Россия
Астрахань, Россия
Астрахань, Россия
Согласно данным Всемирной организации здравоохранения, в мире насчитывается более одного миллиарда человек с ограниченными возможностями, и этот показатель продолжает расти. В свете этой глобальной тенденции быстрое развитие технологий способствует популяризации концепции интеллектуальных жилых помещений – умных домов. Эти системы объединяют различные устройства и решения, управляемые через интернет и коммуникационные каналы, обеспечивая безопасность, комфорт и энергоэффективность. Особое значение умный дом приобретает для лиц с ограниченными возможностями, которым такие технологии помогают повысить качество жизни, обрести относительную независимость. Умный дом – это инновационное решение, которое делает жилье более удобным и безопасным для всех людей независимо от их физических особенностей. Изучены возможности интеграции инновационных решений в жизнь людей с ограниченными возможностями здоровья (ОВЗ). Представлена классификация товаров и технологий для умного дома, выделены три основные категории устройств: датчики, исполнительные механизмы и контроллеры. Приведен подробный анализ структуры умного дома с учетом специфики разных групп пользователей с ОВЗ. Разработана теоретико-множественная модель компонентов умного дома, формализующая взаимодействие различных элементов системы и учитывающая индивидуальные потребности пользователей. Данная модель способствует более эффективной интеграции технологических решений, направленных на повышение доступности и комфорта проживания для людей с ограниченными возможностями.
умный дом, лица с ограниченными возможностями здоровья, пожилые люди, автоматизация, системы управления, теоретико-множественная модель, доступность, адаптивные технологии
Введение
В эпоху стремительного развития технологий идея интеллектуального жилища приобретает особую значимость. Концепция умного дома подразумевает интегрированную систему, объединяющую разнообразные устройства и инновационные решения, управление которыми осуществляется посредством сети Интернет либо иных коммуникационных каналов. Эта концепция находит широкое применение в различных аспектах нашей жизни, включая безопасность, комфорт и энергоэффективность. Однако особое значение умный дом приобретает для лиц с ограниченными возможностями, которые сталкиваются с уникальными вызовами в повседневной жизни.
Согласно данным Всемирной организации здравоохранения, в мире насчитывается более одного миллиарда человек с ограниченными возможностями, этот показатель продолжает расти, что делает актуальными разработку и внедрение технологий, которые могут существенно улучшить качество жизни таких людей. Умные дома могут стать важным инструментом, способствующим повышению уровня комфорта и достижению относительной самостоятельности людей с ограниченными возможностями, позволяя им контролировать окружающую среду и бытовые процессы, не полагаясь на помощь других [1, 2].
Основные элементы умного дома для людей с ограниченными возможностями
Основная часть статьи посвящена детальному изучению конструктивных и функциональных характеристик умных домов, создаваемых специально для людей с ограниченными возможностями здоровья (ОВЗ). Рассматриваются различные виды устройств и технологий, обеспечивающих комфорт и безопасность. Особое внимание уделено специальным технологиям, таким как системы голосового управления, сенсорам здоровья и специализированным приложениям, которые помогают человеку с ограниченными возможностями полноценно взаимодействовать с окружающей средой, повышают степень личной независимости и обеспечивают контроль над состоянием своего здоровья. Кроме того, проведен анализ графической структуры интерфейса управления умным домом, выявлен оптимальный вариант размещения управляющих элементов, позволяющий быстро и удобно оперировать всеми устройствами независимо от физического состояния пользователя.
Технологии умного дома для лиц с ограниченными возможностями здоровья (ОВЗ) включают в себя автоматизированные системы управления освещением, отоплением, безопасностью, а также специализированные решения для людей с нарушением умственного развития, глухих и слабослышащих, слепых и слабовидящих, людей с нарушением опорно-двигательного аппарата, а также пожилых людей. Так, системы голосового управления могут помочь людям с ограниченной подвижностью управлять бытовыми приборами, не вставая с места. Умные сенсоры могут отслеживать состояние здоровья и предупреждать о возможных опасностях, что особенно важно для пожилых людей и людей с хроническими заболеваниями [3–7].
Проведенный анализ интерфейса системы управления умным домом позволил выявить графическое расположение элементов управления, которое представлено на рис. 1 и отражает стандартизированную схему размещения элементов управления для большинства современных решений; предполагается, что данная схема является универсальной и подходит для большинства жилых помещений, хотя конкретные реализации могут различаться в зависимости от особенностей конкретной квартиры.
Рис. 1. Расположение элементов системы управления умным домом
Fig. 1. Location of smart home control system elements
Система умного дома позволяет автоматизировать рутинные операции с помощью различных устройств, повышая комфорт проживания, особенно для людей с ОВЗ.
