Âñòóï. Ñòâîðåííÿ òà óäîñêîíàëåííÿ òåõíîëîã³÷íèõ ñèñòåì ³ îá’ºêò³â íà îñíîâ³ âèêîðèñòàííÿ áàçîâèõ ïðèíöèï³â ²íòåðíåòó ðå÷åé òà ê³áåðô³çè÷íèõ ñèñòåì íàðàç³ º îäíèì ç îñíîâíèõ íàïðÿìê³â ðîçâèòêó ñó÷àñíîãî âèðîáíèöòâà, ùî äîçâîëÿº íå ò³ëüêè îòðèìàòè äîäàòêîâèé ïðîô³öèò ïðè åêñïëóàòàö³¿ ñèñòåìè, à é çíà÷íî ïîêðàùèòè ¿¿ íàä³éí³ñòü, ð³çåëüºíòí³ñòü, çìåíøèòè ïðÿì³ âèòðàòè íà îáñëóãîâóâàííÿ, òîùî [1]. Îäí³ºþ ç òàêèõ ñèñòåì [2], ÿêà îñòàíí³ì ÷àñîì ³íòåíñèâíî óäîñêîíàëþºòüñÿ ³ çíà÷íî ïîêðàùóº æèòòÿ ëþäåé º «ñìàðò-áóäèíîê». Íåçâàæàþ÷è íà çíà÷íó ê³ëüê³ñòü ïðàêòè÷íèõ ðîçðîáîê ³ âïðîâàäæåíü çàïðîïîíîâàíèõ ð³çíèìè àâòîðèòåòíèìè ô³ðìàìè ó öüîìó íàïðÿìêó [3-5], ïðîöåñ ïðîåêòóâàííÿ òà îïòèì³çàö³¿ ñòðóêòóðíèõ ð³øåíü íàðàç³ çàëèøàºòüñÿ ó á³ëüø³é ì³ð³ òâîð÷îþ ìèñòåöüêîþ çàäà÷åþ, ³ çíà÷íî çàëåæèòü â³ä äîñâ³äó ðîçðîáíèêà. Ðàçîì ç òèì, ó êîìï’þòåðí³é ³íæåíå𳿠âæå º äîñòàòí³é íàá³ð [6-8] òåõíîëîã³é ³ ï³äõîä³â, çàñòîñîâóþ÷è äëÿ ÿêèõ ñèíåðãåòè÷íèé ï³äõ³ä, ìîæíà óäîñêîíàëèòè ïðîöåñ äèçàéíó ê³áåðô³çè÷íèõ ñìàðò-ñèñòåì òà ðåàë³çîâóâàòè àïàðàòíî-ïðîãðàìí³ ïëàòôîðìè óí³ô³êîâàíîãî òèïó çà ñòðóêòóðîþ, òà ç ðîçøèðåíèì ãíó÷êèì ôóíêö³îíàëîì ó çàëåæíîñò³ â³ä ïîòðåá çàìîâíèêà.
Ìåòîþ äàíèõ äîñë³äæåíü áóëî ïðîâåäåííÿ ´ðóíòîâíîãî àíàë³çó ñó÷àñíèõ òåõíîëîã³é ²íòåðíåòó ðå÷åé, êîìï’þòåðíèõ ìåðåæ, ñèñòåìíîãî ï³äõîäó òà ïðîïîíóâàííÿ óí³ô³êîâàíî¿ ê³áåðíåòè÷íî¿ ìîäåë³ ãíó÷êîãî ôîðìóâàííÿ ìàñèâó ñåðâ³ñ³â òà îá´ðóíòóâàííÿ îïòèìàëüíèõ àïàðàòíî-ïðîãðàìíèõ ð³øåíü ñó÷àñíèõ ñèñòåì ðîçóìíèõ áóäèíê³â äëÿ çàáåçïå÷åííÿ ¿õ ìàñøòàáóâàííÿ ³ ñò³éêîñò³.
Ìåòîäèêà ³ ðåçóëüòàòè äîñë³äæåíü.  îñíîâ³ ìåòîäèêè ïðîâåäåíèõ äîñë³äæåíü âèêîðèñòàíî ñèñòåìíèé ï³äõ³ä ³ ìîäåë³ ê³áåðô³çè÷íèõ ñèñòåì [1, 9], ùî ìîæóòü ôóíêö³îíóâàòè â ïåâíèõ óìîâàõ íåâèçíà÷åíîñò³ ùîäî ïàðàìåòð³â çîâí³øí³õ çáóðåíü, ÿê³ ä³þòü íà ¿õ îñíîâí³ ôóíêö³îíàëüíî âàæëèâ³ õàðàêòåðèñòèêè, íàïðèêëàä åíåðãîïîñòà÷àííÿ, ïîäàííÿ òåõíîëîã³÷íèõ ðîçõ³äíèõ ìàòåð³àë³â ãàçó, âîäè, òîùî.
