Философия комплексных интернет-систем

Автор: Аркадий Гамбург, генеральный директор ООО «Компания Семь печатей»

 

«По щучьему веленью, по моему хотенью…» Русская народная сказка

От автора

В данной статье речь пойдет о современных интернет-системах безопасности, удаленного контроля, видеонаблюдения и управления инженерными устройствами. Главная их особенность – круглосуточная автономная работы без связи с внешним миром. Наблюдение за системой, дистанционное управление и настройка должны выполняться посредством web-интерфейса или специального программного обеспечения в режиме реального времени.

«А разве такие системы есть?» – спросит умудренный читатель. И будет отчасти прав. Пока есть лишь тенденция к становлению таких систем, интерес рынка, многочисленные разговоры и статьи (в основном из области научной, а часто и ненаучной фантастики). Есть и готовые изделия, правда, решающие частные задачи, но тем не менее идеологически подпадающие под определение, данное выше.

Автор сознательно не иллюстрирует тему готовыми устройствами, предоставляя вдумчивому читателю самому выполнить поиск в сети и составить собственное мнение по затронутой теме, возможно, и отличное от мнения автора.

Но обо всем по порядку.

 

Глава первая

Желаемое

На всем протяжении развития человеческой цивилизации существовали переломные моменты становления нового. Но то, что очевидно нам сейчас, с высоты времени, было совсем неочевидно при появлении того или иного духовного или материального новшества.

Кто мог знать, к каким переменам приведет открытие электричества: все эти лейденские банки, гальванические элементы, магнето были ловкими фокусами, достойные разве что цирка? Кто предвидел триумф автомобилей по демонстрации самодвижущей чадящей, трясущейся, громыхающей повозки? Кто различал гигантские аэробусы, вмещающие сотни пассажиров, глядя на разваливающиеся бумажные этажерки?

Но не будем ходить далеко во времена дедушек и бабушек, возьмем то, чему мы были свидетелями сами, – сотовые телефоны. Еще лет 15–20 назад эта диковинка казалась не имеющей будущего из-за непомерной цены, огромного размера, неустойчивой связи, необходимости строить многочисленные вышки…

И все знают, что есть сейчас. Даже не знают, а держат в руках, носят в карманах и сумочках, не расстаются ни на миг, даже больше – не мыслят свою жизнь без того, что кратко и небрежно зовется «мобильник».

Все, но далеко не все осознают, чем же на самом деле является это устройство.

Начать хотя бы с того, как его правильно назвать. Телефон – но там есть камера. Телефон с камерой – но там есть интернет. Компьютер? Но компьютер не телефон. А ведь там есть GPS-приемник, т. е. определение координат. Как это называется? Да таких слов в языке-то нет.

Но дело даже не в названии, пусть будет мобильник или сотовый, в конце концов не имя красит устройство. Дело в его назначении, точнее, в смысле этого назначения. В современном сотовом телефоне сработал закон перехода количественных изменений в качественные. Нанизывание функций – телефон, калькулятор, ежедневник, фотокамера, навигатор, книжка, видеоплейер, радиоприемник и проч. – привело к созданию принципиально нового средства.

Это новое средство дает то, чего у человечества еще не было, было разве что в сказках да фантастических романах. Помните: «Свет мой, зеркальце, скажи…», «яблочко по блюдечку», палантир из «Властелина колец»… Итак, что есть сейчас сотовый телефон: постоянное средство связи человека с человеческой цивилизацией. В любом месте, в любое время мы можем получить любую информацию.

А вот здесь остановимся. Любую ли? Можем ли мы узнать, что в данный момент делают дома огольцы-дети, не забрались ли воры в дачную хибару, не кончается ли бензин в тещиной машине…

И получается, что описанное чудо-устройство не дает нам всего того, чтобы мы хотели, т. е. намеренно снабжает нас неполной информацией, потому как снабжать полной просто не умеет.

А ведь все развивается от потребности. Обилие рабов в античном мире делало ненужной механизацию, и винт Архимеда так и остался игрушкой, игрой ума этого самого Архимеда. Умели бы люди общаться телепатически – и в голову бы никому не пришло изобретать телефоны различных видов.

Итак – от потребности.

А потребность у современного человека – знать все и управлять всем. Я не мировое закулисье имею в виду, а каждого из нас. А подо всем предполагаю всего лишь скромное имущество этого каждого (хотя у кого-т, может, и не совсем скромное).

Знать, управлять, видеть, слышать, ненавидеть, и еще… ну и т. д. – что для нас означает весь этот набор правильных и неправильных глаголов?

Первое – знать. Какая температура у меня в доме, не оставил ли я открытой форточку, не забыл ли выключить утюг, не переполнился ли бак для воды, не засыхает ли пальма в кадке, не оторвали ли детки кошке хвост, приняла ли бабушка лекарство. И прочее, и прочее. Заметьте: это нескончаемый, как поток сознания, перечень мелких бытовых вопросов. Это не громадье фабрик и заводов, не мощь гигантских ГЭС, не надежность комических кораблей. Это то, что ежедневно, ежеминутно, волнует нас – меня, тебя, его, ее.

