Esineiden Internet ja kotiautomaatio

Abstract

Insinöörityössä tutustuttiin esineiden Internetiin (Internet of Things, IoT) ja asetettiin tekniseksi tavoitteeksi rakentaa sitä soveltava järjestelmä. Järjestelmän aihealueeksi valikoitui aiheen tutkiskelun tuloksena älykoti ja sen automaatio. Työ toteutettiin Internetistä löytyvien ilmaisten ohjelmistojen ja työkalujen avulla Raspberry Pi -tietokonetta ja anturikomponentteja käyttäen.

Työn pääaihe esineiden Internet valikoitui ohjaavien opettajien aihetarjoamien joukosta sen ajankohtaisuuden ja monipuolisuuden takia. Työtä tehdessä tarjoutui lisäksi mahdollisuus oppia uusia asioita ja konsepteja tulevaisuuden teknologiasta. Älykodin ratkaisut tarkentuivat teoria-aiheen tekniseksi toteutusalueeksi sen käytännöllisyyden ja ihmisläheisyyden vuoksi. Valintaan vaikuttivat myös käytettävissä olleet resurssit ja mielenkiinto uutta tietotekniikan alaa kohtaan.

Projektin lopputuotteena oli käyttöönotettu ja konfiguroitu avoimeen lähdekoodiin perustuva kodin automaation sovellusalusta openHAB, johon on liitetty lämpötilaa, ilmankosteutta ja valoisuutta mittaavia antureita. Järjestelmä kykenee lisäksi ohjaamaan etäohjattavia pistorasioita sekä tarkkailee ympäristöä web-kameran avulla. Automaatiosovellusta voidaan käyttää web-selaimen kautta tietokoneilla ja mobiililaitteilla kodin sisäisessä verkossa ja älypuhelinsovelluksella kotona tai etänä mobiiliverkossa. Haluttaessa web-käyttöliittymä voidaan avata turvatulle ulkoverkosta tulevalle liikenteelle reitittimen portinohjauksen avulla. Automaatioratkaisun avulla käyttäjä voi automatisoida monia haluamiansa kohteita protokollariippuvuuksista tai kaupallisten tuotteiden rajoituksista huolimatta.

Projekti osoittautui monivivahteiseksi ja teknisiä taitoja yhdistäväksi kokonaisuudeksi. Lopputuloksen saavuttaminen vaati pitkäjänteistä ja analyyttista otetta heti aiheen tutkiskelussa ja teknisessä esiselvitysvaiheessa. Tarjolla olevista esineiden Internetin palveluista sekä niiden mahdollisuuksista tuli saada hyvä kuva ennen kuin työtä oli järkevää lähteä toteuttamaan. Eri anturit ja laitteet saatiin lopulta integroitua Internetin lähteitä soveltavin menetelmin automaatiojärjestelmän osaksi ja luotua niille älykodin tuntua tuovia automaatiosääntöjä.

The aim of the study was to get acquainted with the Internet of Things (IoT) and its technical goal was to implement an applicable system. The technical subject area, smart home and automation, was selected after researching the IoT theory. The project was implemented using free software and tools found in the Internet on a Raspberry Pi – computer with some attached sensor components.

The main subject, IoT, was chosen due to the timeliness and versatility of the subject. Smart home solutions were specified as the technical aspect being both practical and humane with a value on every day living. The selection was also influenced by the resources at hand and interest towards this new area of IT.

As the final product the project ended with an implemented and configured open source based home automation system, openHAB. It uses temperature, humidity and luminosity sensors and is also able to control remote power outlets and monitor the environment with a web camera. The automation software can be used with a web browser on computers and mobile devices in a local network and also with a smart phone application in the home or remotely through a cellular network. The web user interface can also be made safely accessible from outside by using a port forwarding onto the home router. The automation system can be used to easily automate several targets in the home without the limitations of the incompatible protocols or commercial products.

The project turned out to be a multifactorial entity merging a set of technical skills. To reach the goal set it required persistent and analytical work right from the first steps of research and the technical study phase. Before the project could be started the whole concept of available IoT products and their possibilities needed to be clarified. In the end the sensors and devices were successfully integrated to the automation system and utilized for automation rules to simulate a smart home atmosphere.