В современном мире компьютерное моделирование применяется в различных сферах человеческой деятельности. Чаще всего оно используется для получения новых знаний о моделируемом объекте или для приближенной оценки поведения различных сложных систем, в частности в механике [1], медицине [2], логистике [3], экономике [4] и др. В настоящее время наиболее актуально математическое и 3D-моделирование инженерных систем с помощью компьютерной техники.
Технологии автоматизации инженерных систем подразумевают наличие программно-аппаратного комплекса, обеспечивающего полностью независимое от человека управление инженерным оборудованным систем жизнеобеспечения, что дает возможность существенно снизить затраты на эксплуатацию здания за счет управления процессами, а также повысить безопасность, предотвращая аварийные ситуации. Ярким представителем систем жизнеобеспечения является быстроразвивающаяся концепция «Умный дом» [5–7].
«Умный дом» — это совокупность электроники, которая осуществляет централизованное управление практически всем техническим оборудованием дома как внутри, так и снаружи. Концепция системы «Умный дом» (УД) состоит в том, что объединение всего технического оборудования создает в результате единую, общую автоматизированную структуру управления и снабжения систем жизнеобеспечения [8]. Передача данных проводным путем будет использоваться более эффективно, чем беспроводная, из-за затуханий в пространстве, стоимости комплекта и безопасности.
Все компании применяют разнообразные варианты возможных УД благодаря особым функциям и стоимости проекта для того, чтобы увеличить охват потребителей (таблица).
Большая часть стоимости приходится на программируемые логические контроллеры (ПЛК), которые запланированы на работу с промышленными нагрузками и высокими требованиями по надежности. В качестве альтернативы ПЛК можно использовать микроконтроллеры.
Микроконтроллер — это микросхема, которая сочетает на одном кристалле функции процессора и периферийных устройств (таймеры, генераторы импульсов, порты вводов/выводов, аналогово-цифровые преобразователи) [9]. Среди компаний-производителей фирма Arduino предоставляет микроконтроллеры, среди которых Arduino Mega 2560, более современный, обладающий большим количеством входов/ выходов, что позволит использовать большое количество элементов [10]. Для управления системой необходим модуль расширения Arduino Shield Ethernet W5100 для подключения всей системы к сети Интернет.