×Закрыть

DOU Labs: как в GlobalLogic создали амбарный замок с Wi-Fi и NFC

В рубрике DOU Labs мы приглашаем IT-компании делиться опытом собственных интересных разработок и внутренних технологических инициатив. Вопросы и заявки на участие присылайте на editors@dou.ua.

В этой статье мы хотим рассказать историю нашего PoC-проекта под названием Smart Padlock. Внешне устройство выглядит как навесной (он же амбарный) замок с беспроводным доступом в сеть и датчиком NFC. Мы убеждены, что это решение способно привнести некоторые полезные инновации даже в самый консервативный заводской цех. Каким образом? Об этом немного дальше.

Стоит сказать, что перед созданием этого PoC у нас уже был опыт работы над проектами в сфере охраны труда на промышленных предприятиях, которые мы делали для одного из клиентов GlobalLogic. За это время мы успели хорошо изучить процессы на реальных заводах и с удивлением обнаружили, что даже на продвинутых иностранных предприятиях многие вещи происходят достаточно консервативно.

Возьмем, к примеру, плановый ремонт или профилактику оборудования. Чтобы приступить к ремонту станка, его необходимо предварительно обесточить. А чтобы никто случайно не включил станок во время обслуживания, рубильник на электрическом щитке закрывают обычным навесным замком, ключ от которого есть только у определенного человека. Данные о блокировке конкретного станка вносятся в бумажный журнал.

На первый взгляд, все предельно рационально и логично. Но вопросы начинаются тогда, когда отремонтированный станок необходимо снова ввести в работу. Так, нужно выяснить, какой конкретно станок был обесточен, у кого находятся ключи от замка, найти этого человека, дать ему задание разблокировать станок и т. д. Учитывая, что станок, замок, бумажный журнал учета и сам человек могут находиться в самых отдаленных частях заводского цеха, эта простая на первый взгляд процедура может занять достаточно много времени.

Сам процесс обесточивания и закрытия замков строго регламентирован, ведь в случае его нарушения могут серьезно пострадать люди. Вот почему каким-то образом изменить сам процесс вряд ли представляется возможным. Зато можно оптимизировать некоторые его составляющие. Нашей целью было автоматизировать составление отчетов о процессе блокирования, а также возможность в реальном времени контролировать состояние источников питания (блокированы они или нет). Таким образом, нам в голову пришла идея модернизировать главное звено этого процесса — навесной замок!

Замок с секретом

Итак, мы решили расширить функциональность привычного инженерам навесного замка, чтобы он мог отслеживать свое местоположение и состояние (открыт/закрыт) и передавать его на сервер. Таким образом, чтоб заблокировать источник питания, достаточно приложить Smart Padlock вначале к своему личному бейджу, затем к специальной метке на источнике питания. После этого — выключить рубильник питания и физически закрыть замок. После этих манипуляций замок сообщит на сервер кем, когда и где (на каком источнике питания) он был закрыт и будет периодически транслировать свой статус на сервер — до тех пор, пока его снова не откроют.

Начиная разработку замка и веб-сервера, мы не были уверены в том, какая именно информация будет необходима пользователям системы. Но, проконсультировавшись с инженерами, которые работают на заводах, мы смогли определиться с моделью использования нашего решения.

В результате, менеджер цеха может со своего рабочего места следить за выполнением процедуры блокировки, а также видеть, какое оборудование блокировано в данный момент. Все данные собираются на сервере, и их можно использовать для анализа и генерации разнообразных отчетов (например, среднее время простоя оборудования на ремонте, станки, которые блокируются, а значит — находятся на ремонте/профилактике, чаще или реже, чем другие и т.п.)

Технологии и разработка

Внутри каждого замка Smart Padlock есть миниатюрный компьютер — микроконтроллер ESP8266 с поддержкой Wi-Fi и считыватель NFC меток. Для бейджа и меток источников питания мы использовали NFC метки.

Для питания системы используется аккумулятор, заряда которого должно хватить минимум на месяц беспрерывной работы. В случае разрядки устройства на сервер придет сообщение о потере связи с замком. Поскольку навесной замок открывается все тем же ключом, а электроника нужна только для отслеживания его статуса и сбора информации, даже полная разрядка батареи никак не повлияет на основную функциональность решения — надежно блокировать рубильник от случайной подачи тока.

