Методичні рекомендації до курсової роботи: приклад виконання розділів

чернетка

Зміст курсового проекту

1. Розробка вимог до системи та ПЗ.
   1. Загальний опис проектованої системи.
   2. Вимоги до функцій та задач.
   3. Вимоги до видів забезпечення.
2. Розробка архітектури та необхідної проектної документації.
   1. Технічна структура системи (структура комплексу технічних засобів).
   2. Принципові схеми та схеми підключення.
   3. Відомість апаратних та програмних засобів.
   4. Програмна структура системи.
3. Методика перевірки та засобів тестування.
   1. Методика перевірки підсистеми Edge-рівня.
   2. Методика перевірки функцій архівування.
   3. Методика перевірки аналітичних сервісів.
   4. Методика перевірки діалогових сервісів.
4. Розробка та налагодження програмного забезпечення та супровідної документації.
   1. ПЗ для Edge-рівня.
   2. Схеми інформаційної взаємодії
   3. ПЗ для хмарних рішень
   4. WEB-інтерфейси (локальний для Edge та глобальний)

Нижче наводиться приклад оформлення дуже простого проекту, який демонструє зміст та оформлення.

Репозиторій прикладу наведений за посиланням.

Запис відео консультації щодо прикладу за посиланням

Тема. Контроль відстані від об’єкту.

Розділ 1. Розробка вимог до системи та ПЗ.

Загальний опис проектованої системи.

Система повинна забезпечувати відображення в реальному часі, архівування та звітування відстані до об’єкту з можливістю онлайн контролю та керування.

Вимоги до функцій та задач.

Система повинна передбачати виконання наступних функцій:

1. неперервне вимірювання відстані до об’єкту (в сантиметрах) з періодичністю не більше ніж 1 секунда
2. індикація відстані через інтенсивність світіння світлодіоду
3. відображення плинного значення відстані до об’єкту на локальному WEB-інтерфейсі та віддалено за допомогою Телеграм-бота та мобільного застосунку:
   • на локальному WEB-інтерфейсі та мобільному застосунку періодично, 1 раз/сек у вигляді кругової діаграми і числового значення в сантиметрах;
   • у Телеграм-боті передбачити режими: відображення по запиту плинного значення; включення/відключення періодичного оповіщення 1 раз/5 секунд за командою;
4. архівування значень відстані до об’єкту в локальну базу даних середнє за останні 10 секунд
5. відображення розміщення об’єкту у вигляді трендів за останні 60 секунд на:
   • локальному ВЕБ-інтерфейсі
   • мобільному застосунку
   • Google Worksheet
6. оповіщення через Телеграм-бот та пошту, якщо відстань менше заданої уставки
7. формування звітів на Веб-сайті раз/годину або за запитом з відображенням:
   • у табличному та графічному вигляді відстань за останню годину
   • показники мінімальної/максимальної та середньої відстані до об’єкту

Вимоги до видів забезпечення.

Вимого до апаратного забезпечення

Необхідно використання наступних засобів:

• Raspberry PI3 (або RPI4), або аналогічний
• датчики наближення від 0 до 2 метрів
• наявне підключення RPI до мережі Internet через мережу WiFi або Ethernet
• смартфон або планшет з Android > V5
• прототип буде знаходитися у кімнатних умовах

Програмні засоби та Інтернет-сервіси

Необхідне використання наступних програмних засобів:

• Node-RED як база для розробки ПЗ + dashboard для локального веб-інтерфейсу
• система керування базами даних, розгорнута на RPI (MariaDB)
• хмарний застосунок Google Sheets для аналітики
• веб-сайт для онлайн доступу для звітів на базі Google Sites
• Telegram-бот для віддаленого контролю та керування
• IoT MQTT Panel для віддаленого контролю та керування

Розділ 2. Розробка архітектури та необхідної проектної документації.

Технічна структура системи .

Технічна структура системи показана на рисунку.

рис.1

Принципові схеми та схеми підключення.

