EESTI ETTEVÕTLUSKÕRGKOOL MAINOR Infotehnoloogia Instituut Tarkvara arenduse eriala Kemo Oolep Jälgimissüsteemi automatiseerimine GSM/GPRS ühenduse kau

Väljavõte

1 EESTI ETTEVÕTLUSKÕRGKOOL MAINOR Infotehnoloogia Instituut Tarkvara arenduse eriala Kemo Oolep Lõputöö Juhendaja: Jüri Majak PhD Tartu 2013

2 Olen koostanud lõputöö iseseisvalt. Kõik töö koostamisel kasutatud teiste autorite tööd, põhimõttelised seisukohad, kirjalikest allikatest ja mujalt pärinevad andmed on viidatud. Autor Kemo Oolep... (allkiri ja kuupäev)

3 RESÜMEE Töö eesmärk on tutvustada lugejat üha enam leviva Interneti Asjade (Internet of Things), mida nimetatakse kui Interneti põlvkonna uues evolutsiooniks, võimalust Internetiga ühendada mistahes ese ning juhtida ja jälgida seda ilma kokkupuuteta. See on andmekogus, mis ümbritseb maakera, inimesi ning esemeid. Selle andmekoguse talletamine annab inimestele võimaluse objekte uurida ning teha omi järeldusi, muutusi või mida iganes antud informatsiooniga peale võib hakata. Autor valis selle teema just selle aktuaalsuse tõttu üha enam räägitakse automatiseerimisest ning inimeste elu mugavamaks tegemisest. Lisaks on see hariv autorile ja annab teadmise, kuidas reaalselt selline süsteem on üles ehitatud. Kõige enam näeme tänapäeval taolisi kaugseadmeid GPS jälgimissüsteemidena, mis edastavad samuti üle GSM võrgu andmebaasi andmeid seadme asukohast. Kuid sellised seadmed on valmistoodangud ning nende modifitseerimiseks ei ole antud kasutajale võimalusi. Praktilise töö osa loomisel uuris autor erinevaid võimalusi andmete edastamiseks ning töötlemiseks. Kuidas klient serveriga ühendada ning luua kliendi-serveri vaheline suhtlus üle GSM võrgu. Edastatavateks andmeteks seadme poolt lisas autor andurid, mida saaks esitlusel kasutada, kui reaalselt töötava süsteemina. Serveri poolt saadetavateks andmeteks on kasutaja poolt seadistatud kahe väljundi juhtimine olekusse sees või väljas. Kasutajale lõi autor kasutajaliidese, kus kuvatakse andmed analoogseieritena AJAX-tehnoloogia põhjal ilma lehekülge uuendamata. Edasised arendused loodud süsteemile on iga seadme identifitseerimine ning kasutajakontode loomine, mis võimaldaks edasiselt lisada veel enam seadmeid süsteemi. Hetkeseisuga olev serveripoolne süsteem lubab ühenduda vaid ühte klienti, mistõttu iga lisanduv klient katkestaks eelmise ühendatud kliendiga olnud ühenduse. Lisaks sellele on vaja luua sündmustepõhine poliitika andmete edastamisele, sest temperatuur ning õhuniiskus ei muutu minutitega ja samade andmete edastamine on andmemahukulu. 2

4 AUTOMATING TRACKING SYSTEM THROUGH THE GSM/GPRS CONNECTION The work is intended to introduce the reader ever more widespread Internet of Things, which is called as new generation of Internet evolution, and the opportunity to connect to the Internet to manage and track any object without physical contact. This is a database that surrounds the earth, people and objects. Storage of data, this will give people the opportunity to explore the objects and make their own conclusions, or change anything what would be possible to start out with this data. Author of this research chose this topic because it is the actuality more and more people talking about the automation and making life more comfortable. It is also instructive to the author and provides insights into how such system is actually built. Mostly we see today as like remote device is GPS traceability system, which communicate over the GSM network recording device location into database. However, such devices are manufactured for usage and users don t have possibilities and permissions to modify device. Author investigated the role of practical work in creating a variety of options for data transfer and processing. How to connect the client with server and create client-server communication with-in GSM network. Author added sensors for data to send out by the created device, which could be used in presentation, as a real working system. Data that is sent out to the client by the server is chosen by the user to switch on or off control output. For better use, the author created the user interface that displays the data like analoggauges with AJAX-based technology without the renewal page. Further improvements in the system are the identification of each device and user accounts, which would enable us to add more devices to the system. Currently the system allows connect to the server side to a single customer, making each already connected customer to interrupt with server. In addition, it is necessary to create an event-based data transmission policy, as the temperature and humidity of the air will not change within the minutes and are not necessary to transmit again and again, which would save amount of data transmission and also the cost of data. 3

5 SISUKORD RESÜMEE... 2 AUTOMATING TRACKING SYSTEM THROUGH THE GSM/GPRS CONNECTION 3 SISUKORD... 4 SISSEJUHATUS RIISTVARA Juhtkontroller: ATmega328, Arduino ATWIN AT139 GSM/GPRS moodul Andurid ja juhtseadmed GPS RFID Valgus Temperatuur Õhuniiskus Mullaniiskus CO2 hulk Elektrimootoriga juhitavad seadmed JUHTKONTROLLERI JA SERVERI SUHTLUS Internet of Things M2M ehk masinalt masinale GSM ja GPRS kommunikatsioon GSM-kandevsagedused GSM taristu GPRS AT käsud Yaler.net Andmete edastamise formaat JSON

6 XML Erinevus XML ja JSON vahel JÄLGIMISSÜSTEEMI PRAKTILINE TEOSTAMINE Tehnoloogiad JAVA server Kaugseade JSON ja MySQL lisamine Kaugseadme haldamine Andmebaas Andmekogus KOKKUVÕTE KASUTATUD ALLIKMATERJALID LISAD Lisa 1. Yaler tööpõhimõte Lisa 2. ATWIN AT139 kiip Lisa 3. Arduino Duemilanove ATmega Lisa 4. ATmega328 skeem Lisa 5. Valgustihedus Lisa 6. Temperatuuriandur TMP Lisa 7. jgauge analoogseier Lisa 8. DHT Lisa 9. ATWIN AT Lisa 10. Fototakisti Lisa 11. M2M Lisa 12. GPRS ühendus Lisa 13. JAVA serveri struktuur Lisa 14. Seadme koodistruktuur Lisa 15. Seadme ülesehitus Lisa 16. Seadme skeema

7 Lisa 17. Kasutajaliides

8 SISSEJUHATUS Käesolev töö annab lugejale aimduse GSM side toimimisest ning võimalusest GSM side kaudu luua GPRS ühendus ning selle ühenduse kaudu hallata kaugseadet, millel on juhitavad väljundid ning mis edastab seadme asukoha põhiselt keskkonna tingimuste andmed andmebaasi. Töö eesmärgiks on luua reaalne seade, mis ühenduks serveriga ning oleks võimalik juhtida kasutajaliidesest, isegi kui seade peaks asuma kohas, kuhu ei ulatu interneti-kaabel ning kus ei ole muid juhtmevabu ühenduste võimalusi, kui GSM võrk. Töö raames kirjeldab autor programmeerimisplatvormi Arduino võimalusi programmeerida ATmega põlvkonna mikrokiipe ning selle tööpõhimõtet, kuidas digitaalväljundid on juhitavad ning analoogsisendit loetavad. GSM side loomiseks leiab autor võimaluse, millist GSM moodulit kasutada ning kuidas Arduinoga ühendada arendusprotsessi loomiseks. Lisaks mooduli leidmisele kirjeldab autor mooduli tööpõhimõttest ning suhtlusest Arduinoga. Praktilise töö valmides lisandub Arduinole veel kaks juhitavat digitaalväljundit, mida on võimalik juhtida veebisaidil oleva kasutajaliidese kaudu, ilma füüsilise sideta serveri ja seadme vahel. Lisaks sellele lisab autor Arduino külge veel kolm andurit, mis hakkavad jälgima ümbritseva keskkonna tingimusi ning salvestama seda andmebaasi. Kasutajaliides hakkab kuvama andmebaasis olevaid andmeid reaalajas. Kogu sellise praktilise töö eesmärk on tutvustada lugejat üha enam leviva Interneti Asjade (Internet of Things), mida nimetatakse kui Interneti põlvkonna uues evolutsiooniks, võimalust Internetiga ühendada mistahes ese ning juhtida ja jälgida seda ilma kokkupuuteta. See on andmekogus, mis ümbritseb maakera, inimesi ning esemeid. Selle andmekoguse talletamine annab inimestele võimaluse objekte uurida ning teha omi järeldusi, muutusi või mida iganes antud informatsiooniga peale võib hakata. Autor valis selle teema just selle aktuaalsuse tõttu üha enam räägitakse automatiseerimisest ning inimeste elu mugavamaks tegemisest. Lisaks on see hariv autorile ja annab teadmise, kuidas reaalselt selline süsteem on üles ehitatud. Kõige enam näeme tänapäeval taolisi kaugseadmeid GPS jälgimissüsteemidena, mis edastavad samuti üle GSM võrgu andmebaasi andmeid seadme asukohast. Kuid sellised seadmed on valmistoodangud ning nende modifitseerimiseks ei ole antud kasutajale võimalusi. 7

9 Uuritavaks probleemiks peab autor seadme ülesehitust ning pideva ühenduse loomist serveri ja seadme vahel ning andmeedastust seadmelt serverile ning vastupidi. Edastatud andmete töötlemine ning juhitavate väljundite käskluste edastamise formaat ning käskluste täitmine. Tähtsaks uurimuseks on ka minimaalse andmemahu saavutamine pideva andmeedastuse puhul, sest GSM võrgu kaudu andmeedastus nõuab sidelepingut mobiilsideoperaatoriga ning GPRS ühendust tasustatakse andmemahupõhiselt. Mobiilsuse tõttu tuleb seadme ülesehitamisel silma peal hoida energiakulul. Mistõttu on võimalik seadet paigutada kohta, kus ei ole või kuhu ei pääse ligi internetikaabel, ei pruugi sellistes kohtades ka elektrivõrgustikuga olla ühendatud ning seetõttu seadme varustamine akutoitega eeldab teadmisi vajaminevast energiatarbest. 8

