Інформаційні технології розумного будинку
Спеціальність: Автоматизація та комп'ютерно-інтегровані технології
Код дисципліни: 6.174.02.E.069
Кількість кредитів: 3.00
Кафедра: Автоматизація та комп'ютерно-інтегровані технології
Лектор: д.т.н., професор, Матіко Федір Дмитрович
Семестр: 7 семестр
Форма навчання: денна
Завдання: Вивчення навчальної дисципліни передбачає формування та розвиток у студентів компетентностей:
загальних:
ЗК01. Здатність застосовувати знання у практичних ситуаціях.
ЗК04. Навички використання інформаційних і комунікаційних технологій.
ЗК10. Здатність усвідомлювати необхідність навчання впродовж усього життя з метою поглиблення набутих та здобуття нових фахових знань.
фахових:
1) ФК6. Здатність використовувати для вирішення професійних завдань новітні технології у галузі автоматизації та комп’ютерно-інтегрованих технологій, зокрема, проектування багаторівневих систем керування, збору даних та їх архівування для формування бази даних параметрів процесу та їх візуалізації за допомогою засобів людино-машинного інтерфейсу.
2) ФК9. Здатність вільно користуватися сучасними комп’ютерними та інформаційними технологіями для вирішення професійних завдань, програмувати та використовувати прикладні та спеціалізовані комп’ютерно-інтегровані середовища для вирішення задач автоматизації.
3) ФКС3.1. Здатність застосовувати сучасні інформаційні технології та технології програмування для синтезу систем керування об’єктами та процесами.
4) ФКС3.3. Здатність розробляти системи автоматизації процесів життєзабезпечення на базі сучасних мікропроцесорних засобів, мережевих технологій;
5) ФКС3.4. Здатність інтегрувати системи автоматизації в локальні та глобальні інформаційні мережі на основі принципів інформаційної безпеки таких систем.
Результати навчання: ЗН6. Знати сучасні технології програмування мікропроцесорних засобів автоматизації та розроблення програмних додатків систем автоматизації.
ЗН7. Знати основи сучасних технологій та протоколів обміну даними в системах автоматизації, інформаційних технологій для інтегрування систем автоматизації в локальні та глобальні інформаційні мережі на основі принципів інформаційної безпеки таких систем.
УМ1. Вміти застосовувати сучасні інформаційні технології та мати навички розробляти алгоритми та комп’ютерні програми з використанням мов високого рівня та технологій об'єктно-орієнтованого програмування, створювати бази даних та використовувати інтернет-ресурси.
УМ6. Вміти обґрунтовувати вибір структури та розробляти прикладне програмне забезпечення для мікропроцесорних систем управління на базі локальних засобів автоматизації, промислових логічних контролерів та програмованих логічних матриць і сигнальних процесорів.
УМС3.2. Вміти розробляти системи автоматизації процесів життєзабезпечення на базі сучасних мікропроцесорних засобів, мережевих технологій.
УМС3.3. Вміти інтегрувати системи автоматизації в локальні та глобальні інформаційні мережі на основі принципів інформаційної безпеки таких систем.
Необхідні обов'язкові попередні та супутні навчальні дисципліни: Пререквізити:
- Комп’ютерні технології та програмування, ч.1, ч.2
- Мікропроцесорна техніка
- Системи і мережі передавання даних
Кореквізити:
- Мікропроцесорні програмні засоби автоматизації
- Виконання бакалаврської кваліфікаційної роботи
Короткий зміст навчальної програми: Дисципліна передбачає вивчення основних принципів функціонування та архітектури інформаційних технологій, які застосовують в системах автоматизації «розумного» будинку. Розглянуто основні функції систем управління «розумним» будинком. Мережеві технології для автоматизації «розумного» будинку. Бездротові технології передавання даних для систем «розумного будинку»: Wi-Fi, Z-Wave, ZigBee. Провідні технології KNX та BacNET. Розглянуто основи технологій інтернету речей. Інтернет речей в промисловості. Екосистема Інтернету речей. Архітектура Інтернету Речей: давачі та живлення, технології передавання даних, технології маршрутизації, туманні і граничні обчислення, аналітика і машинне навчання, загрози і безпека в Інтернеті речей. Розглянуто протоколи обміну повідомленнями в інформаційних мережах розумного будинку. Протокол MQTT. Архітектура протоколу. Основні принципи взаємодії об’єктів та обміну повідомленнями в MQTT.
Опис: Основні функції систем управління «розумним» будинком. Мережеві технології для автоматизації «розумного» будинку.
Основи технологій інтернету речей. Інтернет речей в промисловості. Екосистема Інтернету речей. Архітектура Інтернету Речей: давачі та живлення, технології передавання даних, технології маршрутизації, туманні і граничні обчислення, аналітика і машинне навчання, загрози і безпека в Інтернеті речей.
