خانه حساس جایگزین خانه های هوشمند می شود

در آخرین هفته نوامبر، انجمن ملی ابر رایانه در Pereslavl-Zalessky برگزار شد. به مدت سه روز مردم گفتند و نشان دادند که اوضاع با توسعه ابررایانه‌ها در روسیه چگونه پیش می‌رود و چگونه فناوری‌های آزمایش‌شده روی ابر رایانه‌ها به کالا تبدیل می‌شوند.

موسسه سیستم های نرم افزاری RAS
(ایگور شلاپوتین، ویکی‌مدیا کامانز، CC-BY)

سرگئی آبراموف عضو مسئول آکادمی علوم روسیه در مورد پروژه "خانه حساس" (27 نوامبر) صحبت کرد. او با توسعه مفهوم "خانه هوشمند"، مشاهده تجهیزات خانه، ساختن و به خاطر سپردن الگوهای رفتاری آن، درس گرفتن از اشتباهات و پیش بینی وضعیت و مشکلات آن را از قبل پیشنهاد می کند.

موسسه سیستم های نرم افزاری آکادمی علوم روسیه، تحت رهبری سرگئی آبراموف، در سال 2014، زمانی که اصلاحات آکادمی علوم مستلزم ارائه پروژه های دانشگاهی به بازار تجاری بود، شروع به ایجاد "خانه های حساس" کرد. در این زمان، IPS RAS پیشرفت های خوبی در شبکه های حسگر و کنترل تجهیزات داشت و در حال توسعه فناوری های ابری و یادگیری ماشین بود.

به گفته سرگئی آبراموف، ساختمان های مسکونی و صنعتی مملو از تجهیزاتی هستند که رفاه خانه و کار آرام مردم به آنها بستگی دارد. اگرچه این تجهیزات "هوشمند" به یک "خانه هوشمند" تبدیل می شود، اما کنترل خودکار ندارد. مالکان از وضعیت دستگاه ها اطلاعی ندارند و نمی توانند به راحتی آنها را نظارت کنند. تنها چیزی که باقی می ماند این است که به طور دستی از کل زیرساخت مراقبت کنید، مانند یک تاماگوچی بزرگ، به طور منظم ماشین ها را بررسی و تنظیم کنید.

سوکت حساس پارامترهای الکتریکی را اندازه گیری کرده و به سرور گزارش می دهد
(«خانه حساس»، Wikimedia Commons، CC-BY)

آیا خانه هوشمند به درستی کار می کند؟ یا وقت مداخله فرا رسیده است؟ آیا به زودی حادثه ای رخ می دهد؟ به خودی خود، هیچ "خانه هوشمند" این مشکل را حل نمی کند، برای پاسخ به چنین سوالاتی، نظارت و تجزیه و تحلیل خودکار لازم است. بنابراین، سیستم کامپیوتری ایجاد شده در موسسه آمار را از حسگرها جمع آوری می کند، الگوهای رفتاری ماشین های خانگی را می سازد و یاد می گیرد که این الگوها را تشخیص دهد. هوش مصنوعی با تشخیص رفتار عادی از رفتار مشکل ساز و تشخیص عملکرد غیرعادی، صاحب خانه را به موقع نسبت به تهدید احتمالی آگاه می کند.

"خانه حساس" یک "خانه هوشمند" است که حساسیت، توانایی خودآموزی، توانایی جمع آوری الگوی رفتار صحیح، توانایی پیش بینی و واکنش به آن اضافه شده است.
(سرگئی آبراموف، عضو مسئول آکادمی علوم روسیه)