Çàãàëîì ³íôîðìàö³éíà ìîäåëü «ñìàðò áóäèíêó» (ðèñ. 1) ðîçãëÿäàºòüñÿ ÿê ïåâíà ö³ë³ñíà òåõí³÷íà ñèñòåìà (ÖÒÑ), ùî ôîðìóºòüñÿ ç îêðåìèõ îá’ºêò³â (ïðèì³ùåíü) (Î/Ï) – ìîäóë³â (Ì) – åëåìåíò³â (Å) òà/÷è êîìïîíåíò (Ê) îðãàí³çîâàíèõ çà ³ºðàðõ³÷íîþ àðõ³òåêòóðîþ òà ó âèãëÿä³ ñòàíäàðòíèõ ñõåì êåðóâàííÿ òåõíîëîã³÷íèìè ïðîöåñàìè (ÑÊÒÏ) ³ ì³êðîîá’ºêòàìè/âèêîíàâ÷èìè ïðèñòðîÿìè (ÌÎ/ÂÏ) ç åëåìåíòàìè çâîðîòíîãî çâ’ÿçêó. Íàá³ð ñåðâ³ñ³â (S) äëÿ îêðåìèõ Î/Ï îïèñóºòüñÿ íàáîðàìè õàðàêòåðèñòèê SÎ/Ï=<P, Ñ, Ò, EC, D>, äå Ð – ìàñèâè ôàçîâèõ ñòàí³â Î/Ï, ÿê³ âèçíà÷àþòüñÿ äèñêðåòíèìè íàáîðàìè çíà÷åíü; Ñ – ìàñèâè óìîâ, ÿê³ îäíîçíà÷íî îïèñóþòü ñòàíè Ð, âèçíà÷àþòüñÿ òåõí³÷íèìè õàðàêòåðèñòèêàìè Î/Ï, ³ òåæ ïðèéìàþòü äèñêðåòí³ íàáîðè âåëè÷èí; Ò – âåêòîðè ïåðåõîä³â Î/Ï ì³æ îêðåìèìè ôàçîâèìè ñòàíàìè, ÿê³ ìîæóòü ìàòè ð³çíó ïðîñòîðîâó ðîçì³ðí³ñòü â çàëåæíîñò³ â³ä ðîçì³ðíîñò³ ìàñèâ³â Ñ; ÅÑ – âåêòîðè âïëèâó çîâí³øí³õ ôàêòîð³â/ñåðåäîâèùà íà ìàñèâ ïàðàìåòð³â ³ õàðàêòåðèñòèê Ð êîíòðîëüîâàíèõ ê³áåðêîìïîíåíòîþ (ÑÑ) ñèñòåìè; D – íàá³ð âåêòîð³â ðåàêö³é ãåíåðîâàíèõ ÑÑ äëÿ çàáåçïå÷åííÿ ñòàá³ëüíîñò³ (ðåç³ëüºíòíîñò³) ñìàðò ñèñòåìè òà ¿¿ îêðåìèõ êîìïîíåíò, àáî äëÿ çàáåçïå÷åííÿ çàäàíî¿ òðàºêòî𳿠îêðåìèõ ìîäóë³â ñèñòåìè ó âèçíà÷åíîìó ôàçîâîìó ïðîñòîð³ ñòàí³â Ð.
Ðèñ.1 – Óçàãàëüíåíà ³ºðàðõ³÷íà ìîäåëü ñìàðò-áóäèíêó ÿê ÖÒÑ.
