Опрацювання даних у системах "розумного" будинку з використанням моделей на підставі мереж Петрі

  • В. М. Теслюк Національний університет "Львівська політехніка", м. Львів https://orcid.org/0000-0002-5974-9310
  • А. Г. Казарян Національний університет "Львівська політехніка", м. Львів
  • І. Я. Казимира Національний університет "Львівська політехніка", м. Львів https://orcid.org/0000-0003-1597-5647
Ключові слова: архітектура комп'ютерних систем; автоматизація управління процесами; мікросервіси; оптимізація роботи комп'ютерних систем

Анотація

Проаналізовано особливості використання ієрархічних мереж Петрі для розроблення масштабованої та відмовостійкої моделі опрацювання даних у системах "розумного" будинку. Застосовано підхід, який забезпечує підвищену надійність функціонування систем та їхню швидкість роботи під час різкого збільшення обсягу інформації, що надходить від давачів, яку потрібно опрацювати згідно з реалізованою внутрішньою логікою. Розроблено підхід та приклади мереж Петрі, що створюють ієрархічну логіку функціонування підсистем "розумного" будинку. З'ясовано, що поділ функціоналу системи на окремі модулі дає змогу реалізувати кожну окрему логічну функцію у вигляді закритої системи з чітко визначеним форматом вхідних і вихідних даних. Вхідні дані подано змінами показників давачів, що розташовані у будинку. Водночас вихідні дані представлені чітко визначеним результатом роботи підсистеми, що відповідає конкретній функції всієї системи у вигляді розрахованих нових параметрів її налаштувань і побутових приладів. Завдяки специфіці функціонування підсистем "розумного" будинку з чітко визначеними правилами зміни станів налаштувань системи та правил реагування нею на виниклі події, всі підсистеми можна реалізувати у вигляді мереж Петрі, ієрархічно розташованими у структурі внутрішньої логіки системи "розумного будинку". Події, що виникають у системі й зберігають різний набір даних залежно від подій, що виникли, представлені окремими типами (кольорами) маркерів мереж Петрі. Отже, всі підсистеми реалізують кольорову ієрархічну мережу Петрі. Реалізовано логіку функціонування підсистем "розумного" будинку, робота яких базується на підставі теорії мереж Петрі, що дало змогу розробити мікросервісну архітектуру комплексної системи з гнучким механізмом автоматизованого балансування обчислювального навантаження на окремі функції та можливістю швидшого відновлення повноцінної роботи системи після низки аварійних ситуацій порівняно з монолітною архітектурою комп'ютерних систем, що є поширеним підходом на сьогодні під час розроблення систем цього типу.

Біографії авторів

В. М. Теслюк, Національний університет "Львівська політехніка", м. Львів

д-р техн. наук, професор, завідувач кафедри автоматизованих систем управління

А. Г. Казарян, Національний університет "Львівська політехніка", м. Львів

аспірант, кафедра автоматизованих систем управління

І. Я. Казимира, Національний університет "Львівська політехніка", м. Львів

канд. техн. наук, доцент, кафедра екологічної безпеки та природоохоронної діяльності

Посилання

Bouazza, Kheir Eddine & Deabes, Wael. (2019). Smart Petri Nets Temperature Control Framework for Reducing Building Energy Consumption. Sensors. 19, 24–41. https://doi.org/10.3390/s19112441

Kazarian, A., Teslyuk, V., Tsmots, I., & Mashevska, M. (2017). Units and structure of automated "smart" house control system using machine learning algorithms, 364–366. https://doi.org/10.1109/CADSM.2017.7916151

Majma, Negar & Babamir, Seyed Morteza. (2014). Specification and Verification of Medical Monitoring System Using Petri‑nets. Journal of Medical Signals & Sensors, 4, 181–193. https://doi.org/10.4103/2228-7477.137769

Molnar, E., Molnar, R., Kryvinska, N., & Greguš, M. (2014). Web intelligence in practice. Journal of Service Science Research, 6, 149–172. https://doi.org/10.1007/s12927-014-0006-4

Ouzayd, F., Mansouri, Hajar, Tamir, Manal, Chiheb, Raddouane & Rhouma, Zied. (2018). Monitoring Vaccine Cold Chain Model with Coloured Petri Net. International Journal of Advanced Computer Science and Applications, 9. https://doi.org/10.14569/IJACSA.2018.090556

Soldani, J., Tamburri, D., & Heuvel, Willem-Jan. (2018). The Pains and Gains of Microservices: A Systematic Grey Literature Review. Journal of Systems and Software, 146. https://doi.org/10.1016/j.jss.2018.09.082

Teslyuk, V., Beregovskyi, V., & Pukach, A. I. (2013). Development of smart house system model based on colored Petri nets, 205–208.

Villamizar, M., Garcés, O., Castro, H., Verano Merino, M., Salamanca, L., Casallas, R., & Gil, S. (2015). Evaluating the monolithic and the microservice architecture pattern to deploy web applications in the cloud. https://doi.org/10.1109/ColumbianCC.2015.7333476

Xin-Liang Wang, & Qing-Gai Huang. (2018). Infusion Monitoring Communication Model of Smart Home Based on Coloured Petri Net. Int J Bioautomation, 22(3), 239–252. https://doi.org/10.7546/ijba.2018.22.3.239-252

Опубліковано
2021-02-04
Як цитувати
Теслюк, В. М., Казарян, А. Г., & Казимира, І. Я. (2021). Опрацювання даних у системах "розумного" будинку з використанням моделей на підставі мереж Петрі. Науковий вісник НЛТУ України, 31(1), 131-136. https://doi.org/10.36930/40310122
Розділ
Інформаційні технології