Κατάλογος Εκδηλώσεων

Σχολή Ηλεκτρολόγων Μηχανικών και Μηχανικών Υπολογιστών

Πρόγραμμα Προπτυχιακών Σπουδών

ΠΑΡΟΥΣΙΑΣΗ ΔΙΠΛΩΜΑΤΙΚΗΣ ΕΡΓΑΣΙΑΣ

ΜΥΡΙΖΑΚΗ ΓΕΩΡΓΙΟΥ

με θέμα

Διαχείριση Έξυπνου Σπιτιού στο Υπολογιστικό Νέφος

iHome: Smart Home Management as a Service in the Cloud

Πέμπτη 31 Ιανουαρίου 2019, 10.30 π.μ.

Αίθουσα εργαστηρίου intelligence, Κτίριο Επιστημών, Πολυτεχνειούπολη

Εξεταστική Επιτροπή

 Καθηγητής Ευριπίδης Πετράκης (επιβλέπων)

 Αναπληρωτής Καθηγητής Βασίλειος Σαμολαδάς

Δρ. Στέλιος Σωτηριάδης, Birkbeck University of London

Περίληψη

Παρουσιάζουμε το iHome, μια υπηρεσία διαχείρισης έξυπνου σπιτιού στο υπολογιστικό νέφος. Η υπηρεσία απευθύνεται στην ανάγκη των χρηστών να παρακολουθούν και να ελέγχουν απομακρυσμένα τα σπίτια τους, με προϋπόθεση ότι οι ίδιες οι συσκευές είναι και αυτές `έξυπνες' (δηλαδή έχουν δυνατότητα σύνδεσης στο διαδίκτυο και απομακρυσμένης λειτουργίας). Οι συσκευές αυτές εκπέμπουν το μοναδικό αναγνωριστικό τους (ταυτότητα), τις μετρήσεις τους και την κατάστασή τους σε έναν κόμβο και από εκεί μεταφέρονται στο υπολογιστικό νέφος. Η πληροφορία αυτή γίνεται διαθέσιμη στους χρήστες οι οποίοι είναι συνδρομητές σε αυτή, μέσω του υπολογιστικού νέφους (σε χρήστες που έχουν εξουσιοδότηση να ελέγξουν και να ανταποκριθούν σε αυτήν την πληροφορία). Τα δικαιώματα πρόσβασης των χρηστών, ορίζονται ανάλογα με τον ρόλο τους (διαχειριστές υπηρεσίας, διαχειριστές σπιτιού, κάτοικοι). Εκτός από τις υπηρεσίες δημοσίευσης και συνδρομής, μια χαρακτηριστική λειτουργιά του iHome είναι η υπηρεσία διαχείρισης συμβάντων βασισμένων σε κανόνες, η οποία προωθεί ειδοποιήσεις στους εγγεγραμμένους χρήστες ώστε να μπορούν να αντιδρούν σε κρίσιμα γεγονότα (περιστατικά πυρκαγιάς, δυσλειτουργία συσκευής στο σπίτι). Το iHome υλοποιήθηκε βασισμένο στις αρχές της Υπηρεσιοκεντρικής Αρχιτεκτονικής ως μια σύνθεση από RESTFul υπηρεσίες στο υπολογιστικό νέφος. Λόγω του ότι δεν είχαμε πρόσβαση σε μεγάλο αριθμό έξυπνων συσκευών για την παραγωγή δεδομένων, αποφασίσαμε να βασιστούμε στην προσομοίωση αυτών. Έτσι, δε χρειάστηκε να δώσουμε έμφαση σε εξειδικευμένες λειτουργίες των συσκευών (π.χ. πρωτόκολλα μετάδοσης και μέθοδοι λειτουργίας συσκευών με βάση τον κατασκευαστή τους), επιτρέποντάς μας να δώσουμε βαρύτητα στον σχεδιασμό και στην υλοποίηση του συστήματος.

Προκειμένου να αξιολογήσουμε την απόδοση και την επεκτασιμότητα του iHome, εκτελέσαμε μια σειρά από απαιτητικά πειράματα, χρησιμοποιώντας προσομοιωμένα (αλλά ρεαλιστικά) δεδομένα. Τα αποτελέσματα έδειξαν πως το σύστημα μπορεί να διαχειριστεί μεγάλο αριθμό χρηστών και δεδομένων σε πραγματικό χρόνο.

Abstract

We present iHome, a smart home management service in the cloud. The service addresses the need of users to monitor and control their homes remotely provided that the home devices are “smart” themselves (i.e. they can be connected to the internet and operated remotely).  Home devices transmit their identifier, measurements and status to a fog node and from there to the cloud. This information becomes available to registered users in the cloud based on subscriptions (i.e. to users authorized to review and respond to this information). User access rights are defined based on user roles (i.e. cloud administrators, home moderators and residents). Besides data publication and subscription services, an innovative feature of iHome, is a rule-based event management service which forwards alerts to subscribed users for responding to critical events (i.e. incidents of fire, malfunctioning appliances at home). iHome is implemented based on principles of Service Oriented Architecture design as a composition of RESTful services for the cloud side (back-end).

Because a large number of smart devices for the front-end is not available to us, we decided to rely on software simulating the operation of smart devices at homes. This allowed us to shift focus from device specific functionality (e.g. IoT transmission protocols and vendor specific device functionality), to the design and implementation of the front and back-end solutions.

We run an exhaustive set of experiments using simulated (but realistic) data aiming to evaluate both, iHome response time and scalability. The results demonstrate that the system can handle up to a large number of users and data in real time.