Следует отметить, что конечная стоимость нашего прототипа оказалась очень невысокой, что важно для последующего масштабирования проекта.

На этапе разработки решения у нас не возникло каких-либо особых сложностей, если не считать проблемы с устройством для распознавания меток. Изначально мы использовали дешевый датчик RFID, но в процессе выяснили, что он работает не очень стабильно. Чтобы считать данные, замок нужно очень точно позиционировать по отношению к метке, что не всегда возможно. Тогда вместо RFID мы стали использовать технологию NFC, и это полностью решило нашу проблему.

Наша команда состоит из 5 человек, но занимались конкретно этим проектом мы всего по несколько часов в неделю. Поэтому наша разработка затянулась где-то на полгода.

Слева: Владимир Ревенок, старший разработчик GlobalLogic из Киева
Справа: Андрей Масляный, участник команды инженеров из Николаева

Сейчас у нас есть прототип собственно замка, а также веб-сервера (написан на ASP.Net MVC с использованием технологий Web API и SignalR), который принимает все данные и отображает их в удобном пользователю виде. Но планов по развитию проекта и его функциональности у нас достаточно много: беспроводное обновление прошивки замков, возможность конфигурации устройств с помощью смартфона, создание отчетов и графиков на основе данных, которые обновляются в реальном времени и т. п. Мы уверены, что этот небольшой проект имеет свою рыночную нишу и определенный потенциал, поэтому ведем переговоры с заказчиком по поводу совместного развития этого проекта.

Если все пойдет хорошо, через какое-то время мы увидим, как IoT постепенно модернизирует и такую консервативную сферу, как массовое машинное производство. На наш взгляд, это большая, но недооцененная с точки зрения технологий ниша. Большинство разработчиков ПО имеют весьма отдаленное представление о том, как работает завод. В то же время заводские инженеры слабо понимают, как современные технологии могут упростить их работу. Так что наш опыт здесь пришелся как нельзя кстати, и мы будем рады, если нам получится стать своеобразным мостиком, объединяющим эти разные сферы.

LinkedIn

26 комментариев

Подписаться на комментарииОтписаться от комментариев Комментарии могут оставлять только пользователи с подтвержденными аккаунтами.

Категория «Safety Solutions» или «Замки безопасности» еще не пришла в промышленные районы стран бывшего СНГ, поскольку нет законодательной поддержки в категории охраны труда и организации ремонтных-обслуживающих работ на промышленных и не очень предприятиях, с возможностью разграничения(ограничения, распределения) доступа. Широко используются такие замки в Америке и Европе. Там рынок очень консервативный и требовательный.
Идея «отсмартить» данный сегмент замечательная, поскольку с точки зрения использования смарт устройств эта сфера находиться в «эмбрионом» состоянии.
Важно не забывать потребности этого сегмента — распределение и ограничение доступа. Как специалист в системах распределения доступа хочу подсказать, что обратная связь от устройства к ответственному имеет немаловажное значение.

Удачи ребята, главное не останавливаться.

старшый разработчик

А в чому саме виразився перехід від RFID до NFC? Вибрали інший чіп, чи вирішили використати смартфони в якості «ключів»? Наскільки я знаю — фізичний канал у них однаковий.

Возможно стоит подумать об использовании тросика вместо душки замка (см. велозамок). Тросиком можно блокировать более сложные петли, рубильники и прочее, даже просто пустое пространство. Это может повысить универсальность применения.

Ему бы еще солнечную батарею, чтоб заряжать не нужно было!

Если честно, то не очень просматривается за чем это заводам.

На первый взгляд, все предельно рационально и логично. Но вопросы начинаются тогда, когда отремонтированный станок необходимо снова ввести в работу. Так, нужно выяснить, какой конкретно станок был обесточен, у кого находятся ключи от замка, найти этого человека, дать ему задание разблокировать станок и т. д. Учитывая, что станок, замок, бумажный журнал учета и сам человек могут находиться в самых отдаленных частях заводского цеха, эта простая на первый взгляд процедура может занять достаточно много времени.