10 1. RIISTVARA Juhtkontroller: ATmega328, Arduino Arduino on vabavaral põhinev mikrokontroller, mis on loodud selleks, et teha kiipide programmeerimine lihtsamaks ja võimalikuks ka alles õppijatele. Arduino riistvara koosneb lihtsast skeemist koos Atmel AVR protsessori ja sisend/väljund toetusega. Tarkvara toimib standardsel programmeerimiskeelsel kompilaatoril ja alglaadijal (boot loader). Arduino projekt sai alguse Itaaliast, Ivreast aastal, et tudengid saaksid kontrollida oma loodud interaktiivseid prototüüpe odavamalt, kui teised senised programmeeritavad süsteemid seda pakkusid. Loojad Massimo Banzi ja David Cuartielles nimetasid projekti Arduin of Ivrea, ehk Ivrea linna sümboolse inimese nime järgi. Arduino tähendab itaalia keeles hea sõber. Arduino platvorm koosneb 8-bitisest AVR mikrokontrollerist koostöös elektroonikakomponentidega programmeerimiseks ja ühendamiseks väliste skeemidega. Tähtis aspekt on standardne ühenduspesade paigutus, mis võimaldab Arduino platvormile lisaks paigutada erinevaid mooduleid. Ametlik Arduino kasutab megaavr seeriate kiipe, nagu näiteks on ATmega8, ATmega168, ATmega328, ATmega1280, ATmega2560. Arduinol on samuti eelprogrammeeritud alglaadija, mis lihtsustab programmide üleslaadimist välkmälule (flash memory). Ilma alglaadijata ei suuda programmeerimisplatvorm mikrokiipi programmeerida. Arduino ei toeta USB ühendust, küll aga võimaldab seda FTDI FT232 kiip, mis on lisatud pea kõikidele Arduino platvormidele. Seda on vaja ainult mikrokiibi programmeerimiseks mis tähendab, et kui autor programmeerib ära ühe megaavr kiibi, saab ta selle teisaldada mujale, kus ei ole USB ühendust vaja. Näiteks kasutab Arduino Mini eraldiseisvat FT232 kiibiga kaablit, mis võimaldab igat Mini kiipi eraldi programmeerida ühe kaabliga. Arduino arenduskeskkond (IDE) on Java programmeerimiskeeles kirjutatud multiplatvorm rakendus ning on tuletatud Processing programmeerimiskeelest. Nagu Arduino platvorm on ka Arduino arenduskeskkond loodud, kui võhikutele, kes on alles alustamas 9

11 programmeerimist, mistõttu vajab arendamine vähe teadmisi programmeerimisest. (Arduino, ) Autor kasutab oma töös Arduino Duemilanove programmeerimisplatvormi ATmega328 kiibiga (edaspidi juhtkontroller) (Lisa 3 ja 4). ATmega328-l on kokku neliteist digitaalväljundit, milledest kuus on PWM (Pulse-Width Modulation) digitaalväljundit, kaheksa tavalist digitaalväljundit ning lisaks kuus analoogsisendit. Arduino Duemilanovel on 16MHz kristallostsillaator, USB ühenduspesa, FT232 USB ühenduskiip ning üheksa voldine toitepesa. Juhtkontroller töötab viie voldisel pingel, ning soovituslik toitepinge on 7-12 volti. Üldjuhul on juhtkontroller siiski disainitud üheksa voldise patareiga ühendamiseks. ATmega328-l on 32 kilobaidine välkmälu, millest kaks kilobaiti kasutab ära alglaadija. Tuletades meelde esimesi tarbijatele mõeldud arvuteid nagu Altair 8800, millel oli 2MHz taktsagedus või siis IBM PC taktsagedusega 4.77MHz võib ATMEGA328 tuua julgesti võrdlusesse oma 16MHz taktsagedusega, kui võimast miniarvutit. (Arduino, ) ATWIN AT139 GSM/GPRS moodul Tegemist on regulaarse GSM mooduliga, mille sarnaseid võib leida kõikidest mobiiltelefonidest, kui ka GSM alarmseadmetel jne. Loomulikult on suurused erinevad ning igal moodulil võib olla oma iseärasused ja võimalused funktsioonides. Vaadates joonist (Lisa 2), on näha kõik väljundid, näiteks: SPK algusega tähendab kõlarit, MIC algusega mikrofoni, SIM algusega sim-kaardi ühendusi, UART algusega andmete edastamiseks kontrolleri ja GSM mooduli vahel. Täpsemalt saab lugeda mooduli kohta ATWIN Hardware Design Manual st. (LinkSprite ATWIN) Manuaalis on leitav ka voolutarve tegevuse juures, näiteks andmeedastuse GPRS puhul 4 sisendlugemise ja 1 saatmisväljundi puhul keskmine voolutarve 230mA, aga seda vaid andmeedastusel. Võrreldes Bluetooth v2 ühendusega mis tarbib ühendumise hetkel keskmiselt 35mA ja ühendatuna 8mA, on GSM mooduli voolutarve suur. Samas võimaldab GSM moodul ka ühenduvust kuni 30kilomeetri kaugusele raadiomastist. Keskmine voolutarve GSM moodulil puhkerežiimis on mA. 10

12 Ostes ATWIN AT139 kiibi, on võimalik see eraldi integreerida enda loodavasse seadmesse või siis masstoodangu puhul valmis tehtud trükkplaadile. Kuid on võimalik osta ka juhtkontrolleri lisamoodulina, kus trükkplaat on samas suuruses, kui juhtkontroller ning ühendused on juba loodud. Lisavõimalus on antud, et kasutada juhtkontrolleri platvormi seriaalühenduseks, eemaldades juhtkontrollerilt ATmega kiibi ning suunates AT139 kiibi UART siinid juhtkontrolleri platvormi TX, RX-ga. Soovides kasutada ATmega kiipi, kui süsteemina, siis tuleb ühendada AT139 UART siinid juhtkontrolleri digitaalväljundite PIN 2 ja PIN 3-ga. Sedasi on võimalik luua juhtkontrolleri kood, mis hakkab suhtlema AT139 kiibiga. (Lisa 9) 1.2. Andurid ja juhtseadmed GPS GPS (Global Positioning System) ehk ülemaailmne asukoha määramise süsteem on igapäevaselt kasutusel paljudel inimestel kas sõidukis navigatsiooniseadmes või muudes asukohapõhistes seadmetes ning kasutajatele enesestmõistetavaks muutunud. Tegelikult on selle toimimiseks tehtud suur töö ning täppisteadus. Individuaalne GPS andmete vastuvõtja vajab asukoha määramiseks vähemalt nelja satelliidiga otsest sidet, ehk andmete vahetamiseks ei tohi seadme ja satelliidi vahel olla takistavaid esemeid nagu betoon vms. Kokku on Maa orbiidil umbkaudu GPS satelliiti ning need on jaotatud ümber maakera liikuma nii, et vähemalt 6 oleks alati nähtavad peaaegu kõikjal üle Maa. GPS andmete vastuvõtja töötab koostöös satelliitidega üsna lihtsal loogikal. Et saada teada vastuvõtja asukohta, on vaja otsest sidet nelja satelliidiga. Iga satelliit saadab oma koordinaadid koos saatmisajaga vastuvõtjale, misjärel on võimalik väga täpselt maakeral määrata vastuvõtja asukoht. Vastuvõtja edastab kontrollerile edasi NMEA 0183 standardi järgi asukoha andmed kujul: $GPRMC, ,A, ,N, ,E,08.2,167.3,010204,07,E*4C, kus: $GPRMC = identifikaator; = UTC (Coordinated Universal Time) aeg vormingus hhmmss.ss (8 tundi, 42 minutit ja sekundit); A = staatus (A = andmed on usaldusväärsed, V = hoiatus); 11

13 ,N = põhjalaius formaadis ddmm.mmmmmm (58 kraadi ja minutit põhjalaiust); ,E = idapikkus samas formaadis (026 kraadi ja minutit idapikkust); 08.2 = liikumiskiirus sõlmedes; = suundumus ehk seadme sisselülitamisest liikumise vektorsuund (summeerib kõrvalekalded ja müra); = kuupäev ddmmyy formaadis (1. veebruar 2004); 07,E = magnetiline deklinatsioon kraadides ja selle suund (kui on teada lähiümbruse magnetiline anomaalia, siis võib sisestada vastava veaparanduse); *4C = * järgneb kontrollsumma. Arendusplatvormidele lisatavad GPS vastuvõtjate hinnad jäävad euro vahemikku RFID RFID ehk raadiosagedustuvastus (Radio-frequency indetification) on raadiolaineid kasutav tehnoloogia esemete märgistamiseks ning tuvastamiseks juhtmevabalt. RFID süsteem koosneb neljast komponendist: RFID märgis, RFID lugeja, antenn lainete edastuseks ning võrk, mis ühendab seadmed. Märgised on põhikomponendid RFID tehnoloogias, koosnedes mikrokiibist ning antennist. Märgise mikrokiip hõlmab endas raadiolainete vastuvõtjat, raadiolainete saatjat, loogikaüksust, mälu ning energia salvestust. Energia salvestamine võib toimuda ka raadiolainete vastuvõtmisel, sellisel juhul nimetatakse märgist passiivseks märgiseks. Samuti on olemas ka aktiivne märgis, kus süsteem toimub aku toitel. Aktiivsete märgiste eeliseks on kauge leviala, kuni 30 meetrit ning nad on töökindlamad, sest ei vaja välist energiat levi edastamiseks. Passiivsete eeliseks on väike suurus ning odavus. Kolmandateks võib nimetada poolaktiivseid märgiseid, millel on olemas oma energiatoide, kuid kasutavad lugeja energiat lainete edastamiseks tagasi. Poolaktiivsetel on sama leviala mis passiivsetel, kuid suudavad töökindlamalt ja müravabamalt infot edastada. Üheks RFID märgistuse objektideks võivad olla loomad. Näiteks loomade jälgimiseks metsas tuvastada nende liikumine toidukohtadel ja erinevate üksuste vahel jne. Tänapäeval näeme me RFID süsteeme kõige enam poodides, kus kauplusest väljudes on üles seatud 12

