Un web server integrabile per applicazioni “Home Building Automation” basate sul protocollo TCP/IP

La casa va in Internet

di Cristian Randieri

Un web server embedded è un web server progettato per lavorare all’interno di un sistema a microprocessore caratterizzato da risorse di calcolo limitate. Aggiungendo ad un tale dispositivo la programmazione tipica del Web unitamente alle proprietà di un linguaggio di programmazione ad alto livello quale il Java si ottengono interfacce di qualità, amichevoli (user friendly), a basso costo, cross platform (multi piattaforma), e network ready (pronte per lavorare in rete). Intellisystem Technologies presenta un nuovo dispositivo Recs 101, nato per far fronte alle esigenze di sviluppatori che intendono gestire applicazioni professionali per la Home Building Automation in ambiente TCP/IP in maniera veloce, facile e sicura.

Il browser web è diventato uno standard per lo sviluppo di interfacce utente di numerose applicazioni

Il comfort nell’abitazione è parte intrinseca determinante del benessere psichico di ognuno. Il continuo adeguamento del modo di vivere alle nuove forme di comportamento sociale impone il trasferimento delle nuove abitudini alla propria abitazione come elemento indispensabile di continuità dell’aspetto comportamentale. La continua evoluzione delle tecnologie basate sui sistemi digitali ha fortemente modificato le tecniche e metodologie usate nei sistemi di controllo dedicati alla Home Building Automation. In particolare oggi la richiesta di processi distribuiti richiede sistemi intelligenti, dispositivi di controllo e sistemi di misura capaci di comunicare attraverso la rete. Un importante requisito di questi sistemi è l’esigenza di ridurre le connessioni, il che si traduce nel semplificare la gestione dei sistemi riducendone le problematiche inerenti alla manutenzione. D’altro canto poiché il World Wide Web (la “ragnatela mondiale”, o Web) è in continua evoluzione, per molte applicazioni commerciali e scientifiche il browser web è diventato uno standard per lo sviluppo di interfacce utente di numerose applicazioni. Questo perché i browser web sono capaci di fornire interfacce GUI a varie applicazioni client/server senza il bisogno di andare ad implementare dei software per il lato client. La soluzione migliore a questo tipo di esigenze è sicuramente data dall’utilizzo di un web server embedded connesso ad una infra struttura di rete al fine di fornire una interfaccia utente basata sull’utilizzo dell’ormai noto linguaggio HTML unitamente ad altre caratteristiche comuni ai web browser. Se si pensa di aggiungere alle funzionalità ormai consolidate di un web server embedded la capacità di poter gestire applicazioni Java ecco che questi sistemi aprono le frontiere a capacità inesplorate, che li rendono capaci di eseguire i più variegati compiti quali, ad esempio, quelli di controllo remoto, supervisione e gestione di sistemi elettronici (figura 1).

Fig. 1 – Architettura di un web server embedded

L’implementazione delle funzionalità Java all’interno di un tale dispositivo è particolarmente indicato per questo approccio permettendo l’uso di una strategia di controllo indipendente dalla piattaforma hardware del sistema in cui viene gestita. Questa metodologia è stata da tempo adoperata nelle applicazioni Internet dove non sono richiesti stringenti vincoli di real-time. L’uso del linguaggio di programmazione Java per le applicazioni di controllo remoto fornisce il vantaggio di integrare sistemi di uso generale con Internet permettendone la supervisione ed il controllo. Il nuovo concetto che intendiamo introdurre si basa sull’esecuzione di Applet Java (piccoli programmi aggiuntivi) per eseguire operazioni di controllo o di monitoraggio di dispositivi remoti. In questo tipo di sistemi il controllo distribuito si ottiene mediante il trasferimento di pagine HTML e l’esecuzione di applet Java (figura 2).

