УДК 004

Интеграция различных устройств с помощью среды с открытым кодом

Белов Вячеслав Викторович – магистр Института информационных технологий МИРЭА – Российского технологического университета

Демидова Алевтина Геннадьевна – старший преподаватель Института информационных технологий МИРЭА – Российского технологического университета

Аннотация: В предложенной статье будет проанализирована возможность интегрирования в систему «Умный дом» различных устройств и бытовых приборов. Также рассматриваются преимущества и недостатки некоторых способов такой интеграции.

Ключевые слова: умный дом, OpenHab, интеграция, среда с открытым кодом, адаптер, состояние процесса.

Прогресс человечества заключается в передаче рутинных домашних дел роботам и в сохранении времени человека для творчества и самореализации. В последнее время производители и разработчики предлагают на рынке множество инновационных продуктов, обеспечивающих комфорт и оптимальные условия проживания в доме или в квартире. В то же время большое количество таких устройств создает проблемы в управлении. Оборудуя свой дом современными системами освещения, отопления, кондиционирования, охраны и т. д., потребитель зачастую тратит много времени на их настройку и управление. «Умный дом» — это современная бурно развивающаяся технология, позволяющая создать каждому пользователю собственную уникальную среду для управления всеми системами в доме и их быстрого взаимодействия.В данной статье пойдет речь о том, что в систему «Умный дом» можно постоянно интегрировать необходимые устройства, что улучшает комфорт проживающих в доме, позволяет оптимизировать своевременное выполнение работы с помощью любых устройств в доме. Таким образом, вне зависимости от своего присутствия или отсутствия проживающий человек в доме может с легкостью запускать любые устройства в доме при первой необходимости.

Новизна указанного подхода заключается в построении системы, позволяющей интегрировать различные протоколы и стандарты в единой системе управления, обеспечив их взаимодействие. Такой подход расширяет список потенциально доступного пользователю оборудования, оптимально подбирая компоненты умного дома исходя из их функциональных и ценовых характеристик.

Кроме того, использование системы с открытым исходным кодом позволит вести, при необходимости, доработки системы и на базе системы можно создавать свой собственный коммерческий продукт.

В данной статье будет рассматриваться среда с открытым исходным кодом OpenHab, так как она проста и многофункциональна в использовании.

Предметом исследования является интеграция различных устройств с помощью среды OpenHab с открытым кодом, где был реализован адаптер.

Объектом исследования в статье является сама система «Умный дом».

Практическая значимость данной работы заключается в том, что жизнь обычных людей облегчается в бытовом плане.

Под системой «умный дом» обычно понимают интеллектуальную систему, которая объединяет все основные процессы в одну структуру, которую можно адаптировать к потребностям каждого пользователя [2]. То есть, владелец дома с такой системой имеет возможность включать и выключать кондиционер, активировать систему контроля зон или получать оповещение при запуске стиральной машины, включать свет определенной яркости в определенное время.

В указанную среду можно добавить практически любое бытовое устройство, включая роботы-пылесосы. Например, владельцы могут заранее запланировать время и зону по уборке пылесосом. Это полезно как для небольших квартир, так и для больших домов с большим количеством помещений [5].

Приведу пример. Умный пылесос, работающий на системе OpenHab, можно настроить на уборку в доме в определенные часы при отсутствии самих хозяев в доме. Компания, создающая устройства для умного дома, определила задачу для робота-пылесоса – система умный дом должна подавать команду пылесосу, когда можно приступить к уборке дома. Процесс настроек заключается в интегрировании робота пылесоса в систему умного дома, построенном на основе системы OpenHab. Современные роботы-пылесосы оснащаются модулями Wi-Fi и Bluetooth, для них разработаны приложения для iOS и Android [1].

В системе «Умный дом» применяются разные варианты определения присутствия в доме его жителей. Первый вариант – определяется тем, что домочадцы выходят из дома, а значит, что сигнализация подает команду охраны дома и, следовательно, наступает рабочий режим. Соответственно выключается сигнализация, когда обитатели появляются в доме.

Компания устройств умного дома заинтересована в своевременной и оперативной передаче информации роботу-пылесосу. Такая информация носит бинарный характер (в доме жители – ложь, в доме нет обитателей – правда) для данной настройки используется команда switch (выключатель) в OpenHab, которая и показывает все способности робота-пылесоса [3].