14 kaks posti mille vahelt läbi minnes kontrollitakse ega isikul ühtegi maksmata eset kaasa võetud pole. (Simson, Henry) Valgus Valgustakisti ehk LDR (light dependent resistor) või siis fototakisti (photoresistor) on takisti, mille takistus väheneb peale langeva valguse intensiivsusest. Takisti materjaliks on griinokiit, mis muudab oma struktuuri vastavalt valgusele ning määrab elektrilised takistuslikud omadused. Takistil on kaks välist metallkontakti, mis ulatuvad läbi takisti keraamilise aluspinna valgustundliku kileni (Lisa 10). Sealse peenikese käänulise rajaga elektroodide vahel saavutatakse elemendi kogutakistus, mis muutub vastavalt kilele langeva valgusele. Takistit segavad mõjurid on temperatuur ning sellega tuleb arvestada, kui paigaldada takisti kriitilise tähtsusega piirkonda. Temperatuuriga arvestamiseks tuleb tarkvaras läbi viia täpsustavad teisendused, kas siis programmeerides anduri kindlasse temperatuuri või siis lugedes temperatuuriandurilt väärtuse ja lisada see algoritmi. Valguse intensiivsuse iseloomustamiseks kasutatakse füüsikalist suurust valgustihedus (tähis E), mis näitab mingile pinnale jõudva valgusvoo hulka. Mõõdetavaks ühikuks on luks (lx), kus üks luks tähendab, et ühe ruutmeetri suurusele pinnale langeb ühtlaselt valgusvoog üks luumen. Reaalses elus praktiliselt kunagi aga ei lange valgus pinnale ühtlaselt ning seetõttu valgustihedus saadakse keskmise väärtusena (Lisa 5)(TTÜ, ) Juhtkontroller suudab välja arvutada luks mõõteühiku järgmiselt: lugedes analoogsisendist takistuse väärtuse r = vahemikus , korrutades r* saame voldi V, ning nende andmete põhjal saame valemi: luks = 500/(1*((5-V)/V)) Temperatuur Temperatuuriandureid on erinevaid, alates temperatuuritakistitest, mis vajavad üldjuhul kontakti mõõdetava pinnaga ja on analoogandurid, mis töötavad andurisiseselt takistusmeetodil. Analoogandur on hea, sest see ei vaja üldjuhul kalibreerimist. Lisaks on võimalik valida veel elavhõbedal toimivaid andureid, bimetall andureid jne. Üldlevinumateks anduriteks on TMP36 ja LM335 analoog-temperatuuriandurid. (Lisa 6) TMP36 väljastab andmeid Celsiuse skaala järgi, töötab temperatuurivahemikus -40 C kuni 150 C ning tarbib vähe energiat, 2.7 volti kuni 5.5 volti ning 0.05 milliamprit. 13

15 TMP36 hind keskmiselt kaks eurot. LM335 töötab temperatuurivahemikus -40 C kuni 100 C ning on väga odav, hind algab 50-st eurosendist. TMP36-st saab andmeid voltides, kui temperatuur tõuseb, tõuseb ka pinge. Näiteks, kui sensor väljastab ühe voldi, tähendab see 50 kraadi Celsiuse skaalal. Sellele on valem (volt - 0.5)*100. LM335 töötab sarnaselt TMP36-le, kuid väljastab temperatuuri Kelvini skaalal. Selle teisendamiseks Celsiuse skaalale saab kasutada valemit: (saadud tulemus * ) Aga miks kasutada kahte erinevat? Kui vaja on mulla temperatuuriandurit ning mullas on anduril suurem tõenäosus läbi põleda või katki minna füüsiliste tagajärgede mõjul siis on otstarbekam kasutada odavat LM335 andurit mulla temperatuuriandurina. Mulla niiskust mõõdetakse takistuse põhimõttel, aga kuna mulla takistus muutub temperatuuriga, on tarvis teada mulla temperatuuri ja kooskõlastada see niiskusega. (Adafruit, ) Õhuniiskus Õhuniiskuse mõõtmine on väga tähtis kasvuhoones, kus õhuniiskus tekitab kasvuhoone siseselt taimedele kasvuks hea keskkonna. Kuid taimed ei kannata liigset õhuniiskust ning selle kontrollimiseks tuulutatakse hoonet. Samas vahetub tuulutuse käigus ka tekkinud kõrge hapnikutase normaalse hapnikukogusega, ka selle jälgimiseks saab anduri püstitada, sellest aga hiljem. Mis siis on õhuniiskus? Autor kasutab käesolevas töös DHT11 õhuniiskuse andurit, mis töötab koos sisseehitatud temperatuurianduriga. DHT andurid näitavad suhtelist ehk relatiivset õhuniiskust, mis on õhus leiduva veeauru koguse ja selles õhuosas samadel füüsikalistel tingimustel maksimaalselt sisalduda võiva veeauru koguse suhe. Relatiivset niiskust võib defineerida kui füüsikalist suurust, mis näitab, millise osa moodustab absoluutne niiskus sellest niiskusest, mis antud temperatuuril küllastaks, selleks ka vajalik temperatuuriandur DHT niiskusanduri sees. Suhtelist niiskust väljendatakse protsentides. Mida soojem on õhk, seda enam saab ta sisaldada veeauru. Õhu jahtumisel, näiteks õhtul, hakkab suhteline õhuniiskus suurenema ning saju korral või udu tekkimisel on õhuniiskuse tase 100% läheduses. (Vikipeedia: suhteline õhuniiskus, ) 14

16 Erinevus DHT11 ja DHT22 vahel on see, et DHT22 on täpsem ning suurema lugemisulatusega. DHT22 näitab 0-100% niiskust 2-5% täpsusega ning -40 kuni 125 C temperatuuri 0.5 C täpsusega. DHT11 aga 20-80% niiskust 5% täpsusega ning 0-50 C temperatuuri 2 C täpsusega. Samas on hinnavahe kolm kuni neli eurot, DHT22 hind keskmiselt viis eurot ning DHT11 hind keskmiselt poolteist eurot. Kui ei ole kõrgeid nõudmisi või on teada täpsed vajalikud temperatuuri ja niiskusvahemikud, saab valida odavama ja kallima anduri vahel Mullaniiskus Mullaniiskuse mõõtmine on kasvuhoonele üsna kõrge prioriteediga, sest taim saab suurema osa veevajadusest just mullast, ning kui mullaniiskus on liiga suur või väike, siis see ei soodusta taime kasvamist. Mullaniiskuse mõõtmiseks saab kasutada väga lihtsat viisi: kaks 20 sentimeetrist metallvarrast, mis on lahtised ainult alt kuni sentimeeter, ülejäänud isoleeritud. Kahe varda vahe võiks olla kolm sentimeetrit ning fikseerimiseks maapealne ühenduslüli. Et andur tööle hakkaks ja täpset väärtust näitaks, tuleb kasutada algoritmi, mis võtaks kahe metallvarda vahelise takistuse vähemalt kaks korda ning arvutaks nende keskmise. Seda päringu korral või siis etteantud aja tagant. See on odav lahendus aga on olemas ka spetsiaalsed mõõteandurid. Üheks pakkujaks on Vegetronix elektroonikaettevõte, kes pakub erinevaid andureid kasvuhoonele ja aeda. Soodsaim niiskusemõõtja, mida Vegetronix pakub, on VG400 seeria mudel, mis tarbib vähe energiat, töötab temperatuuridel -40 kuni 85 C ja uuendab andmeid 1MHz kiirusega. Hind seevastu on väga kallis võrreldes autori loodava anduriga, alates eurot CO2 hulk Taimede kasvuks on vaja energiat, ning taimed toodavad energiat süsihappegaasi, vee ja valguse sidumisel. Pimedas fotosünteesi ei toimu, sellepärast kasutavad taimed pimedas vähe süsihappegaasi (Vikipeedia:süsihappegaas, ). 15

17 Vernier i süsihappegaasiandur kasutab oma töös ära süsinikdioksiidi omadust neelata infrapunavalgust. See on elektromagneetiline radiatsioon, mille lainepikkus on nähtava valguse omast pikem. Seega inimsilm seda ei näe, küll aga eristab seda näiteks fotokaamera. Mõõtmistulemuse leidmiseks kasutab andur oma otstes olevaid elektroonikakomponente. Ühes otsas on infrapunavalgust kiirgav diood ning teises infrapunasensor. Kui infrapunavalgus langeb sensorile, siis selle tulemusena tõuseb seal temperatuur. Nähtuse põhjustab asjaolu, et kiirgus neeldub lisaks süsihappegaasile ka anduri materjalis. Neeldumise käigus muundub kiirguses olev energia anduris soojuseks. Sensori ehituse tõttu põhjustab temperatuuri muutumine kontaktidel elektrilise pinge. Tekkinud pinge kajastabki mõõtetulemuse väärtust ning see väljastatakse juhtkontrollerile töötlemiseks. Mida suurem hulk süsinikdioksiidi anduri mõõtekambris on, seda rohkem neeldub infrapunakiirgus CO2 molekulides. Seetõttu väheneb ka infrapunakiirguse kogus, mis jõuab dioodilt Vernier anduri otsas asuvale sensorile. Tänu väiksemale infrapunakiirgusele on sensoril temperatuuri tõus väiksem, mille tõttu väheneb ka väljastatav pinge. Vastavalt valitud tööpiirkonnale muudetakse infrapunaanduri tundlikkust, et väljundpinge oleks mõlemal juhul vahemikus null kuni neli volti. (Jõgeva, 2012:9) CO2 anduri hinnad algavad alates 40 eurost ning mida täpsemaid tulemusi on tarvis, seda kallimaks läheb anduri hind. K. Jõgeva poolt kasutatud Vernier i CO2 anduri hind jääb 230 euro piiresse Elektrimootoriga juhitavad seadmed Elektrimootor võimaldab juhtida väga palju esemeid, mis on kodukasutuses tavaliselt inimjõul liigutatavad. Nendeks võib nimetada: kardinad, ukselukud, päikesevarjud, tuulutusavad, radiaatoriregulaatorid, vee läbilaskepunktid jne. Kõiki ülalnimetatuid on saada poest, kuid üldjuhul on selliste seadmete hind üsna kõrge just vähese kasutamise tõttu kodudes. Praktiliselt ei ole selliste seadmete puhul midagi keerulist: elektrimootor, kontroller ning juhitav mehhaanika. Kui sellised seadmed ühendada juhtkontrolleriga, mis on juhitav kasutajaliidese või juhtpuldiga ning võimeline ka ise tegutsema vastavalt seadistustele, on valmis isemajandav elamu, mis inimeste eemalolekul reguleerib temperatuuri, ventilatsiooni, valgust jne. 16