ما به روشی که یک "خانه هوشمند" پارامترهای خود را حفظ می کند عادت کرده ایم: دمای تنظیم شده و روشنایی، رطوبت ثابت هوا، ولتاژ ثابت شبکه. یک "خانه هوشمند" می تواند بر اساس یک اسکریپت بسته به زمان روز یا رویداد عمل کند (به عنوان مثال، شیر گاز را بر روی فرمان یک تجزیه و تحلیل گاز می بندد). "خانه حساس" قدم بعدی را برمی دارد - داده های حسی را تجزیه و تحلیل می کند و سناریوهای جدیدی را برای طبقه بندی می سازد: همه چیز مانند قبل پیش می رود یا شگفتی هایی وجود دارد. به تغییرات محیط خارجی واکنش نشان می دهد و خرابی های احتمالی را پیش بینی می کند و ناهنجاری ها را در اقدامات همزمان دستگاه های مختلف حدس می زند. "خانه حساس" نتایج کار خود را نظارت می کند، در مورد مشکلات هشدار می دهد و سناریو را تغییر می دهد، نکاتی را به مالک ارائه می دهد و به مالک اجازه می دهد لوازم خانگی معیوب را خاموش کند.

ما مشکل رفتار غیر معمول تجهیزات را حل می کنیم.
(سرگئی آبراموف، عضو مسئول آکادمی علوم روسیه)

سیستم پیشنهادی متکی بر یک شبکه حسگر است که اندازه‌گیری‌های مبتنی بر زمان را فراهم می‌کند. به عنوان مثال، یک دیگ دیزل گهگاه روشن می شود و آب را گرم می کند، یک پمپ سیرکولاسیون آب گرم را از طریق لوله های گرمایش هدایت می کند و حسگرهای اولیه نحوه مصرف برق این دستگاه ها را گزارش می دهند. بر اساس یک سری از خوانش ها، سنسور ثانویه (برنامه) آنها را با مشخصات معمولی مقایسه می کند و خرابی ها را تشخیص می دهد. سنسور سوم (برنامه) دمای هوای بیرون را دریافت می کند و عملکرد آینده سیستم را پیش بینی می کند، بار و کارایی آن را ارزیابی می کند - نحوه گرمایش دیگ و آب و هوا. شاید پنجره ها باز باشد و دیگ بخار خیابان را گرم می کند، یا شاید راندمان کاهش یافته است و زمان تعمیرات پیشگیرانه فرا رسیده است. بر اساس رانش پارامترهای مشتق شده، می توان پیش بینی کرد که در چه زمانی آنها فراتر از حد نرمال خواهند رفت.

سوکت حساس از ماژول-نوارهای جداگانه تشکیل شده است
(«خانه حساس»، Wikimedia Commons، CC-BY)

با ارزیابی قرائت همزمان سنسورها، "خانه حساس" می تواند متوجه شود که پمپ آب خاموش نمی شود زیرا آب را به داخل چاه (از طریق دریچه معیوب) یا مستقیماً روی کف (از طریق ترکیدگی) می ریزد. لوله). اگر حسگرهای حرکتی بی صدا باشند و پمپ آب را به یک خانه خالی پمپاژ کند، تشخیص حتی قابل اعتمادتر خواهد بود.

شبکه های حسگر در خانه های هوشمند نیز یافت می شوند. زیرساخت های ابری نیز در خانه های هوشمند موجود است. اما چیزی که «خانه‌های هوشمند» ندارند، هوش مصنوعی، یادگیری ماشینی، انباشت الگوهای رفتار صحیح، طبقه‌بندی و پیش‌بینی است.
(سرگئی آبراموف، عضو مسئول آکادمی علوم روسیه)

بخش ابری "خانه حساس" بر اساس پایگاه داده NoSQL Riak یا پایگاه داده Akumuli است که در آن سری های زمانی خواندن ذخیره می شود. دریافت و صدور داده ها بر روی پلتفرم Erlang/OTP انجام می شود و به شما امکان می دهد پایگاه داده را در بسیاری از گره ها مستقر کنید. یک برنامه برای برنامه های موبایل و یک رابط وب در بالای آن مستقر شده است تا از طریق اینترنت و تلفن به مشتری اطلاع دهد و در کنار آن برنامه ای برای تجزیه و تحلیل داده ها و کنترل رفتار قرار دارد. می‌توانید هر تحلیل سری زمانی را در اینجا متصل کنید، از جمله آن‌هایی که مبتنی بر شبکه‌های عصبی هستند. بنابراین، تمام کنترل بر روی سیستم های "خانه حساس" در یک لایه مدیریت جداگانه قرار می گیرد. دسترسی به آن از طریق حساب شخصی شما در سرویس ابری فراهم می شود.