Таким образом, представленная на рис. 1 структура элементов системы управления умным домом демонстрирует комплексный и гибкий подход к созданию доступной среды, ориентированной на улучшение качества жизни пожилых людей и лиц с ОВЗ. Интеграция этих технологий в единую платформу позволит реализовать персонализированные сценарии управления для максимального комфорта и безопасности.
Проведенный анализ компонентов системы управления умным домом позволил выявить основные объекты автоматизации (табл.).
Системы управления умным домом
Smart home control systems
|
Объект автоматизации |
Система управления |
|
Свет |
Центральный процессор |
|
Электроприводы |
Датчики |
|
Климат-контроль |
Управляющее устройство |
|
Видеонаблюдение |
Управляемые устройства |
|
Сигнализация |
Вспомогательные сети |
|
Контроль доступа |
Интерфейс управления |
|
Контроль аварийных состояний |
Программное обеспечение |
Безопасность в системе умного дома обеспечивается видеокамерами и системами контроля доступа. Система умного дома включает специальные устройства, такие как видеокамеры и системы контроля доступа, что позволяет не только повысить безопасность, но и в экстренных случаях, например при падении, немедленно уведомить об этом родственников или службы экстренной помощи, предназначенные для поддержки людей с ОВЗ. Чтобы обеспечить эффективное функционирование таких систем, используют разнообразные товары и устройства, объединенные в несколько категорий, каждая из которых выполняет свою важную роль в обеспечении комфорта и безопасности. Анализ рынка товаров для оборудования умного дома показал целесообразность разделения продукции на три основных категории (рис. 2).
Рис. 2. Категории товаров для умного дома
Fig. 2. Smart Home Product Categories
В первую группу входят датчики для сбора и передачи данных: температуры воздуха, движения в доме и уровня влажности. Функции этих устройств можно сравнить с функциями человеческих органов чувств. Вторая группа устройств предназначена для выполнения конкретных бытовых функций: подогрев пола, включение и выключение кондиционера, освещения. Такие устройства автоматизируют выполнение повседневных действий, освобождая человека от необходимости вручную управлять этими процессами. Третья группа состоит из контроллеров, которые принимают данные от первой группы и передают их второй. Например, когда датчики показывают, что солнце заходит, контроллер дает команду закрыть жалюзи и передает информацию об этом устройствам второй группы [8]. Пользователь свободно получает доступ к данным, которые сохраняются и передаются благодаря датчикам. Система умного дома представляет собой гибкое и безопасное решение для автоматизации бытовых операций, что особенно важно для лиц с ограниченными возможностями, поскольку она обеспечивает более комфортные условия жизни. Создание системы умного дома приобретает особую значимость, учитывая потребности людей с ОВЗ и пожилых людей. Это подчеркивает важность глубокого изучения их предпочтений и особенностей взаимодействия с технологиями, чтобы обеспечить комфорт и безопасность среды обитания. Разработана структура технологий умного дома с учетом групп пользователей, в которой особый акцент сделан на людей с ОВЗ и маломобильные группы (рис. 3). На рис. 3 показана взаимосвязь между различными группами пользователей с ОВЗ и технологическими решениями для умного дома. Она позволят понять, какие устройства и системы наиболее эффективны для создания доступной и комфортной среды для людей с различными потребностями [10, 11]. Пользователи с ОВЗ (маломобильные группы населения) представляют собой одну из наиболее уязвимых социальных категорий, нуждающихся
в повышенном внимании и заботе [9].
Рис. 3. Структура технологий умного дома с учетом групп пользователей с ограниченными возможностями здоровья
Fig. 3. The structure of smart home technologies taking into account groups of users with disabilities
Во второй группе представлена классификация людей с ОВЗ. При разработке решений, направленных на повышение качества жизни, следует учитывать их мнение и потребности. Третья группа включает адаптивные устройства для управления умным домом. Эти устройства предназначены не только для упрощения повседневной деятельности, но и для увеличения степени самостоятельности. Четвертая группа – это сам дом с интеллектуальной системой управления, где каждая деталь служит созданию комфорта и безопасности, открывая новые возможности для людей с особыми потребностями и пожилых людей. Предложенная схема является визуальным представлением взаимосвязей. Для более детального анализа и выбора оптимального решения для умного дома необходима математическая модель [12–15].
Предложен подход к разработке концепции системы умного дома, ориентированной на пожилых людей и лиц с ОВЗ, проживающих в многоквартирных домах. Разработан теоретико-множественный подход для формализации взаимодействия различных элементов системы умного дома и учета индивидуальных потребностей пользователей. Данный подход позволяет создать гибкую и масштабируемую архитектуру умного дома, которая способна адаптироваться к разнообразию физических и когнитивных ограничений, присущих различным категориям людей с ОВЗ.
