Προτείνουμε το σχεδιασμό και την υλοποίηση ενός ευφυούς συστήματος που βοηθά στην ασφαλή εκκένωση κτιρίων (π.χ. σχολεία, δημόσιες υπηρεσίες) σε περίπτωση έκτακτης ανάγκης όπως πυρκαγιές, σεισμοί κλπ. Σε ένα τέτοιο σενάριο, το βασικό ζητούμενο είναι η ομαλή και οργανωμένη μετακίνηση των ανθρώπων από το εσωτερικό του κτιρίου σε κάποιο ασφαλές σημείο, με παράλληλη αποφυγή αδιεξόδων και επικίνδυνων σημείων στο εσωτερικό των κτιρίων λόγω φωτιάς, καπνού, συντριμμιών κλπ.
Το σύστημα αποτελείται από επιμέρους σταθμούς «παρατήρησης και ειδοποίησης» που βρίσκονται τοποθετημένοι σε συγκεκριμένα σημεία στο κτίριο. Κάθε σταθμός βασίζεται αποκλειστικά σε ανοιχτό υλικό και περιλαμβάνει ένα Raspberry Pi 3, κατάλληλους αισθητήρες (αερίων και φωτιάς) και συμπληρωματικό υλικό (LEDs, ηχεία). Όταν εντοπίζεται συγκεκριμένο έκτακτο γεγονός, οι σταθμοί παρέχουν διαρκώς αντίστοιχες συγκεκριμένες οδηγίες μέσω ειδικών ηχητικών μηνυμάτων ώστε να βοηθούν την ασφαλή μετακίνηση των ανθρώπων από κάποια επικίνδυνη ζώνη μέσα σε ένα κτίριο προς ένα ασφαλές σημείο ακόμη και σε συνθήκες πλήρως περιορισμένης ορατότητας. Ένα σημαντικό σημείο διαφοροποίησης της συγκεκριμένης πρότασης σε σχέση με άλλα παρόμοια συστήματα είναι η υποστήριξη της δυνατότητας συνεργασίας μεταξύ των επιμέρους σταθμών «παρατήρησης και ειδοποίησης» καθώς και της απομακρυσμένης διαχείρισης τους. Η συνεργασία επιτρέπει στους σταθμούς να ενημερώνονται άμεσα και αυτοματοποιημένα για συγκεκριμένα γεγονότα από κάποιον άλλο σταθμό, με συνέπεια να προσαρμόζουν κατάλληλα τις οδηγίες που παρέχουν προς τους πολίτες ώστε να ταιριάζουν με τις συγκεκριμένες συνθήκες που επικρατούν. Επιπλέον, η υποστήριξη κεντρικής διαχείρισης παρέχει τη δυνατότητα επίβλεψης του συστήματος, ώστε να γνωρίζουμε την κατάσταση των σταθμών «παρατήρησης και ειδοποίησης» , την αποστολή εντολών προς τους σταθμούς και την ενημέρωση του διαχειριστή μόλις υπάρχει κάποιο έκτακτο γεγονός.Για το σκοπό αυτό έχουμε υλοποιήσει μια απλή γραφική διεπαφή.
Το σύστημα μπορεί μελλοντικά να επεκταθεί με την προσθήκη νέων λειτουργιών αφού επιτρέπει την εύκολη υποστήριξη επιπλέον υλικού και την επέκταση του σχετικού λογισμικού. Αναλυτικές πληροφορίες υπάρχουν διαθέσιμες στη σελίδα του έργου μας στο github Αναλυτική Περιγραφή.
Γενικότερα, η απομακρυσμένη διαχείριση πολλαπλών φυσικών συσκευών και η ανάγκη για εύκολη επικοινωνία και ανταλλαγή πληροφοριών αποτελούν βασικές απαιτήσεις για την υλοποίηση συστημάτων που βασίζονται στη χρήση πολλαπλών υπολογιστικών συσκευών. Για το σκοπό αυτό, παράλληλα στα πλαίσια της υλοποίησης του προτεινόμενου συστήματος, σχεδιάσαμε και υλοποιήσαμε μια ολοκληρωμένη βιβλιοθήκη λογισμικού (αποκλειστικά ανοιχτού κώδικα) γραμμένη στη γλώσσα προγραμματισμού Python που διευκολύνει την ανάπτυξη εφαρμογών με παρόμοιες απαιτήσεις. Η βιβλιοθήκη, που ονομάζουμε OpenMIC – Open Multi-Agent Intelligence and Computing, είναι σχεδιασμένη ώστε να μπορεί άμεσα να αξιοποιηθεί και να επεκταθεί για την υλοποίηση εφαρμογών που βασίζονται στη συντονισμένη λειτουργία πολλαπλών συσκευών (Raspberry Pi 3, φορητών υπολογιστών, σταθμών εργασίας κ.λπ.).