Второе – управлять. В ужасе видя, что оглоеды замучили кошку, мы хотим как-то изменить этот процесс, желательно в пользу кошки. Зная, что любимая пальма жены засыхает, мы хотим оросить ее водой во избежание разборок. Зная что-то, мы хотим немедленно это что-то изменить, ибо такова человеческая натура.

Третье – имея возможность знать и управлять, мы начинаем тяготиться этой возможностью, т. е., проще говоря, лениться (и это тоже, увы, человеческая натура). Ну, засыхает дерево, пусть себе. Не знал бы – и хлопот не было. А так поливай его, понимаешь.

Лень, к слову сказать, великая вещь, двигатель прогресса. И в данном случае хотелось бы не самим управлять делами или процессами (типа поливания), а чтобы некто или еще лучше нечто управляло ими (поливало). Мы только хотим иметь возможность (только возможность) в любой момент вмешаться в процесс и что-то изменить, разрешить, запретить (с криком: «Хватит, это тебе на рисовое поле» – выключить кран)…

Подытожив сказанное, можно назвать четыре главных требования к так желаемой всеми системе.

Первое – мониторинг.

Второе – управление.

Третье – автоматическое управление с возможностью его настройки и перенастройки по настроению.

Четвертое – канал общения человека с системой – интернет и (или) SMS.

 

Глава вторая

Действительное

Выше я попытался убедить читателя, что общество готово к использованию (а значит, к приобретению) комплексной (т. е. решающей самые разнообразные задачи) интернет-системы.

При изучении же рынка бросается в глаза обилие электронных устройств, каждое из которых решает узкоспециальные задачи. Для решения задач по охране, получению видеоизображений, управлению приборами и инженерными системами, обеспечению голосовой связи потребитель вынужден приобретать большое число различных приборов, что, понятно, дорого и неудобно.

В начале статьи я специально подробно описал функциональность современных коммуникационных устройств – сотовых телефонов. Если еще несколько лет назад покупатель приобретал телефон, цифровой фотоаппарат, цифровую видеокамеру, GPS-приемник, карманный компьютер1, то теперь функции всех этих приборов выполняет любой смартфон, а то и обычный сотовый телефон.

Сейчас аналогичная ситуация создалась в сфере мониторинга удаленных объектов и управления этими объектами. В эту сферу входит и обеспечение безопасности объектов (охранно-пожарные системы, контроль и ограничение доступа), и видеонаблюдение, и управление инженерными сетями и устройствами (климат-контроль), и определение местоположения, и передача телеметрической информации и многое другое. При этом потребитель хочет не просто иметь некий комбайн, в котором есть все, а получить в свои руки мощную интеллектуальную систему, объединяющую все подсистемы в единое целое и обеспечивающую их взаимодействие. Причем вся работа, все алгоритмы должны функционировать непосредственно на устройстве, т. е. автономно, при этом данные, в том числе и видео, должны передаваться пользователю в реальном времени с возможностью перенастройки системы в любое время.

В первой главе я представил функциональность системы (знание, управление, автоуправление) на примере частного потребителя, желающего решить свои бытовые проблемы. Однако было бы категорически неверно позиционировать обсуждаемый комплекс только в этом направлении.

Потребители обсуждаемой системы – это и организации, такие как различные силовые и охранные структуры (государственные и частные), диспетчерские, мониторинговые центры, транспортные компании, объекты городского и сельского хозяйства. Это и частные лица – владельцы коттеджей, дач, квартир, автомобилей… Рынок на настоящий момент сравним с рынком услуг сотовой связи, практически не освоен, и для компаний, желающих и умеющих поиграть на нем, является, мягко говоря, лакомым кусочком.

 

Глава третья

Описательная

Теперь настала пора описать саму систему. На уровне данной обзорной статьи я бы хотел ограничиться ее принципиальной схемой. Схема эта, с одной стороны, не является измышлением автора. С другой – не описывает конкретное устройство конкретной фирмы. Скорее это некая компиляция готовых или анонсированных рыночных продуктов. Схема представляет идеальное устройство, к которому, конечно, можно только стремиться.

Само базовое устройство состоит из следующих блоков:

• Блок подключения периферии.

• Блок обработки данных и принятия решений.

• Блок хранения информации.

• Блок связи с внешним миром.

 

Блок подключения периферии обеспечивает подключение различного измерительного и информационного оборудования (датчики температуры, охранные датчики, видеокамеры, микрофоны) и исполнительных устройств (освещение, сирены, замки, обогревательные приборы). Желательно, чтобы устройство имело стандартные входы и выходы: Ethernet, USB (для подключения сотового или Wi-Fi-модема, внешнего диска, флэш-памяти), RS485, RS-422, RS232, Weigand (для подключения считывателей карт). Видео должно быть многоканальное, качественное, как сейчас модно писать – стандарта H.264.

Блок обработки данных, т. е. практически компьютер, должен быть достаточно производительным для обработки входной информации и принятия решения в реальном времени и достаточно миниатюрным.

