IT-teaduskonna tudeng Indrek Guitor räägib nutika süsteemi olemusest ja selle tööpõhimõtetest, näidetena nutika süsteemi toimimisest käsitletakse TalTech nutimaja ning Cumulocity pilveplatvormi.

Loe lisaks blogipostitusi:
Nutikamaja ehitamine: Riistvara
Nutimaja ehitamine: Tarkvara
Cumulocity IoT platvorm liidab kõik seadmed ühtsesse süsteemi
Sissejuhatus Asjade Internetti

TalTech Iseauto valmib TalTech infotehnoloogia-ja inseneriteaduskonna tudengite ning Silberauto AS koostööna. Projekti ühe partnerina on kaasatud ka ABB.

Video valmimist on toetanud Haridus- ja Teadusministeerium ning SA Eesti Teadusagentuur.

Cumulocity sündis 2010 aastal Silicon Valley’s, Kalifornias. Loojateks olid insenerid, kes soovisid pilvetehnoloogiat ära kasutades tuua kasutajani kaasaegne asjade interneti halduskeskkond. Tänase seisuga on Cumulocity võitnud erinevaid auhindu, laienenud Euroopasse ning leidnud mainekaid partnereid nagu Paypal, Tieto ja Telia üle kogu maailma.

Andmete visualiseerimine

Cumulocity pakub suurel hulgal valmis komponente andmete visualiseerimiseks alustades tavaliselt XY-tüüpi graafikust lõpetades erinevate kaardirakendusteni välja. Kui aga mingil põhjusel peaks nendest siiski väheks jääma, on arendajal võimalik kirjutada pistikmoodul (plugin) kasutades keskkonna enda arendusteeke AngularJS raamistikus. Eriti kasulikuks muutub selline laiendus just siis, kui on vaja juhtkäske anda mõne teise süsteemi rakendusliidesele.

Järgneval pildil on näitena toodud Saksamaal asub seade ning kõrval graafikult võib vaadelda ajaloolist seadme signaalitugevust.

Saabunud informatsioonist on võimalik igal kasutajal tellida eripärane raport. Sellest on näiteks abi, kui tekib vajadus väljastada aeg-ajalt kolmandatele isikutele (näiteks emaili kaudu) parameetrite ajaloolist informatsiooni lisakasutajaid tekitamata. Raport kirjutatakse CSV (comma-separated values) formaati, mida saab hiljem mugavalt ja automaatselt töödelda.

Projektipõhine lähenemine

Väga tihti leiavad insenerid ennast olukorrast, kus süsteemiadministraatorile (või hooldajale) mõeldud kasutajaliides on liiga detailne lõppkasutaja jaoks või tekib olukord, kus iga süsteemi haldamine toimub eraldi keskkonnas. Cumulocity võimaldab integreerida erinevaid rakendusi ning luua vaateid erinevate kasutajaõigustega iga projekti jaoks ühest keskkonnast. Tallinna Tehnikaülikoolis suudame läbi keskse juhtimise võimaldada kasutajatele üle mitme teaduskonna erivaatelisi ligipääse tekitada, mille tulemusena ei kaasne enam alati iga uue projekti võtmisel vajadus järgmise virtuaalmasina või veebilehe järele. Asjakohane andmebaas ning sellega seotud reeglid on Cumulocity poolt juba sisseehitatud.

Järgnev pilt kuvab võimalust määrata kasutajale ligipääse erinevatele projektidele.

Liidestamine

Andmete vastuvõtmiseks ja väljavõtmiseks on Cumulocity’s REST API, mis tähendab et keskkonnaga suhtlemiseks on vajalik seadmel (kommunikatsioonimoodulil) TCP/IP protokollistiku tugi. Kasutusel on vaikimisi krüpteeritud (HTTPS) ja krüpteerimata (HTTP) meetodid ning ligipääs on määratud kasutajapõhiselt spetsiaalse rakenduspääsme (token) järgi, mis tuleneb kasutajatunnusest ja paroolist. Et vähenda ülekantavate pakettide sisu suurust, on rakendusliides sisseehitatud nö lisatase, mis võimaldab mahukamate sõnumite  jaoks eeldefineerida teatavad väljad, et siis hiljem üle kanda ainult väljade sisu ja “šablooni” identifikaator. Selline lahendus on eelkõige kasulik akutoitel töötavatele seadmetele ning mille puhul on oluline optimeerida energiakasutust igal võimalusel.

Cumulocity keskkonnas on eeldefineeritud suur hulk erinevaid seadmeid, mis võimaldavad keskkonnaga ühilduvuse saavutada mõne klikiga. Sinna hulka kuuluvad erinevad ruuterid, Modbus ja LoRa kontrollerid ning isegi Raspberry Pi. Täieliku nimekirja leiab SIIT.