Fig. 2 – Applet Java per eseguire operazioni di controllo o di monitoraggio di dispositivi remoti

I vantaggi dell’utilizzo di Java possono essere brevemente riassunti nei seguenti punti: – indipendenza dalla piattaforma: diversamente dai comuni compilatori che producono codice per CPU specifiche, il Java produce un codice per una CPU virtuale. Al fine di rimanere indipendente da specifiche piattaforme hardware il sistema runtime di Java fornisce un’interfaccia universale per qualsiasi applicazione che si desidera sviluppare denominata JVM (Java Virtual Machine) – Potenza: Java racchiude in sé nuove caratteristiche che includono la gestione dei database, l’invocazione dei metodi remoti ed altre caratteristiche inerenti la gestione della sicurezza – Networking: Java nasce come linguaggio di programmazione distribuito, il che si traduce nel fatto che la sua progettazione includeva sin dall’inizio la gestione di particolari funzioni inerenti il networking quali, ad esempio, il TCP/IP, l’HTTP, l’FTP – Efficienza: le moderne JVM, grazie all’utilizzo della tecnologia Just in Time (JIT) compiler, le performance d’esecuzione delle applet sono state fortemente migliorate. Frutto di anni di ricerca e sperimentazione da parte di Intellisystem Technologies hanno portato alla realizzazione di Recs 101 (figura 3).

Fig. 3 – Il sistema RECS 101

Recs 101 è un dispositivo di facile utilizzo a prestazioni elevate, ideale per applicazioni di controllo remoto professionale. Una volta collegato ad una rete Ethernet, Recs 101 mette a disposizione dell’utente 32 canali digitali di cui 16 di Input e 16 di Output. Facile da installare e configurare, permette di sviluppare un’applicazione di controllo remoto in pochi e semplici passaggi. Supportato da qualsiasi browser internet quale Internet Explorer o Netscape permette di gestire totalmente da remoto qualsiasi dispositivo da controllare. La figura 4 mostra lo schema architetturale semplificato di un possibile scenario d’applicazione di Recs 101.

Fig. 4 – Scenario di applicazione del dispositivo RECS 101

L’architettura presentata permette la gestione di problematiche tipiche dei sistemi di controllo quali, ad esempio: acquisizione di segnali, azioni di controllo per mezzo di attuatori, l’elaborazione e la presentazione delle informazioni acquisite o manipolate. La tabella 1 riporta le principali caratteristiche e specifiche del sistema proposto.

Recs 101 integra al suo interno un network processor dotato di interfaccia di rete Ethernet per connettersi direttamente a qualsiasi rete locale sia essa Internet sia Intranet. Ciò permette agli integratori/ sviluppatori di sistemi e alle aziende produttrici di connettere i loro dispositivi direttamente ad Internet attraverso una rete Lan e, di conseguenza, di gestire da remoto il controllo totale dei loro dispositivi attraverso interfacce grafiche utente personalizzabili, accessibili mediante i comuni browser. Il web server integrato in Recs 101 è capace di gestire fino a 512k di documenti ed applicazioni web: tali risorse sono precaricate all’interno della memoria flash del dispositivo. La fig. 7 è un esempio di una pagina web gestita da Recs 101 che può essere personalizzata per fornire informazioni statiche sul dispositivo quali, ad esempio, immagini, video, testi, file eccetera. La caratteristica che rende unico tale dispositivo consiste nella capacità di poter usufruire del codice Java per la gestione dell’interfaccia relativa al controllo delle porte di I/O. Tale caratteristica permette di poter gestire l’interfaccia utente tramite un’Applet Java parametrica: in questo modo l’utente finale può sviluppare la propria applicazione di controllo in modo molto veloce e sicuro senza dover essere in grado di programmare in Java.

