на продуманную организацию ее работы и автоматизацию происходящих в ходе этого процессов То есть по сути умный дом является посредником между пользователем и умными приборами - он объединяет все их показания и выводит их пользователю в удобном для него виде - на экран телевизора или смартфона, или же в устной форме. Ну и разумеется умный дом обрабатывает все команды пользователя и передает их приборам - к примеру вы едете домой жарким летом и вам хочется прохлады в доме: достаточно отдать команду умному дому со смартфона и тот включит кондиционер. Перспективы «умного дома»Идея управлять различными датчиками и системами через электропроводку дома «родилась» в США в 1978 году. В наши дни «Умный дом» управляется при помощи сенсорных или клавишных панелей управления либо через интернет со смартфона или планшета. Технология «умного дома» (система управления, которая обеспечивает согласованную работу всех инженерных систем в доме), имеет возможность регулировать температуру помещений, освещенность, обеспечивает комфорт и безопасность, дистанционное управление бытовой техникой, контроль расходования электроэнергии, газа, воды и т. д. В технологию «умный дом» в перспективе могло бы войти аварийное оповещение жителей населенных пунктов об угрозах землетрясения, наводнения, лесных пожаров и т. д., что весьма актуально для нашей страны, но требует технических разработок и поддержки со стороны власти. В нашей стране технология «Умный дом» начала охотно внедряться только в 2000-х годах, в связи с активным развитием компьютерных технологий и телекоммуникаций. Столь удобное и инновационное решение быстро пришлось по вкусу состоятельным россиянам - системы безопасности, видеонаблюдения, управление освещением, климатом, аудио- и видеотехникой быстро стали непременным атрибутом «хорошей жизни» и показателем статуса владельца частного «умного дома». «Требования российских заказчиков на данном этапе отличаются от общемировых», - утверждают эксперты комитета НП АВОК «Интеллектуальные здания и информационно управляющие системы». Основной целью «умных домов» в Европе и в Северной Америке является энергосбережение, так как подобные системы помогают существенно сэкономить воду и электричество, которые являются основными ресурсами для комфортного функционирования человеческого жилища. Комфорт от данных систем хоть и важен, но он играет не главную роль при их установке. В то время в России основными причинами в пользу установки интеллектуальной системы называют функциональность, удобство эксплуатации. Об энергосбережении задумываются немногие и лишь периодически. Так же следует отметить, что все участники процесса установки и использования системы вкладывают разный смысл в понятие «интеллектуального здания» Рассматривая российский рынок интеллектуальных зданий, следует отметить, что он сосредоточен преимущественно в Москве, Санкт-Петербурге и ряде крупных индустриальных центров. Однако, в последние годы прослеживается тенденция активного продвижения в регионы. По данным ряда исследований, ежегодный рост данного рынка составляет 15-20 %. В связи с этим, комплексные системы автоматизации и диспетчеризации жилья становятся все более доступными для среднестатистических жителей нашей страны, а не остаются уделом элитных сегментов. Преимущественно система «Умный дом» используется в загородных частных домах, но тем не менее сейчас возрастает спрос на интеллектуализацию жилья и со стороны владельцев городских квартир. В данном случае потребность в умных технологиях определяется не классом жилья, а скорее, желанием хозяина получить дополнительный комфорт. Установка системы «Умный дом» - довольно длительный процесс. Во всяком случае за границей. Так фирмы, которые устанавливают данные системы, в течение нескольких недель наблюдают за жизнедеятельностью заказчика и его семьи, чтобы знать распорядок их дня, хобби и т. п. Но такой подход может доставить заказчикам неудобства, поэтому мы считаем, что для нашей страны будет актуально в будущем разработать компьютерную программу, в которой заполняется анкета и даются рекомендации по тепловому режиму комнат в квартире или доме. В настоящее время жизненный цикл здания учитывает новые требования ресурсосбережения: к технологическим процессам, к конструкциям, к материалам, комплектующим. Наиболее экономична и актуальна для владельцев квартир будет локальная автоматизация, которая предполагает установку различных датчиков (движения, освещённости, возможность полива растений, пока хозяева в отпуске и т. п.), использование пультов дистанционного управлении (по ИК каналу или радиочастоте). На данный момент фирмы-изготовители предлагают различные вариации комплектов системы, что позволяет существенно сэкономить на их установке. При этом, дальнейшая эксплуатация системы дает нам существенную экономию: до 30-40 % на плате за электроэнергию, до 40 % за воду, до 50 % - за отопление, до 30 % на эксплуатационных расходах, а также уровень сохранения тепла при использовании технологии рекуперации может составить - от 75 % до 97 %. Использование системы «умного города»«Умный город» - это концепция интеграции информационных и коммуникационных технологий и Интернета вещей для управления имуществом города. Сделать жизнь горожан более удобной и безопасной, а также экономить бюджетные средства города и его пространство является основной целью умных городов. В идеальном умном городе будущего технологии будут встречать жителей везде, образуя единую экосистему и отвечая за все