Шаблоны проектирования программного обеспечения киберфизических систем зданий

Рассматриваются научно-прикладные аспекты проектирования алгоритмического и программного обеспечения киберфизической системы (cyber-physical system, CPS) здания. CPS здания является базовым элементом ИТ-архитектуры SmartCity и представляет собой множество интегрированных в помещение устройств управления системами жизнеобеспечения, средств связи и вычислительных средств, необходимых и достаточных для реализации пользовательских сервисов. В киберфизической системе здания всё оборудование и подсистемы объединяются в экосистему для повышения уровня комфорта и безопасности, а также снижения издержек на его эксплуатацию и экономию ресурсов.

Исследуются требования к программному обеспечению (ПО) CPS здания. Представлены группы паттернов проектирования, использование которых на практике существенно сокращает время на программирование и настройку элементов CPS здания, повышает интероперабельность разрабатываемых информационных приложений. Уделяется внимание алгоритмам работы ПО CPS в условиях применения «Интернета вещей» (IoT). Используя предложенные шаблоны, разработчики ПО смогут оперативно формировать новые сервисы, их оперативно интегрировать и сопровождать. Представленные в исследовании паттерны наиболее эффективны при реализации сервисов управления внутренним и уличным освещением, силовыми нагрузками и электроприборами, а также такими системами, как отопление, кондиционирование, вентиляция, охранная сигнализация, контроль доступа, контроль протечек воды, аудио- и видеотехника. Шаблоны проектирования архитектур ПО CPS могут быть востребованы производителями систем и сервисов управления частными или многоквартирными жилыми домами, разработчиками ПО систем автоматизации объектов коммерческой недвижимости и государственных организаций, разработчиками и администраторами ПО производственных сооружений, объектов агропромышленного комплекса. Исследование выполнено в рамках приоритетного направления развития науки Пермского филиала НИУ ВШЭ «Исследование методов управления в киберфизических системах».