О трудностях создания по-настоящему "Умного" дома читайте здесь
Процесс разработки гибридного моделирования "умного дома" состоит из трех этапов. Сначала была разработана настоящая система "умного дома", а затем симуляция в соответствии с этой архитектурой "умного дома" и структурой данных. Наконец, эти две системы были объединены как гибридная концепция для работы в режиме реального времени одновременно.
Из чего состоит "настоящий" умный дом
В рамках исследования, во-первых, был разработан "умный" дом на базе облака, который может управлять температурой, освещением и розетками помещения через Интернет и записывать все выполненные операции. Этот интеллектуальный дом состоит из термостата, управляющего температурой, розетки, управляющего датчиками электричества, температуры, влажности и освещения, комнатного контроллера, управляющего всеми этими компонентами, и облачного сервера, позволяющего осуществлять управление и мониторинг через веб-интерфейс. Общая работа системы может быть выражена следующим образом: пользователь может видеть данные из системы "умный дом" через веб-интерфейс и управлять компонентами. Другими словами, когда пользователь хочет включить лампу, выключить розетку или настроить термостат, он выполняет этот процесс через веб-интерфейс, который является контрольной точкой системы.
Центральный сервер - это серверный компьютер, который постоянно подключен к Интернету и может быть расположен в любом физическом месте (в данной системе сервер находится в университете). Он передает транзакции, выполненные пользователем через веб-интерфейс, на соответствующий контроллер помещения, подключенный через Интернет. Веб-интерфейс, работающий на центральном сервере, совместим с мобильными устройствами с использованием языков HTML, CSS и Javascript. Поэтому мобильное приложение пока не было разработано. Когда пользователи впервые входят в веб-интерфейс, они входят в систему. После входа в систему появляется экран, на котором отображается информация о температуре, влажности и освещении в помещении и могут быть настроены компоненты интеллектуального дома, такие как термостат и лампа. MQTT запускается на сервере для отправки транзакций в "умный дом" и отображения данных датчика из "умного дома" на веб-интерфейсе. MQTT является широко используемым межмашинным (M2M) протоколом на основе сообщений в Интернете. Сервер выполняет операции, связанные с "умным домом", через подключенный к нему контроллер помещения. Кроме того, система управления базой данных MySQL, запущенная на сервере, регистрирует транзакции, совершенные пользователем, данные, полученные от датчиков, информацию о пользователе и устройстве, а также любые другие данные для использования в процессах искусственного интеллекта.
В каждой комнате в "умном доме" есть комнатный контроллер. Комнатные контроллеры передают запросы от веб-интерфейса системы через сервер на компоненты термостата, освещения и розеток. Эти компоненты отвечают их требованиям. Кроме того, комнатный контроллер передает данные, собираемые с подключенных датчиков, на сервер.
Компонент термостата - это тип устройства управления для поддержания постоянной температуры в желаемом диапазоне. Роль термостата в исследовании заключается в поддержании постоянной температуры в помещении, в котором он расположен, на уровне, определяемом пользователем. Аналогичным образом, компонент освещения регулирует яркость лампы в помещении в соответствии с заданной пользователем яркостью. Компонент розетки позволяет включать и выключать розетку в помещении. Все эти компоненты подключаются к комнатному контроллеру по беспроводной связи через Bluetooth. Таким образом, его можно использовать в любом месте комнаты.
Моделирование
После создания настоящего "умного" дома была разработана симуляция "умного" дома в соответствии с архитектурой записи данных, принятой в этом доме. С помощью этого моделирования дом может быть спроектирован в компьютерной среде таким образом, что любое количество комнат и любое количество компонентов умного дома могут быть использованы в этих комнатах. В дополнение к этим функциям, виртуальные члены семьи, которые используют этот дом, могут быть добавлены в моделирование. Кроме того, для этих виртуальных пользователей могут быть созданы сценарии еженедельной жизни.
Инструмента создания умного дома
В ходе исследования был разработан инструмент, который позволяет создать желаемое количество комнат, позволяющий создать виртуальный дом. С помощью этого инструмента создается помещение путем ввода только названия и краткого описания. Позже был разработан инструмент для добавления компонентов "умного дома" в созданные помещения. С помощью этого инструмента компоненты интеллектуального дома могут быть добавлены в помещение путем ввода типа устройства, названия помещения и устройства.
Виртуальные жильцы дома и сценарии развития событий
Инструмент виртуального индивидуального создания был разработан для того, чтобы создать виртуальных людей, которые заменят реальных людей в моделировании. При создании человека с помощью этого инструмента вводится краткое имя виртуального пользователя (максимум 2 буквы) и краткая информация, идентифицирующая человека.
После определения виртуального персонажа был разработан инструмент, с помощью которого можно определить жизненные сценарии для человека. С помощью этого инструмента понедельно настраиваются такие показатели, когда виртуальный пользователь войдет и выйдет из помещения, когда он выйдет и вернется домой, какое интеллектуальное устройство будет включаться или выключаться, когда устройство используется, в каком диапазоне значений будет определяться предпочтительная температура и яркость в жилой среде.
Хотя у людей есть общие привычки, никто не делает одно и то же каждый день в то же самое время. Например, человек возвращается с работы примерно в 17.00 каждый день, а не в 17.00 каждый день. При выполнении этих общих рутинных задач возникают отклонения во времени. Учитывая эти ситуации, с помощью инструмента ввода сценария человека можно определить диапазон отклонений для времени входа-выхода и другие настройки, сделанные для каждого виртуального пользователя в соответствии с реальной жизнью.
От симулятора к интеграции искусственного интеллекта в систему "Умного дома"