IoT Хакатон
17 февраля 2017, 20:18

Университет IoT: команда «Умный кампус»

  1. Название проекта.
  2. «Умный кампус»
  3. Состав участников команды.
    • Восков Леонид Сергеевич, НИУ ВШЭ, профессор
    • Горячева Александра Сергеевна, НИУ ВШЭ, студент
    • Нефедов Александр Николаевич, НИУ ВШ, студент
    • Поляков Евгений Викторович, НИУ ВШЭ, аспирант
    • Фахразеев Антон Романович, НИУ ВШЭ, студент
    • Шебанин Александр Сергеевич, студент
    • Щербаков Глеб Павлович, студент
  4. Краткая аннотация проекта.
  5. “Интернет вещей” – сегмент мирового Интернета характеризующийся стремительно возрастающим количеством интеллектуальных устройств, подключаемых к глобальной сети. Данные устройства позволяют производить мониторинг, обслуживание и управление, а также обрабатывать огромные объемы данных, и публиковать их в сеть.

    Исследования показывают, что количество интеллектуальных устройство в мире стремительно увеличивается, что приводит к повышению спроса на различные системы интеграции и взаимодействия. Учитывая данные обстоятельства, разработки подобных систем является весьма актуальной задачей.

    Одним из наиболее перспективных направлений развития рынка Интернета вещей является интеграция умных устройств в так называемые системы “Умного дома”. Однако в последнее время существует потребность в расширении подобных систем до более глобального уровня, например, системы “Умный кампус”.

    Основное отличие систем “Умный дом” от “Умного кампуса” состоит в более широком спектре возможностей. Т.к. система «Умный кампус» рассчитана на большой круг пользователей и объемы данных, то разрабатываемое программное обеспечение должно быть кроссплатформенным, иметь более совершенный интерфейс, позволяющий наиболее эффективно управлять различными устройствами. Умный кампус — это более глобальная система и имеет следующие отличительные особенности:
    • Наличие более функционально эффективного интерфейса, позволяющего управлять неограниченным количеством разнообразных интеллектуальных устройств
    • Наличие системы безопасности, для предотвращения хакерских атак и несанкционированного доступа
    • Система аналитики данных
    • Наличие возможности объединения кампусов в единую сеть

    Интерфейс
    В данной работе предлагается разработка наиболее совершенного и удобного интерфейса управления с 3D интерфейсом, позволяющим управлять любым количеством подключенных устройств, с минимальным временем доступа к меню управления устройством.

    Безопасность
    Подсистема защиты информации, предназначена для шифрования трафика между облачным сервером, клиентом и локальной сетью устройств, на основе SSL сертификатов.

    Аналитика
    Подсистема аналитики позволит собирать данные от устройств в пределах всего кампуса или группы кампусов, для ведения журнала, отображения статистики и рекомендательных прогнозов, что даст возможность оценивать эффективность работы кампуса.

    Объединение
    Подсистема объединения объектов кампуса позволят интегрировать различные “виртуальные здания” в единой системе управления, а также производить настройку всех устройств для реализации возможности обмена событиями между частями кампуса и соответствующей реакцией на эти события.
    Предлагаемая система может быть использована для жилых домов, квартир и загородных особняков, офисных зданий, университетов, с возможностью объединения всех объектов в единую сеть и организации логики взаимного контроля.
  6. Краткое описание структуры проекта.
  7. Проект представляет собой распределенную систему, состоящую из трех основных частей: клиентская, облачная, и локальная управляемая система (рисунок ниже).

    Клиентская часть представляет собой приложение с 3D интерфейсом для визуализации виртуальных помещений кампуса. Приложение может быть запущено на различных платформах и различных операционных системах, начиная от настольных персональных компьютеров и заканчивая смартфонами и встраиваемыми системами. Пользователь выбирает на экране необходимый объект для управления, и получает доступ к его функционалу через контекстные меню. Приложение взаимодействует с облачной частью по протоколу MQTT. Панель управления реализуется с использованием движка Unity3D и языка программирования C#.

    Облачная часть системы реализует NodeJs приложение на платформе IBM Bluemix которое принимает запросы от клиента по протоколу MQTT, обрабатывает полученные запросы на основе конфигурационной информации, которую пользователь может редактировать через Web-приложение редактора конфигурации.

    Для анализа данных предусмотрена Web-панель, которая собирает информацию, пересылаемую от всех устройств сети, анализирует и отображает в виде графиков и диаграмм для удобной работы со статистикой.
    Локальная управляемая система – умная сеть устройств, которые взаимодействуют с окружающей средой. В зависимости от набора датчиков и устройств, выполняет возложенные на нее задачи. Локальная система имеет общий управляющий модуль, на основе одноплатного компьютера Raspberry Pi, который обрабатывает запросы от пользователя и запросы от датчиков. Связь с управляемыми устройствами осуществляется посредствам беспроводных модулей. Управление устройством происходит через программируемый контроллер Arduino, непосредственно соединенный с физическим устройством. Программирование контроллера осуществляется с использованием языка С.
  8. Пример предполагаемого внедрения проекта.
  9. Объединение кампусов Национального исследовательского университета “Высшая школа экономики” и Московского государственного технического университета им. Н.Э. Баумана.
10111
5