Блок хранения информации должен позволять хранить не только данные о зарегистрированных событиях, но и отснятое видео.

Блок связи с внешним миром должен обеспечивать работу с внешними клиентскими приложениями через интернет, уметь использовать голосовой и SMS-каналы.

Устройство в целом должно быть небольшим (сравнимым, например, со стандартным GSM-модемом), легко монтироваться, легко настраиваться и абсолютно надежно работать.

Хочу предостеречь против примитивного понимания описанного девайса как компактного компьютера, коих сейчас много, к которому «просто» следует подключать произвольное оборудование. Это не компьютер, так же как сотовый телефон не телефон.

Это изделие принципиально иное хотя бы потому, что внешняя периферия подключается к нему напрямую, к имеющимся на самой плате разъемам, портам и клеммам, т. е. является примерно такой же его составной частью, как процессор и оперативная память.

Однако это только часть всей системы.

Помните, речь шла о двух постулатах: автономная работа и интернет-связь. Это не противоречие, это единство, а точнее – это единство противоречий. Это и есть реализация извечной мечты человечества: делать и не делать, управлять и не управлять, знать и не знать.

Вторая часть системы – это связь. Пусть она работает сама по себе, пусть делает то, что положено: охраняет, управляет, поливает. Но в любой момент она должна ответить хозяину. Как джинн Аладдину. Причем где бы Аладдин, т. е. владелец системы, ни находился. Поэтому вторая часть – это возможность связаться с устройством через интернет (и не важно, проводной он или мобильный).

Понятно, что система должна располагать средствами обеспечения связи для разных коммуникационных устройств: ноутбук, смартфон. Проще и удобнее (для пользователя) предоставить стандартный вход через браузер. Хотя возможно (а в некоторых случаях и необходимо) организовать доступ специальными программными средствами.

Я не помню, являлся ли джинн к Аладдину без вызова, по собственной инициативе, а вот наше устройство обязано докладывать владельцу, например, о нештатных ситуациях: взломе, пожаре.

Поскольку основным каналом связи является интернет, а для удаленного объекта это скорее всего мобильный интернет, а мобильный Интернет – это далеко не всегда 4G, и еще хорошо, если GPRS, а еще даже неплохо, если он хоть иногда доступен, а вообще часто в радость, если эсэмэски доходят, то… То, собственно, устройство должно соображать, когда можно передавать потоковое многоканальное видео типа HDTV, а когда – не париться и послать сообщение: мол, извини, хозяин, инету нету, а вот пишу тебе весточку, что забрался к тебе тать в нощи.

 

Глава четвертая

Итоговая

Что мы имеем сейчас на рынке:

1. Существующие системы ориентированы на крупных пользователей – промышленные предприятия, объекты городского хозяйства, транспорт. Как правило, это SCADA-системы, которые уже давно умеют делать все вышеперечисленное, но при этом безумно сложны в проектировании, наладке, эксплуатации. Они дороги, страшно дороги они для народа. Как правило, интерфейс взаимодействия (то что называется HMI) – специальное программа или несколько программ, требующих незаурядных способностей работающих с ними операторов. Интернет-взаимодействие мало актуально для них, поскольку вся управляемое и контролируемое пространство находится локально.

2. То, что все же ориентировано на частное использование и через эфир, решает узкоспециальные задачи: передача видео, охрана, передача SMS-сообщений от отдельных устройств. Так, существует огромный сектор видеорегистраторов, видеосерверов и прочих устройств, организующих удаленную беспроводную систему видеонаблюдений через интернет. Существуют охранные системы для автомобилей, включающие определение местоположения на карте. Многие устройства (к примеру, электросчетчики) снабжаются блоком передачи данных по SMS-каналу или с возможностью управления и настройки (например, отопительного котла) по тому же каналу. Все это напоминает ту же елку, только стоящую круглый год и загромождающую ваше жилище.

 

Следующий шаг – это сведение всех задач к одной, а именно к комплексной интернет-системе. Подытожим уже названные свойства этой системы:

• Обеспечение автоматического контроля состояния объекта и автоматического же принятия и исполнения решений при изменении этого состояния.

• Обеспечение передачи информации о состоянии объекта по стандартным каналам связи2на стандартные приемные устройства3.

• Обеспечение настройки и перенастройки алгоритмов работы, а также прямое управление исполнительными устройствами по стандартным каналам связи со стандартных передающих устройств.

• Компактность, простота, надежность, невысокая стоимость.

Поскольку, с одной стороны, существует огромный интерес рынка к подобным системам, а с другой – имеется техническая и технологическая готовность к их созданию, то в ближайшее время мы станем свидетелями появления подобных многофункциональных, дешевых, простых устройств.

И извечная мечта человека, с такой тоской и надеждой воплощенная в сказке о Емеле, наконец, сбудется!

 

1 Вам наверняка встречались чудики, как новогодняя елка, увешанные всеми этими новомодными прелестями жизни…

2 Прежде всего интернет. При его отсутствии – SMS.

3 Компьютеры, сотовые телефоны.

Источник: Журнал ТЗ № 4 2012