Скоро в каждом доме: что вам нужно знать о телеметрии
Телеметрии как термину и явлению более ста лет, но только в последние годы она начала проникать в самые обычные дома и квартиры. Телеметрические решения уже сегодня помогают на расстоянии контролировать температуру и следить за показаниями счетчиков, а в ближайшем будущем «умных датчиков» вокруг нас будет все больше.
Но можно ли применить эти высокие технологии в быту, в квартире среднего жителя Латвии? Очень просто: в любой квартире и в любом доме есть счетчики. Воды, электричества, газа, все чаще и тепловой энергии. Теоретически, ничто не мешает каждому из нас собирать показания и удаленно передавать информацию на сервер, где к ним можно получить доступ даже из-за границы. Либо доверить снятие показаний обслуживающей организации, чтобы не тратить время на снятие показаний и заполнение бумажек. Или сдавать квартиру и всегда быть уверенным и в том, что квартиросъемщики честно платят по счетам.
Конечно, особенно это удобно для владельцев коммерческой недвижимости, которые сдают ее арендаторам. Если арендаторов много, сбор показаний счетчиков становится непростой задачей. Гораздо проще, если цифры собираются автоматически и их можно видеть в специальной программе или на специальном сайте.
Все это выглядит технически сложным, но на самом деле все до безобразия просто. К специальной (и невидимой для нас, т.к. обычно ее ставят в технические помещения) системе подключаются либо современные счетчики, в которых уже встроены возможности телеметрии, либо датчики, которые можно поставить и на существующие счетчики. Специальное оборудование «опрашивает» эти датчики с заданным интервалом (хоть раз в минуту, хотя это в большинстве случаев не нужно, можно обойтись и получасом/часом) и передает полученную информацию дальше на сервер. В отдельном питании, как правило, эти датчики не нуждаются — им хватает той энергии, что они получают по проводам.
Например, счетчики, считывающие электроэнергию, могут отправлять данные по тем же проводам, по которым в квартиру идет ток. Кроме того, есть и беспроводные решения — в них вообще проводов минимум, равно как и минимум возможностей ими манипулировать или пытаться подменить информацию.
Разумеется, если с помощью телеметрии можно считывать данные в режиме реального времени, мы получаем и множество дополнительных возможностей — например, можно строить красивые графики энергопотребления по дням недели и даже времени суток. С помощью старых счетчиков это просто невозможно — если только не стоять рядом и не записывать. И уж, конечно, старый счетчик не отправит вам SMS в случае каких-то аномальных превышений уровня потребления воды, электричества или тепла. А решение с телеметрией может и это.
Может оно и фиксировать какие-то ошибки в собственной работе, сообщая о возможных неисправностях счетчика. А также, например, отслеживать состояние щита или узла — открыты или закрыты двери/дверцы. Впрочем, «продвинутые» функции доступны не в каждом решении и сильно влияют на цену.
Несмотря на то, что производителей оборудования для бытовой телеметрии уже десятки, в большинстве случаев их решения совместимы друг с другом. Допустим, Lattelecom, который занимается в Латвии «бытовой телеметрией», подключил к услуге большой дом, но в части квартир стоят счетчики одного производителя, а других квартирах пришлось ставить отдельные датчики совсем другого производителя. Это не проблема, если обе компании поддерживают самый распространенный в Европе протокол M-BUS — потому что оборудование Lattelecom как раз его и поддерживает.
Разумеется, датчики телеметрии и счетчики с функцией телеметрии совершено невыгодны любителям их «подкрутить», поскольку «скрутка» будет заметна моментально. С другой стороны, если вы сдаете коммерческую недвижимость или квартиру и в «скрутке» не заинтересованы — проблемы «крутильщиков» вас не волнуют. В этом случае телеметрия дома — ваш однозначный друг, который дает уверенность в том, что вы на 100% контролируете ситуацию и вас не ждут сюрпризы вроде 50 потраченных кубометров воды квартиросъемщиком, который внезапно уехал в Ирландию на сбор клубники и «забыл» заплатить.
Применение телеметрии в испытательных стендах
Телеметрия широко используется в испытательном оборудовании для измерения крутящего момента, вибраций, температур и деформаций на вращающихся узлах.
Телеметрия применяется в стендах для испытания:
Применение телеметрии позволяет получать данные по температурам, деформациям, перемещениям и другим параметрам, которые можно измерить с помощью аналоговых датчиков на вращающихся элементах.