Разработана теоретико-множественная модель компонентов умного дома:
(1)
где P – подмножество категорий групп с ОВЗ, 
; T – множество устройств управления бытовыми приборами, умные лампы с регулировкой яркости, механизмы для открытия/закрытия окон и жалюзи, другие системы управления), 
S – множество систем безопасности (камеры наблюдения, датчики движения, электронные замки), 
A – множество систем автоматизации (датчики (сенсоры), центральный контроллер, актуаторы, системные устройства), 
L – множество систем аудио- или видеооповещения (аудиооповещения о состоянии дома, аудио-системы, умные динамики с визуальными индикаторами), 
G – множество систем навигации и адаптации (навигационные устройства с GPS и аудио-обратной связью), 
H – множество адаптивных технологий (увеличительные устройства, сенсорные кнопки с тактильными метками, вибрационные браслеты здоровья и пр.), 
.
Таким образом, для каждого лица x ∈ P существует доступ к множеству технологий T, которое включает системы безопасности, системы автоматизации, системы аудио- или видеооповещения, системы навигации и адаптации и системы поддержки и помощи:
(2)
Из выражения (2) видно, что для каждого человека с ОВЗ есть соответствующая индивидуальная технология, способная эффективно удовлетворить его потребностям в управлении умным домом, включая безопасность, автоматизацию и другие функциональные элементы. Необходима разработка персонализированных решений, учитывающих индивидуальные особенности каждого человека с ОВЗ. В связи с этим все более актуальным становится вопрос доступности технологий. Важно анализировать, как различные типы ОВЗ влияют на взаимодействие с технологиями [16–21].
Предложенная теоретико-множественная модель компонентов умного дома (1) формализует структуру технологий умного дома для людей с ОВЗ, где каждый пользователь P имеет доступ к определенному набору технологий T, включающему подмножества систем безопасности S, систем автоматизации A, систем аудио-, видеооповещения L, систем навигации и адаптации G, а также адаптивных технологий H. Модель учитывает разнообразие потребностей, связанных с различными категориями ОВЗ.
Выражение (2) подчеркивает, что для каждого человека с ОВЗ существует технология из множества T, которая соответствует его индивидуальным потребностям, будь то повышение безопасности, автоматизация бытовых процессов, улучшение ориентации в пространстве или адаптация интерфейсов.
Актуальность разработки таких индивидуальных решений для лиц с ОВЗ возрастает из-за необходимости учитывать разнообразие физических и когнитивных особенностей пользователей при проектировании умного дома.
Заключение
В результате проведенного анализа системы управления умным домом были определены ее ключевые элементы. Функциональные компоненты системы умного дома были классифицированы по трем категориям. Особое внимание уделено структуре технологий умного дома с учетом нужд пользователей с ограниченными возможностями здоровья (ОВЗ). На ее основе разработана теоретико-множественная модель, обеспечивающая оптимальное проектирование и интеграцию компонентов системы для удовлетворения индивидуальных потребностей каждой группы пользователей. Это позволит улучшить качество жизни людей с ОВЗ.
1. Кравченкова Т. П., Шуршев В. Ф. Интеграция технологий: как умный дом и интернет вещей (IOT) улучшают жизнь пожилых и людей с ОВЗ // Инновационные технологии в обучении и производстве: материалы XVIII Всерос. заоч. науч.-практ. конф. (Камышин, 19–20 ноября 2024 г.): в 3 т. Волгоград: Изд-во ВолгГТУ, 2024. Т. 2. С. 53–56.
2. Кравченкова Т. П., Шуршев В. Ф., Кравченкова Е. П. Инсталляция оборудования при использовании технологий «умный дом» // Инновационные технологии в обучении и производстве: материалы XVIII Всерос. заоч. науч.-практ. конф. (Камышин, 19–20 ноября 2024 г.): в 3 т. Волгоград: Изд-во ВолгГТУ, 2024. Т. 2. С. 59–63.
3. Чикова Е. В. Технологии «умного дома» как средство создания комфортной жилой среды для инвалидов. URL: https://elar.urfu.ru/bitstream/10995/85579/1/978-5-79962751-5_251.pdf (дата обращения: 20.10.2024).
4. Науразов А. А. Интернет вещей для людей с ограниченными возможностями // Вестн. науки. 2020. Т. 3. № 12 (33). С. 25–28.