Работающий адаптер (binding) с помощью OpenHab будет посылать данные системе об изменении состояния этого выключателя в пылесосе. В данном случае, увидим процесс интеграции в системе «Умный дом» - все новые и уже существующие устройства будут иметь свои протоколы взаимодействия. В настоящее время нет робота-пылесоса с определенным протоколом взаимодействия с умным домом, поэтому задача разработчиков - это имитировать процесс получения и отправку измененных состояний устройства путем вывода сообщений в консоль или в лог файлы.

Особое внимание при подборе устройства следует уделить мощным аккумуляторам и возможности автономной зарядки. Для системы «умный дом» следует выбирать робота, способного работать часами без подзарядки — за длительное время он сможет убрать несколько комнат. После завершения зарядки устройство должно немедленно вернуться на базовую станцию. Если такая функция не производится, пылесос будет простаивать до тех пор, пока владелец устройства не подзарядит его. Данная ситуация не соответствует техническому заданию, направленному на облегчение бытовой жизни пользователей.

Исходным вариантом может считаться робот-пылесос, который будет иметь встроенную опцию с возможностью сообщения о своем состоянии. К важным и полезным для жителя определениям состояния можно отнести состояние работы пылесоса (робот убирается или нет), состояние процесса заряда аккумуляторов робота-пылесоса (зарядка происходит или нет, уровень заряда аккумуляторов робота).

Встроенная программа будет показывать и информировать пользователя о наличии каких-либо ошибок в работе робота-пылесоса. Текстовая строка состояния может содержать либо информацию об отсутствии ошибки, либо описание возникшей ошибки, например, полное заполнение контейнера для мусора, при котором робот не может продолжить свою работу.

Для имитации получения такой информации в адаптере робота-пылесоса реализуем отдельный код, имитирующий изменения состояния робота.

В результате интеграционных настроек умный пылесос будет иметь следующие функции запуска своей работы:

• определение отсутствия хозяев или их присутствия, чтобы начать уборку в доме;
• возможность зональной уборки помещения;
• возможность запуска и остановки работы пылесоса через дистанционное управление устройством с помощью приложения на смартфоне.

В дальнейшем планируется расширить функционал всех устройств в системе «Умного дома» и реализовать ряд дополнительных возможностей для комфорта проживающих людей в доме.

Безусловно, система умный дом будет находиться в постоянной модернизации, так как с каждым годом появляются все новые устройства, которые необходимо настраивать под систему умного дома. Умный дом имеет и плюсы, и минусы, поэтому каждый человек сам решает, как вести хозяйство в собственном доме. Компания, интегрирующая устройства в умный дом, может ориентироваться на, введенный в 2015 году, стандарт систем менеджмента качества ГОСТ Р ИСО 9000–2015 [4].

Также стоит упомянуть, что в систему «умный дом» имеет смысл интегрировать другие устройства в дополнение к пылесосу в доме.  Заранее прокладывая необходимые коммуникации в помещении, следует определиться с конкретной маркой бытовой техники, так как технику одного производителя намного легче интегрировать в систему OpenHab.

Список литературы

1. OpenHab Developer Guide: [Электронный ресурс]. URL: https://www.openhab.org/docs/developer/. (Дата обращения 28.03.2023).
2. Березин С.В., Раков С.В. Internet у вас дома. – СПб: БХВ-Петербург; Издание 2-е, перераб. и доп., 2020.
3. Берлин А.Н. Основные протоколы интернет. – М: Ай Пи Ар Медиа, 2020.
4. ГОСТ Р ИСО 9000-2015. Системы менеджмента качества. Основные положения и словарь: национальный стандарт Российской Федерации: дата введения 2015-11-01 / Федеральное агентство по техническому регулированию. – Изд. официальное. – М.: Стандартинформ, 2019.
5. Дементьев А.Д. «Умный» дом XXI века. – М.: Издательские решения, 2021.
6. Перри Л. Архитектура интернета вещей. – М.: ДМК Пресс, 2018.
7. Тельнов Ю.Ф. Информационные системы и технологии / Под ред. Тельнова Ю. Ф. – М.: Юнити, 2020.