Министерство транспорта Российской Федерации

Федеральное агентство железнодорожного транспорта

ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ

«ДАЛЬНЕВОСТОЧНЫЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

ПУТЕЙ СООБЩЕНИЯ»

Кафедра "Электротехника, электроника и электромеханика "

Хабаровск – 2017

Министерство транспорта Российской Федерации

Федеральное агентство железнодорожного транспорта

федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение

высшего образования

«Дальневосточный государственный университет путей сообщения»

(ДВГУПС)

Электроэнергетический институт

Кафедра: "Электротехника, электроника и электромеханика"

Направление (специальность): 13.03.02 "Электроэнергетика и электротехника"

Профиль: "Электропривод и автоматика"

УТВЕРЖДАЮ:

Зав. кафедрой О.А. Малышева

«_____» ___________2017г.

З А Д А Н И Е

на выпускную квалификационную работу студента

Ивлева Алексея Евгеньевича

1. Тема ВКР: «Разработка системы управления электропривода пассажирского лифта»

утверждена приказом по университету от «14» апреля 2017 г. №323а

2. Срок сдачи студентом законченной ВКР «05 » июня 2017 г.

3. Исходные данные к ВКР: Пункт 1 "Описание существующей схемы управления пассажирским лифтом".

4. Содержание расчетно-пояснительной записки (перечень подлежащих разработке вопросов)

1) Предпосылки модернизации системы управления пассажирским лифтом.

2) Разработка системы автоматического управления.

3) Разработка программного обеспечения и алгоритма управления.

5. Перечень графического материала (с точным указанием обязательных чертежей)

1) Схема управления главным приводом.

2) Функциональная схема АСУ пассажирским лифтом с голосовым интерфейсом.

3) Принципиальная схема САУ с голосовым интерфейсом

4) Алгоритм работы системы управления с голосовым интерфейсом

5) Разработка программы обработки голосовых команд

6) Разработка приложения с графическим интерфейсом

7. Дата выдачи задания 15 мая 2017 г.

Календарный план

выполнения выпускной квалификационной работы

Студент: Ивлев Алексей Евгеньевич

Руководитель ВКР: Гуляев Александр Викторович

ОТЗЫВ

на выпускную квалификационную работу

студента Ивлева А.Е. электроэнергетического института ДВГУПС.

ВКР содержит пояснительную записку на 85 страницах, 28 рисунков, 6 таблиц.

Выпускная квалификационная работа посвящена разработке системы управления пассажирским лифтом с голосовым интерфейсом. Голосовое управление быстро становится основным способом взаимодействия человека с разнообразной техникой. В настоящее время значительную часть голосовых запросов создают люди с ограниченными способностями, несмотря на то, что многие функции голосового управления не были изначально рассчитаны на людей, с нарушениями опорно-двигательного аппарата. Сейчас в функционирующих лифтах для слабовидящих и незрячих людей на панели управления устанавливаются специальные кнопки со шрифтом Брайля. Однако по-прежнему ориентация слепых и слабовидящих людей в лифтах затруднена или невозможна без посторонней помощи. Люди с различными нарушениями функций организма выбирают голосовые интерфейсы, так как для них это более удобный способ взаимодействия с различными устройствами. Для людей имеющих ограничения в здоровье гораздо проще «разговаривать» с компьютерами, чем пользоваться традиционными средствами ввода. Именно для людей с проблемами опорно-двигательного аппарата и нарушениями зрения в настоящее время разрабатываются многие дополнения к классическим интерфейсам управления. Современная наука достигла вершин прогресса в области голосовых систем управления. В данной работе предлагается инновационное техническое решение для модернизации системы управления адаптированных лифтов и подъемных платформ, с применением современных технологий распознавания голоса. Рецензируемая работа имеет актуальное значение, так как посвящена повышению значений показателей доступности для людей с ограниченными возможностями объектов и предоставляемых услуг. Разделы выпускной квалификационной работы (ВКР) соответствуют заданию на ее выполнение. В работе выполнен обзор и анализ существующих схем управления лифтом. Произведен анализ научно-технических и социальных предпосылок модернизации автоматизированной системы управления. Был произведен подбор, требуемого для разработки новой системы управления, оборудования. Также было разработано программное обеспечение в приложениях ArduinoIDE и LabVIEW.

ИвлевА.Е в процессе выполнения ВКР продемонстрировал высокий уровень самостоятельности и профессиональной подготовки. Работа соответствует государственному стандарту ВПО подготовки бакалавра по специальности 13.03.02 - "Электропривод и автоматика промышленных установок и технологических комплексов". В целом, дипломный проект выполнен на хорошем уровне и заслуживает оценки отлично.

Руководитель ВКР _____________/ГуляевА.В./ 14 июня 2017г.

ABSTRACT

In this graduation project, I developed an automated elevator management system with a voice interface. The project implemented a computer system for voice control and monitoring of the on-board functions of the passenger elevator. This development is used to improve accessibility for people who have limitations in health, engineering, transport and social infrastructure. The project uses the voice recognition module FZ0475 and Arduino microprocessor platform. The proposed development can be used both in the design and creation of new elevators and in the modification of existing elevator systems with automatic control. Also, the system uses a graphical intuitive user interface, made in the form of an animated assistant with a soundtrack.

The proposed technical solution can be used by any groups of the population: invalids, elderly people, children, etc. The prototype developed is executed with a minimum cost. The voice recognition system does not require an internet connection and can be connected to any type of industrial logic controller. The system is very flexible for carrying out various measures for modification and scaling.

РЕФЕРАТ

Проект содержит 85 с., 28 рис., 6 таблиц, 7 источников.