Думаю, если речь идет о цехе с сотнями станков, то автоматизация учета их статуса может дать существеный эффект — уменьшение простоя, минимизация накладных расходов и, как результат, себестоимости готовой продукции. Profit :)

Интересна цена, просто сказать что цена получилось не высокой, это такое, для кого-то и BMW x5 не дорого.
Еще интересует как же вы собираетесь предотвратить его взлом, корпус устройства такой же крепкий как у старых замков? Или его можно разобрать и отключить питание и тогда девайс просто пропадет из виду вашего сервера? (сейчас выглядит проще простого — открутил 4 болтика и отключил)
Единственное применение на сейчас — скрыть что-то от тещи и маленьких детей дома, прикольно, но зависит от цены, и вряд ли дома нужен такой большой замок, скорее лучше было бы иметь в 3-е меньший по размерам.

Тут электроника нужна не для того, чтоб открывать/закрывать замок, а только чтоб следить за тем открыт он или закрыт. Устройство было разработано для использования в процессах блокировки оборудования на заводах.
Что до цены — прототип вышел чуть меньше 20 баксов.

Спасибо за цену, так понятнее. Еще появился вопрос, как вы думаете сколько времени может прослужить такое устройство до выхода из строя? Какая деталь менее надежная, батарея или NFC..?

Интересная идея. Навесной замок вещь распространенная. С моей точки зрения наибольший недостаток это большое кол-во ключей при наличии большого кол-ва замков. Иногда приходится тратить много времени на поиск нужного, неудобно носить в кармане, теряются ключи от редко используемых замков...
Предложеный замок решает эти проблемы однако для практического использования непригоден. Обычно навесные замки используются в тяжелых условиях: дождь, мороз, отсутсвие стационарного электропитания. Довольно часто, на морозе, его приходится отогревать открытым огнем, чтобы открыть. Многие замки редко используются, и, видимо, нужна энергоефективная конструкция чтобы замок проработал хотя-бы 2 года без замены елементов питания. Из-за этого разработать действительно законченый образец навесного замка как мне кажется весьма сложно.
P.S. Сам соблазнился и тоже сделал систему контроля доступа/учета времени в помещене на таких же компонентах. Видимо тоже надо поделиться своим опытом, послушать что посоветуют спецы.

Еще бы код посмотреть, вообще супер было бы. А кто-нибудь использовал Blynk, какой там порог вхождения, я не знаю могут ли они считать время, но они могут включать/выключать и следить удаленно за пинами (присылать пушы)..?

C блинком порог вхождения маленький. Там кажись даже не надо программировать. Просто читаешь инструкцию собираешь схему из ардуиноподобного конструктора, качаешь прошивку заливаешь ее и все. Кроме того его разрабатывают наши соотечественники так что если будут вопросы то, думаю легко будет получить помощь. Лично я просто скопипастил код с примеров для ардуины и esp8266 немного его подправил скомпилил и все заработало. Хотя esp8266 немного капризная вещь. Но большое комьюнити и много инфы в интернете очень помогают.

Недавно было в каком-то дайджесте, про английского девелопера, котрорый хотел себе чашку чая заварить с помощью аналогичного чайника по вай фай.
У него на это целый день ушёл :)

Потому как нынче подобные устройства надо самому делать (благо даже паять ничего уже не надо, зато будешь уверен, что работает). Индустрия нынче гонит шлак в диких количествах (что в пору массового увлечения говнокодом и аутсорсом не удивительно).

Зря смеетесь, идея действительно хорошая.

Так никто и не говорит, что идея плохая. А смеятся в целом — это нормально, что ли.

Винтики прикололи. Что за фигня в амбаре пофиг, а вот сам замочек пригодиться.

В свете ситуации с «домушниками» — очень актуально! :)

Ну да, замок не выкинут в кусты, а с собой прихватят.

На последней фотке у замка внизу micro USB и audio jack?

Да, micro USB для зарядки. Рядом с ним — выключатель :) Насколько я понимаю, это ведь инженерный образец. Напечатан на 3D-принтере. Функциональности и характеристик настоящего навесного замка от него не требуется.

Круто, чё. Я-то пошутить хотел :)

Подписаться на комментарии