18 2. JUHTKONTROLLERI JA SERVERI SUHTLUS 2.1. Internet of Things Internet of Things (edaspidi IoT) ehk otsetõlkes Asjade Internet, on võrku ühendatud Interneti-toega seadmed koos veebiteenustega, mis suhtlevad nende seadmetega. Kuigi Internet on juba üks inimajaloo tähtsamaid ja võimsamaid loominguid, ei ole ära kasutatud veel kõiki selle võimalusi. Rääkides IoT-st, võime seda nimetada Interneti evolutsiooniks, kogudes, analüüsides, levitades andmeid mida inimesed saavad kasutada edaspidiselt kui uurimisalusena. Kõige enam näeme me praeguses kasutuses olevaid IoT seadmeid RFID, nutitelefonide ja sensoritena. IoT sai alguse Massachusettsi Tehnoloogiainstituudist aastal, kui sealne grupeering töötles raadiosagedustuvastuse (RFID) kallal, misjärel loodi ka termin Internet of Things. Statistikat vaadates aastal elas maakeral umbkaudu 6.3 miljardit inimest ning 500 miljonit seadet oli ühendatud Internetiga. Liikudes aastasse 2010, on näha märgatavat tõusu, kus inimeste arv maakeral on kasvanud 6.8 miljardini ning seadmete arv internetis lausa 12.5 miljardit. (Dave Evans: 3) Aastaks 2020 ennustatakse seadmete arvu juba 50 miljardit, mis tähendab, et iga majapidamine on ühendatud Internetiga, iga lehm põllul või kana kanalas on jälgitav ning analüüsitav. Paljudel tekib selliste arengute peale küsimus, et miks seda vaja on. Inimkond areneb pidevalt, samuti areneb tehnoloogia ning teadmised. Kui võttes aluseks lehma näite, kes on jälgitav Internetist, saab talupidaja teadmise kasvatavatest lehmadest ning haiguste puhul või kui lehm on tiine ning hakkab sünnitama, käituda vastavalt ning teha muudatusi. Kõik ei pea avalikkusele kättesaadav olema, kui mida rohkem kasutada avatud andmeid, seda rohkem saavad ka kaudsed inimesed jagada oma mõtteid, tarkusi ning teha järeldusi. Samamoodi areneb ka inimesi jälgiv tehnoloogia. Võttes näitena vanemad inimesed, kelle tervis ei ole enam nii vastupidav ning kes tarbivad erinevaid rohtusid ning külastavad perearsti. Kui tehnoloogia võimaldab neid inimesi jälgida ilma füüsilise kokkupuuteta, suudetaks palju efektiivsemalt koguda ja analüüsida inimese terviseseisundit. Lisaks on vanematel inimestel oht infarkti ja muude terviseohtude ees, mida jälgimisseade suudaks tuvastada ning teavitada vastavalt olukorrale kas lähedasi või tervisehoiutöötajaid. Samuti 17

19 võimaldab iga seade saata abi mineva asukoha ning vajaminevad andmed, mistõttu abi saabuks kiiremini ning liigsete segadusteta alates abi vajamineva isiku leidmisest kuni veregrupi määramiseni jne. Laialdases mõttes saame IoT alla liigitada kõik seadmed, mida võiks kontrollida üle Interneti või mis annaksid pidevalt informatsiooni Internetti. Kui võimaldada kontrolli kodu kardinate või ukselukkude seisukorda muuta üle Interneti, on nad juba IoT seadmed. Küll tähendab see, et oleks turvaline ühendus ning iga võõras inimene ei saaks kontrollida kardinaid, veel enam ukselukke. Ühistranspordi puhul busside asukoha info edastamine reisijatele annab teada, kas transport on ikka teel või on sellega midagi juhtunud ning kaua läheb kaudselt aega, kui transport sihtkohta jõuab. Lisaks veel võimalus näiteks reguleerida ventilatsiooni mis samas tundub ebakindel kõikide reisijate suhtes, kuid võimalus oma kohalt lahkumata midagi kontrollida, annab inimestele võimaluse oma aega säästa. Inimese puhul, kel on liikumispuue või raskusi liikumisega, on eriti kasulik, kui ei pea iga pisema mure pärast enda hooldajat segama seda siis näiteks valgustuse, ventilatsiooni, kütte või muu tegevuse seadistamiseks. Televiisorid on inimestel juba kaugjuhitavate pultidega, miks mitte tervet elamist juhitavaks teha. Pea kõikjal on saadaval Internetiühendus kaabli kaudu, kuid on kohti, kuhu kaabli vedamine ei ole otstarbekas ning osutub liigselt kulukaks. Selle probleemi lahendajaks on traadita ühendused. GSM ühenduse leviala tugijaama raadiuses on kättesaadav keskmiselt kilomeetrit, sõltuvalt seadme antennist ja võimsusest. Eestis on suurimad teenusepakkujad oma tugijaamad üles seadnud nii, et minimaalne ühendus oleks kättesaadav igas Eesti punktis. Lisaks selle, et kaabel ei ole kõikjal kättesaadav, võib kaablis esineda tõrkeid ning ühendus võib katkeda füüsiliste tagajärgede tõttu. IoT-l on veel eelseisvaid probleeme, mis vajavad lahendamist. Üheks probleemiks, mis on kõikide juhtmevabade seadmete puhul on energia. Energia peatab tehnoloogia arengut, praegused nutitelefonid on juba pidevalt energianäljas, aga neid on lihtne laadida. Kui seadmetel, mis ei ole igapäevaselt ligipääsetavad kosmos, meri, mäed jne, on vaja, et seadmed suudaksid energiat luua vastavalt keskkonnale. Samuti on probleemiks standardid, võttes aluseks Interneti ajastuse alguse kus oli kasutusel mitmed standardid nagu ARPANET, AppleTalk, TokenRing, IP, võeti enim 18

20 kasutatavamaks standardiks IP. Praegu IoT standarditeks on vaja luua turvalisus, privaatsus, arhitektuuri ja kommunikatsioonipoliitika M2M ehk masinalt masinale M2M on lühend inglise keelsest sõnadest Machine-to-Machine ehk masinalt masinale. Selle termini tähendus on automatiseeritud masinate vaheline andmete vahetamine. Masinat võib nimetada ka virtuaalseks masinaks nagu tarkvararakendus. M2M terminit võib kõige enam kohata IoT seadmetest rääkides. M2M rakendust iseloomustavad kolm peamist omadust: 1. andmete lõpp-punkt (DEP eng. data end point), 2. sidevõrk ja 3. andmete integratsioonipunkt (DIP eng. data integration point). Joonis 1. Machine-to-Machine põhikontseptsioon (Klaus-Dieter) DEP ja DIP saab kasutada ükskõik kummal pool. Käesoleva töö puhul on DEP kaugseade, mis saadab andmeid ning DIP server, mis võtab andmed vastu. Andmete edastamise suund ei pea alati olema serverile suunatud. Samuti võib olla ühendused serverilt-serverile ning üksikute DEP-de vahel, nagu näiteks P2P (Peer-to-Peer) ühendused. Traadita M2M ühendusi on võimalik luua väga laia-ulatuslikult, võiks öelda lausa, et üle maailma GSM tähenduse globaalne mobiilsidesüsteemi järgi. Sellisel puhul teenusepakkujad nagu Tele2 või EMT pakuvad andmesideühendust nende võrkudes, mille kaudu pääseb ligi Internetile. Hea näide traadita side vahendusel andmete edastamise kontseptsiooni näeb lisa 11 jooniselt. Juhitavad seadmed ning andurid edastavad andmeid otse juhtkontrollerile, mis on ühendatud GSM mooduliga. GSM moodul edastab saadud andmed serverile üle GSM võrgu ning võtab vastu serverilt saadud andmed ning edastab 19

21 juhtkontrollerile. Serverist edasi on võimalik töödelda saadud andmeid ning kuvada kasutajale. Selline kontseptsioon kasvab väga kiiresti ning üha enam seadmeid tehakse kaughallatavateks, et inimestel oleks oma asjade üle pidev kontroll ning digitaalajastu lükkab üha enam analoogajastut välja. Parimateks ja levinumateks näideteks tänapäevases elus näeb M2M kasutamist jälgimises ja infrastruktuuri seires. Jälgimisseade on tänapäeval laialdaselt levinud operatiivsõidukites asukoha teada saamiseks operaatoritele ning samuti ka ettevõtetel, kes jälgivad näiteks kaubaautode liikumist või siis konteinerite asukoha teadasaamiseks merel kui ka maismaal. Globaalne positsioneerimissüsteem (GPS) võimaldab sellise jälgimisobjekti asukoha määramise. Joonis 2. DEP saadab GPS andmed üle GSM võrgu serverisse ning andmeid saab kasutada mitmeti (Klaus-Dieter) Jälgimissüsteemi põhikontseptsioon on nähtav joonis 2. Sellisel asukohamääramissüsteemil DEP koosneb GPS andurist, juhtkontrollerist ning GSM moodulist. GPS sensor saadab juhtkontrollerile asukoha andmed standardi NMEA 0186 formaadis. Juhtkontroller seejärel pakib andmed kokku saatmiskujule GSM mooduli kaudu serverisse, kus andmed talletatakse vastavalt andmebaasi või kuvatakse otse kasutajale. GSM võrgu puhul on negatiivne pool see, et objekti ei saa jälgida, kui see asub lennukiga mitmete kilomeetrite kõrgusel maast ning laeva mis seilab maismaast kaugemal. Sellisel juhul on juhtkontroller see, mis salvestab andmed mällu ning vastavalt seadistusele otsib teatud aja tagant võimalust end võrguga ühendada, ning ühenduse saadavusel saadab andmed serverisse korraga. 20