Бездротові технології передавання даних. Технологія Z-Wave: відповідність еталонній моделі OSI ISO, реалізація фізичного, канального, мережевого, транспортного та прикладного рівня. Технологія ZigBee: реалізація фізичного, канального, мережевого, транспортного та прикладного рівня. Провідникові технології передавання даних.
Технології KNX та BacNET. Архітектура технологій. Реалізація фізичного, канального та прикладного рівня.
Протоколи обміну повідомленнями в інформаційних мережах розумного будинку. Протокол MQTT. Архітектура протоколу. Основні принципи взаємодії об’єктів та обміну повідомленнями в MQTT.
Методи та критерії оцінювання: Під час викладання дисципліни, використовуються наступні методи діагностики знань:
- усне опитування студентів під час лекційних занять;
- усне опитування на лабораторних заняттях;
- захист звітів з лабораторних робіт;
- перевірка контрольної роботи та захист контрольної роботи.
Критерії оцінювання результатів навчання: Поточний контроль: виконання та захист лабораторних робіт - 50 балів.
Контрольна робота: виконання роботи - 30 балів, захист роботи - 20 балів.
Разом за дисципліну - 100 балів.
Порядок та критерії виставляння балів та оцінок: 100–88 балів – («відмінно») виставляється за високий рівень знань (допускаються деякі неточності) навчального матеріалу компонента, що міститься в основних і додаткових рекомендованих літературних джерелах, вміння аналізувати явища, які вивчаються, у їхньому взаємозв’язку і роз витку, чітко, лаконічно, логічно, послідовно відповідати на поставлені запитання, вміння застосовувати теоретичні положення під час розв’язання практичних задач; 87–71 бал – («добре») виставляється за загалом правильне розуміння навчального матеріалу компонента, включаючи розрахунки , аргументовані відповіді на поставлені запитання, які, однак, містять певні (неістотні) недоліки, за вміння застосовувати теоретичні положення під час розв’язання практичних задач; 70 – 50 балів – («задовільно») виставляється за слабкі знання навчального матеріалу компонента, неточні або мало аргументовані відповіді, з порушенням послідовності викладення, за слабке застосування теоретичних положень під час розв’язання практичних задач; 49–26 балів – («не атестований» з можливістю повторного складання семестрового контролю) виставляється за незнання значної частини навчального матеріалу компонента, істотні помилки у відповідях на запитання, невміння застосувати теоретичні положення під час розв’язання практичних задач; 25–00 балів – («незадовільно» з обов’язковим повторним вивченням) виставляється за незнання значної частини навчального матеріалу компонента, істотні помилки у відповідях на запитання, невміння орієнтуватися під час розв’язання практичних задач, незнання основних фундаментальних положень.
Рекомендована література: 1. Конспект лекцій з дисципліни “Інформаційні технології розумного будинку” для студентiв спеціальності 151 “Автоматизація та комп’ютерно-інтегровані технології” / Укладач: Ф.Д. Матіко. - Львiв: Вид-во Національного ун-ту ‘Львiвська полiтехнiка’, 2022. - 54 с.
2. Промислові мережі та інтеграційні технології в автоматизованих системах: Навчальний посібник. – Вид-во «Ліра-К», 2011. – 552 с.
3. Recommendation ITU-T Y.2060. SERIES Y: GLOBAL INFORMATION INFRASTRUCTURE, INTERNET PROTOCOL ASPECTS AND NEXT-GENERATION NETWORKS. Next Generation Networks – Frameworks and functional architecture models. Overview of the Internet of things.
4. Технології інтернету речей. Навчальний посібник [Електронний ресурс]: навч. посіб. Для студ. спеціальності 126 «Інформаційні системи та технології» / Б. Ю. Жураковський, І.О. Зенів; КПІ ім. Ігоря Сікорського. – Електронні текстові дані. – Київ: КПІ ім. Ігоря Сікорського, 2021. – 271 с.
Уніфікований додаток: Національний університет «Львівська політехніка» забезпечує реалізацію права осіб з інвалідністю на здобуття вищої освіти. Інклюзивні освітні послуги надає Служба доступності до можливостей навчання «Без обмежень», метою діяльності якої є забезпечення постійного індивідуального супроводу навчального процесу студентів з інвалідністю та хронічними захворюваннями. Важливим інструментом імплементації інклюзивної освітньої політики в Університеті є Програма підвищення кваліфікації науково-педагогічних працівників та навчально-допоміжного персоналу у сфері соціальної інклюзії та інклюзивної освіти. Звертатися за адресою:
вул. Карпінського, 2/4, І-й н.к., кімн. 112
E-mail: nolimits@lpnu.ua
Websites: https://lpnu.ua/nolimits https://lpnu.ua/integration
Академічна доброчесність: Політика щодо академічної доброчесності учасників освітнього процесу формується на основі дотримання принципів академічної доброчесності з урахуванням норм «Положення про академічну доброчесність у Національному університеті «Львівська політехніка» (затверджене вченою радою університету від 20.06.2017 р., протокол № 35).