Ідея проекту


Ми могли б встановити вже готові датчики та кліматичні системи, що існують на ринку, але рішення, які ми відібрали, були або занадто дорогими або не мали необхідних нам можливостей, таких як інтеграція всіх даних про навколишнє середовище в єдину візуальну систему. Оскільки команда проекту BrainMade вже мала досвід роботи з embedded-рішеннями і хотіла продовжувати експериментувати з технологіями IoT та AR (доповнена реальність), ми вирішили побудувати систему мікроклімату з нуля.

Крім можливості випробувати ефективність різних датчиків, пристроїв та протоколів для вирішення різноманітних задач, цей проект дозволив би нам розробити функціональну, ефективну з точки зору витрат, масштабовану систему, яка могла б:

1) Збирати інформацію про температуру та вологість повітря
2) Візуалізувати ці дані на зручній для користувача панелі інструментів
3) Аналізувати дані для збору актуальної статистики


Команда проекту BrainMade

Визначення вимог і вибір обладнання


Цей PoC-проект ми розпочали з опитування спеціалістів, які відповідають за життєзабезпечення офісу, щоб дізнатися їх побажання та вимоги до системи мікроклімату. Після обробки результатів опитування ми почали експериментувати з різним обладнанням. Найскладнішим завданням було вибрати функціональні, надійні, високопродуктивні апаратні засоби, які, крім того, були б недорогими і простими у масовому виробництві. В результаті ми зупинились на датчиках температури та вологості DHT11, які використовують протокол MQTT для передачі даних на спеціальні хаби наступним чином:

1) Хаб збирає дані з датчиків та передає їх на сервер через Wi-Fi
2) Сервер виконує обробку, агрегацію і візуалізацію даних
3) Сервер передає дані на комп'ютер користувача через веб-інтерфейс

Ми також провели аналіз витрат, щоб зрозуміти загальну ціну закупівлі системи мікроклімату масового виробництва. Вартість одного датчика становить $7—$8, а вартість хаба дорівнює $9—$10. Для того, щоб охопити офіс площею близько 5600 м2 (в середньому один поверх займає 1000 м2), необхідно придбати приблизно 100 датчиків і 4—5 хабів. Таким чином, система MeteoLogic обійдеться компанії приблизно у $800.


Датчики температури та вологості DHT11 використовують протокол MQTT для передачі даних на спеціальні хаби.

Розробка та впровадження системи


Для відображення інформації про температуру і вологість ми вирішили доповнити настінні датчики MeteoLogic функціональністю AR. Щоб побачити поточні дані про мікроклімат у приміщенні, користувачу необхідно просто навести камеру свого смартфону на датчик. Також користувач може отримати інструкції про обслуговування системи MeteoLogic. Наприклад, демонтаж несправного пристрою, заміну батареї, повторний монтаж датчика тощо. Завдяки подібній інтерактивності системи використовувати та обслуговувати MeteoLogic може абсолютно кожен.

Завдяки технологіям Unity і Vuforia нам вдалося реалізувати AR лише за кілька місяців. Ми також створили мобільний додаток MeteoLogic (для Android та iOS), який отримує дані з сервера, спираючись на унікальну мітку датчика, а потім відображає основні показники системи в додатку.



Ми впровадили систему MeteoLogic в нашу існуючу екосистему в харківському офісі та, після успішного тестування протягом 12 місяців, почали шукати шляхи оптимізації стандартів IoT і протоколів передачі даних. Наприклад, ми розширили архітектуру програмної частини MeteoLogic, що дозволить набагато легше масштабувати платформу і зробити її ще більш функціональною за допомогою підключення додаткових датчиків за стандартними алгоритмами роботи з периферійними модулями (наприклад, SPI, UART, I2C). Одним із перших зовнішніх пристроїв, який ми підключили до системи, був датчик вуглекислого газу MH-Z14.

Нове програмне забезпечення також підтримує двосторонній зв'язок, тому, крім отримання інформації від датчиків, MeteoLogic також може керувати пристроями за допомогою так званих актуаторів (виконавчих елементів, "двигунів", які відповідають за переміщення або контроль механізму чи системи). Однією з наших цілей на майбутнє є реалізація можливості віддаленого управління кондиціонерами офісу через інфрачервоний канал за допомогою зовнішнього ІЧ-передавача.


Датчик вуглекислого газу MH-Z14 підключається до MeteoLogic за допомогою стандартних алгоритмів із периферійними модулями

Цілі на майбутнє


Нашою кінцевою метою в рамках проекту MeteoLogic є створення розумної офісної системи, яка була б не тільки інтерактивною, але й могла б надавати зворотній зв'язок. До того ж, ми плануємо, щоб наша система була здатна не тільки контролювати стан атмосфери в офісі, але й автоматично управляти такими параметрами, як температура і якість повітря. Майбутні напрямки розвитку включають:

1) Оптимізацію мережевої інфраструктури шляхом впровадження мережі типу mesh (таким чином кількість хабів зменшиться до лише одного на поверх)
2) Перехід на бездротову технологію Bluetooth Low Energy (BLE), яка поєднує в собі можливість реалізації mesh-мережі та дозволяє мінімізувати споживання енергії датчиками
3) Розробку нової версії друкованої плати (PCB) для підтримки BLE та інтеграції з сучасними смартфонами й іншими стандартними пристроями

Крім того, ми б хотіли доповнити систему новими технологіями. До проекту MeteoLogic вже долучилися наші експерти з Big Data, які співпрацюють з командою лабораторії, щоб покращити можливості платформи у сфері обробки, аналізу та візуалізації реальних вхідних даних. Проект MeteoLogic не тільки допоміг нам поглибити наш досвід в області IoT, обробки даних і доповненої реальності, а й продемонстрував, що Machine Learning стає головною рушійною силою в усіх середовищах та галузях.

Хочете дізнатись більше про MeteoLogic? Зв'яжіться з Ігорем Манжосом (Engineering Consultant, GlobalLogic): brainmade@globallogic.com