22 Kallimad seadmed võimaldavad sellisel puhul satelliitühendust üle kogu maakera, lennukid ning laevad kadunuks ei jää, kui neil ühendust GSM võrguga pole. Sellised seadmed nõuavad aga suunatavat antenni ning sidelepingut satelliit sideoperaatoriga, mis on tunduvalt kulukam GSM lepingust, kuid seejärel võimaldavad seadmed edastada andmeid läbi satelliidi ükskõik kus seade ka ei asuks. Teisena nimetatud infrastruktuuri seire võimaldab jälgida suuremahulisi võrkude seadmete korrasolekut. Sellised võrgud, mis peavad olema kättesaadavad 24 tundi päevas ning 7 päeva nädalas, on inimestel üsna võimatu jälgida ning selle töö teeb ära masinate vaheline automatiseerimine. Üheks levinumaks näiteks on üksik kommutaator suures LAN võrgustikus. Kui selline kommutaator peaks lõpetama oma töö, siis mitmed arvutid selles võrgustikus ei saa enam ühendust ning kui selles võrgus peaks olema mõni server, oleks asi veelgi hullem. Kui masinad on omavahel suhtluses pidevalt, siis iga rike antakse teada administraatorile, kes peab kiiresti rikke üle vaatama ning eemaldama GSM ja GPRS kommunikatsioon GSM GSM (Global System for Mobile Communication, algselt Groupe Special Mobile) ehk globaalne mobiilsidesüsteem on hetkel maailmas populaarseim mobiilsidetehnoloogia standard, mida GSMA (GSMi Assotsiatsioon) andmetel kasutab 80% globaalsest mobiilsideturust - see on juba enam kui 3,45 miljardit kasutajat. GSM-tehnoloogia eelneb märkimisväärselt oma eelkäijatest, kuna nii signalleerimine kui ka kõnekanalid on digitaalsed ja seega arvatakse GSM teise generatsiooni tehnoloogiate hulka. GSM standardi globaalsus on võimalikuks teinud rändlusteenuse (roaming), millest on võitnud nii kliendid, kes ei pea välisriigis viibides teist mobiiltelefoni kasutama, kui ka mobiilsideoperaatorid, kes võivad omale tarnijaid globaalselt valida. GSM on oma digitaalsuse tõttu olnud ka teerajajaks SMS- ehk lühisõnumiteenusele, mille hiljem on üle võtnud ka teised standardid. Lisaks kõneside- ja lühisõnumiteenusele on GSMi osaks ka andmesideteenused, kusjuures uuemad neist, nagu GPRS ja EDGE, on juba pakett andmesidepõhised. (Gunnar Heine) 21

23 ATWIN GSM mooduliga saab kasutada GSM sidet kõnede tegemiseks ning sõnumite saatmiseks ning vastuvõtuks GSM-kandevsagedused GSM-võrgud töötavad mitmes sagedusvahemikus - enamus GSM-võrke töötab kas 900 või 1800 MHz sagedusalas, nende seas ka Eesti, samas aga osades riikides nagu Kanada ja USA, kus need sagedused olid eelnevalt juba hõivatud, kasutatakse ka 850 ja 1900 MHz vahemikke, üldse kasutatav madalaim sagedus on 450 MHz. EDGE pakettandmeside kasutab sagedusvahemikku 2100 MHz. Suurim vahekaugus saatjast jaamani on umbkaudu 35 kilomeetrit. (Gunnar Heine:23) GSM taristu GSM võrk koosneb neljast komponendist: 1. Mobiiltelefon koosneb antennist, saatja ja vastuvõtjast, toitest, kõlarist ja mikrofonist. Lisavarustusena tänapäeval muidugi kõikidest muudest lisaseadmetest nagu ekraan, kaamerad jne. 2. Mobiilside ülekandevõrgu süsteem koosneb kesksest kontrollerist, mis jälgib võrgu andmetöötlust. 3. Võrgu alamsüsteem koosneb mobiilsest keskjaamast, mis loob liidese traadita võrgu ja telefonivõrgu vahel. Võrgu alamsüsteem koosneb lisaks veel erinevatest registritest, mis talletavad andmeid võrgus olevate seadmete kohta või autoriseerivad jne. 4. Operatsiooni ja hoolduskeskus, kontrollib ja jälgib kogu võrgu toimimist GPRS GPRS (General Packet Radio Service) ehk üldine raadio-pakettandmeside teenus on andmesideteenus, mis võimaldab GSM-mobiiltelefonivõrku kasutades juhtmevabalt edastada pakette. GPRS-i nimetatakse üleminekut teiselt põlvkonnalt kolmandale ning kuulub 2.5G põlvkonna gruppi. GPRS võimaldab peaaegu katkematut sidet Internetiga. 22

24 Joonis 3. GPRS ühendus internetiga (Nokia: 10) GPRS-võrgus saavutatavad tavalised andmesidekiirused on 14.4 kbit/s kuni 115 kbit/s allalaadimisel, kuid keskmiseks kiiruseks jääb umbkaudu 56 kbit/s. Sellised kiirused võimaldavad kasutajatele osa võtta videokonverentsidest nii mobiiltelefoni kui ka sülearvutitega. Tänapäeval on enamik maailma GPRS tehnoloogial töötavaid võrke edasi arendatud toetamaks EDGE-tehnoloogiat, mis võimaldab 3 4 kordset kiiruse kasvu. Kuid välja tulevad järjest uuemad mobiilsidetehnoloogiad, mis tõrjuvad vanemad tagaplaanile, näiteks 3G ja 4G. (Usha Communications Technology) GPRS Tööpõhimõte GPRS-i andmeedastus toimub üle GSM-võrgu saadetavate infopakettidena. Mistõttu GPRS on esimene pakettandmeside, siis esimest korda on kasutusel mobiilsidevõrk, kus IPvõrgud (Internet) on ühendatud orgaaniliselt. Selleks, et mobiilsidevõrk IP-põhiste võrkudega andmeid vahetada saaks, peavad võrguoperaatorid laiendama pakettandmekanalit (Packet Data Channel, PDCH) ja integreerima oma võrku kaht tüüpi arvuteid: GPRS keskjaam (Serving GPRS Support Node, SGSN) ja Internetiga lüüsarvuti. Lüüsarvuti saadab GSM-seadmele ajutise IP-aadressi, mis tagab andmete edastuse õigesse adressaat-seadmesse. IP-aadressi nimetatakse privaataadressiks, mis transleeritakse (NAT Network Address Translation abil) väliste võrkude jaoks. GSM-i puhul tähendaks üks kõne ainult ühte hõivatud kanalit, GPRS aga toetab nelja kanalit kaheksast ning võimaldab mitut kanalit korraga hõivata ja sellega saavutatakse suurem andmeedastuskiirus. 23

25 Kanalitega ühendus võib olla pidev, see tähendab, et seade on pidevalt kanaliga ühenduses, kuid kanalit hõivatakse ainult siis, kui toimub tegelik kasutamine andmete edastamisel. Ühte kanalit kasutavad paljud erinevad seadmed. Samuti arvestatakse teenuse eest tasumist mitte aja järgi nagu GSM side puhul vaid edastatud andmete järgi. GPRS-i teoreetilist maksimaalset kiirust ei saavutata mitte kunagi, kuna suure tõenäosusega ei anna ükski võrk kõiki kanaleid andmesideks kasutusse, sest samu kõnekanaleid kasutab ka GSM-võrk ning see katkestaks teistel seadmetel võrgu kasutamise. Samuti ei suuda seadmed omandada kõigi kaheksa kanali tuge, sest see nõuaks suurt arvutusjõudlust, mis suurendaks seadmete energiatarvet. Selle tõttu väheneks akude kestvus, mis on väga kriitiline probleem. GPRS-il on klassid, mida tähistatakse numbrikombinatsioone kasutades: 2+1, 3+1, 4+2 jne ning need numbrid tähistavad kanaleid, mis on eraldatud üles- ja allalaadimiseks. Näiteks 3+1,4: esimene number näitab allalaadimiseks kasutatavate kanalite arvu ja teine üleslaadimiseks kasutatavate kanalite arvu. Number 5 koma näitab, mitut kanalit korraga on võimalik kasutada. Selle näite puhul on kas 3 kanalit allalaadimiseks ja 1 üleslaadimiseks. Lisaks on võimalik luua internetiühendus pihuarvuti või personaalarvuti jaoks üle GSM võrgu, selleks et kasutada Interneti teenuseid. Arvuti jaoks on ühendus nagu tavaline modemiühendus, ainult SIM-kaardiga ja GPRS-telefoni puhul GSM moodul, mis võimaldab GPRS ühendust. Ühendusi saab luua ainult GPRS-telefoni poolt ning arvutivõrk peab olema väike andmeedastuskiiruse tõttu. Kahe GPRS-telefoni vahel ühendusi luua ei saa, peab olema server vahel. (Wikipedia, GPRS) Eelised võrreldes GSM Dataga: (Usha Communications Technology: 3) Kiirema ühenduse loomine: võimalik luua ühendus 3 5 sekundi jooksul, sissehelistamisühenduse loomiseks kuluks üle 20 sekundi. Hinna arvestamine: GSM puhul makstakse kõne kestvuse eest. GPRS puhul makstakse ainult edastatud andmete hulga eest, kuna võrku koormatakse ainult andmete edastamisel või vastuvõtmisel. Raadioressursi otstarbekam kasutamine: samaaegselt on võimalik kanaleid kasutada mitmel erineval inimesel, kui raadioressurssi jääb väheseks, langeb ajutiselt andmeedastuskiirus, kuid ühendus ei katke. Tavalise GSM side puhul saaks andmeid edastada vaid üks inimene nagu helistamisegagi. 24

