Введение - Разработка модуля программируемых сценариев взаимодействия устройств в рамках интеграционной платформы интернета вещей

Предметная область

IoT (Интернет вещей) - это сеть физических объектов - устройств, транспортных средств, зданий и других вещей со встроенной электроникой, программным обеспечением, сенсоров и сетевым соединением, позволяющим этим объектам собирать и обмениваться информацией [1]. IoT позволяет получать показания сенсоров и управлять объектами удаленно, что в свою очередь создает много возможностей для прямой (без участия человека) интеграции физического мира в компьютеризированные системы, что в свою очередь повысит аккуратность и экономическую выгоду.

Внедряя в IoT такие ключевые компоненты, как сенсоры и актуаторы, технология становится объектом гораздо более широкого класса кибер-физических систем, которые также включают в себя умные дома, умные сети электроснабжения, интеллектуальные транспортные системы и умные города.

Способность оснащать подключением к сети даже самые маленькие устройства с относительно слабым процессором, памятью и энергозатратами, позволяет найти применение IoT почти в любой сфере деятельности. Системы с анализом внешней среды могут быть использованы, например, в экологическом мониторинге или градостроительстве. С другой стороны, IoT может быть использован не только для получения данных с устройств, но и для выполнения действий в физическом мире. Множество примеров может быть приведено в приложениях, где производить необходимо производить контроль температуры, влажности, света и других показателей. Другим важным способом применения IoT является расширение функционала домашней безопасности и "умных" домов. Одним из самых востребованных применений IoT является производство, в связи с чем появился термин "промлышенный интернет" [2]. С помощью интернета вещей также могут быть автоматизированы большинство стадий производства. Это снизит человеческий фактор, что приведет к меньшему количеству ошибок на производстве и, как следствие, к более качественному продукту и снижению затрат.

Научное сообщество активно занимается исследованием Интернета вещей, с ежегодным развитием которого возникают новые вопросы. Среди огромного множества направлений развития технологии, следующие области вызывают наибольший интерес.

    - Требуется разработка новых Алгоритмов, использующих вычислительные мощности новейших процессоров, для обработки огромного количества информации, получаемого с миллионов устройств. - Проблема мгновенного Поиска и Определения устройств в рамках сети, которая стала особенно острой ввиду экспоненциального роста количества устройств. Необходимо по запросу моментально получить информацию о конкретном устройстве и держать все элементы системы синхронизированными. - Разработка Стандартизированых мер безопасности, в частности, Анонимизации; - Устройства все больше проникают в нашу жизнь, затрагивая персональную информацию. - Передача данных через Информационный Шлюз. Не все устройства имеют достаточной вычислительной мощности для поддержки TCP/IP, поэтому необходимо рассматривать другие пути передачи данных, в частности, сбор информации с нескольких устройств одним шлюзом и дальнейшей отправке в интеграционную платформу. - Разработка концепции Промежуточных информационных платформ для упрощения поиска, мониторинга, визуализации и обмена данными между устройствами. Такой подход предполагает существование централизованного сервера, целью которого является получение и хранение данных с устройств. - Взаимодействие Устройств в рамках интеграционных платформ интернета вещей. Одним из решений данной проблемы является разработка модуля программируемых Сценариев взаимодействия Устройств в рамках платформы, которая позволит конечному пользователю без навыков программирования соединять устройства в последовательную цепочку действий и обмена информации под конкретные задачи бизнеса или частного использования. Разработка такого модуля и является конечной целью данной ВКР.

Актуальность

Изначальные разработки в области Интернета Вещей предполагали, что устройства работают независимо друг от друга, посылая данные или получая указания на выполнение соответствующих действий от центрального сервера. Упрощенная схема работы IoT представлена на рисунке 1. Слева на рисунке схематично изображены входящие устройства сети, также называемые сенсорами, считывающие различные показатели из внешнего мира и посылающие эти данные в облако. Справа на рисунке схематично изображены исходящие устройства сети, также называемые актуаторы, выполняющие действия в физическом мире.

упрощенная схема интернета вещей

Рисунок 1. Упрощенная схема Интернета Вещей

Взаимодействие между устройствами в таком случае минимальное из-за ограничений, накладываемых простотой модели подключения, однако такая схема является на данный момент самой распространенной в различных инфраструктурных IoT решениях. Больший потенциал скрывается во взаимодействии устройств. Синхронизированная работа сенсоров и актуаторов открывает большие возможности применения как в частном, так и профессиональном секторе. Большинство существующих платформы, целью которых является решение типовых задач использования устройств в рамках Интернета Вещей, не имеют достаточного и максимально простого функционала для управления потоком информации между устройствами. Для решения этой проблемы было предложено инновационное решение: модуль программируемых сценариев взаимодействия устройств, который позволит обычному пользователю системы настраивать поток информации и действий устройств так, как это максимально точно и удобно поможет ему выполнять необходимые задачи в домашнем использовании или бизнес-приложениях.

Цель исследования

Целью настоящей работы является разработка модуля программируемых сценариев взаимодействия устройств в рамках интеграционной платформы интернета вещей..

Задачи исследования

Для достижения вышеописанной цели необходимо выполнить следующие задачи:

    - Провести обзор и анализ решений в области взаимодействия устройств Интернета Вещей. - Проанализировать существующие платформы Интернета Вещей с целью выбора наиболее подходящей для интеграции разрабатываемого модуля. - Разработать требования к модулю программируемых сценариев взаимодействия устройств. - Выявить необходимый набор технологий для разрабатываемого модуля. - Разработать программный модуль.

Объект и предмет исследования

Объектом исследования является взаимодействие устройств в рамках интеграционных платформ Интернета Вещей. Предметом исследования является модуль программируемых сценариев межплатформенного взаимодействия устройств, предоставляющий такую программную инфраструктуру, которая позволила бы пользователем без навыков программирования конфигурировать взаимодействие устройств.

Методы исследования

В процессе работы над задачами будут использоваться следующие исследовательские методы:

    - анализ литературы; - изучение и обобщение отечественной и зарубежной практики; - сравнение; - теоретический анализ и синтез.

Научная новизна и практическая значимость результатов

Разработанный в результате программный модуль позволит конечному пользователю не задумываясь о технической реализации создавать сценарии взаимодействия устройств в сети для решения конкретных задач. Таким образом к решению задач интернета вещей смогут присоединиться больше людей, освободив технически оснащенных людей для более важных инженерных задач.

Краткое описание структуры работы

Во Введении кратко описана предметная область, актуальность работы, поставлена цель и задачи практического исследования, раскрыты объект, предмет, методы исследования, а также научная новизна и практическую значимость работы.

В Первой главе более подробно раскрыта предметная область, приведен литературный обзор, а также исследованы возможности применения IoT в бизнесе.

Во Второй главе рассмотрены возможности интеграции разрабатываемого модуля в существующие платформы Интернета вещей: приведен сравнительный анализ существующих платформ Интернета Вещей, а также решений взаимодействия устройств в рамках этих платформ.

Третья глава Полностью описывает процесс разработки программного модуля. Разработаны функциональные требования программного модуля, представлен процесс разработки необходимых программных сущностей, разработки отдельных модулей программы, разработка интеграции с выбранными платформами.

В Заключении представлены результаты и выводы после разработки соответствующего модуля, а также описаны возможные пути развития разработанного модуля.

Похожие статьи




Введение - Разработка модуля программируемых сценариев взаимодействия устройств в рамках интеграционной платформы интернета вещей

Предыдущая | Следующая