Применение облачных технологий в системах умного дома | Статья в журнале «Молодой ученый»

Автор:

Рубрика: Информатика

Опубликовано в Молодой учёный №13 (72) август-2 2014 г.

Дата публикации: 09.08.2014

Статья просмотрена: 862 раза

Библиографическое описание:

Николаев П. Л. Применение облачных технологий в системах умного дома // Молодой ученый. — 2014. — №13. — С. 37-39. — URL https://moluch.ru/archive/72/12306/ (дата обращения: 20.07.2018).

В статье рассматриваются способы организации удаленного управления системами умного дома с помощью облачных технологий. Вначале проанализировано типовое построение систем умного дома, а далее рассматривается внедрение облачных технологий в подобные системы.

Ключевые слова: умный дом, интеллектуальное здание, Интернет вещей, облачные вычисления.

1. Введение

Термин «умный дом» или «интеллектуальное здание» используется для обозначения современных домов и зданий, в которых инженерные, информационные системы и системы безопасности объединены в единую и организованную комплексную интеллектуальную систему. Данная интеллектуальная система призвана обеспечивать большую безопасность, а также наилучший комфорт обитателям дома.

Как правило, основная причина установки систем умного дома состоит в повышении домашнего комфорта путем автоматизации рутинных задач, таких как управление освещением, климат-контролем, системами мультимедиа и т. п.

Технологии умного дома состоят из двух основных составляющих: аппаратного и программного обеспечения. Типовое аппаратное обеспечение умного дома обычно включает в себя следующие компоненты:

-          контроллер (зачастую в этой роли может выступать обычный персональный компьютер), на который устанавливается программное обеспечение для управления системами умного дома;

-          модули (платы) расширения — специальные устройства, к которым подключаются различные датчики и управляемые устройства;

-          конечное оборудование — датчики для отслеживания различных параметров и устройства, управление которыми ложится на плечи умного дома.

На рисунке 1 представлена типовая схема аппаратного обеспечения умного дома.

Рис. 1. Типовая схема аппаратного обеспечения умного дома

Управление, настройка и диагностика системам умного дома в этом случае осуществляются через стационарный компьютер.

2. Интернет вещей и облачные вычисления

В настоящее время большинство устанавливаемых систем умного дома не обладают функцией удаленного управления через Интернет. Между тем мобильные устройства с постоянным доступом к сети стали сегодня обыденным явлением, они есть практически у каждого.

В 1999 году основатель исследовательского центра Auto-ID Center в Массачусетском технологическом институте Кевин Эштон предложил термин Internet of Things (Интернет вещей). Его суть состоит в том, что вещи нового поколения будут не только «умными», но и объединенными в сеть — Интернет вещей.[1] Концепция предполагает, что такие устройства как смартфоны, планшеты, телевизоры, различные датчики и управляемые устройства, имеющие беспроводные модули Wi - Fi и Bluetooth, смогут взаимодействовать между собой и пользователями посредством этих беспроводных модулей.

В связи с массовым распространением мобильных устройств, соответствующих концепции Интернет вещей, стало возможным удаленное управлением своим умным домом.

Очевидные преимущества при наличии функции удаленного управления системами умного дома:

-          Главное преимущество — это конечно же большая безопасность. При нахождении жильцов за пределами своего дома или квартиры возможно удаленное наблюдение с помощью камер за ситуацией или удаленный мониторинг в доме путем отслеживания состояния различных датчиков, используемых в системах безопасности (пожарные датчики, датчики открытия/закрытия дверей и т. д.). Кроме того, для тех, кто часто забывает выключить свет или какие-нибудь приборы, данная функция будет очень полезной.

-          Основное же преимущество — это повышение комфорта пользователей умного дома. Часто в управляющих системах умного дома используют сценарии по управлению светом и теплом, когда вся работа осуществляется в автоматическом режиме. Зачастую некоторые пользователи предпочитают обходиться без таких сценариев. И при наличии функции удаленного управления пользователь, например, может сам при подходе к своему дому или при уходе с работы включить необходимые ему устройства (включить освещение, бытовые приборы, а также заранее включить отопление или кондиционер).

Осуществление функции удаленного доступа возможно с помощью применения облачных вычислений, когда пользователи обеспечиваются повсеместным доступом к сетевым вычислительным ресурсам, сервисам и приложениям.