26 GPRS-seadmetega on võimalik luua internetiühendus ka teistesse seadmetesse, näiteks arvutisse. Ühendus on pidev: GPRS-ühendust ei katkestata pärast andmete edastamist. Seetõttu ei ole vaja uuesti ühendust luua, kui tahetakse veel andmeid saata või vastu võtta. GPRS toetab interneti ühenduse protokolle nagu IP ja X.25. GPRS-i suurem ribalaus võimaldab kiiremat andmevahetust AT käsud aastal loodud Hayes Smartmodem 300 on loonud aluse tänapäevaste modemite käsustikule, mida kutsutakse AT käskudeks. AT käsud koosnevad mitmetest lühikestest tähtede kombinatsioonist, mis kokku annavad võimaluse operatsioonideks nagu helistamine, kõne lõpetamine, ühenduste loomine serveritega jne. ATWIN AT139 toimib samuti AT käskude alusel, kuid oma standartidega. Autori vajaminevad käsud selles töös on seotud ainult TCP/IP loeteluga, vajadusel lisafunktsioonide lisamisel ka kõnede ja SMS-idega seotud aga üldfunktsionaalsus toimub TCP/IP käskudega. Hayes käskudest põhiline on AT ehk attention, mis tagastab vastuse OK, kui modem on saadaval ja ootab käsklusi. Järgmiseks tuleb kontrollida, kas GSM võrk on saadaval: käsk AT+CREG? Annab vastuse +CREG:0,1, kui võrku on registreeritud, vastasel juhul, kas on alles võrku otsimas või võrk ei ole saadaval. Kui võrk on saadaval, tuleb järgmisena luua GPRS ühendus teenusepakkujaga, vastavad APN andmed saab teenusepakkujalt. Ühenduse loomiseks käsk: AT+MIPCALL=1, internet.emt.ee, kus number 1 tähendab ühenduse loomist, ning internet.emt.ee tähendab teenusepakkuja APN. Ühenduse lõpetamiseks AT+MIPCALL=0. Ühenduse kontrollimiseks AT+MIPCALL?, mis tagastab 0 ühenduse puudumisel, ühenduse olemasolul 1, IP-aadress. Kui ühendus teenusepakkujaga on loodud, saab avada ühenduse serveriga. Serveriga ühenduse loomisel saab valida, millise pordiga serveris ühendada, millist protokolli (TCP/UDP) kasutada ning millist ühenduspesa ATWIN-l kasutada (võimalik luua 4 ühendust korraga). Serveriga ühendamiseks on käsk: AT+MIPOPEN=<ühenduspesa(1-25

27 4)>,<kohalik port>,<serveri aadress>,<serveri port>,<protokoll>. Kui antud ühenduspesa on juba kasutusel, antakse vastus ERROR ning käsk tühistatakse. Et sellist käitumist vältida, tuleb kontrollida, kas ühenduspesa on vaba käsuga: AT+MIPOPEN?, mis tagastab vastuse MIPOPEN: 2,3,4. Sellisel juhul on esimene ühenduspesa juba kasutusel. Kui serveriga on ühendus loodud, siis tuleb hakata päringuid saatma. Käsk AT+MIPTSEND=<ühenduspesa>, suunab järgnevalt sisetavata päringu ühenduspessa ehk saadab päringu serverisse teele. Päringu saatmiseks tuleb luua HTTP päis, vastavalt soovidele ning saata kaasa kas GET või POST meetodil andmed. Kui päring saadetud, tuleb oodata, kuniks vastus tagasi jõuab, see võtab aega kuni pool minutit. Eeldusel, et HTTP päis oli korrektselt seadistatud ning serveri poolt vastu võetud, tagastab server vastuse, mida juhtkontroller saab töötlema hakata. Rohkem AT käske leiab kasutatud kirjandusest LinkSprite ATWIN saidilt Yaler.net Yaler.net on keskkond, mis võimaldab turvaliselt suunata ühendusi kaugseadmetel lokaalarvutisse ning seda ka läbi tulemüüri. Autoril tuleb antud keskkonda kasutada arendusprotsessil, sest serveri ostmiseks staatilise IP aadressiga ei ole soodne arendusprotsessiks ning Yaler.net võimaldab vastata kaugseadmele ilma HTTP päiseta. HTTP päisest on vaja loobuda, sest liigne andmekogus kaugseadmele tekitab ülekoormuse ning seade ei jõua kõike informatsiooni hallata, samuti hoiab päisest loobumine kokku andmemahtu. Yaler.net-ga ühendamine nõuab lokaalarvutis, mis on Interneti ühendusega, käivitada JAVA server ning avada ühendus Yaler.net-i loodud kontoga. Iga kord, kui kaugseade saadab päringu Yaler.net-i kontole, suunab Yaler.net päringu otse lokaalarvutis töötavasse serverisse, misjärel seadistatud server võimaldab sisestada andmed andmebaasi ning saata tagasi vastus edasiste tegevustega. Yaler.net on algselt üles ehitatud selle põhjal, et kaugseade käitub serverina lokaalvõrgus ning ruuterisse antakse õigused selle seadmele ligi pääseda. Selline viis on kerge saak sissetungijatele ning tagajärjeks võib olla terve lokaalvõrgus asetsevate seadmete ligipääs võõrastele isikutele. Seetõttu tehakse Yaler.net kaudu ühendus seadme ja Yaler.net vahele ning Yaler.net kaudu saab veebisaidilt andmeid edastada ning vastu võtta. 26

28 2.6. Andmete edastamise formaat JSON JSON (Javascript Object Notation) on kergekaaluline andmevahetus formaat, mis võimaldab inimloetavalt kirjeldada objekte ja teisi vastavaid andmestruktuure. See on teksti formaat, mis on täielikult programmeerimiskeelest sõltumatu, sest seda saab arvatavasti igas programmeerimiskeeles töödelda. Antud formaat sobib igasse olukorda, kus rakendustel on vaja omavahel andmeid vahetada või salvestada struktureeritud andmeid. Enamasti kasutatakse JSON-it AJAX-põhiste veebirakenduste programmeerimisel, kus on vaja asünkroonset andmevahetust kliendi ja serveri masina vahel, mis oleks lihtne objektideks konverteerida ja taas JSON-sse panna. Antud töö puhul on kaugseade klient ning lokaalarvuti server. (JSON) XML XML (Extensible Markup Language) on paindlik üldotstarbeline markeerimise keel, mille eesmärgiks on struktureeritud info jagamine erinevate infosüsteemide vahel, eelkõige veebipõhistes rakendustes. XML on laiendatav keel, mis tähendab, et alates ülesande püstitamisest, on võimalik defineerida oma elemente. Dokumendid mis on kirjutatud XML'is on kergesti kohaldatavad erinevates formaatides. (W3C) Samuti on võimalik XML ümber konverteerida objektideks, et neid programmis edasi töödelda, kuid XML struktuuri töötlemine on liiga mahukas töö juhtkontrolleri jaoks Erinevus XML ja JSON vahel Erinevus seisneb selles, et XML eesmärgiks on kirjeldada struktureeritud andmeid aga JSON eesmärgiks on lihtsustada ja kiirendada andmete edastamist ning töötlemist kliendi ja serveri vahel. Samuti on JSON-i elementide lugemine ja kokkupanemine lihtsam programmile kui ka juhtkontrollerile. 27

29 3. JÄLGIMISSÜSTEEMI PRAKTILINE TEOSTAMINE Autor loob praktilises osas funktsioneeriva seadme, mis on ühendatud kahe juhitava väljundiga ning temperatuuri, niiskus ja valgusanduriga. Seade hakkab edastama anduritelt saadud väärtusi loodavasse serverisse ning server salvestab saadud andmed andmebaasi ning tagastab seadmele andmebaasist võetud kasutaja seadistatud väärtused. Kasutaja saab oma seadistusi muuta loodavast veebisaidilt, kus on näha anduritelt saadud väärtused ning nupud juhtseadmete lülitamiseks. Kogu andmeliiklus on näha joonis 4. Joonis 4. Juhtkontroller vasakul ülal nurgas kogub anduritelt saadud väärtusi ning edastab üle GSM mooduli juhtmevabalt raadiomasti saatjale. Saatja suunab andmed edasi serverisse, kus server töötleb päringuid ning salvestab andmed baasi. Autor kasutab süsteemi loomisel väledat arendusmetoodikat (agile development), et pidevalt esile tekkivaid uusi ideid ja probleemi lahendusi lahendada arendustsükli alguses ning vältida hilisemat tsükli ümberehitamist Tehnoloogiad Et kogu süsteem toimima hakkaks, kasutab autor järgmisi tehnoloogiaid: Arduino Duemilanove ATmega328 juhtkontrollerina, ATWIN AT139 GSM/GPRS moodulit juhtkontrollerilt saadud andmete edastamiseks serverisse ning info vastuvõtuks ja suunamiseks juhtkontrollerile, JavaSE-1.6 JAVA kompileerijat JAVA serveri avamiseks 28

30 lokaalarvutis, Yaler.net serverit andmeedastamiseks ATWIN ning JAVA serveri vahel, MySQL 5.1 andmete salvestamiseks, PHP 5.2 ja jquery kasutajaliidese jooksutamiseks ning jgauge 0.3 andmete kuvamiseks seieritena JAVA server Esimese tööna alustab autor JAVA serveri ühenduse avamisega ning kliendi ühenduse kuvamise ja vastuse saatmisega. Mistõttu on vaja avada ühendus lokaalarvutist, kasutab autor Yaler.net suunamisvõimalust, sest lokaalarvuti võib avalikult kättesaadavaks teha, kuid see eeldab staatilist IP aadressi ning turvalisust. Yaler.net pakub seevastu teenust, kus on üks staatiline IP ning sokli avamiseks kasutajakonto, kui klient ühendub Yaler.net IP-ga ning saadab HTTP päringu kasutajakontole suunates, avatakse ühendus kliendi ja lokaalarvutis oleva JAVA serveri vahel. Selline ühendus nõuab nii Yaler.net töösolekut kui ka lokaalarvuti JAVA serveri ligipääsetavust, kuid on soodne ning mugav viis arendusprotsessil süsteem toimima saada. Vastasel juhul nõuaks selline süsteem serverit, milles saaks ühe sokli avada ning millega kaugseade saaks ühenduda otse ilma vahepunktideta. Server võtab vastu kliendi saadetud andmed ning tagastab vastuse, kuniks klient on ühendatud. Kliendilt saadud kriitiliste andmete puhul vajaksid krüpteerimist, kuid anduritelt saadud väärtused ei ole nõnda kriitilised, välja arvatud GPS andmed, kuid antud töös autor neid ei käsitle. Samuti vajaks krüpteerimist ning autoriseerimist iga lisanduv seade. Igal seadmel on oma unikaalne identifikaator: GSM mooduli IMEI või telefoninumber, mida saab kasutada kui seadme identifikaatorina. Autor käsitleb oma töös ainult ühte seadet ning ei konfigureeri süsteemi sellisena toimima, kuid see tuleks juurde lisada, kui seadmeid peaks juurde lisanduma ja süsteem tervikuna kasvama. Kui JAVA server on töös ning avatud, on võimalik saatma hakata kaugseadmelt kogutuid andmeid Kaugseade Esialgses arendusfaasis on juhtkontroller pidevalt ühendatud arvutiga üle USB ühenduse käskluste kontrollimiseks ja funktsioonide toimimiseks. Iga funktsioon, alates pin-koodi 29

31 sisestamisest kuni andmete saatmiseni, on selles faasis autori poolt väljakutsutavad ning kõik andmed kuvatakse kontroll-liideses, milleks autor kasutab HyperTerminali. Iga GSM moodulile saadetud AT käsk tagastab vastuse vastavalt käsu tagastusvormile. Vea puhul tagastab moodul koheselt ERROR, seda näiteks juhul, kui ei ole pin-koodi sisestatud ja hakates ühendust looma võrguga. Luues ühenduse serveriga Yaler.net kaudu, tuleb saata HTTP päring koos Yaler.net kasutajakontoga. Samuti tuleb lisada päringusse parameetrid: host, user-agent, connection, referer ning content-length. Nende parameetrite alusel suudab Yaler.net HTTP-paketti töödelda ning saada vajalikud edastused. HTTP päise parameetrid kujul: GET /{kasutaja-konto} HTTP/1.0 Host: try.yaler.net User-Agent: Arduino Connection:keep-alive Referer: Content-Length: {sisu-pikkus} Autor kasutab andmete edastuseks GET meetodit, sest seda on serveripoolselt mugavam lahti tükeldada. Seejärel on võimalik lisada HTTP päisesse GET /{kasutajakonto}?temp=24&hum=74 HTTP/1.0 ning pakett teele saata. Yaler.net suunab paketi lokaalarvutis töötavasse JAVA serverisse ning JAVA serverist tagastatakse kliendile (seadmele) vastus. Nüüd on ühendus avatud vaikimisi kuni 30-ks sekundiks, misjärel klient sulgeb ühenduse. Ühenduse hoidmiseks tuleks iga näiteks 25 sekundi tagant saata JAVA serveri kaudu välja tühi pakett kliendile, mis hoiab ühendust avatuna ning annab ka JAVA serverile märku kas klient on veel ühendatud. Kui selline ringlus on toimima hakanud, saab juurde lisada funktsionaalsust seadmele kui ka serverile andmete edastamiseks JSON ja MySQL lisamine Serveripoolselt tuleb lisada funktsionaalsus JSON-i lahtitükeldamiseks objektideks ning andmebaasi ühendus andmete sisestamisega ja seadete pideva uuenduste kontrollimisega. JSON-i töötlemiseks kasutab autor json-simple JAVA teeki. (JSON-simple) JSONsimple teek võimaldab väga hõlpsalt JSON-st pärinevad väärtused objektidesse lisada ning objektidest andmebaasi lisamine on juba SQL päringu põhine. 30

32 Mistõttu ei ole kasutajal seadme seadistuste muutmiseks otsest sidet serveriga ning salvestab kõik seadistused andmebaasi, tuleb serveril pidevalt kontrollida, kas kasutaja on teinud muutuse andmebaasis. Selleks kasutab autor JAVA haru (thread), mis teeb iga teatud aja tagant SQL päringu andmebaasi ning kui seadistus on muutunud võrreldes eelmisega, siis saadetakse ühendatud kliendile käsklus vastava tegevusega. Sellist käitumist võib võrrelda AJAX tõmbamismeetodile (pull), mida kasutatakse näiteks sotsiaalvõrgustikus Facebook jt sõnumite uuendamiseks. Autor kasutab sarnast JAVA haru meetodit ka ühenduse hoidmiseks kliendiga. Sellega on serveripoolne ülesehitus teostatud, serveripoolne struktuur on näha jooniselt (lisa 13). Lisaks tuleb uuendada juhtkontrolleri koodistruktuuri ning lisada JSON-i lahtitükeldamiseks funktsioon ning tegevuse funktsioon. JSON-i lahtitükeldamiseks kirjutas autor funktsiooni, kus väärtused leitakse tähemärkide: { }, : järgi. Kui tegevusi on mitu, siis alustatakse esimese täitmisega, kui esimene valmis, võetakse teine jne Kaugseadme haldamine Tegevuse funktsioon on praeguses faasis LED-valgustite seisukorra muutmine kas töötab või ei. JSON-ga saadetakse serverist juhtkontrolleri väljundi number 8 või 9, ning olek kas 0 või 1. Selle funktsiooni saab ümber ehitada suuremaks, käskluste põhiseks. Näiteks võimaldab juhtkontroller muuta väljundeid PWM (pulse width modulation) põhiselt, mis lubab väljundit kontrollida vastavalt vajadusele, LED-valgustite puhul heledamaks ja tuhmimaks, elektrikardinate puhul vastavat asendit. Lisaks sellele on võimalik lisada juurde muud andmeedastusviisid: Bluetooth, Wifi, raadiosagedus, infrapuna-andmeside jne. Raadiosagedus lubaks juhtida seadmeid, näiteks enamlevinult tõkkepuud ning garaažiuksed, kaasaarvatud valveseadmed. Üheks efektiivsemaks kasutusviisiks sisse-välja lülitusel on GPS kasutamisel. GPS-i voolutarve on kasutamisel 30-50mA ning kui pidevat asukohta ei ole tarvis teada, siis ei ole tarvidust ka energiat kulutada. Kui server edastaks käskluse siis kui peab vajalikuks objekti asukoha määramiseks, seade tuvastab oma asukoha ning tagastab serverile ning seejärel lülitab juhtkontroller GPS mooduli välja. Lisaks loob autor juhtkontrolleri ülesehituse, lisades andurid temperatuuri, õhuniiskuse ja valguse andmete saamiseks. Temperatuuri ja õhuniiskuse anduriks kasutab autor DHT11 lugejat, millega on tootjapoolselt kasutatav ka andmete lugemiseks valmisfunktsioon, mis 31

33 sisaldab juba erinevaid teisendusi ja konverteerimisi. Valguse tuvastamiseks kasutab autor lihtsat valgustakistit ning selle oleku lugemiseks funktsiooni, mis tagastab väärtuse luksides. Andmete edastamiseks kasutab autor ajapõhist edastust, mida võiks arendustsükli käigus ümber muuta sündmustepõhisteks, kuid see tähendab pidevat andurite väljundite võrdlemist edastatuga ning teatud koefitsientide määramise, sest valguse muutumine võib olla pidev ning seda iga muutuse peale edastada annab liiga suure andmeedastusmahu. Samas kui temperatuur ja õhuniiskuse andmed ei muutu siis ei oleks neid vaja edastadagi ning see hoiaks kokku andmeedastusmahtu. Praegune süsteem hakkab edastama iga 30 sekundi tagant kõiki väärtusi. Anduritelt info pärimine toimub edastuse ettevalmistuse etapis ning olenevalt sellest, kas 30 sekundi jooksul oli valgus väga ere või olematu, ei saadeta kaasa. JSON-isse lisamine toimub sunniviisiliselt, kui anduritelt peaks tulema vigaseid andmeid või väärtus jääma 0, siis edastatakse see, mis kätte saadakse, üldjuhul sellist müra tekib minimaalselt. Selleks etapiks on seade valmis edastama anduritelt saadavaid andmeid ning kontrollima väljundeid üle GPRS võrgu ühendatud serveriga. Seadme koodistruktuur on nähtav lisa 14 jooniselt. Joonis 5. Autori loodava seadme struktuur. Suuremalt pilt näha lisa

34 3.6. Andmebaas Andmete ning seadistuste salvestamiseks kasutab autor MySQL andmebaasi, luues tabelid lihtsal kujul ilma kasutajate ja paroolideta. Ehk esialgne struktuur on kaks tabelit: seadistused ja anduritelt saadud andmed. Joonis 6. Andmebaasi mudel andurite väärtuste salvestamiseks ning seadistuste kontroll Funktsioonide ja süsteemi laienedes tuleb andmebaas ümber konfigureerida kasutajate põhisteks ning andmed salvestada kasutajakontole, kuid esialgses arendusfaasis seda tarvis ei ole. Control tabelile lisas autor kaks veergu LED-valgustite lülituseks ning controlid rea määramiseks. Control tabelis on ainult üks rida, mille esialgne väärtus on controlid: 1 ning lülitustel 0. Control tabelisse autor ridu juurde ei lisa ning uuendamine käib rea järgi. Server kontrollib pidevalt selle rea muutusi ning muudatusel salvestab muutujatesse hilisemaks võrdluseks, kas seisukord on muutunud Kasutajaliides Andmete jälgimiseks ja väljundite kontrollimiseks kasutajasõbralikumalt läheb vaja kasutajaliidest. Esialgsel kasutajaliidesel ei ole vaja sisselogimist ning autoriseerimist, mis tähendab, et lehekülg on avalik ning väljundid kontrollitavad vabalt igaühe poolt. See ei ole turvaline, kuid mistõttu tegemist on arendusprotsessis oleva seadmega ning tõenäoliselt ei ole pidevalt ühenduses Internetiga ega kriitiliste väljundite nagu ukselukkude jms, ei näe autor põhjust lehekülge autoriseerida. Anduritelt saadud väärtuste kuvamiseks kasutab autor jgauge JavaScript teeki, mis võimaldab kuvada andmed analoogseieritena. Andmeid uuendatakse vastavalt 33

