Вдохновившись идеями создания автоматизированных систем на основе Java, «епамовская» команда Embedded UI innovation разработала «умную» теплицу GreenHouse, которая осенью победила на международном конкурсе инновационных разработок от Oracle. Про эволюционное развитие проекта и его революционное завтра разработчики рассказали dev.by.
«Интернет вещей» (Internet of Things, IoT) — одно из наиболее перспективных и популярных сегодня направлений развития информационных технологий. Смысл его заключается в тесной интеграции реального и виртуального миров. Считается, что в будущем вещи станут активными участниками информационных и социальных процессов, смогут взаимодействовать и «общаться» не только с людьми, но и между собой, обмениваясь информацией об окружающем мире без участия человека. Сегодня эта тематика вызывает интерес не только потребителей, но и ведущих ИT-компаний.
В компании EPAM при Low Level Programming Department уже несколько лет существует R&D лаборатория, в которой ведутся исследования перспективных технологий. Такая многообещающая тематика, как «интернет вещей», не могла пройти мимо команды Embedded UI innovation team — ребята вдохновились идеями создания автоматизированных систем на основе Java и разработали собственный проект «умной» теплицы GreenHouse. Летом 2014 года проект участвовал в конкурсе IoT Developer Challenge от Oracle и победил в профессиональной категории. Об этом знаменательном событии компания EPAM рассказала в своём блоге. Мы подробно расспросили ребят об их разработке, участии в конкурсе и дальнейших планах.
С пользой для страны
Весной прошлого года Дмитрий Огиевич, идейный вдохновитель проекта, посетил конференцию JavaOne 2013 в Москве, на которой Oracle активно продвигала Java в качестве средства разработки Embedded и IoT систем.
— По возвращении я поделился этой информацией в отделе, встретив разумную долю скепсиса от наших системных программистов касательно применимости языка Java для Embedded проектов, — вспоминает Дмитрий.
Но желание попробовать свои силы в совершенно новой области взяло верх. Изначально целью было проверить зрелость Java и его пригодность для разработки так называемых «умных подключаемых систем» (smart connected systems). Java был выбран потому, что у ребят уже есть большой опыт в создании различных проектов на этом языке. К тому же, стандарты и средства для IoT-проектов до сих пор не установлены и не ограничиваются конкретным языком или инструментарием.
— Не припоминаю, чтобы у нас был какой-то мозговой штурм касательно выбора проекта. По-моему, идею предложил Павел Вервенко, и мы с Димой Ясевичем её поддержали, — рассказывает Дмитрий. — Почему именно «умная теплица»? Причин было несколько. Во-первых, «умными» домами уже занимается довольно широкий круг профессиональных инженеров и энтузиастов, начиная от студенческих клубов и заканчивая серьёзными ИT-компаниями, поэтому эта ниша нас не привлекала. Во-вторых, всё-таки в Беларуси одну из главных ролей в экономике играет аграрный сектор. Наша команда не могла остаться в стороне: мы решили создать что-нибудь полезное, эффективное и легко применимое, что смогло бы впоследствии вывести сельскохозяйственные технологии на новый уровень.
Изначально ребята разрабатывали проект втроём. Спустя некоторое время в него пришел Василий Слапик, после чего скорость разработки hardware заметно увеличилась, так как команда укрепилась опытным системотехником. На заключительных этапах присоединился Владимир Реджепов, который предложил идею последующего распространения продукта в виде Linux-дистрибутива на базе Yocto Project.
Основной платформой для разработки, как уже упоминалось, была выбрана Java SE 7 Embedded. В качестве операционной системы использовалась Raspbian Linux, а для hardware команда выбрала популярную учебную плату Raspberry Pi Model B. Порядком облегчило разработку использование открытой библиотеки Pi4J, которая предоставляет удобный API для работы с датчиками, подключёнными к Raspberry Pi.
Электрическая схема Smart GreenHouse
На проект ушло несколько месяцев, он прошёл долгий путь от идеи сделать «что-нибудь интересное и полезное» до полноценно работающего решения. Много времени и сил ребята потратили на обсуждение внешнего вида и функциональных возможностей системы. Все члены команды имели 100-процентную загрузку на продакшн-проектах, однако это не убавило их энтузиазма, с которым они взялись за реализацию разработки. На сроки повлияла и долгая доставка многих компонентов: датчики, управляющие платы, элементы электронных схем проще и выгоднее было заказать в Китае.
