Особливість концепції "розумного" будинку

В якості провайдера було обрано рішення відDroboxInc.Dropbox дозволяє користувачеві розміщувати файли на віддалених серверах за допомогою клієнта або з використанням веб -інтерфейсу через браузер. При установці клієнтського програмного забезпечення Dropbox на комп'ютері створюється папка, синхронізована з сервісом. Хоча головний акцент технології робиться на синхронізацію і обмін інформацією, Dropbox веде історію завантажень, щоб після видалення файлів з сервера була можливість відновити дані [14]. Також ведеться історія з міни файлів, яка доступна на період останніх

30 днів, крім цього доступна функція безстрокової історії зміни файлів «Pack-відмінність однієї версії файлу від іншої. Файли, завантажені через клієнт, не мають обмеження на розмір, але файли, завантажені через веб-інтерфейс, обмежені 300 МБ. Є також можливість викладати файли для загального доступу через папку«Public», що дозволяє використовувати сервіс в якості файлообмінника. У версіях 0.8.x також з'явилася можливість надання в загальний доступ будь -якої папки в «My Dropbox» для подальшого доступу через так званий «shareable link», тобто через веб-інтерфейс. Для спільної роботи над проектами сервіс має можливість створення «Shared» папок для спільного доступу осіб, які мають різні облікові записи на сервісі. Доступна автоматична синхронізація файлів і папок і зберігання версій з можливістю відкату.

Для використання вищезгаданих технологій відDropbox вAndroid додатку був використанийDropboxCоreAPI. Захищене з'єднання встановлюється за допомогою токена і вимагає підтвердження від користувача при використанні сервісу в додатку вперше.

Приклад екрану авторизації наведено на рис. 3.2. Щоб уникнути постійних підтверджень при передачі або завантаженні файлу, токен зберігається в

SharedPreferences [15] класі програми. Для роботи синхронізації в тлі був використаний інтерфейс AssyncTask [16]. Він дає можливість асинхронно виконати код, не порушуючи при цьому роботу потоку графічного інтерфейсу і рекомендований виробником для використання в задачах, що потребують час виконання не більш 20 -30 секунд для досягнення оптимальної продуктивності інтерфейсу. Цей же інтерфейс використовується також в методах завантаження і закачування програми. Приклад методу завантаження і його AssyncThread.

4.3 Система прогнозування енерговитрат

Прогнозування енергови трат на опалення є нетривіальним й достатньо комплексним завданням з декількох причин:

* Різні властивості матеріалів, з яких побудовані будинки, а відповідно складність виведення формули для загального випадку;

Різна товщина стін у різних будівлях;

Використання різних склопакетів;

Залежність енергоспоживання не тільки від зовнішньої температури, але і від вологості і сили вітру.

Враховуючи всі перераховані вище фактори, розрахувати енергоспоживання аналітичним чином досить складно , це вимагатиме від користувача ввести забагато специфічної інформації, яку він може не знати або помилитися, що в підсумку призведе до виведення некоректного результату.

Інші параметри, щ о впливають на енергоспоживання, обч ислюються з лінійної залежності від світлового дня.

Єдиним прийнятним виходом з даної ситуації є використання нейронної мережі прогнозу, яка через деякий час використання зможе давати точні свідчення, адже її результат буде залежати саме від дій і звичок користувача, а також статистичних даних за попередні періоди. Оптим альним вибором стала однослойна симетрична нейронна мережа без рекурентних зв'язків.

Дані про енергоспоживання беруться від сенсора з Ардуіно або задаються користувачем у разі відсутності т акого обладнання. Точність залежить від того, як довго навчалася мережа перш ніж видати результат.

Погодні дані беруться з сервісу OpenWeatherMap за допомогою OWM API. OpenWeatherMap онлайн сервіс, який надає безкоштовний API для доступу до даних про поточну погоду, прогнозами, і архівними даними для web -сервісів і мобільних додатків. Як джерело даних використовуються офіційні метеорологічні служби, дані з метеостанцій аеропортів, і дані з приватних метеостанцій.

Інформація обробляються OpenWeatherMap, післ я чого, на основі даних будується прогноз погоди і погодні карти, наприклад карти хмарності та опадів.

Основною ідеєю сервісу OWM є використання приватних погодних станцій, які допомагають підвищити точність вихідної погодної інформації і, як наслідок, точність прогнозів погоди [17].

OpenWeatherMap використовує безкоштовний API, щоб надати дані поточної погоди, прогнозу та карт з погодними явищами, такими як хмари, вітер, тиск і опади. Всі погодні дані можуть бути отримані в форматах JSON, XML або HTML. Мак симально можливий прогноз можна отримати на місяць і щодо нього обчислити приблизний результат по енергоспоживанню. Метод отримання прогнозу.