Òàêà ìîäåëü äîçâîëÿº âðàõóâàòè âàð³àö³¿ ôóíêö³îíàëüíèõ àëãîðèòì³â ñìàðò-ñèñòåìè, çàáåçïå÷èòè ãíó÷ê³ñòü òà ìàñøòàáîâàí³ñòü ñèñòåìè ïðè âàð³àö³¿ êîìïîíåíò ³ ¿õ õàðàêòåðèñòèê. Îäíàê äëÿ íàä³éíîñò³ ñèñòåìè ìຠáóòè îïèñàíî âèìîãè äî êðèòè÷íèõ ñòàí³â òà óìîâ ðåãóëþâàííÿ ñèñòåìè. Ùî ìîæíà îïèñàòè ìîäèô³êîâàíèì íàáîðîì ãàðàíòîçäàòíîñò³ ñåðâ³ñ³â SÎ/Ïê=<Pê, Ñê, Òê, ECê, Dê>. Òàêèé ï³äõ³ä º âàæëèâèì, îñê³ëüêè ñìàðò-ñèñòåìà ïåðåäáà÷ຠâèêîðèñòàííÿ ðåñóðñ³â ³ óïðàâë³ííÿ åíåðãåòè÷íèìè ïîòîêàìè, âèáóõîíåáåçïå÷íèìè êîìïîíåíòàìè, òîùî, ³ ïðè ïåâíèõ ñòîðîíí³õ âïëèâàõ ìîæå ñòàòè ñèñòåìîþ êðèòè÷íîãî çàñòîñóâàííÿ.
Óçàãàëüíåíà ê³áåðíåòè÷íà ìîäåëü äàë³ ðîçãëÿäàºòüñÿ äëÿ äàíî¿ ³íôîðìàö³éíî¿ ìîäåë³ ñèñòåìè íà îñíîâ³ ñèñòåìíîãî ï³äõîäó ³ ïðîåêòóºòüñÿ çà ìåòîäèêîþ, îïèñàíîþ â [9], ùî ïåðåäáà÷ຠì³í³ì³çàö³þ ö³ëüîâî¿ ôóíêö³¿ çàäà÷³ ñèñòåìíîãî àíàë³çó çà ïàðàìåòðàìè âèêîðèñòîâóâàíèõ ðåñóðñ³â â îêðåìèõ ìîäóëÿõ. Ðåàë³çàö³ÿ òåõí³÷íîãî ïðîåêòó (ðèñ. 2) ïåðåäáà÷ຠçàñòîñóâàííÿ òåõíîëî㳿 ³ ìîæëèâîñòåé ñåðâ³ñó Domoticz â ïàð³ ç ïðîòîêîëîì çâ’ÿçêó Mosquitto MQTT Broker [7, 8], ïëàò ESP8266 [6] äëÿ ïåðåäà÷³ äàíèõ ì³æ ñåíñîðàìè ³ ÌÎ/ÂÏ òà ñåðâåðîì ñèñòåìè íà îäíîïëàòíîìó êîìï'þòåð³ Beaglebone âåðñ³¿ Black ÷è Raspberry Pi [1, 2]. Åñê³çíå ìîäåëþâàííÿ ïðîïîíîâàíèõ ï³äõîä³â ïðîâåäåíî ³ç çàñòîñóâàííÿì ïðîãðàìíèõ ñåðåäîâèù Proteus òà Arduino IDE.
Ðèñ. 2 – Òåõí³÷íà ðåàë³çàö³ÿ áàçîâî¿ ïëàòôîðìè ñìàðò-ñèñòåìè «ðîçóìíîãî áóäèíêó»
Çàñòîñóâàííÿ â òåõí³÷íîìó ïðîåêò³ ³ºðàðõ³¿ (Beaglebone Black/Raspberry Pi) – (ESP8266/ESP3266) íàäຠøèðîê³ ìîæëèâîñò³ ðåàë³çàö³¿ ð³çíèõ àëãîðèòì³â ðîáîòè ç ñåíñîðàìè ³ ÌÎ/ÂÏ, à òàêîæ äëÿ äåÿêî¿ êîðåêö³¿ ïðîãðàìíî¿ àðõ³òåêòóðè ìîäåë³ ñèñòåìè â³äïîâ³äíî äî íåîáõ³äíèõ â ð³çíèõ ðåàë³çàö³ÿõ ñåðâ³ñ³â, ïðè çì³í³ åëåìåíòíî¿ íàïîâíþâàíîñò³ ìîäóë³â (ðèñ. 1) ñìàðò-ñèñòåìè.
Âèñíîâîê. Çàïðîïîíîâàíà óí³ô³êîâàíà ê³áåðíåòè÷íà ìîäåëü ãíó÷êîãî ôîðìóâàííÿ ìàñèâó ñåðâ³ñ³â äëÿ ñìàðò-ñèñòåì òà òåõíîëîã³ÿ ¿õ ðåàë³çàö³¿ íà îñíîâ³ ñèñòåìíîãî ï³äõîäó ³ ñó÷àñíèõ àïàðàòíî-ïðîãðàìíèõ ðåñóðñ³â, äîçâîëÿº îá´ðóíòóâàòè îïòèìàëüí³ ð³øåííÿ ñó÷àñíèõ ñèñòåì ðîçóìíèõ áóäèíê³â, çàáåçïå÷èòè ¿õ ìàñøòàáóâàííÿ ³ ñò³éêîñò³, ðîçøèðèòè ôóíêö³îíàëüí³ñòü çà ðàõóíîê êîðåêö³¿ ïðîãðàìíî¿ àðõ³òåêòóðè ìîäåë³ ñèñòåìè.