Paindlikkus

Lisaks pilveversioonile on võimalik Cumulocity’t paigaldada ka oma serverisse. See annab võimaluse lõppkasutaja jaoks toimetada tarkvaraga oma enda poolt hallatavas sisevõrgus, mis võib hoolika planeerimise korral lahendada ka kõige paranoilisemad privaatsusega ja turvalisusega tekkivad murekohad. Samuti saab sellise lähenemise puhul klient ise organiseerida oma riistvara ja kasutada just enda valitud varundamise ning kõrgkäideldavuse (high availability) lahendusi.

Kokkuvõte

Asjade interneti populaarsuse kasvuga tõuseb vajadus turvaliste, laiendatavate ning universaalsete halduskeskeskkondade järgi. Tallinna Tehnikaülikool on võtnud kasutusele Cumulocity, mille peamiseks eeliseks on erinevate vaadete tekitamine, mis võimaldab anda ligipääsu teadusrühmadele üle kõigi instituutide elimineerides vajaduse mitme süsteemi järele. Lisaks sellele on võimalik integreerida oma pistikmooduleid, mis lubab ehitada lõppkasutajale rätseplahendusi spetsiaalselt konkreetsetele vajadustele.

Kui teil on arendusidee, mida soovite ellu viia koostöös Tallinna Tehnikaülikooliga ja see vajab sarnase keskkonna kasutamist, võtke meiega ühendust ning aitame teil oma idee ellu viia. Vajadusel kaasame just teile sobiva eriala eksperdid oma töörühma.

Cumulocity 30 päevast prooviversiooni saab katsetada cumulocity.com lehel.

Blogi valmimist toetavad Haridus- ja Teadusministeerium ning SA Eesti Teadusagentuur.

IoT-seadmetel on väike energiatarve ja nende kasutusvõimalused avarduvad pidevalt, üha madalamale tulev hind laiendab kättesaadavust veelgi. IoT-seadmete võtmeteguriteks nende disainimisel on ohutus ja turvalisus, mis on tõusnud suureks probleemiks paljude lahenduste puhul.

TTÜ on võtnud eesmärgiks luua ülikoolilinnakusse laialdased võimalused targa linna arenduseks. Digikampuses saame mängida läbi, milliseid kommunikatsioonilahendusi kasutada, kuidas seadmed omavahel suhtlema panna ja kuidas tagada andmete turvalisus.

Selleks kaasame mitmetest valdkondadest partnereid, kes toovad katsetustesse kas siis erinevaid kommunikatsiooniliideseid, platvorme, riistvara või hoopis probleemseid situatsioone. Selline keskkond on heaks pesaks kõiksugu koostööprojektidele, uurimisvaldkondadele ja -suundadele ning muidugi ka tudengite lõputööde teemadele. Praktiliste probleemide uurimine, mille tulemusi saab tööstuses kasutada, on ju huvitavam ja suurema lisandväärtusega kõigile osapooltele. Samuti annab taolistes projektides osalemine parema ettevalmistuse tudengile, kes on peale lõpetamist suundumas tööstusesse.

Koostöös Teliaga on TTÜ linnakus praegu võimalik katsetada NB-IoT ja LTE Cat M1 võrku. Tegemist on eelkõige IoT-seadmetele mõeldud raadiosidetehnoloogiaga, mis kasutab samu tugijaamu nagu mobiiltelefonidki. Peamisteks eelisteks on suurem leviala ja väiksem energiatarve, mis tingib küll ka väiksema andmesidekiiruse. Oluline on, et see võimaldab seadmete vahel kahepoolset sidet, mida on tarvis nende juhtimisel.

Kui aga olulisim on seadme aku maksimaalselt pikk kestus ja andmeid on vaja saata ainult ühepoolselt ning suhteliselt harva, siis on TTÜ linnakus koostöös Leviraga võimalik kasutada LoRa WAN raadiotehnoloogiat. See on vabasagedusel töötav raadiovõrk, mille kasutamiseks on tarvis tugijaama. Seadmed võivad tugijaamast asuda kuni 15 km kaugusel, kuid linnas ja sisetingimustes saab arvestada maksimaalselt mõne kilomeetriga. LoRa WAN võrgu eripäraks on ka see, et seadmetelt saadetakse andmed Levira enda IoT-platvormi. Vajadusel saab need andmed sealt edasiseks analüüsiks ja visualiseerimiseks ka mujale edasi saata.

