Система управления отопительным оборудованием: обратная разработка

В условиях ограниченного доступа к зарубежным технологиям, обратная разработка и импортозамещение приобретают для российских предприятий важнейшее значение. Многие отрасли, особенно промышленность и электроника, остро нуждаются в собственных аналогах оборудования, ранее поставлявшегося из-за рубежа. Однако простое копирование иностранных решений зачастую не решает ключевых проблем: оригинальные устройства могут быть устаревшими, содержать недостатки или не иметь актуального функционала.

Правильная, “адекватная” обратная разработка – это не слепое копирование, а глубокий анализ и переосмысление исходного решения с целью создания конкурентоспособного продукта, который:

• исключает слабые места оригинала;
• расширяет функционал решения;
• имеет полноценную документацию;
• адаптирован под текущие реалии рынка и потребности заказчика;
• может быть модифицирован в будущем.

В результате такого подхода заказчик получает не просто замену, а продукт, который способен эффективно конкурировать и развиваться, обеспечивая технологическую независимость и устойчивость бизнеса.

Данный кейс является хорошим примером такого переосмысления исходного решения.

Разработанное нами решение включает в себя следующие ключевые компоненты:

• Шлюз, который обеспечивает передачу данных и команд между оборудованием и интернетом.
• Интерпретатор – микросервис, который переводит данные в понятный для каждого компонента системы формат.
• Мобильное приложение, предназначенное для управления оборудованием и мониторинга его состояния.
• Административный сервис – серверное приложение, в котором хранятся нужные для работы системы данные и которое служит интерфейсом для настройки мобильного приложения и других компонентов системы.

Основную логику работы системы было решено перенести на сервер, а устройство – существенно упростить. Спроектированный нами шлюз передает сигналы между оборудованием и интернетом, а также обрабатывает специальные команды по взаимодействию с eBus. Устройство подключается к котлам или другим устройствам по шине eBus и может выходить в сеть по Ethernet или Wi-Fi для обмена данными с сервером по протоколу MQTT.

В начале работы наш инженер собрал макет будущего устройства, взяв за основу плату, созданную для системы умного дома в рамках другого проекта. Оно выполнено на базе похожего микроконтроллера, а также имело нужные нам сетевые интерфейсы – Ethernet и Wi-Fi, – поэтому максимально подходило для этой роли. Собранный макет позволил команде изучить особенности работы шины eBus и начать работу над встроенным ПО для шлюза еще до прибытия образца исходного устройства.

При передаче информации от оборудования на приложение или административный сервис и обратно данные нужно было преобразовывать в понятный каждому элементу системы формат. Для этого мы разработали отдельный микросервис – небольшой автономный компонент системы, который взаимодействует с другими ее частями через интерфейсы. Микросервисная архитектура разбивает программное обеспечение на независимые блоки, каждый из которых может разрабатываться, тестироваться, обновляться и масштабироваться отдельно от остальных. Помимо преобразования данных, интерпретатор также задает расписание отправки пакетов, формирует и отсылает сообщения, по расписанию считывает и обновляет данные и выполняет другие важные функции.

Мы также разработали административный сервис. Он представляет собой серверное приложение, которое выполняет следующие функции:

• Ведение и администрирование базы данных;
• Настройка параметров и шаблонов для оборудования;
• Настройка отображения параметров оборудования в пользовательском приложении;
• Поддержка технических запросов и сбор технической информации;
• Управление подписками пользователя на дополнительные сервисы;
• Контроль доступа пользователей к различным компонентам системы;
• Автоматический сбор статистики с клиентского оборудования;
• Мониторинг неисправностей и отслеживание сбоев;
• Обеспечение связи между пользователями, сервисными центрами и технической поддержкой;
• Формирование различных технических отчетов.

Команда разработала приложение для смартфонов, которое позволяет клиентам предприятия управлять оборудованием дистанционно и следить за его параметрами в режиме реального времени. С помощью программы пользователь регистрирует свое оборудование и его конфигурацию в базе данных на сервере, видит состояние устройств, настраивает их работу и получает различные уведомления, связанные с его учетной записью.

Несмотря на то, что система предназначалась для работы с оборудованием по шине eBus, заказчик попросил сделать систему легко адаптируемой под новые модели оборудования и альтернативные протоколы связи. Эту возможность мы реализовали в административном сервисе – в частности, в схеме базы данных. Кроме того, команда написала интерпретатор так, чтобы он мог работать с неизвестными типами сообщений.

Заказчик предлагает клиентам самое разное отопительное оборудование, параметры которого должны отображаться в пользовательском приложении. От нас требовалось сделать решение так, чтобы сотрудники клиента сами могли настраивать отображаемые параметры для каждой модели устройств. Это потребовало серьезной работы, однако мы добились нужной гибкости. В административном сервисе можно добавить в список новое оборудование, а также выбрать, какие параметры и где именно будут отображаться в мобильном приложении. Таким образом, в будущем заказчику не потребуется обновлять приложение для каждой новой модели – достаточно лишь настроить программу.

eBUS – это цифровая шина управления, разработанная для обмена данными между отопительным оборудованием и управляющими устройствами. Она используется в устройствах множества производителей и позволяет объединять в одну сеть до 25 управляющих и 228 ведомых устройств. Наша команда впервые работала с этой технологией, поэтому часть времени пришлось потратить на ее изучение.

Кроме того, потребовалось дополнительное исследование, чтобы понять, какие ответы разные модели устройств передают по шине eBus, поскольку в документации к ним такой информации не содержалось.

Заказчику была важна не только функциональность будущего решения, но и эстетичность его компонентов – в частности, главного экрана приложения. Однако дизайн – это творческий процесс, требующий большого количества итераций и согласований. Поэтому наш разработчик связался с клиентом, чтобы выслушать его пожелания и вместе проработать неоднозначные моменты в дизайне. Затем он подготовил шаблоны под запрошенные клиентом решения, и они проработали каждый из предложенных вариантов. Заказчик объяснял, чего он хочет, а разработчик настраивал соответствующие параметры, чтобы сразу видеть результат.

В итоге клиент выбрал вот такой дизайн: цвет круга отображает разницу между двумя параметрами внутри него.

Это позволяет быстро понять, в каком состоянии находится оборудование. Так, на изображении выше на экран выводятся текущая (24 ℃) и желаемая (0 ℃) температура котла, а оранжевый цвет показывает, что котел все еще остывает.