Другой участник команды Дмитрий Ясевич рассказал о проблемах, которые возникали в процессе разработки:
— Перед нами стояла довольно сложная задача: собрать не только красивую, но и компактную демонстрационную модель, в которой бы смогли уместиться все необходимые компоненты. Мы провели множество исследований и практических испытаний системы, чтобы правильно разместить относительно друг друга элементы электрической схемы и системы полива. Нам нужно было решить и другие вопросы. Как всё это будет подключаться? Насколько такая архитектура безопасна для человека? Как разработать защиту от сбоев? Немаловажным критерием готовности hardware была её гибкость: есть ли возможность легко расширить систему, добавить новые элементы и датчики.
Первым бета-пользователем GreenHouse стал Александр Сальников — счастливый обладатель дачного участка. Как программист и садовод-любитель в одном лице он воодушевился идеей создания системы удалённого автоматизированного контроля за огородом. Сейчас Александр отвечает за разработку мобильного клиента системы для Android и iOS, а также в предвкушении нового дачного сезона собирает на своём участке полноразмерный образец теплицы.
В демонстрационной модели круглый год что-нибудь растёт: ребята проращивают пшеницу, бобы, цветы — всё, что подходит по габаритам.
— Я тоже уже использовал нашу модель в личных целях: GreenHouse успешно поливал офисный цветок во время моих командировок, — смеется Дмитрий Ясевич. — А вообще, если бы у нас была возможность выделить под систему целую комнату, я бы там помидоры выращивал или картошку.
You are the One
Именно Александр Сальников однажды наткнулся в Java-блоге на информацию о конкурсе IoT Developer Challenge, который Oracle проводит для разработчиков, создающих инновационные и полезные приложения на базе встроенных устройств, одноплатных компьютеров или других IoT-решений с использованием Java Embedded.
По мнению Александра и других участников команды, проект GreenHouse очень удачно вписывался в формат этого конкурса. До окончания сроков подачи заявок оставалось всего 10 дней, поэтому команда очень оперативно подготовила всю необходимую документацию и придумала сюжет для промо-ролика, в съёмках которого ребятам помогал коллега, а по совместительству фотограф и видеооператор Виктор Кравченко.
— Заявку мы подали за 8 часов до окончания приёма, — вспоминает Дмитрий Огиевич. — А через месяц пришло письмо, в котором было сказано, что наша теплица стала победителем в профессиональной категории.
— Что вам дала эта победа?
— Если я скажу, что на следующий день мы проснулись миллионерами и нас стали засыпать предложениями о сотрудничестве, то это будет неправдой. Но такой опыт никогда не помешает, –– рассуждает Дмитрий Ясевич. — Лично я почувствовал удовлетворение от того, что результат наших трудов оценён компанией, на языке которой мы программируем уже много лет. Плюс интерес к R&D лаборатории и Java embedded со стороны других компаний существенно возрос. Кстати, о нас есть статья в самом популярном журнале о Java.
Призом стала поездка на конференцию JavaOne, которая прошла в сентябре в Сан-Франциско. Это ежегодное событие впервые было организовано в далеком 1996 году ещё компанией Sun, которая раньше была правообладателем технологии. Сегодня конференция JavaOne — это престижное международное мероприятие, на котором озвучиваются основные направления развития технологии в ближайшее время, подводятся итоги. Также это место для встречи и общения тысяч разработчиков, менеджеров, потенциальных заказчиков.
Слева направо: Василий Слапик, Дмитрий Ясевич, Александр Сальников, Дмитрий Огиевич, Владимир Реджепов
— Это был отличный шанс для наших ребят «прокачаться» в Java 8, которая вышла весной 2014 года, на практических сессиях погрузиться в самые актуальные разработки в области «интернета вещей». Кстати, эта тема была одной из самых популярных в этом году, –– делится впечатлениями Дмитрий Ясевич, который вместе с Владимиром Реджеповым представлял команду на конференции. — Вообще технических сессий было не просто много, а очень много: за пять дней состоялось около 800 лекций и семинаров, в которых приняли участие несколько сотен экспертов. К сожалению, все лекции посетить не получилось: они шли в 10 потоков с самого утра до позднего вечера.