Suurt osa IoT-lahendusi peab olema võimalik eemalt jälgida ning vahel ka juhtida. Selleks on vaja IoT-platvormi, mida on maailmas üle 500 erineva. Telia on andnud TTÜ kasutada platvormi Cumulocity, mis oma funktsionaalsuselt ja võimekuselt katab ära väga suure osa põhilistest vajadustest. Ühise IoT-platvormi valik aitab kokku hoida aega, mis kuluks uue platvormi tundmaõppimiseks, samuti võimaldab see osaliselt korduvkasutada varem loodud lahendusi.

Koostöös ettevõtetega pakub ka TTÜ võimalust kasutada oma toote või teenuse arenduseks sama Cumulocity platvormi. Pärast saab soovi korral kogu arenduse koostöös Teliaga väga kiirelt ja väikeste kuludega kommertskasutusse üle viia.

Targa linna arenduse ühe esimese sammuna hakkas TTÜ koostöös Silberauto ja ABBga 2017. aasta sügisel arendama isejuhtivat sõidukit, mille kohta saab pikemalt lugeda iseauto veebilehelt. Selles projektis lahendavad mitmesuguseid isesõitva auto arendamisega seotud ülesandeid tudengid ning igal arendusmeeskonnal on oma juht, kelle ülesandeks on tagada kõikide arendusetappide õigeaegne täitmine. Kuna tegemist on avatud platvormiga, ootame koostööle erinevaid ettevõtteid, et isesõitva auto peal uusi lahendusi testida. Näiteks on sügisel plaanis koostöös Teliaga alustada TTÜ linnakus 5G telekommunikatsioonivõrgu testimist – katsetame uusi lahendusi nii seoses virtuaalreaalsusega kui ka isesõitvate autodega. Näiteks saab osa isejuhtiva sõiduki funktsionaalsusest viia pilve, kuna 5G kiirus on suur ja latentsus väga väike.

Koos isesõitvate autodega areneb ka sõidukite omavaheline (Vehicle-to-Vehicle) ja sõiduki-taristu (Vehicle-to-Infrastructure) vaheline suhtlus. Bercman Technologies arendab koostöös TTÜga välja nutikat ülekäigurada, mis hoiatab sõidukijuhti teed ületada soovivast jalakäijast valgusmärguandega. Seda kontseptsiooni võib laiendada ülekäiguraja ja auto vaheliseks suhtluseks, kus auto saab otse ülekäigurajalt info jalakäijate kohta ning pidurdab juba ennetavalt, ilma juhi sekkumiseta. Koostöös Starshipiga on plaanis arendada ka suhtlust Starshipi viimase miili roboti ja isejuhtiva sõiduki vahel. See loob võimaluse kasutada sarnast suhtlust mootorrataste, jalgrataste ja kõikvõimalike sõidukite omavahelisel lävimisel, aidates ära hoida kokkupõrkeid ja sellega seonduvaid varakahjusid ning inimvigastusi.

Paralleelselt käib ka sensoorikalahenduste arendus. Kui hetkel kasutavad isesõitvad sõidukid otsuste tegemiseks peamiselt kaameraid, lidareid ja kaugmaaradareid, siis uue tehnoloogiana on järjest rohkem kasutusel millimeeterlainepikkusel töötavad lähimaa nn chip-radarid, mis suudavad tuvastada objekte kuni 50-60 meetri kauguselt. Nende eeliseks on soodne hind, väike suurus ja sisuliselt piiramatu kasutusvaldkond. Mõned põnevamad valdkonnad on näiteks droonide juhtimine, inimeste loendamine, turvalahendused, robotite juhtimine, intelligentne tänavavalgustus jmt.

Ülaltoodud projektid on vaid väike valik võimalikest TTÜ targa linnaku kontseptsiooni arendustest. Väga oodatud on koostöö ettevõtetega, kes soovivad kaasa lüüa erinevate tehnoloogiate katsetamisel, täiustamisel, testimisel ja ka rakendamisel väljaspool TTÜ linnakut.

Viimastel aastatel on ühe rohkem hakatud Asjade Interneti (ingl. k. Internet of Things, IoT) alla liigitama kõiki seadmeid, mis mingil moel on ühendatud omavahel võrku ning suudavad üksteisega ilma inimese osaluseta suhelda. Selliste seadmete kasutusvõimaluste nimekiri täieneb iga päevaga, alustades personaalsest meditsiinist ja targast kodus ja lõpetades targa linna, kodumasinate ning isejuhtivate sõidukitega.  Peamiseks IoT seadmete omapäraks on nende väike energiatarve ja odav hind, mis avardab nende kasutusvõimalusi oluliselt. IoT seadmete võtmeteguriteks nende disainimisel  on jällegi ohutus ja turvalisus, mis on kohati tõusnud suureks probleemiks paljude lahenduste puhul.