35 ajaintervallile, esialgselt määras autor selleks 30 sekundit, sest ka kaugseade edastab andmeid sama intervalli tagant. Väljundite kontrollimiseks lisas autor kaks nuppu, mille vajutamisel kuvatakse, kas lülitus toimus sisse või välja ning andmed edastatakse koheselt andmebaasi. Kogu andmete edastamine toimub AJAX tehnoloogia põhiselt, mis võimaldab andmeid kuvata jooksvalt, ilma lehekülge uuendamata. Lisaks lisas autor päringute jälgimiseks lahtri, mida täidetakse kõikide tegevuste peale: kui lüliti nuppu vajutada, kui andmeid andmebaasist hakatakse laadima, kui lüliti väärtus on muutunud andmebaasis jne. Kasutajaliidese kujundus ning vorm on näha lisa Andmekogus Andmeedastusel GPRS side kaudu on tähtis piiri hoida andmekogustel, sest võrreldes GSM andmesidega kehtib GPRS side puhul mahupõhine hinnakiri. Autor kasutab töös AS Tele2 poolt pakutavat M2M paketti nimetusega M2M Small. M2M Small i puhul on seadmel kasutada 25 megabaiti andmemahtu kiirusel 1 mbit/sekundis. Lisaks sellele kuulub paketi sisse veel 25 lühisõnumit ning paketi kuumakse on 0.98 eurot. Hetkel suurima andmehulga võtab HTTP päis ning saadetavad andmed lisandub juurde. Kolme anduri puhul JSON formaadis andmete edastamine nõuab umbkaudu 50 baiti andmemahtu ning HTTP päis 150 baiti, seega kokku võib arvata ühe andmeedastusele 200 baiti andmemahtu. See võib esialgu näida väga väike kogus, kuid eeldades, et seade teeb iga 30 sekundi tagant ühe andmeedastuse, siis tunnis annab see kokku baiti ehk umbkaudu 23,4 kilobaiti ning päevas kilobaiti ja 30 päeva jooksul kb ehk umbkaudu megabaiti. Sellisel andmemahust piisab ning 30 sekundi tagant edastamine ei lähe üle piirmahu, kuid juba 15 sekundi puhul kasvab andmemaht juba 33 megabaidile. Väikesel määral suudaks sündmustepõhine edastamine andmemahtu veelgi kokku hoida, kuid andurite lisandumisel see võiks siiski samasse kogusesse jääda. Seadmele võiks lisada funktsiooni, mis võimaldaks serveripoolse pärimise erinevatele anduritele andmete väljakutsumiseks ja pikendada intervali andmeedastamiseks kasutajaseadistuste põhiselt. Väga mahukate andmeedastuse puhul, näiteks GPS andmete puhul on võimalik valida mobiilsideoperaatoritelt ka suuremate andmemahtudega pakette, mis ei ole väga palju kallimad autori kasutatavast. 34

36 KOKKUVÕTE Praktilise töö tulemusena lõi autor jälgimissüsteemi, mille abil on võimalik vaadelda seadet ümbritseva keskkonna tingimusi ning juhtida juhitavaid väljundeid kasutajaliidese kaudu. Süsteem edastab automaatselt andmeid vastavalt seadistatud intervallile. Töö loomisel esines autoril üksikuid probleeme seadme ja serverivahelisel ühendusel mistõttu autor kasutas Yaler.net võimalusi ühenduse suunamiseks lokaalarvutisse arendusprotsessi lõpuni. Loodud seadme suurimaks energiatarbijaks on andmeedastaja ehk GSM moodul, ning vastavalt nõuetele on võimalik moodulit kasutada minimaalsemalt, mis hoiaks energiakulud väiksemad. Andmeedastamise mahu uuringus leidis autor, et kui andureid on vähe ning andurite väärtusel lühemad, siis on võimalik hakkama saada mobiilsideoperaatori poolt pakutava 25megabaidise kuumahuga, kui iga 30 sekundi tagant serverisse andmeid saata. Autori poolt lisatud kolm andurit: temperatuuri-, õhuniiskuse- ja valguseandur olid tavalised andurid mis väljendavad seadet ümbritseva keskkonna tingimusi, kuid tegelikult on võimalik lisada väga suur hulk lisaandureid spetsiifiliste andmete saamiseks, alates õhukvaliteedist kuni seadme asukohani. Iga andur on omamoodi ülesehitusega ning keerukusega, mistõttu väga erilised andurid on ka väga kallid ning tavainimestele mittevajalikud. Autori lisatud andurid hakkasid edastama andmeid serverisse ning server omakorda andmebaasi. Andmete vaatluseks lõi autor kasutajaliidese veebilehele, mis uuendab teatud aja tagant väärtusi ning kuvab analoogseieritena ilma lehekülge uuendamata. Selline liides tekitab kasutajale nii-öelda reaalaja mulje, kus kasutajal on igas maailmapunktis võimalik jälgida oma seadet üle Interneti. Lisaks lisas autor kaks väljundit LED-valgustite kujul, mis väljendaksid seadme võimalusi juhtida väljundeid. Käskluste edastamiseks alustades kasutajaliidesel olevatest kahest nupust, mis kuvavad kasutajale kas väljund on suletud või avatud, salvestades muudatused andmebaasi ning misjärel server kontrollib andmebaasist muutunuid väärtusi ja saadab edasi seadmele. Selline näide on lihtne teostada ning lihtne seletada, kuid lisandatavaid väljundeid on väga palju ja väga erinevaid võimalusi käsklusi täita ja teostada. 35

37 KASUTATUD ALLIKMATERJALID 1. Telekommunikatsiooni alused [Online] [ ] 2. Wikipedia, GPRS [Online] [ ] 3. XML sissejuhatus [Online] [ ] 4. Yaler [Online] [ ] 5. LinkSprite ATWIN [Online] [ ] 6. Arduino ametlik lehekülg, Arduino kontroller. [Online] [ ] 7. Adafruit. TMP36 temperatuuriandur. [Online] [ ] 8. Jõgeva, K., Suitsev, S., Adamenkov, A., Pavelson, M., Rakver, M., Mušnikov V., Elbrecht, R., E-kursuse "LEGO Mindstorms NXT algkursus" materjal. [Online] [ ] 9. DFRobot, DHT11 Temperature and Humidity Sensor.[Online] _Sensor_(SKU:_DFR0067) [ ] 10. TTÜ, Mehhatroonikainstituut. Fototakisti [Online] [ ] 11. Klaus-Dieter Walter, Implementing M2M applications via GPRS, EDGE and UMTS [Online] [ ] 12. Jasper Wireless, What is M2M [Online] [ ] 13. Jean-Marie Zogg, GPS Basics [Online] [ ] 14. Dave Evans, The Internet of Things [Online] [ ] 15. Gunnar Heine, GSM Networks: Protocols, Terminology and Implementation [Online] %20Gsm%20network.pdf [ ] 36

38 16. Usha Communications Technology, GPRS [Online] [ ] 17. Nokia, GPRS Architecture: Interfaces and Protocols [Online] [ ] 18. W3C, XML [Online] [ ] 19. JSON [Online] [ ] 20. JSON-simple [Online] [ ] 21. Simson Garfinkel, Henry Holtzman, Understanding RFID Technology [Online] [ ] 37

39 LISAD Lisa 1. Yaler tööpõhimõte Yaler võimaldab seadmega ühendust läbi tulemüüri releena (Yaler) Lisa 2. ATWIN AT139 kiip ATWIN AT139 kiibi väljundite tähised (LinkSprite ATWIN schematics) 38

40 Lisa 3. Arduino Duemilanove ATmega328 Atmel kiipide programeerimisplatvorm FT232 USB ühenduse kiibiga(arduino, ) Lisa 4. ATmega328 skeem ATmega328 ühendused ja tähendused. (Arduino, ) 39

41 Lisa 5. Valgustihedus Valgustiheduse tabel näitab, palju erinev valgusallikas luksides valgust eraldab. (TTÜ, ) Lisa 6. Temperatuuriandur TMP36 Pildil temperatuuriandur TMP36, nähtav sirge pool on identifitseerimispool, et mitte segi ajada maandust ja pinge sisendit. (Adafruit, ) Lisa 7. jgauge analoogseier jgauge analoogseieri näidis, võimaldab muuta väärtust reaalajas 40

42 Lisa 8. DHT11 Õhuniiskuse ja temperatuuri andur DHT11. V tähendab pinget, S signaali ning G maandust.(arduino, ) Lisa 9. ATWIN AT139 ATWIN AT139 GSM moodul Arduino Duemilanove suuruses (LinkSprite) Lisa 10. Fototakisti Fototakisti, käänuline metallriba määrab kogutakistuse (TTÜ, ) 41

43 Lisa 11. M2M M2M traadita side kontseptsioon (Jasper Wireless) Lisa 12. GPRS ühendus GPRS mobiilside ühendus Internetiga(Nokia) 42

44 Lisa 13. JAVA serveri struktuur GPRS ühenduse serveripoolne ülesehitus 43

45 Lisa 14. Seadme koodistruktuur Arduino koodi ülesehitus 44

46 Lisa 15. Seadme ülesehitus Seadme ülesehitus: lisatud temperatuuri, õhuniiskuse ning valgusandur. Väljunditeks kaks LED-valgustit. GSM moodulina ATWIN GSM/GPRS moodul. 45

47 Lisa 16. Seadme skeema Seadme skeema vastavalt Lisa 15 joonisele. 46

48 Lisa 17. Kasutajaliides Kasutajaliides andmete vaatamiseks ning väljundite kontrollimiseks 47