Разработка пакета моделей

Концептуальная модель

Концептуальный этап проектирования состоит из построения и исследования концептуальных (общих, базово-уровневых и модификационных) моделей системы. От концептуального этапа проектирования переходят к системному, структурному и логическому этапам проектирования.

Критерии и ограничения в концептуальных моделях необходимы при разработке ТЗ на проектирование.

Описание концептуальных моделей можно представить в виде кортежной модели:

КМ = < ФС, РФ, С, Н, Ц; R > , где

• ФС – основные функции системы;
• РФ – путь реализации основных функций;
• С – структура системы исследования стратегической инвестиционной деятельности;
• Н – направленность функционирования;
• Ц – цель функционирования;
• R – матрица связи.

Рассмотрим базово-уровневую модель системы.

Основные функции системы:

• Измерение необходимых параметров и их регулировка;
• Выполнение запрограммированных действий по управлению инженерными системами коттеджа в зависимости от состояния измеренных параметров;
• Сохранение информации и оповещение о событиях;
• Управление системами безопасности, мультимедиа, освещением;
• Обеспечение пожарной безопасности, отключение подачи воды и газа в случае их протечки.

Пути реализации основных функций:

• Использование одной централизованной системы, состоящей из 7 подсистем, каждая из которых выполняет строго определенные функции;
• Использование управления системой с помощью персонального компьютера;
• использование беспроводного интерфейса передачи данных;
• использование универсального оборудования для достижения разных целей.

Структурная основа системы:

• эффективная модель функционирования;
• принципы системного подхода;
• стандарты защиты от электромагнитных помех и угроз информационной безопасности.

Направленность функционирования:

• обеспечение надежности всей системы и каждого элемента в отдельности;
• уделение наибольшего внимания системам безопасности и защиты от протечек;
• уменьшение скорости реакции системы на критическое изменение параметров;
• обеспечение удовлетворения потребностей жителей коттеджа.

Цель функционирования:

• максимально полное выполнение требований технического задания.
• Достижение требований технического задания при наименьшем размере бюджета.

Однако кортежная модель не является наглядной, особенно при разработке подобных систем, но позволяет получить общее представление о разрабатываемой системе.

Функциональная модель

При разработке функциональной модели системы логично будет разделить Умный дом на две составляющих:

1. Подсистемы, за состоянием которых производится постоянный мониторинг безопасности, контроля климата, утечек воды и газа, освещение, противопожарная подсистема.
2. Подсистемы, которые работают лишь при подаче исполнительного сигнала – включение/выключение освещения, система оповещения.

Исходя из такого подхода, целесообразно разработать функциональную модель лишь подсистем, упомянутых в первом пункте.

Функциональную систему разработаем в нотации IDEF, что позволит более подробно представить проектируемые функции.

Диаграмма нулевого уровня показана на рисунке.

Как видно из приведенной схемы, на ней показаны все необходимые функции, исполнительные механизмы – управляющее устройство (процессор) и датчики, правила – алгоритм работы системы в целом и критические значения параметров, при которых необходимо производить какое-либо действие, а также результат работы.

На рисунке 2.5 показана схема первого уровня, более подробно характеризующая работу системы.

Как можно заметить из приведенной схемы, каждая из подсистем измеряет один из параметров на основании разработанного алгоритма с учетом заданных критических значений, по достижении которого производится действие, к примеру, в случае срабатывания датчика газа прекращается подача газа.

Далее рассмотрим декомпозицию одного из процессов.

Из приведенной схемы видно, что функционал системы контроля протечки воды состоит из трех подпроцессов:

1. Проверка текущего значения параметра на соответствие заданному критическому, в рассматриваемом процессе это влажность или наличие воды.
2. В случае превышения выполняется определенное , заранее заданное действие, в данном случае с помощью электродвигателя прекращается подача воды и одновременно происходит оповещение заранее заданным способом.
3. Система приводится в исходное состояние.

Функционал каждого процесса с этой точки зрения одинаков, меняются только измеряемые параметры и выполняемое действие.

Алгоритмическая модель

Суть алгоритмической модели состоит в разработке алгоритма, который лежит в основе работы всех подсистем с исполнительными устройствами.

Как было указано в предыдущем пункте, для работы системы в целом и каждой из подсистем необходим алгоритм, на основании которого происходит выбор того или иного действия исполнительного прибора, центрального процессора. В разрабатываемой системе все решения принимаются на основании показаний датчиков, которые перед тестированием системы должны быть соответствующим способом настроены. В зависимости от их показаний система принимает решение о выдаче сигнала на исполнительный механизм, который выполняет какую-либо работу, после чего происходит оповещение о произошедшем событии и запись его в память.

Обмен информацией в системе показан на схеме, рисунок 2.7.

Алгоритм работы всей системы в целом приведен на рисунке 2.8.

Таким образом, главная цель работы системы – это мониторинг заранее заданных параметров.

Кроме того, в рассматриваемой системе существуют подсистемы, которые выполняют какое-либо действие только после прямого поступления управляющего сигнала, подаваемого либо с пульта дистанционного управления, либо с другого органа управления.

Алгоритм работы этих подсистем прост и включает в себя лишь проверку принятого сигнала на корректность и выполнение команды. Данный алгоритм приведен на рисунке 2.9.

В соответствии с первым алгоритмом работают следующие подсистемы:

1. контроля утечки воды и газа;
2. контроля климата;
3. подсистема пожарной безопасности;
4. управления жалюзи (ролл-ставнями и т.д.)

Все остальные подсистемы управляются непосредственно с устройств управления.

Выводы по второй главе

Таким образом, в результате построения пакета моделей выяснено, что систему можно условно разбить на два участка – первый будет включать оборудование, которое находится в режиме сравнения значения определенного параметра с заданным и при невыполнении их равенства генерирует команду исполнительному механизму; во второй входит оборудование, приводимое в действие только после поступления команд с центра управления.