Если по каким-то причинам нет возможности поставить датчик крутящего момента в испытательную установку, то крутящий момент на валу можно измерить с помощью телеметрии.
Многоканальные телеметрические системы MTP и MTP-NT часто применяются для исследования деформаций крыльчаток и лопастей вентиляторов, воздушных винтов с помощью тензорезисторов, наклеенных на лопасти.
В данном примере система CTP8-Rotate используется для измерения вибраций на лопастях, что позволяет уменьшить шум и вибрации, создаваемые вентилятором путем доработки геометрии лопастей.
Решить задачи подобного рода также можно с помощью телеметрии. Датчик давления подключается к измерительному модулю, и система передает данные бесконтактным способом на измерительную систему.
Телеметрия и программное обеспечение
Около 6 лет назад я участвовал в проекте по изготовлению железа и софта для одной крупной Североамериканской медицинской компании. Стоя возле тестовой стойки, в которой под нагрузкой было несколько устройств, я задал себе вопрос: «Если что-то пойдет не так, как нам ускорить поиск и исправление ошибки?»
С момента возникновения этого вопроса и до сегодняшнего дня было сделано очень много, и я хотел бы поделиться с вами тем как сбор и анализ телеметрии в софте и железе помог значительно снизить время обнаружения и исправления ошибок в целом спектре проектов, в которых я участвовал.
Введение
Телеметрия происходит от древнегреческого τῆλε «далеко» + μέτρεω — «измеряю».
Все очень просто, любые измерения, какие только может выдумать штат различных инженеров и возможно ученых, целевая система шлет в центр обработки для визуального и автоматического контроля и обработки.
Приблизительно вот так:
Когда на стороне сервера это может например выглядеть вот так:
Предыстория
Как то, наблюдая за работой наших QA инженеров, я задался вопросом – почему сложные устройства вроде спутников, ракет, машин имеют телеметрию, а мы, создавая, по сути, программные части операционных комнат, роботов, сложных программных решений, даже не задумываемся об этом направлении?
Количество кода колоссально, а способов понять, что что-то пошло не так меньше чем пальцев на одной руке:
Велосипед или дай прокатиться
Как нас учили: велосипеды — это познавательно и увлекательно, но сначала поищите существующие решения, чем я и занялся.
По хорошей традиции начал с требований:
Под эти требования на момент начала 2011 года не попадал ни один проект, который я нашел, даже близко, даже половина требований.
Телеметрия для софта в виде готовых и открытых решений почти отсутствовала как класс, большие игроки делали для себя все сами и не особо спешили делиться.
Второй неожиданностью была реакция коллег – безразличие или в худшем случае неприятие, но, к счастью – это продлилось не долго, до первых результатов.
Единственное решение, которое я нашел на тот момент (2011 год), была библиотека P7 располагавшаяся в то время на google code. Функционал был беден, из платформ был только X86, на сервер было сложно смотреть без слез, но были и плюсы:
Первый шаг
Встраивание библиотеки в наш код прошло легко и без проблем, но тут же возник вопрос: какие красивые графики мы хотим видеть и какие показания записывать? Это только, кажется, что вопрос прост, на самом деле – он сложен и коварен.
На первых порах и без опыта мы стали писать сравнительно ничтожное количество телеметрии:
Первое же боевое крещение дало прекрасные результаты: после пары дней незаметной работы и воспроизведения нескольких багов мы, наконец-то, смогли понять природу многих из них:
Оказалось, что тестовый код с машины одного из инженеров попал в производство и регулярно подвешивал один из потоков, на пол секунды, на секунду. Эта проблема тоже была на графиках отчетливо видна – взлет CPU, memory, бешенная работа менеджера памяти и вдруг посередине он зависал на несколько сот миллисекунд (иногда до нескольких секунд):
После того как мы увлеченно с коллегами тыкали пальцами в монитор и вопрошали «¿Qué pasa?», находили ответ и радовались как дети – вопрос о полезности больше не стоял, мы получили новую игрушку и хотели играть дальше.
Переходим на бег
После первого успеха мы начали последовательно увеличивать количество обязательных счётчиков:
Заключение
В качестве заключения позвольте представить несколько фактов:
Хотел бы надеяться, что эта статья позволит Вам задаться тем же вопросом что и мне «поможет ли телеметрия нашему продукту?», то можно сказать, что писал я ее не зря, так как в индустрии программного обеспечения этот вопрос невероятно редко звучит, бытует мнение, что это удел космоса и оборонки.