Ñïèñîê âèêîðèñòàíèõ äæåðåë ³ ë³òåðàòóðè:
1. Internet of Things Technologies for Cyber Physical Systems: Practicum / Vorobets H. I. and Kharchenko V. S. (Eds.) – Ministry of Education and Science of Ukraine, Yuriy Fedkovych Chernivtsi National University, National Aerospace University “KhAI”, Zaporizhzhia National Technical University, 2019. – 172 p. – Ðåæèì äîñòóïó: https://aliot.eu.org/wp-content/uploads/2019/10/ALIOT_MC4_IoT-Tech-for-CPS_web.pdf
2. Internet of Things for Industry and Human Application. In Volumes 1-3. Volume 3. Assessment and Implementation /V . S . Kharchenko (ed.) – Ministry of Education and Science of Ukraine, National Aerospace University KhAI, 2019. – 918 p. – https://csn.chnu.edu.ua/wp-content/uploads/2019/10/ALIOT_Multi-Book_Volume3_web.pdf - P.195-321.
3. Connected Life with SmartThings. – https://www.samsung.com/us/smartthings/
4. Îäèí ³íòåëåêòóàëüíèé äîäàòîê äëÿ âñ³õ ³íòåëåêòóàëüíèõ ïðèñòðî¿â. – Ðåæèì äîñòóïó: https://www.samsung.com/ua/apps/smartthings/
5. Øëþç (õàá) äëÿ ðîçóìíîãî äîìó Xiaomi Mi Smart Home Multifunction Gateway 3 Global (ZNDMWG02LM) (YTC4044GL). – Ðåæèì äîñòóïó: https://skay.ua/uk/umniy-dom/48334-shlyuz-khab-dlya-rozumnogo-domu-xiaomi-mi-smart-home-multifunction-gateway-3-global-zndmwg03lm-ytc4044gl.html
6. Ïðîñòèé ðîçóìíèé ä³ì íà ESP8266. – https://www.youtube.com/watch?v=BG1y81V9dwI
7. The Best MQTT Broker for IoT at Any Scale. – Ðåæèì äîñòóïó: https://info.hivemq.com/mqtt-broker?utm_source=adwords&utm_campaign=&utm_term=mqtt%20broker&utm_medium= ppc&hsa_tgt=kwd-338170319438&hsa_cam=17472918619&hsa_src=g&hsa_net=adwords&hsa_ kw=mqtt%20broker &hsa_ad=621451130839&hsa_grp=138870236058&hsa_ver=3&hsa_acc= 3585854406&hsa_mt=p&gclid=CjwKCAiAkfucBhBBEiwAFjbkr420dQj9QMbitiD1Y8wZln YwYr11AdDRq7o9p7rZS51OacC0ouJy2hoC3m4QAvD_BwE
8. How to Install The Mosquitto MQTT Broker on Linux. – Ðåæèì äîñòóïó: http://www.steves-internet-guide.com/install-mosquitto-linux/
9. Âîðîáåöü Ã. ²., Âîðîáåöü Î. ²., Ãîðä³öà Â. Å. Çàñòîñóâàííÿ ñèñòåìíîãî ï³äõîäó äëÿ ñèíòåçó ìîäåëåé áàçîâèõ åëåìåíò³â ðåêîíô³ãóðîâíèõ ñòðóêòóð â ñèñòåìàõ ïåðåäà÷³ ³íôîðìàö³¿. // Åëåêòðîòåõí³÷í³ òà êîìï’þòåðí³ ñèñòåìè. – 2018. – ¹28(104). – Ñ.257-267. – Ðåæèì äîñòóïó: http://nbuv.gov.ua/UJRN/etks_2018_28_34.
|
Ãîëîñóâàííÿ 
Öÿ ðîáîòà ë³öåíçóºòüñÿ â³äïîâ³äíî äî Creative Commons Attribution 4.0 International License
Çíàéøëè ïîìèëêó? Âèä³ë³òü ïîìèëêîâèé òåêñò ìèøêîþ ³ íàòèñí³òü Ctrl + Enter