СИСТЕМА УПРАВЛЕНИЯ ПАССАЖИРСКИМ ЛИФТОМ, ВЫБОР СПОСОБА РАСПОЗНАВАНИЯ РЕЧИ, ОБУЧЕНИЕ МОДУЛЯ ГОЛОСОВЫМ КОМАНДАМ, ПРОГРАММИРОВАНИЯ МИКРОКОНТРОЛЛЕРА, РАЗРАБОТКА ГРАФИЧЕСКОГО ИНТЕРФЕЙСА

Цель проекта – модернизация системы управления пассажирским лифтом дополнением функцией распознавания голосовых команд пользователя.

В результате была спроектирована компьютерная система голосового управления для автоматизированной системы управления лифтом. Данная система может быть интегрирована в уже функционирующие подъемники и при этом обеспечивать, как повышенный комфорт и удобство во время пользования, так и безопасность работы оборудования. Также в системе применяется графический интуитивно понятный интерфейс пользователя, выполненный в виде анимированного ассистента со звуковым сопровождением.

Так же в дипломном проекте показаны научно-технические и социальные предпосылки модернизации микропроцессорной системы управления лифтом.

1. СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ 8

1 ОПИСАНИЕ СУЩЕСТВУЮЩЕЙ СХЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ ПАССАЖИРСКИМ ЛИФТОМ 9

1.1 Краткая характеристика 9

1.2 Управление главным приводом 12

1.3 Управление приводом дверей 16

1.4 Прочее оборудование 17

1.5 Основные режимы работы лифта 18

1.6 Описание платы центрального процессорного устройства (ЦПУ) в устройстве УЭЛ 20

1.7 Схема подключения ACSM1 к устройству управления УЭЛ и описание назначения входов/выходов 22

1.8 Программирование преобразователя частоты 27

1.9 Настройка ПЧ для режима «Нормальная работа».Компенсация момента инерции. 28

1.10 Настройка стартовых и стоповых характеристик 31

1.11 Настройка ПИ-регулятора для работы на номинальной скорости 33

2 ПРЕДПОСЫЛКИ МОДЕРНИЗАЦИИ СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ ПАССАЖИРСКИМ ЛИФТОМ 35

2.1 Научно-технические предпосылки 35

2.2 Социальные предпосылки 37

3 РАЗРАБОТКА СИСТЕМЫ АВТОМАТИЧЕСКОГО УПРАВЛЕНИЯ 40

3.1 Схема системы управления 40

3.2 Определение состава системы управления 45

3.3 Подбор дополнительного оборудования 51

3.4 Принципиальная электрическая схема 53

4 РАЗРАБОТКА ПРОГРАММНОГО ОБЕСПЕЧЕНИЯ И АЛГОРИТМА УПРАВЛЕНИЯ 55

4.1 Описание программы ArduinoIDE 55

4.2 Алгоритм работы системы управления с голосовым интерфейсом 56

4.3 Интерфейс управления голосовыми командами для обучения модуля распознавания речи 61

4.4 Разработка программы обработки голосовых команд 63

4.5 Разработка и описание приложения с графическим интерфейсом 69

ЗАКЛЮЧЕНИЕ 73

СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМЫХ ИСТОЧНИКОВ 75

ПРИЛОЖЕНИЕ А 76

ВВЕДЕНИЕ

Изобретение подъемных механизмов дало толчок возникновению и развитию архитектуры нового типа и оказало значительное влияние на культуру человеческого общества. Сейчас лифт является привычным элементом и одновременно с этим играет важную роль в жизни человека. В современном высоко-технологически развитом обществе лифты имеют широкое распространение и используются как молодыми и здоровыми людьми, так и пожилыми людьми и инвалидами, для которых подъем и спуск может быть тяжелым испытанием.

В настоящее время для людей с ограниченными возможностями существуют некоторые проблемы в обеспечение доступности различных элементов социальной инфраструктуры в приоритетных и наиболее значимых сферах жизнедеятельности. С целью предоставления условий доступности и оказания помощи в преодолении барьеров, препятствующих использованию объектов и получению услуг, во всех сферах жизнедеятельности для людей с ограниченными возможностями наряду с другими гражданами требуется разработать многофункциональную систему управления пассажирским лифтом. Для обеспечения равных возможностей использования, в том числе создание доступности для данной категории населения, объектов социальной инфраструктуры предлагается усовершенствовать существующий аппаратно-программный комплекс подъемных платформ, укомплектовав типовое техническое решение инновационной инженерной системой управления лифтом с применением SILK-интерфейса, современных речевых технологий и методов распознавания устной речи. Лифт, оснащенный системой распознавания голоса и управления с его помощью внутренними командами, предоставит возможность управлять его электроникой при помощи голоса.

1 ОПИСАНИЕ СУЩЕСТВУЮЩЕЙ СХЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ ЛИФТОМ

Электрооборудование лифта относится к устройствам повышенной опасности и должно обслуживаться, эксплуатироваться и налаживаться квалифицированным персоналом, прошедшим соответствующее обучение и подготовку. Монтаж лифта – это сложный технологический процесс, который могут качественно осуществить только квалифицированные специалисты в этой области. От того, насколько качественно будет произведен монтаж лифта, будет зависеть безопасность его эксплуатации.

1. Краткая характеристика

Ниже приводятся сведения по системе электропривода и автоматики пассажирского лифта, грузоподъемностью до 1000 кг, со скоростью движения до 1.6 м/с, с регулируемым главным приводом, групповым управлением (до 6 лифтов в группе), для жилых и административных зданий, в том числе для больничных, с числом остановок до 30[1]. Электрооборудование лифта предназначено: