Анализ возможностей надстроек Office 365 и применение этой технологии в концепции "Умного дома", где данные и результаты их обработки хранятся в облачном хранилище

Размещено на http://www.allbest.ru

Размещено на http://www.allbest.ru

Введение

В современном мире все большую популярность приобретают “умные дома”.

Одной из важнейших задач в реализации умного дома является создание устройств и алгоритмов управления его функциональностью. Стандартным решением является централизованный пульт, соединенный со всеми аппаратными средствами умного дома и умеющий сохранять и предсказывать предпочтения пользователя.

Современные технологии позволяют осуществлять управление умным домом дистанционно при помощи любых подключенных к интернету устройств, а также накапливать и сохранять предпочтения владельца в облачном хранилище данных.

Такая концепция “умного дома” имеет следующий ряд преимуществ:

· Кросс-платформенность - незавсимость от операционной системы ваших устройства. Вы сможете менять настройки умного дома с компьютера, телефона или планшета.

· Множество устройств - позволяет вам использовать неограниченное число устройств для управления “умным домом”.

· Универсальность - вы сможете использовать свои предпочтения в других “умных домах” c тем же функционалом.

Выбирая между различными способами реализации такого подхода имеет смысл рассмотреть законченные программные технологии, которые сочетают в себе удобный формат данных и средства программирования.

Одной из таких технологий набирающий популярность является технология надстроек office 365, которая позволяет создавать онлайн приложения, работающие со стандартными форматами данных Microsoft Office.

Разработка системы умного дома требует написания и тестирования алгоритма предсказания предпочтений.

Использование технологий 365 позволит строить и отлаживать модели предсказаний для умного дома.

Цель работы.

Целью данной выпускной квалификационной работы является изучение возможностей надстроек Office 365 и применение этой технологии в концепции “Умного дома”, где данные и результаты их обработки хранятся в облачном хранилище. Разработанную надстройку предполагается использовать для написания и тестирования модели предсказаний, базирующейся на методах статистического машинного обучения.

1. Основные понятия

1.1 Умный дом

Умный дом -- система бытовых устройств, способных выполнять свои функции и решать необходимые задачи без участия человека. Каждое из таких устройств может быть настроено программно по определенным правилам. Умный дом умеет объединять все такие коммуникации в одну, а также обрабатывать полученные данные с помощью искусственного интеллекта, программируемого и настраиваемого под все потребности и пожелания владельца.

Функциональность.

Умный дом чаще всего работает с следующими системами:

1. Системы безопасности

· Датчики движения,

· Видеонаблюдение.

· Видеодомофоны и видеоглазки.

· Электронные замки и модули управления воротами.

· Сирены.

2. Управление освещением.

· Умные выключатели.

· Модули управления шторами и жалюзями.

· RGB- и RGBW-контроллеры для управления светодиодными светильниками.

· Датчики движения и присутствия.

· Датчики освещенности.

3. Управление климатом.

· Датчики влажности.

· Датчики температуры.

· Термостаты для поддержания постоянной температуры или ее автоматического регулирования.

· Терморегуляторы для управления мощностью батарей отопления.

· Климат-контроллеры, передающие команды умного дома на технику предыдущих поколений, которая управляется обычными дистанционными пультами, прежде всего на кондиционеры.

Характеристики.

Выделяют несколько основных типов устройств, используемых в умных домах:

1) Проводные - датчики, выключатели, устройства управления климатом, разнообразные управляющие панели связываются единой проводной информационной шиной, по которой идут сигналы расположенным в щите.

2) Беспроводные - сигнал от управляющих устройств к исполнительным идет по радиоканалу.

3) Централизованные - программирование одного центрального логического модуля. Обычно это свободно программируемый контроллер с большим количеством выходов.

4) Децентрализованные - каждое исполнительное устройство несет в себе микропроцессор с энергонезависимой памятью.

5) С открытым протоколом (Протокол - это “язык”, с помощью которого взаимодействуют устройства в "умном доме").

6) С закрытым протоколом.

1.2 Microsoft Office 365

Office 365 -- это подписка на пакет услуг, предоставляемый компанией Microsoft. В этот пакет входят стандартные приложения Office: Word, Excel, PowerPoint, OneNote, Outlook, Publisher, Access и облачное интернет-хранилище размером 1 ТБ.

Главным преимуществом подписки является постоянное обновление ваших приложений, а также возможность использовать их с различных устройств.

1.3 Надстройки Microsoft Office

Надстройка -- это веб-приложение, расширяющие возможности приложений Microsoft Office путем добавления пользовательских команд и специализированных возможностей. С помощью Надстройки можно получить доступ к данным текущего документа или почтового элемента и подключиться к веб-службам и другим веб-ресурсам. Для разработки надстройки используются стандартные веб-технологии, такие как HTML5, JavaScript, CSS3, XML, а также интерфейсы REST API. Надстройка не устанавливается на компьютере, на котором запущено ведущее приложение Office. Приложение запускается на веб-сервере, где его будет несложно поддерживать и обновлять.

Надстройки могут выполняться в различных средах, в том числе: классических приложениях Office, приложениях Office Online в классических или мобильных браузерах. После разработки и публикации надстроек в Магазин Office или локальном каталоге надстроек они становятся доступны клиентам через приложения Office.

Виды надстроек.

Существует 3 основных типа надстроек:

· Надстройка области задач.

Этот тип надстроек функционируют параллельно с документом Office и позволяют предоставлять контекстные сведения и функциональные возможности для повышения удобства просмотра и создания документов.

· Контентные надстройки.

Контентные надстройки интегрируют веб-компоненты в качестве контента, который отображается параллельно с основным текстом документа. Контентные надстройки позволяют создавать привлекательные визуализации данных в Интернете, использовать встроенные возможности работы с мультимедиа (такие как видеопроигрыватель YouTube или галерея изображений), а также задействовать другой внешний контент.

· Надстройки Outlook.

Надстройки Outlook отображаются рядом с элементом Outlook, который вы просматриваете или создаете. Они могут работать с электронными сообщениями, приглашениями на собрания, ответами на такие приглашения, отменой собраний или встречами в режиме чтения (пользователь просматривает полученный элемент) либо режиме создания (пользователь отвечает или создает элемент). Надстройки Outlook могут использовать контекстные данные элемента, например адрес или идентификатор отслеживания, чтобы получить доступ к дополнительным сведениям на сервере или в веб-службах для удобства пользователей. В большинстве случаев надстройка Outlook работает без изменений с различными ведущими приложениям, включая Outlook, Outlook для Mac, Outlook Web App и OWA для устройств, так что её можно с удобством использовать на компьютере, в Интернете, на планшете и других мобильных устройствах.

2. Инструкция по созданию надстроек

Существуют два основных способа создания надстроек: с помощью веб-сервиса Napa или c помощью среды разработки Microsoft Visual studio 2015. Napa удобна для создания простых проектов, у нее интуитивный и простой интерфейс и все, что требуется для создания надстройки - это доступ к интернет. В свою очередь Visual studio позволяет использовать уже готовые библиотеки, имеет более продвинутую и удобную в использовании отладку и комфортна тем, кто уже работал в этой среде.

2.1 Napa

Napa - это веб-среда, позволяющая создавать проекты, писать код и запускать приложения в браузере. Дополнительно ничего устанавливать не нужно - вся работа над приложением выполняется в окне браузера.

Для иллюстрации того, как надо использовать Napa, создадим тестовую надстройку. Надстройка -- это веб-приложение, расширяющие возможности приложений Microsoft Office путем добавления пользовательских команд и специализированных возможностей.

Наше приложение будет надстройка типа “области задач”, которая переводит английский текст из выделенной ячейке на выбранный пользователем.

Шаг 1.

Открыть любой браузер и зайти на сайт www.napacloudapp.com и нажать кнопку “Get Started”. Чтобы войти в Napa надо иметь учетную запись Microsoft, если у вас ее нету, вам предложат зарегистрироваться.

Шаг 2.

Нажать Add New Project, затем выбрать тип надстройки и ввести имя проекта.

Создастся пример, написанный компанией Microsoft.

В нем есть следующие файлы:

Home.html - Эта HTML-страница надстройки. Язык HTML интерпретируется браузерами; полученный в результате интерпретации форматированный текст отображается на экране монитора компьютера или мобильного устройства.

Home.css- описание и оформление внешнего вида надстройки.

Home.js. - код, написанный на языке Javasсript, описывает поведение страницы Home.html.

Можно заметить, что эти 3 файла в совокупности дают веб-страницу, а чтобы в итоге получить надстройку нужен еще один файл, который называется манифест. Манифест-это XML файл, который определяет следующие параметры и возможности надстройки:

· URL-адрес веб-страницы, на которой реализованы пользовательский интерфейс и программная логика;

· отображаемое имя, описание, идентификатор, версию и языковой стандарт надстройки;

· способ ее активации и отображения:

· для надстроек, взаимодействующих с документами: в области задач или в содержимом документа;

· для надстроек, которые взаимодействуют с почтовыми элементами (сообщениями или встречами): при просмотре или создании элемента;

· уровень разрешений и требования для доступа к данным надстройки.

В Napa этот манифест файл за вас создает сама среда, поэтому ваша надстройка будет работать с одним из online приложений(к примеру Excel online) и сохранять данные в onedrive(приложение для хранения данных) с логином и паролем, что вы использовали при создании учетной записи Microsoft.

Описание реализация тестовой надстройки находится в приложении к диплому. Результат ее работы можно увидеть на рис. 1.

Рис. 1

Для реализации перевода текста необходимо обратиться к онлайн-сервису перевода. Я выбрал “Яндекс Переводчик”. Для обращения к этому сервису вам потребуется api key, специальный ключ, с помощью которого “Яндекс переводчик” знает, кто к нему обращается. Api key можно получить здесь https://tech.yandex.ru/translate/

1) Авторизуйтесь под существующей учетной записью "Яндекс.Почты" или зарегистрируйте новую

2) Выберите сервис "Перевод" из выпадающего списка, примите пользовательское соглашение и нажмите на кнопку "Получить API-ключ"

3) Введите полученный API-ключ в настройках модуля.

Также рассмотрим следующий фрагмент кода:

Office.context.document.getSelectedDataAsync(Office.CoercionType.Text,

function (result) {

if (result.status === Office.AsyncResultStatus.Succeeded) {

doSomething(result.value);

} else {

app.showNotification('Error:', result.error.message);

}

}

);

Эта функция считывает данные из выделенной ячейки. Поскольку определенные операции с веб-клиентами Office (а также и с полнофункциональными клиентами) могут быть заблокированы при синхронном выполнении, большинство методов в API JavaScript для Office спроектированы для асинхронного выполнения. Также это сделано для того, чтобы надстройки Office работали с высокой эффективностью. При вызове асинхронного метода он выполняется немедленно и все дополнительные скрипты могут продолжать работу. Необязательная функция обратного вызова, передаваемая в асинхронный метод, выполняется тогда, когда готовы данные или запрашиваемая операция.

2.2 Microsoft Visual Studio 2015

Для работы в Microsoft Visual Studio необходимо установить специальный пакет Office Developer Tools. Его можно скачать с ресурса https://www.visualstudio.com/features/office-tools-vs. (Там же можно получить последнюю версию Visual Studio). Этот пакет позволяет вам быстро создавать проекты, добавляет шаблоны надстроек, добавляет визуальный конструктор, также он имеет усовершенствованную отладку, возможность быстрой публикации и подключение приложений к облаку.

Перенос проекта из Napa в VisualStudio.

Теперь попробуем перевести проект из Napa в visual studio.

Заходим на веб-сервис Napa, там открываем нужный нам проект, сбоку на панели будет кнопка “open in visual studio”, выбираем Download a Visual Studio project zip. Идем в загрузки, разархивируем файл. Нам нужен файл расширения .cproj, он будет лежать в папке с названием проекта. Открываем его с помощью Visual Studio. Пытаемся запустить проект, выдает ошибку (рис. 2):

Рис. 2

Чтобы исправить эту ошибку, в обозревателе решений нажимаем правой кнопкой мыши на web проект, выбираем «свойства», открывается визуальный конструктор. Слева выбираем закладку «веб», а в ней URL-адрес проекта и заменяем порт на любой другой из диапазона 49152-65535.

Теперь проект будет запускаться, но не будет работать. Для того, чтобы он заработал нужно открыть HTML файл и дописать туда строку:

<script src="Scripts/jquery-1.9.1.js" type="text/javascript"></script>

Создание новой надстройки в Visual Studio

Если вы хотите просто создать новый проект, то нужно:

Открыть Visual studio-> создать проект->Visual C#->Office и выбираем шаблон нужной нам надстройки.

Манифест.

Обратите внимание, что в вашем проекте появился XML файл. Его можно менять вручную или с помощью визуального конструктора.

Работа с существующим Excel файлом.

Для того, чтобы не создавать каждый раз новый Excel файл и сохранять внесенные изменения, нужно разместить в любое место в папке с названием проекта уже существующий Excel файл. После этого в обозревателе решений кликните на ваш проект (не на решение) и в свойствах проекта выберите начальный документ, затем поменяйте [Новая книга Excel 2013] на путь к загруженному файлу (рис. 2).

Запустите ваш проект, нажмите “вставка”, “надстройки” и кликните на стрелочку рядом с “Мои надстройки” (рис. 3). Там и будет находиться ваша надстройка.

Рис. 3

Рис. 4

3. Прототип подсистемы метода статистического машинного обучения

С помощью Надстройки Office 365 удалось воссоздать модель, имитирующую работу контроллера хлебопечки для набора случайно сгенерированных профилей пользователей. Для создания предсказания в этой надстройке использовался байесовский метод машинного обучения. Описание модели в приложении “Breadmaker interactive model”.

Пример работы программы продемонстрирован на рис. 5-8:

надстройка программный пользовательский машинный

Рис. 5

Рис. 6

Рис. 7

Рис. 8

Заключение

В выпускной квалификационной работе был проведен анализ технологий надстроек Offic 365, показана его применимость для решения задач статистического машинного обучения для управления “умным домом”. Составлен инструкция для создания надстроек office 365 с использованием napa и visual studio.

Реализована тестовая модель поведения контроллера хлебопечки с использованием Байесвского метода машинного обучения.

В дальнейшем планируется расширение функционала надстройки, в частности проверка корректности вводимых данных, добавление других моделей, а также анализ вычислительной сложности, используемых моделей.

Литература

1. Frederik Ruelens, Sandro Iacovella, Bert J. Claessens, and Ronnie Belmans, Learning Agent for a Heat-Pump Thermostat with a Set-Back Strategy Using Model-Free Reinforcement Learning, Energies, 8, 2015, pp. 8300-8318.

2. Daniel Urieli, Peter Stone, A Learning Agent for Heat-Pump Thermostat Control, Proceedings of the 12th International Conference on Autonomous Agents and Multiagent Systems (AAMAS 2013), Saint Paul, Minnesota, USA, 2013.

Размещено на Allbest.ru