Существует несколько моделей облачных вычислений. Применительно к рассматриваемому в статье варианту удаленного управления системами умного дома больше подходит модель SaaS (программное обеспечение как услуга). Данная модель подразумевает предоставление клиенту доступа к программному обеспечению через Интернет. Основное преимущество модели SaaS для конечного пользователя состоит в отсутствии необходимости установки и обновления программного обеспечения, также ему не нужно заботиться о работоспособности оборудования, на котором функционирует приложение.

При применении облачных вычислений в системах умного дома возможны два варианта. В первом случае контроллер (сервер) для управления устройствами умного дома может быть расположен не в самом доме (эту функцию возьмет на себя облако), благодаря чему управление системами умного дома может осуществляться откуда угодно при наличии доступа к Интернету. При втором варианте (рис. 2) контроллер может располагаться дома, но при этом через облако будет обеспечиваться только удаленное управление — все программное обеспечение будет установлено на облачном сервере. Кроме того, во втором случае от домашнего контроллера будет требоваться только функция для обеспечения модулям расширения доступа к Интернету, что в свою очередь уменьшает требования к техническим характеристикам контроллера. Также в случае внедрения удаленного управления уже в существующую систему умного дома не потребуется замены никакого оборудования, достаточно будет только обеспечить доступ контроллера к облачному серверу.

Рис. 2. Схема аппаратного обеспечения умного дома с функцией удаленного управления

Непосредственно удаленное управление системами умного дома возможно осуществлять либо через веб-браузер, либо через специальное мобильное приложение.

Стоить отметить еще одну немаловажную деталь. Многие современные устройства, используемые в умном доме, как конечное оборудование, так и управляющие устройства, работают по своим собственным протоколам передачи данных и, кроме того, могут взаимодействовать с Интернет-сервисами только через свои API. Поэтому зачастую нет возможности расширить систему умного дома, например, каким-нибудь умным холодильником, или же добавить к ней устройства, работающие по другим протоколам передачи данных. Однако с помощью облачного сервиса, который будет предоставлять общий интерфейс управления всеми системами, а различные устройства будут взаимодействовать между собой через облако, появляется возможность использования устройств от разных производителей с различными протоколами передачи данных. В итоге применение облачных технологий в системах умного дома позволит сделать их намного более гибкими, а также позволит сократить затраты на обслуживание и расширение системы.

3. Протокол взаимодействия облачного сервера с устройствами умного дома

Для успешного взаимодействия облачного сервера с устройствами умного дома оба этих компонента должны «разговаривать» друг с другом на одном языке. Самым простым решением в данном случае является обмен данными через XML-сообщения. Одним из протоколов, использующих XML для обмена данными, является SOAP (от англ. Simple Object Access Protocol — простой протокол доступа к объектам). Основным преимуществом использования SOAP является то, что он способен обеспечивать непрерывное взаимодействие веб-сервиса с устройствами, работающими по различным протоколам передачи данных.

Остальные преимущества применения формата SOAP перед другими форматами для передачи данных:

-                   кодировать в XML структуры данных с использованием SOAP так же легко, как и данные простых скалярных типов;

-                   при использовании SOAP-сообщений предоставляются дополнительные инструменты, позволяющие легко добавлять, например, функции обеспечения безопасности или трассировки;

-                   имеются наборы инструментов SOAP для различных языков программирования. [2]

4. Заключение

В статье было рассмотрено применение облачных технологий в системах умного дома. Применение подобных технологий сулит обитателям дома значительное повышение безопасности и комфорта, а также упрощается дальнейшее обслуживание и расширение уже установленных систем умного дома.

Вместе с тем вопрос взаимодействия между собой облачного сервера с устройствами умного дома требует более детальной проработки. Кроме протокола SOAP следует рассмотреть и другие варианты, что будет являться темой дальнейших исследований.

Литература:

1.                 Черняк Л. Интернет вещей: новые вызовы и новые технологии // Открытые системы. — 2013. — № 04.

2.                 Интеграция и взаимодействие в сети Веб [Электронный ресурс]. — Режим доступа: http://www.intuit.ru/studies/courses/485/341/lecture/8211.

Основные термины (генерируются автоматически): SOAP, дом, удаленное управление, программное обеспечение, система, облачный сервер, Интернет вещей, устройство, XML, аппаратное обеспечение.


Ключевые слова

умный дом, интеллектуальное здание, Интернет вещей, облачные вычисления.

Похожие статьи

Облачные технологии и их применение | Статья в журнале...

 Высший уровень облачных вычислений называется «Программное обеспечение как услуга» (SaaS, software as a service).

 Доступность – облака доступны всем и везде, где есть Интернет, и с любого устройства, где есть браузер.

