Розроблення ІoT – системи управління мікрокліматом в службових приміщеннях Національної поліції: кваліфікаційна робота на здобуття освітнього ступеня «бакалавр» за спеціальністю 126 «Інформаційні системи та технології»

Abstract

У бакалаврській дипломній роботі розроблено апаратне і програмне забезпечення інтелектуальної системи управління мікрокліматом в розумному будинку з використанням технологій IoT. Розроблений IoT - пристрій моніторить такі параметри мікроклімату як: температура, відносна вологість повітря, концентрацію вуглекислого газу, забруднення повітря (число частинок пилу в повітрі), виводить виміряні значення параметрів мікроклімату на символьний рідкокристалічний дисплей та передає MQTT брокеру через мережу Wi-Fi для подальшої обробки та візуалізації. Пристрій має меню налаштувань, яке виводиться на РК - дисплей при натисненні кнопки MENU. За допомогою кнопок SELECT_PLUS і SELECT_MINUS виконується перехід між пунктами меню. IoT - пристрій управління мікрокліматом в розумному будинку побудовано на платі Arduino Mega2560 з мікроконтролером ATmega2560, цифровому давачі вологості і температури SHT31-D, аналоговому давачі вуглекислого газу (CO2) від DFRobot, лазерному давачі забруднення повітря PM2.5 PMS3003, Wi-Fi модулі ESP8266 ESP-01S та символьному рідкокристалічному дисплеї 20×4 на контролері HD44780. Розроблено електричну принципову схему та модель IoT – пристрою управління мікрокліматом в розумному будинку засобами САПР Proteus VSM. Розроблено алгоритм роботи та програмне забезпечення IoT - пристрою в середовищі Arduino IDE з використанням мови C. Змодельовано роботу IoT - пристрою в емуляторі Proteus ISIS. Зібрано макет IoT - пристрою управління мікрокліматом в розумному будинку на безпаєчній макетній платі та протестовано його роботу. In the bachelor’s thesis, the hardware and software of intelligent system for microclimate control in smart home using IoT technologies have been developed. The IoT device monitors such microclimate parameters as: temperature, relative humidity, CO2 concentration, air quality (dust particles in air), displays the measured values of microclimate parameters on a symbolic liquid crystal display and sends them to MQTT broker via Wi-Fi network for the further processing and visualization. The device has a menu for setting adjustment which is displayed on the LCD by pressing the MENU button. For navigation between the menu items the SELECT_PLUS and SELECT_MINUS buttons are used. The IoT device for microclimate control in smart home is developed on the Arduino Mega2560 board, digital humidity and temperature sensor SHT31-D, analog carbon dioxide sensor (CO2) from DFRobot, laser based air quality sensor PM2.5 PMS3003, Wi-Fi module ESP8266 ESP-01S and the alpha-numeric LCD 20×4 based on the HD44780 controller. The electronic circuit and the model of the IoT device for microclimate control have been created using Proteus Design Suite. The operation algorithm and software of the IoT device in Arduino IDE using the language C have been developed. The operation of the IoT device for microclimate control in Proteus ISIS has been simulated. The prototype of the IoT device for microclimate control in smart home has been built on a solderless breadboard and its operation has been tested.