Принципова схема підключення датчиків та виконавчих механізмів до RPI3 показана на рисунку.

рис.2

Монтажна схема підключення плати з прототипом показана на рисунку.

рис.3

Відомість апаратних та програмних засобів.

Таб.1

Програмна структура системи.

Програмне забезпечення включає наступні частини:

ПЗ Raspberry PI

• операційна система: Raspbian
• VNC Server
• СКБД MariaDB
• середовище Node.JS
• середовище Node-RED
• модулі Node-RED: …

Хмарні застосунки та сервіси

• Google Sites
• Telegram
• Google Sheet

ПЗ для Android

• IoT MQTT Panel
• будь-який браузер
• Телеграм-клієнт

Розділ 3. Методика перевірки та засобів тестування.

Методика перевірки підсистеми Edge-рівня.

Методика перевірки Edge-рівня передбачає окрему перевірку функцій:

• функцій вводу/виводу
• функцій відображення та керування на локальному Веб-інтерфейсі
• функцій архівування в локальну базу даних
• функцій взаємодії з зовнішніми сервісами за застосунками

Перевірка функцій архівування описана в наступному підрозділі. Перевірка функцій взаємодії з зовнішніми сервісами за застосунками проводиться разом з перевіркою відповідних функцій.

Перевірка функцій вводу виводу

• використовуючи вивід в налагоджувач перевіряється, що при зміні положення об’єкту у вікні Node-RED відображається коректні значення з періодичністю 1 секунда
• використовуючи вузол inject задаючи необхідну потужність перевіряється чи змінюється інтенсивність світіння індикаторного світлодіоду

Перевірка функцій відображення та керування на локальному Веб-інтерфейсі

• використовуючи вузол inject задаючи необхідне значення відстані, воно повинно відображатися у полі
• повинна бути передбачена окрема закладка у локальному Веб-інтерфейсі для налагодження:
  • перемикач імітація/реальний об’єкт для можливості вибору джерела даних (з датчиків або імітоване)
  • повзунками для імітації значення наближення, або задаванням значення в полі, необхідно задати імітоване значення, яке повинно відобразитися на полі відображення відстані
• при зміні значення уставки мінімального значення наближення нижче дійсного повинно з’явитися повідомлення “Об’єкт надто близько!”, при поверненні в норму, напис повинен щезнути
• імітуючи зміну значення наближення проконтролювати що графік (тренд реального часу) правильно показує цю зміну

Методика перевірки функцій архівування.

функцій збереження даних в базу даних

Методика перевірки аналітичних сервісів.

Методика перевірки діалогових сервісів.

Розділ 4. Розробка та налагодження програмного забезпечення та супровідної документації.

ПЗ для Edge-рівня.

ПЗ розроблено в середовищі Node-RED, яке запускається автоматично з запуском Raspberry PI.

Застосунок включає кілька потоків (Flow):

• IO для обробки значень входів та керування виходами
• process для обробки і імітації змінних
• History для роботи з локальною базою даних для збереження даних
• Alarm для роботи з тривогами
• UI для роботи з локальним ВЕБ-інтерфейсом
• Bot для роботи з чат-ботом Telegram
• Report для формування звітів та взаємодії з Google Sheet

Система передбачає взаємодію через глобальні контексти Noe-RED. Передбачено наступні глобальні контексти:

• RTDB - для збереження конфігураційних та плинних даних вимірювання та керування та трендів на останню хвилину
• ALM - для збереження конфігураційних даних для налаштування тривог та стану тривог
• RPRT - для збереження буферу для формування звітів

Схеми інформаційної взаємодії

ПЗ для хмарних рішень

• Налаштування Google Sheet
• Налаштування Telegram

WEB-інтерфейси (локальний для Edge та глобальний)

• зовнішній вигляд локального WEB-інтерфейсу
• опис потоку UI
• зовнішній вигляд та опис інтерфейсу глобального Веб-інтерфейсу