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

Abstract

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.