4.4 Збереження та редагування данних користувачів

В Android API існує кілька способів зберігати налаштування користувачів та інформацію залежно від їх призначення і використання.

SharedPreferences - клас для зберігання налаштувань і невеликих обсягів інформації іншого типу[15]. Отри мати доступ до нього можна з будь-якого класу, пов'язаного зActivity абоView. Мінус -зав'язаний на графічний інтерфейс і не підходить для зберігання великих обсягів інформації. Клас

SharedPreferences по-замовчуванню використовується в класі PreferenceAc tivity для всіх його параметрів. У додатку відSHomeSharedPreferences використовується для зберігання веб токена сервісу Dropbox, налаштувань і логу системи при збої. Приклад використання:

SharedPreferences prefs = context.getSharedPreferences (DROPBOX_NAME,

SharedPreferences.Editor edit = prefs.edit (); edit.putString ("KEY_TOKEN_PAIR", tokenPair);

SQL Сonnector- клас, для розгортання та доступу до вбудованої в систему

Android бази даних SQL lite. Використовується для зберігання і подальшої обробки великих обсягів інформації в базіSQL типу. У додаткуSHome використовується для зберігання історії прогноз погоди, показань з датчиків.

Тимчасові файли або TempFile - файли, які будуть видалені після закриття програми. Використовуються для зберігання тимчасової інформації. В системі SHome тимчасові файли використовуються для запису даних з БД для відправки в хмарне сховище. Також в бета-версії програми лог краш записується в тимчасовий файл і відправляється на пошту розробників.

4.5 Графічний інтерфейс користувача

Зважаючи на використання центрального контролера в ролі сервера, оптимальним є функціонування програми в фоні, а тому графічний інтерфейс мобільний клієнт. Знімок екрану з графічним інтерфейсом сервера на рис. 4.5.

Графічний інтерфейс представляє з себе Activity з Spinner і TextView. Spinner, він же список, зберігає в собі теги з класу логер по яких ведуться записи в текстове поле. TextView відображає текстову інформацію по логам в залежності від обраного елемента в Spinner.

4.6 Взаємодія користувача з системою

Найкраще продемонструє принципи взаємодії користувача з екосистемою

SHome use-case діаграма на рис 3.6. Вона відображає у вигляді дій шлях від запиту користувача до отримання результату у вигляді відгуку системи, поетапно показуючи всі суміжні процеси. Наприклад, для зміни кліматичних параметрів користувач формує запит на мобільному телефоні, далі телефон робить з нього повідомлення -запит потрібного формату і відсилає його на сервер, де, після обробки вона надсилається на Arduino, яке дешифрує скрипт і виконує закодовані в ньому дії.

Програмно взаємодія налаштована через сокети по протоколу telnet. В ПЗ як сервера, так і клієнта є класи для передачі інформації та для отримання.

Отримання йде в окремому фоновому потоці і сам процес починається, коли один з к ласів-передавачів висилає запит на відправку інформації по каналу.

Завдяки використанню окремим потоків можлива множинна відправлення та отримання інформації, так як клас -одержувач може створити кілька десятків потоків отримання, пов'язаних із загальною чергою виконання, з якої завдання і підуть на обробку. Підхід був би невиправданий, якщо кількість запитів перевищувала б час обробки, проте система управління розумним будинком не є в исоконагруженою і максимум можливого- якщо всі користувачі захочуть змінити мікрокліматичні параметри одночасно, а з такого роду завданнями система впорається навіть на слабких комплектуючих. Втім, цей параметр залежить скоріше від апаратного забезпечення ітому SHome цілком може справлятися з більш складними завданнями.

В архітектурі системи SHome центральний контролер займає основне місце, так як є головним засобом комунікації між додатком й побутовою електронікою. Він виконує кілька основних функцій, таких як: зберігання налаштувань та інформації, зв'язок між приладами, система шифрування, зв'язок з хмарним сховищем, прогнозування енергоспоживання, тощо.

Для ограніза ції цих функцій були ви корістані засоби Android API, Dropbox Core API, OWM API, JAVA SE7. Код может бути запущений на будь-якому пристрої з версією Android не молодше 4.1.

Код серверу опублікованій під вільно ю ліцензією GNU GPL и є відкритим для внес ення будь -якіх змін й поліпшень співтовариством. Також весь код викладений у вільному доступі на хостингу код у Github и будь -хто може создати свій власний клон проекту або запропонувати зміни в існуючий.

Для розгортання серверу на своєму обладнанні, за умови, що воно входить до списку підтримуваних або має необхідні засоби віртуалізації, не потрібні ніякі додаткові технічні навички - все робиться ш ляхом простої установки програми з Google Play або скачуванням apk безпосередньо з сайту проекту SHome.

Размещено на Allbest.ru