Тема: Графическая технология управления «умной теплицей»

В современном мире набирает популярность концепция Интерне­та вещей (Internet of Things) [15, 17], что обусловлено растущим чис­лом подключаемых к Интернету устройств [9]. Концепция заключает­ся в том, что можно настраивать совместную работу различных гад­жетов, которые оснащены встроенными технологиями для взаимодей­ствия друг с другом или с внешней средой, объединяя их в единую систему с помощью различных технологий передачи данных.
Примером применения такой концепции является «умная теплица», которая должна самостоятельно, без непосредственного участия ее вла­дельца, реагировать на изменения внешней среды. Пользователь мо­жет установить в своем парнике и подключить к системе необходимые датчики и актуаторы (исполнительные устройства), а затем создавать сценарии их работы. Например, для того, чтобы закрывать/открывать окна в момент, когда сенсоры передают определенные значения влаж­ности земли, температуры воздуха внутри теплицы или для того, чтобы по заданному расписанию поливать почву.
Уже существуют системы подобного рода, которые позволяют опи­сывать сценарии для «умных теплиц». Но эти системы либо требуют подключения строго определенного ряда приборов и не позволяют под­ключить другое оборудование, либо подразумевают наличие навыков программирования у владельца парника.
Для того, чтобы даже неподготовленный пользователь смог зада­вать нужные ему сценарии, необходимо создавать специальное про­граммное обеспечение, ключевая роль в котором отводится системе, предназначенной для установки правил взаимодействия приборов, под­ключенных к теплице. Нужно предоставить возможность задавать тре­буемые функции даже пользователям, не знакомым с программирова­нием.
Для этих целей подходит визуальное программирование - способ задавать программу путем манипулирования графическими примити­вами вместо применения текстовых языков. Данный подход позволяет упростить представление объектов, которыми приходится оперировать конечному пользователю при разработке сценария, заменяя код нагляд­ными абстракциями, что облегчает обучение языку и его использова­ние.
Элементы системы и функции при определении правил работы при­боров теплицы в таком случае должны представляться в виде блоков. Пользователь размещает блоки на сцене редактора создаваемого про­граммного обеспечения, рисуя в соответствии с желаемым результатом модель, по которой в дальнейшем с помощью генератора системы дол­жен быть создан код программы, отрабатывающей задуманный сцена­рий.
Генерации кода по визуальной модели в общем случае препятству­ет семантический разрыв, который не позволяет модели, являющейся по определению упрощением моделируемого объекта, содержать всю необходимую информацию для порождения кода. Но в случае ограни­ченной области применения языка, что характерно и для «умной теп­лиц», такое преобразование в программный код возможно благодаря заранее известным характеристикам предметной области. Данный под­ход называется предметно-ориентированным моделированием (Domain Specific Modeling), а язык, на котором создается модель, в таком слу­чае является предметно-ориентированным языком, то есть создается для конкретной задачи, и в совокупности с методом его применения и средствами инструментальной поддержки, такими как редактор моде­ли, генератор кода, средство проверки ограничений, представляет собой так называемое DSM1-решение [8].
Работа в области визуального моделирования проводится в Санкт- Петербургском государственном университете на кафедре системного программирования и включает в себя работу над проблемами предметно­ориентированного моделирования, которая ведется наравне с разработ­кой инструментальных технологий быстрого создания DSM-решений, так называемых DSM-платформ. Примерами таких платформ являют­ся среда QReal [16], на основе которой создана технология визуального программирования роботов, а также находящаяся в стадии активной разработки система REAL.NET2 [12] - набор конфигурируемых и пере­используемых компонентов для создания предметно-ориентированных визуальных языков.
Новая платформа REAL.NET нуждается в апробации, которая про­водится путем создания на ее основе визуальных языков и сопутству­ющих инструментов [13]. Тестированием REAL.NET может послужить решение с ее помощью актуальной задачи создания графической тех­нологии для управления теплицей.
Купить

В ходе данной работы были получены следующие результаты.
• Спроектирована архитектура прототипа графической технологии управления «умной теплицей» и нового визуального языка.
• Реализован редактор на основе редактора системы REAL.NET для построения пользователем модели сценария работы теплицы.
• Реализован генератор с помощью библиотеки RX.NET и шаблонов T4, преобразующий созданную модель в сценарий на языке C#.
• Проведена апробация прототипа.
Основные результаты работы были доложены на конференции ’’Со­временные технологии в теории и практике программирования” [11]. Результат работы доступен по ссылке [14].
Купить