MeteoLogic

Koncepcja

Chociaż moglibyśmy zainstalować gotowe czujniki i systemy regulacji, analizowane przez nas dostępne na rynku gotowe rozwiązania były zbyt kosztowne lub nie spełniały naszych oczekiwań. Nie umożliwiały podglądania wszystkich danych klimatycznych w jednym panelu sterującym. Nasz doświadczony w technologiach zintegrowanych zespół chciał kontynuować eksperymenty z technologiami Internetu Rzeczy (IoT) i rozszerzonej rzeczywistości (AR), co doprowadziło do zbudowania całkowicie nowego systemu kontroli mikroklimatu. Oprócz testowania wydajności różnych czujników, urządzeń i protokołów w szeregu zadań, projekt umożliwił stworzenie efektywnego, opłacalnego i skalowalnego systemu, którego możliwości obejmują:

• Zbieranie danych o temperaturze i wilgotności powietrza
• Wizualizację danych w przyjazny dla użytkownika sposób
• Analizę danych i prezentowanie użytecznych statystyk

Zespół projektowy MeteoLogic

Sprzęt

Rozpoczęliśmy proces prototypowania i sprawdzenia założeń projektowych od rozmów z osobami odpowiedzialnymi za eksploatację naszego budynku. Badaliśmy ich oczekiwania i potrzeby dotyczące systemu kontroli mikroklimatu. Wykorzystując zebrane opinie, eksperymentowaliśmy z różnymi urządzeniami. Naszym największym wyzwaniem było wybranie funkcjonalnego, niezawodnego, wysoko wydajnego sprzętu, który również byłby niedrogi i przygotowany do masowej produkcji. Ostatecznie wybraliśmy czujniki temperatury i wilgotności DHT11, które wykorzystują protokół MQTT do przesyłania danych do specjalnych hubów w następujący sposób:

• Huby gromadzą dane z czujników i przesyłają je do serwera z użyciem sieci bezprzewodowej
• Serwer analizuje dane i prezentuje je użytkownikom
• Serwer przesyła opracowane dane do komputera użytkownika systemu poprzez dedykowaną stronę internetową

Przeprowadziliśmy również analizę kosztów, aby zrozumieć całkowity budżet instalacji systemu kontroli mikroklimatu w przypadku uruchomienia masowej produkcji. Cena jednego czujnika wynosi 7-8 dolarów, a koszt huba to 9-10 dolarów. Chcąc zapewnić efektywne działanie systemu na powierzchni biurowej około 5600 m2 (średnio 1000 m2 na jedno piętro), należałoby zakupić około 100 czujników i 4-5 koncentratorów. Średnia cena systemu MeteoLogic osiągnęłaby około 800 dolarów
Czujniki temperatury i wilgotności DHT11 wykorzystują protokół MQTT do przesyłania informacji do specjalnych hubów. Użytkownicy mogą uzyskać dostęp do danych mikroklimatycznych za pośrednictwem aplikacji mobilnej wykorzystującej rozszerzoną rzeczywistość (AR).

Wdrożenie

Postanowiliśmy wykorzystać możliwości rozszerzonej rzeczywistości (AR) w celu wyświetlania informacji o temperaturze i wilgotności. Użytkownik musi skierować kamerę swojego smartfona na czujnik, aby zobaczyć dane o aktualnych parametrach pomieszczenia. Może również otrzymać informacje o sposobie konserwacji systemu MeteoLogic, takie jak sposób demontażu urządzenia, wymiany baterii i ponownego uruchomienia. Taki interaktywny sposób obsługi systemu gwarantuje, że absolutnie każdy może korzystać i konserwować MeteoLogic.

W ciągu zaledwie kilku miesięcy byliśmy w stanie wdrożyć system wykorzystujący rozszerzoną rzeczywistość (AR), korzystając z technologii takich jak Unity i Vuforia. Opracowaliśmy również aplikację mobilną MeteoLogic (Android, iOS), która wykorzystuje dane z serwera na podstawie unikalnego znacznika czujnika, a następnie wyświetla główne parametry pomiarowe systemu użytkownikowi.

Podłączyliśmy system MeteoLogic do istniejącego wyposażenia technicznego naszego biura w Charkowie, a po udanych 12-miesięcznych testach, zajęliśmy się optymalizacją rozwiązań Internetu Rzeczy (IoT) i protokołów transferu danych. Rozwinęliśmy nasze autorskie rozwiązanie MeteoLogic, aby umożliwić skalowanie rozwiązania i rozszerzanie funkcjonalności poprzez wykorzystanie dodatkowych czujników przy użyciu standardowych technik komunikacji z dodatkowymi czujnikami (np. SPI, UART, I2C). Jednym z pierwszych urządzeń zewnętrznych podłączonych do systemu był czujnik stężenia dwutlenku węgla MH-Z14.

Nowe oprogramowanie obsługuje również dwukierunkową komunikację, dzięki czemu MeteoLogic oprócz otrzymywania informacji z czujników może również sterować urządzeniami za pomocą siłowników pozwalających na zmianę parametrów systemu ogrzewania i klimatyzacji. W przyszłości planujemy również możliwość zdalnego sterowania klimatyzatorami biurowymi za pośrednictwem zewnętrznego nadajnika podczerwieni.

MeteoLogic prezentuje informacje z czujników wykorzystując rozwiązania rozszerzonej rzeczywistości (AR)

Przyszłość

Celem projektu MeteoLogic jest stworzenie inteligentnego systemu biurowego, który będzie jednocześnie interaktywny i zdolny do przekazywania informacji zwrotnych użytkownikom. System nie tylko będzie monitorować warunki mikroklimatu w biurze, ale może również automatycznie kontrolować parametry, takie jak temperatura i jakość powietrza. W przyszłości planujemy rozwój systemu poprzez:

• Optymalizację infrastruktury sieciowej poprzez wdrożenie topologii mesh (a tym samym minimalizowanie liczby wymaganych hubów do jednego na każde piętro)
• Zmniejszenie zużycia energii przez system i czujniki poprzez przejście na energooszczędną technologię Bluetooth Low Energy (BLE) i dalszą implementację topologii mesh
• Zaprojektowanie nowej wersji płytki drukowanej (PCB) naszego huba wykorzystującej standard Bluetooth Low Energy (BLE) umożliwiającej jednocześnie integrację z najnowszymi smartfonami i innymi urządzeniami

Chcielibyśmy również wykorzystać inne nowoczesne technologie. Nasi eksperci w zakresie przetwarzania dużych zbiorów danych współpracują z zespołem MeteoLogic, aby udoskonalić możliwości przetwarzania danych, analizy i wizualizacji. Oprócz pogłębiania naszej wiedzy w zakresie Internetu Rzeczy (IoT), przetwarzania danych i rzeczywistości rozszerzonej (AR) projekt MeteoLogic pokazuje, w jaki sposób uczenie maszynowe staje się istotną technologią w wielu obszarach naszego życia.

Chcesz dowiedzieć się więcej o rozwiązaniu MeteoLogic i naszym inkubatorze BrainMade? Napisz do nas: brainmade@globallogic.com