5. Аверченков В. И., Герасимов К. В., Сесарева Н. А. Междисциплинарные аспекты анализа тенденций развития интернета вещей (обзор российских и зарубежных исследований) // Эргодизайн. 2019. № 3. URL: https://naukaru.ru/ru/nauka/article/29786/view (дата обращения: 18.11.2024).
6. Зараменских Е. П., Артемьев И. Е. Интернет вещей. Исследования и область применения: моногр. М.: ИНФРА-М, 2024. 188 с.
7. Болотский Н. Н. Технологии искусственного интеллекта как способ улучшения качества жизни людей с ограниченными возможностями здоровья по зрению // Изв. ТулГУ. Технические науки. 2024. № 7. С. 374–376.
8. Кравченкова Т. П., Шуршев В. Ф. Система интеллектуального дома на основе информационных технологий для людей с ограниченными возможностями и пожилых граждан // Инновационные технологии в обучении и производстве: материалы XVIII Всерос. заоч. науч.-практ. конф. (Камышин, 19–20 ноября 2024 г.): в 3 т. Волгоград: Изд-во ВолгГТУ, 2024. Т. 2. С. 56–59.
9. Кирсанова К. Д. Исследование технологии интернета вещей (IoT) и ее применения в различных областях // Современные научные исследования и инновации. 2023. № 6. URL: https://web.snauka.ru/issues/2023/06/100402 (дата обращения: 16.10.2024).
10. Шуршев В. Ф., Бялецкая Е. М. Мониторинг качества управления многоквартирным домом // Вестн. Астрахан. гос. техн. ун-та. Сер.: Управление, вычислительная техника и информатика. 2010. № 1. С. 34–36.
11. Бялецкая Е. М., Квятковская И. Ю., Шуршев В. Ф. Формирование набора показателей для оценки качества управления жилыми домами // Вестн. Астрахан. гос. техн. ун-та. Сер.: Управление, вычислительная техника и информатика. 2011. № 2. С. 143–148.
12. Серикова М. В. Разработка методики системного анализа предметной области модуля управления автоматизированной системы мониторинга и контроля умный дом // Науч. тр. КУБГТУ. 2015. № 5. С. 435–444.
13. Брумштейн Ю. М., Гайфитдинова В. Ю. Системный анализ совокупности концепций «умных объектов» городской среды в условиях развития информационно-коммуникационных технологий // Прикасп. журн.: управление и высокие технологии. 2017. Т. 1 (37). С. 24–38.
14. Прошунина К. А., Хоменко Т. В. Анализ влияния факторов на потенциал средовой вовлеченности // Инженер.-строит. вестн. Прикаспия. 2024. № 1 (47). С. 122–128.
15. Андрейчиков А. В. Построение моделей и информационной технологии принятия решений для управления интеллектуальными ресурсами в виде патентов на изобретения // CloudofScience. 2015. Т. 2. № 2. С. 216–235.
16. Петрова И. Ю., Майоров С. В. Система безопасности умного дома // Перспективы развития строительного комплекса: образование, наука, бизнес: материалы XV Междунар. науч.-практ. конф. профессорско-преподават. состава, молодых ученых и студентов (Астрахань, 19–20 октября 2021 г.). Астрахань: Изд-во АГАСУ, 2021. C. 594–599.
17. Петрова И. Ю., Яровая Е. Ю. Проектирование интеллектуальной системы освещения для умного дома // Перспективы развития строительного комплекса: образование, наука, бизнес: материалы XV Междунар. науч.-практ. конф. профессорско-преподават. состава, молодых ученых и студентов (Астрахань, 19–20 октября 2021 г.). Астрахань: Изд-во АГАСУ, 2021. С. 599–605.
18. Кравченкова Т. П., Шуршев В. Ф., Кравченкова Е. П. Анализ использования технологий умного дома в системах управления зданием // Наука и практика – 2023: материалы Всерос. междисциплинар. науч. конф. (Астрахань, 13–17 ноября 2023 г.). Астрахань: Изд-во АГТУ, 2024. С. 434–437.
19. Кини P., Райфа Х. Принятие решений при многих критериях: предпочтения и замещения. М.: Радио и связь, 1981. 560 с.
20. Козлов В. Н. Системный анализ, оптимизация и принятие решений: учеб. пособие. М.: Проспект, 2014. 174 с.
21. Кравченкова Т. П., Шуршев В. Ф. Современные технологии для людей с ОВЗ: взаимодействие цифрового двойника и умного дома // Инфокоммуникационные технологии: актуальные вопросы цифровой экономики: сб. науч. ст. V Междунар. науч.-практ. конф. (Екатеринбург, 29 января 2025 г.). Екатеринбург: Изд-во УрТИСИ СибГУТИ, 2025. С. 125–127.