کنترلر حساس سیگنال ها را از سنسورها و دماسنج ها جمع آوری می کند
(«خانه حساس»، Wikimedia Commons، CC-BY)

Erlang تمام مزایای یک رویکرد کاربردی را ارائه می دهد. دارای مکانیسم هایی برای عملکرد توزیع شده است و ساده ترین راه برای ایجاد یک برنامه توزیع موازی استفاده از Erlang است. معماری ما حاوی «حسگرهای ثانویه» نرم‌افزاری است؛ هر حسگر فیزیکی می‌تواند چندین مورد از آنها وجود داشته باشد، و اگر روی ده‌ها هزار مشتری با ده‌ها دستگاه حساب کنیم، باید جریان عظیمی از داده‌ها را پردازش کنیم. آنها به فرآیندهای سبکی نیاز دارند که بتوان در تعداد زیادی راه اندازی کرد. Erlang به شما امکان می دهد ده ها هزار فرآیند را روی یک هسته اجرا کنید؛ این سیستم به خوبی مقیاس می شود.
(سرگئی آبراموف، عضو مسئول آکادمی علوم روسیه)

به گفته توسعه دهنده، ارلنگ به راحتی می تواند یک تیم متنوع از برنامه نویسان را سازماندهی کند، که در آن دانش آموزان و افراد برجسته یک سیستم ایجاد می کنند. تکه تکه‌های سیستم نرم‌افزاری با یک خطا خراب می‌شوند، اما کل سیستم به کار خود ادامه می‌دهد، که به شما امکان می‌دهد مناطق اشتباه را در حین پرواز تصحیح کنید.

کنترلر حساس داده ها را از طریق WiFi یا RS-485 منتقل می کند
(«خانه حساس»، Wikimedia Commons، CC-BY)

سیستم "خانه حساس" از تمام فناوری هایی استفاده می کند که IPS RAS برای کنترل ابررایانه ها استفاده می کند. این شامل سنسورهای الکترونیکی، نظارت و سیستم های کنترل از راه دور است. در حال حاضر، این برنامه حساس با حسگرهای خود اجرا می‌شود و می‌تواند به حلقه‌های آتش نشانی متصل شود، اما برنامه‌ای برای جمع‌آوری داده‌ها از حسگرهای هر «خانه هوشمند» وجود دارد.

"خانه حساس" جالب است زیرا راه حل های هوشمند پیچیده برای شهر، محله و خانه در خط مقدم قرار می گیرند. آنچه در اینجا جالب است ساختن یک ابر رایانه نیست، بلکه ساخت یک مجموعه رایانه اجتماعی است که یک ابر رایانه را وارد زندگی روزمره می کند، به طوری که ماشین زندگی مردم را تغییر می دهد.
(اولگا کولسنیچنکو، دکترا، مدرس ارشد در دانشگاه سچنوف)

تا بهار 2020، توسعه دهندگان مجموعه ای اساسی از برنامه ها و تجهیزات را برای مونتاژ سیستم هایی با اندازه های مختلف در ساختمان ها و آپارتمان ها آماده خواهند کرد. آنها قول می‌دهند که راه‌اندازی نتیجه آسان‌تر و پیچیده‌تر از یک ربات جاروبرقی نیست. کیت اصلی از هرگونه تجهیزات نظارت شده پشتیبانی می کند: دیگهای گرمایش، آبگرمکن، یخچال، پمپ آب و مخازن سپتیک. سپس نوبت به فروش در مقیاس کوچک، سپس تولید بی‌سابقه، افزودن سنسورها و ماژول‌های جدید می‌رسد. و در آینده، همه نوع تنوع و سازگاری امکان پذیر است - یک مزرعه حساس، یک بیمارستان حساس، یک کشتی حساس و حتی یک مخزن بسیار حساس.

متن: CC-BY 4.0.
پرتره: CC-BY-SA 3.0.

منبع: www.habr.com