Η βιβλιοθήκη έχει χρησιμοποιηθεί για την υλοποίηση και των δύο εφαρμογών που περιλαμβάνει η πρότασή μας. Αναλυτικές πληροφορίες υπάρχουν διαθέσιμες στη σελίδα του έργου μας στο github Αναλυτική Περιγραφή.
Τέλος, για να δείξουμε τις δυνατότητες και τις ευκολίες που παρέχει η βιβλιοθήκη OpenMIC έχουμε υλοποιήσει μια ακόμη εφαρμογή που αντιστοιχεί σε ένα ανοιχτό, ολοκληρωμένο, ευέλικτο και επεκτάσιμο σύστημα απομακρυσμένης διαχείρισης πολλαπλών συσκευών Raspberry Pi 3. Το σύστημα περιλαμβάνει μια εφαρμογή που είναι υπεύθυνη για την διαχείριση των συσκευών και μια εφαρμογή που πρέπει να είναι εγκατεστημένη σε κάθε συσκευή Raspberry Pi που θέλουμε να διαχειριστούμε. Πρακτικά, η εφαρμογή διαχείρισης στέλνει εντολές σε όλες ή επιμέρους συσκευές και εκείνες μέσω της ειδικής εφαρμογής τις εκτελούν και στέλνουν τα αποτελέσματα στην εφαρμογή διαχείρισης. Ακόμη, κάθε συσκευή στέλνει περιοδικά ένα απλό μήνυμα κατάστασης μέσω των οποίων η εφαρμογή διαχείρισης αναγνωρίζει νέες συσκευές καθώς και ποιες έχουν αποσυνδεθεί. Η εφαρμογή μπορεί να επεκταθεί ώστε να περιλαμβάνει επιπλέον λειτουργίες σχετικά άμεσα χωρίς να χρειάζεται κάποιος να ασχοληθεί με το κομμάτι της επικοινωνίας που έχει υλοποιηθεί μέσω της βιβλιοθήκης OpenMIC.
Μια τέτοια εφαρμογή θα μπορούσε να είναι χρήσιμη όταν υπάρχουν πολλές συσκευές Raspberry Pi όπως για παράδειγμα σε κάποιο σχολικό εργαστήριο. Αναλυτικές πληροφορίες υπάρχουν διαθέσιμες στη σελίδα του έργου μας στο github Αναλυτική Περιγραφή.
Συνοψίζοντας, η πρότασή μας περιλαμβάνει τον σχεδιασμό και την υλοποίηση των παρακάτω εφαρμογών/συστημάτων:
- Βιβλιοθήκη OpenMIC, που διευκολύνει την ανάπτυξη εφαρμογών που εκτελούνται σε πολλαπλές συσκευές, λειτουργούν αυτόνομα, συνεργάζονται μεταξύ τους αλλά μπορούν και να οργανωθούν κεντρικά όταν είναι απαραίτητο.
- Ολοκληρωμένο σύστημα ασφαλής εκκένωσης κτιρίων.
- Ολοκληρωμένο σύστημα απομακρυσμένης διαχείρισης πολλαπλών συσκευών Raspberry Pi.
Σχετικά με την πορεία υλοποίησης, αρχικά ολοκληρώσαμε την βιβλιοθήκη OpenMIC που αποτελεί την βάση για της άλλες δύο εφαρμογές. Στη συνέχεια έγινε η υλοποίηση του συστήματος ασφαλής εκκένωσης και τέλος αναπτύχθηκε το σύστημα διαχείρισης των συσκευών Raspberry Pi.
Στη σελίδα μας στο github (https://github.com/varvarigos/kudos) υπάρχει αναλυτική περιγραφή για το σχεδιασμό, την εγκατάσταση και χρήση του κάθε συστήματος μαζί με συνοδευτικές εικόνες και διαγράμματα.
Ομάδα
- Βαρβαρίγος Ανδρέας
- Βαρβαρίγος Αναστάσης
Στο βίντεο που ακολουθεί μπορείτε να δείτε την περιγραφή των συστημάτων καθώς και την επίδειξη λειτουργίας του συστήματος ασφαλής εκκένωσης κτιρίων και του συστήματος απομακρυσμένης διαχείρισης πολλαπλών Raspberry Pi.