Однако JavaOne –– это нечто большее, чем просто демонстрация достижений Oracle. В рамках конференции состоялась выставка, на которой компании-участники могли наглядно продемонстрировать свои разработки области встраиваемых систем и носимых устройств. К примеру, на стенде Aldebaran Robotics можно было увидеть и протестировать робота NAO, который примечателен тем, что имеет открытую архитектуру: конечный пользователь может при желании перепрограммировать его на Java, Python, C++ и других популярных языках.
Немалый ажиотаж вызвала также лодка Wave Glider, которая имеет автономную систему, не требующую дозарядки и сервисного обслуживания в течение долгого времени за счёт умелого использования энергии солнца и волн. Эта система собирает и анализирует информацию о различных параметрах воды, рельефе дна, прокладывает маршрут, учитывая препятствия в виде атоллов, островов и даже круизных лайнеров.
–– Кстати, JavaOne –– это не единственное мероприятие, организованное Oracle. Одновременно в том же месте проходила конференция OracleOpenWorld2014, ключевые события которой мы посетили, –– вспоминает Дмитрий. –– Нам удалось познакомиться и пообщаться с настоящими легендами мира информационных технологий: Джеймсом Гослингом, Ларри Эллисоном, Джеймсом Уивером, Джошуа Блохом.
А дальше?
Сейчас GreenHouse полностью готов к производству. Однако прежде всего команда хочет завершить разработку Linux-дистрибутива, который позволит объединить в одну систему и централизовано координировать целый комплекс теплиц. План сборки и код управляющей программы будут выложены в общий доступ, любой желающий оборудовать у себя такую теплицу сможет самостоятельно собрать «железо», установить приложение и, сидя дома, наслаждаться автоматизированным процессом полива дачных грядок.
— Мы также планируем предоставить пользователям возможность динамически подключать новые узлы теплицы, а также объединять в сеть распределённые узлы, удалённые друг от друга географически, — рассказывает Дмитрий Ясевич.
Предполагается, что все данные о состоянии системы, сигналах тревоги, внештатных ситуациях будут собираться и обрабатываться на одном устройстве. Пользователь сможет вовремя узнать, что в ближайшее время потребуется вмешательство человека — заканчивается вода в резервуарах, температура вышла за рамки необходимого диапазона… Также в процессе разработки находится новый корпус для электрических компонентов и управляющей платы. Поскольку теплица, а вместе с ней и эти компоненты будут находиться уже не в сухом и чистом помещении, а в полевых условиях, ребята решили поднять степень защиты оболочки до IP63.
В планах у команды и развитие программного функционала: в первую очередь это разработка «рецептов роста» различных сельскохозяйственных культур, ведь условия, необходимые кабачкам, не подходят для помидоров. Кроме того, ребята собираются доработать систему логирования текущего состояния парника: данные датчиков будут сохраняться с определённым интервалом, что даст возможность отследить изменения в состоянии атмосферы, почвы, освещённости, влажности и так далее. Для этого потребуется также расширить спектр задействованных в системе датчиков.
–– У нас множество планов, но некоторые мы пока держим в секрете. Основные усилия будем прилагать для расширения функционала продукта, уже написаны приложения под все ведущие мобильные платформы, — добавил в заключение Дмитрий Ясевич. — Мы с благодарностью принимаем помощь и советы от коллег. Вот, например, на одной из конференций по свободному ПО, где мы представляли наш продукт, для борьбы с вредителями нам предложили устанавливать лазеры, которые будут сбивать насекомых с листвы. К сожалению, это предложение пришлось отложить из-за технических сложностей. Но нельзя не признать, что такое решение имеет ряд преимуществ перед традиционными пестицидами. А вообще мы всегда открыты для новых идей, поэтому будем рады услышать предложения от читателей в комментариях.
Фотографии предоставлены героями статьи
Релоцировались? Теперь вы можете комментировать без верификации аккаунта.