части жизни человека. Использование системы «Умный город»: • Дата центры. Единая база данных поможет сопоставлять и использовать различную информацию, когда это необходимо. К примеру, при звонке в службу спасения, она может сразу получать данные о местонахождении потерпевшего, а больница при госпитализации получит медкнижку. • Универсальное городское приложение. Все необходимые данные для жителей могут быть объединены в одном удобном приложении, через которое будет возможно вызвать такси, оплатить счёт, написать о ямах на дороге, узнать о пробках и свободных местах на парковке. • Умные парковки. С помощью специальных датчиков можно измерять время стоянки (с точностью до секунды) и необходимая сумма будет списана с банковской карты автоматически. Согласно одному из американских исследований, около 30% пробок образуются из-за длительного поиска свободных мест на парковке. С помощью приложения концепция умного города может решить эту проблему и ускорить процесс. • Умное освещение. Благодаря умным фонарям улицы города становятся безопасны ночью, при этом средства из бюджета на оплату электроэнергии тратятся значительно меньше, так как свет не будет гореть впустую, пока не стемнело. Также возможно и более интересное использование системы. К примеру, фонари вдоль наиболее используемых дорогах светят ярче после дождя, благодаря чему водители могут лучше видеть дорогу, когда увеличивается вероятность заносов. • Умный общественный транспорт. В умном городе можно не только узнать информацию о интервалах движения общественного транспорта, но и, например, как в Москве, увидеть на табло остановочных станций, через сколько минут прибудет нужный транспорт. Кроме того, за перемещением автобусов, троллейбусов, трамваев можно следить в приложении «Яндекс. Транспорт». • Беспилотные автомобили. Крупные передовые компании уже готовы использовать свои технологии на дорогах общего пользования, а беспилотные автомобили, способные считывать дорожную разметку, скоро могут вытеснуть обычные транспортные средства, управляемые вручную. Однако в концепции умного города все может работать по-другому. Все беспилотные автомобили будут объединены в единую сеть и при правильном планировании маршрута будут исходить из взаимного месторасположения. Кроме того, беспилотники смогут заранее получать информацию об авариях на дороге и свободных местах на парковках. Перспективы «умного города»Еще 10 лет назад доля городского населения составляла всего около 35%. Сегодня наблюдается активный рост городского населения. При этом идет большая нагрузка на городские службы, причем иногда непосильная. Для решения этой проблемы была изобретена концепция «Умный город» (Smart City). Цель программы - повышение эффективности работы всех городских служб и обеспечение современного качества жизни за счет применения инновационных технологий, которые предусматривают экономичное и экологичное использование городских систем жизнедеятельности. Оригинальный и футуристичный проект умного города - поселение Масдар на территории Объединенных Арабских Эмиратов. Полная реализация программы будет осуществлена только к 2030 г., но первые дома и основные элементы инфраструктуры города появятся уже в 2018 г. Численность жителей-первопроходцев составит 7 тысяч человек. По задумке проектировщиков Масдар должен стать полностью автономным и самодостаточным и вмещать до 100 тысяч жителей. Энергию для обслуживания и функционирования городских систем будут черпать из возобновляемых источников – солнца, ветра и воды. Несмотря на жаркий климат ОАЭ, внутри Масдара планируют сохранить комфортную для человека температуру. Улицы города проектируются с учетом положения солнца и направления преобладающих ветров. По территории поселения будут курсировать электрические автопилотируемые автомобили, в то время как обычному транспорту запретят подъезжать к городу ближе чем на две мили – это решение, позволяющее снизить выброс углерода в атмосферу. Технологии умного города позволят снизить объем потребляемой воды благодаря использованию умных счетчиков, а сточная жидкость будет перерабатываться для полива растений. В планах проектировщиков – построить мусороперерабатывающий завод, на котором будут трудиться горожане: сортировать отходы, выбрасывая каждый вид в соответствующие контейнеры. ЗаключениеУмные вещи все больше входят в наш быт - если система Unity в 1985 году смотрелась футуристично, то теперь ее аналогами оснащено большинство домов в Америке. Самозашнуровывающиеся кроссовки из фильма «Назад в будущее» уже стали явью и их можно купить. По прогнозам аналитиков, к 2019 году 69% потребительской электроники будет являться техникой интернета вещей, а значит уже скоро то, что мы видели только в фантастических фильмах, может стать реальностью. Таким образом, концепции интернета вещей, умного дома и умного города могут значительно облегчить жизнь горожан и сделать её более комфортной, что позволит экономить электроэнергию, повысить безопасность, экономить время и всё это сопровождается простым управлением. Список литературыГрингард С. Интернет вещей. Будущее уже здесь / С. Грингард. - М.: Альпина Паблишер, 2016 - 188 с. Попов Е. В. Умные города : монография / Е. В. Попов, К. А. Семячков. — Москва : Издательство Юрайт, 2020 - 346 с. И. В. Архипов «Системы для «интеллектуального» здания». М.: Альфа-Пресс, 2008. — 208 с. Шейдлин А. Е. Новая энергетика. – М.: Наука, 2009.-343 с. Юдасин Л. С.. Энергетика: проблемы и надежды. – М.: Просвещение 2009. — 256 с. |