Fig. 5 – Esempio di una possibile interfaccia GUI implementata in RECS 101

La figura 5 riassume quanto detto in precedenza, ovvero partendo dalla home page del sito web contenuto in Recs 101 si accede all’interfaccia utente personalizzata che tramite un’applet di controllo interviene sulle porte d’input e di output per la gestione dell’hardware che si intende controllare. Recs 101 è un dispositivo totalmente personalizzabile. Viene fornito con tutto il software necessario allo sviluppatore per poter sviluppare rapidissimamente la propria applicazione in maniera facile e sicura. Il software in dotazione contiene un’Applet di controllo che può essere personalizzata mediante i parametri riportati in tabella 2.

TABELLA 2 – Parametri di configurazione dell’Applet per la gestione avanzata di RECS 101

Facilmente integrabile con qualsiasi altro sistema offre una soluzione funzionale ed efficiente, per il telecontrollo distribuito. Ad esempio, integrando Recs 101 con Recs GSM I/O (modulo GSM prodotto da Intellisystem Technologies provvisto di due ingressi e due uscite digitali gestibili tramite SMS) è possibile integrare tutte le tipiche funzionalità di gestione di sistemi per la Home Building Automation tramite Internet ed al tempo stesso tramite SMS, fornendo all’utente una piattaforma di controllo remoto multifunzionale non necessariamente legata ad un’infrastruttura di rete (figura 6).

Fig. 6 – Esempio di una possibile integrazione di RECS 101 con RECS GSM I/O in un sistema Home Building Automation

Recs 101 trova ampio spazio nelle applicazioni di Home Building Automation legate ai moderni sistemi di videosorveglianza rappresentando un valido strumento per integrare tutte le funzionalità tipiche di un sistema di controllo remoto ai normali sistemi di monitoraggio video specie quelli che si basano sulla tecnologia TCP/IP (figura 7).

Fig. 7 – Esempio di una possibile integrazione di RECS 101 con un sistema di videosorveglianza

Con particolare riferimento al mondo del videocontrollo over IP, si intuisce facilmente che le soluzioni proposte da Intellisystem Technologies non hanno limiti in termini di funzionalità ed applicazioni ad hoc per tutte le esigenze dei più disparati utenti. Ad esempio integrando i sistemi Recs con le ben note telecamere AXIS (di cui Intellisystem Technologies è partner tecnologico) si aprono le frontiere per un controllo totale di sistemi remoti, che nel caso della Home Building Automation si traducono in una presenza virtuale dell’individuo all’interno della propria dimora.

L’utente finale può sviluppare la propria applicazione di controllo in modo molto veloce e sicuro

Sfruttando la combinazione vincente di tali sistemi si ottiene uno strumento completo capace di gestire immagini e di rilevare lo stato di dispositivi esterni, quali sensori e di manovrarne altri quali ad esempio attuatori. In conclusione Recs 101, essendo un dispositivo totalmente flessibile nelle sue applicazioni, si presta come valido strumento per la reingegnerizzazione di macchinari a controllo semi-automatico, fornendo la possibilità di telecontrollare a distanza tramite Internet sistemi che sino ad oggi non prevedevano tale funzionalità.

Articolo pubblicato su Il Giornale dell’Installatore Elettrico N. 9 – 25 Maggio 2003 – Anno 25

Il Giornale dell’Installatore Elettrico è la rivista di settore leader in Italia. Distribuito in 22.000 copie, Il Giornale dell’Installatore Elettrico è un quindicinale ricco di contenuti tecnici e di informazioni di prodotto e di mercato. Facilmente riconoscibile, basato su una formula collaudata ma sempre all’avanguardia, tempestivo, diffuso capillarmente, Il Giornale dell’Installatore Elettrico costituisce uno strumento di aggiornamento a 360 gradi non solo per gli installatori ma anche per i progettisti, i fornitori e per tutti gli attori del settore elettrico.

Intellisystem Technologies nella persona dell’Ing. Cristian Randieri, ha avuto il piacere di pubblicare un articolo all’interno dello speciale Home Building Automation, che descrive una possibile implementazione di RECS 101 all’interno di un sistema domotico.