К вопросу безопасности облачных технологий | Статья в журнале...

Отмечая ключевые тенденции ИТ-отрасли, такие как большие данные, «интернет вещей», цифровое

− utilitycomputing — предоставление виртуальных серверов после проведения оплаты за их использование

Применение облачных технологий в системах умного дома.

Облачные технологии | Статья в сборнике международной...

Программное обеспечение как услуга (Software as a Service) – пользователю доступно программное обеспечение, развернутое на удаленных серверах, доступ к которому осуществляется через сеть Интернет.

Организация распределенных и облачных систем

Ключевые слова: «облако», распределенные системы, облачные вычисления.

Облачные модели можно разделить: - программное обеспечение как услуга (SoftwareasaService, SaaS)

- Database — система управления базой данных СУБД (MySQL, Microsoft SQL, SQL Database...

Исследование и синтез системы управления умным зданием

При внедрении функции удаленного управления системой умного дома П. Л. Николаев предлагает использовать облачный сервер как дополнительный уровень.

Анализ использования «облачных технологий» для компаний...

«Облачные технологии» не требуют установки программного обеспечения, поскольку используются «облачные» вычисления, позволяющие работать с программным обеспечением удаленного сервера.

Разработка алгоритмического и программного обеспечения...

Рассматриваются вопросы разработки алгоритмического и программного обеспечения для управления многопроцессорными параллельными вычислительными системами распределенного и облачного типа на базе концептуально нового поколения вычислительной...

К вопросу о безопасности облачных технологий...

- в облаке (отсутствует контроль за инфраструктурой, аппаратным обеспечением) [1].

программное обеспечение как сервис (SaaS) – обеспечивает аренду приложений.

– инфраструктура как сервис (IaaS) – имеет возможность аренды серверов, устройства...

Тенденции безопасности интернет-вещей | Статья в журнале...

Рис. 1. Статистика распространенность интернет вещей в мире. В связи со стремительным ростом интереса к IoT возникает логичный вопрос об их безопасности.

Системы IoT основаны на двух основных компонентах; система аппаратного и системы программного обеспечения...

Обсуждение

Социальные комментарии Cackle

Похожие статьи

Облачные технологии и их применение | Статья в журнале...

 Высший уровень облачных вычислений называется «Программное обеспечение как услуга» (SaaS, software as a service).

 Доступность – облака доступны всем и везде, где есть Интернет, и с любого устройства, где есть браузер.

К вопросу безопасности облачных технологий | Статья в журнале...

Отмечая ключевые тенденции ИТ-отрасли, такие как большие данные, «интернет вещей», цифровое

− utilitycomputing — предоставление виртуальных серверов после проведения оплаты за их использование

Применение облачных технологий в системах умного дома.

Облачные технологии | Статья в сборнике международной...

Программное обеспечение как услуга (Software as a Service) – пользователю доступно программное обеспечение, развернутое на удаленных серверах, доступ к которому осуществляется через сеть Интернет.

Организация распределенных и облачных систем

Ключевые слова: «облако», распределенные системы, облачные вычисления.

Облачные модели можно разделить: - программное обеспечение как услуга (SoftwareasaService, SaaS)

- Database — система управления базой данных СУБД (MySQL, Microsoft SQL, SQL Database...

Исследование и синтез системы управления умным зданием

При внедрении функции удаленного управления системой умного дома П. Л. Николаев предлагает использовать облачный сервер как дополнительный уровень.

Анализ использования «облачных технологий» для компаний...

«Облачные технологии» не требуют установки программного обеспечения, поскольку используются «облачные» вычисления, позволяющие работать с программным обеспечением удаленного сервера.

Разработка алгоритмического и программного обеспечения...

Рассматриваются вопросы разработки алгоритмического и программного обеспечения для управления многопроцессорными параллельными вычислительными системами распределенного и облачного типа на базе концептуально нового поколения вычислительной...

К вопросу о безопасности облачных технологий...

- в облаке (отсутствует контроль за инфраструктурой, аппаратным обеспечением) [1].

программное обеспечение как сервис (SaaS) – обеспечивает аренду приложений.

– инфраструктура как сервис (IaaS) – имеет возможность аренды серверов, устройства...

Тенденции безопасности интернет-вещей | Статья в журнале...

Рис. 1. Статистика распространенность интернет вещей в мире. В связи со стремительным ростом интереса к IoT возникает логичный вопрос об их безопасности.

Системы IoT основаны на двух основных компонентах; система аппаратного и системы программного обеспечения...

Задать вопрос