Это концепция нативного приложения по управлению системой «умного дома». Приложение использует
технологию дополненной реальности.

Концепция и интерфейс
мобильного приложения
«SmartShell»

 «Умный дом» представляет собой систему автоматизации и оповещений устройств. Задача «умного дома» — комфорт жильцов, энерго- и ресурсосбережение.

Актуальность концепции

 

Несмотря на то, что системы «умного дома» предназначены для облегчения жизни жильцов, интерфейсы систем контроля выглядят сложно, зачастую перегружено и нелогично. Предлагаемая концепция позволяет с легкостью управлять всей экосистемой без обучения и создания сложных паттернов поведения.

 

Концепция приложения

 

Приложение использует технологию дополненной реальности. Каждый актуатор*

имеет виртуальное отображение в реальном мире, что позволяет пользователю управлять «непосредственно» устройством. Наводя экран смартфона на область помещения, пользователь сразу видит подключенные устройства. Именно это и делает управление простым и необременительным.

Москва, 2016

*актуатор  — устройство, исполняющее команду (автоматические выключатель, розетка, водный клапан и пр.). 

Технические аспекты

 

Основной технической трудностью является позиционирование пользователя и проекции актуатора. Для решения этой задачи предлагается использовать синергетическое позиционирование, основанное на совместном анализе данных, полученных от разных источников.

Источники данных:

Wi-Fi-триангуляция. Позиционирование при помощи мощности и угла сигнала Wi-Fi. Уровень сигнала замеряется от нескольких роутеров. Некоторые роутеры позволяют определить угол сигнала.


 

*объект проекции  — устройство, исполняющее команду актуатора. В дополненной реальности на него накладывается проекция актуатора.

 

На фото внизу: Прямоугольное выделение  — проекция актуатора, люстра на потолке — объект проекции.

Bluetooth-трилатерация. Позиционирование осуществляется при взаимодействии
с маячками ("Beacon"). Маячки используют технологию Bluetooth 4.0 LE (Low Energy) и могут работать по несколько лет от батарейки в случае отключения внешнего питания. Помимо координатных маячков предлагается размещать Bluetooth-модули непосредственно на объекты проекций* для более точного позиционирования как пользователя, так и самого объекта.


 

Радиосигналы Wi-Fi и bluetooth подвержены помехам, перекрытиям (интерференции), отражениям. Для корректировки используется фильтр Калмана. Он убирает шумы измерения (случайные всплески) и выдаёт результат как с учетом результатов текущих измерений, так и с учётом предсказанных результатов на основе прошлых измерений.

 

Датчики смартфона
Акселерометр – показывает проекции действующих сил. Когда устройство неподвижно либо движется без ускорения, акселерометр выдает значения проекций ускорения свободного падения (силы тяжести) на его оси.

Гироскоп — показывает проекции угловых скоростей. Когда устройство неподвижно, то получаем нули. При изменении угла наклона устройства выдаст скорость вращения, разложенную на оси.

Магнитометр – показывает напряжённость магнитного поля, разложенную на оси.

 

Используя взаимодействие вышеописанных систем, можно получить точность позиционирования 20 см, что является приемлемым для данной концепции.

 

Интерфейс

 

Интерфейс максимально избавлен от визуального и контекстного шума. В GUI используются стандартные элементы iOS, взаимодействие с которыми знакомо пользователю. Это позволяет не тратить время на обучение.

Вступительный экран:

 

 

 

Основной экран приложения. В центре окно камеры, в котором отображаются  проекции актуаторов.

В верхней части вход в управление и сегментный контроллер, позволяющий переключаться между режимами отображения.

Каждая проекция актуатора имеет иконку раздела. При нажатии на проекцию или иконку пользователь переходит на страницу управления этим устройством.

Температура воздуха в помещении

Снизу находится таб-бар с основными разделами актуаторов. По умолчанию, все разделы включены.

Благодаря позиционированию, система «видит»
в видоискателе камеры подключенные устройства.

На представленном экране:

Точечный светильник на потолке

Две люстры на потолке

Торшер в углу

Проигрыватель  в столе

Подогрев пола

В режиме камеры интерфейс может работать в альбомной ориентации.

При переключении контроллера в режим «Схема», подключенные устройства отображаются на схеме помещения. Это удобно, когда нужно задействовать устройства вне зоны видимости. Температура указывается в центральной части помещения. Масштаб регулируется стандартным зумом («раздвижением»).
Нажатие на иконку устройства, как и в режиме камеры, вызовет открытие страницы управления

Нажатие на иконку раздела в таб-баре скроет устройства этого раздела (проекции и иконки). Повторное нажатие вновь активирует.  Это актуально для обоих режимов.

 

На экранах ниже включены разделы «Медиа» и «Свет» в режимах «Камера»
и «Схема». Устройства остальных разделов не отображаются.

Экран управления устройством. Выбранным устройством можно управлять на экране управления. Для каждого устройства задаются собственные параметры, которые могут регулироваться.

Возврат на предыдущий экран, название устройства,

редактирование названия устройства.

 

Статус устройства.

Температура устройства, уровень сигнала, заряд батареи для автономного использования.

Условия включения при активном  автоматическом  управлении.

 

Питание (включение) устройства.

 

Информация об устройстве.

 

Панель настроек.

 

Конфигурационный адрес устройства.

Название устройств можно редактировать. Это помогает пользователю быстрее ориентироваться. Кнопка «Питание» расположена в самом верху, чтобы не быть случайно нажатой. Доступ к настройкам, наоборот, упрощен.

 

Каждое устройство снабжено bluetooth-маяком, который помогает
в позиционировании, а также передает информацию о температуре устройства.

 

Система различает  команды, противоречащие сценарию автоматизации. Например, светильник в центре зала (первый экран выше) можно включить в любое время, хотя таймер включения установлен на определенные часы. Пол на кухне (второй экран выше) установлен на включение при температуре ниже 20˚. Включение при более высокой температуре собьет настройки, и пользователь увидит предупреждение:

Управление. При нажатии на меню-гамбургер в левой части основного экрана пользователь переходит на страницу управления.

Структура панели «Управление» включает в себя разделы устройств (с добавленным разделом «Сантехника»), счетчики и статистику, управление компонентами, конфигурацией дома и пр.

Для простоты навигации первый уровень меню выполнен в виде раздвижного списка. В разделах устройств на этом уровне можно выбрать тип устройства.

На втором уровне можно выбрать конкретное устройство из списка. Здесь же присутствует общая настройка группы устройств. С ее помощью можно, например, выставить одинаковую температуру на всех кондиционерах или выключить весь свет.

Третий уровень меню открывает настройки, диагностику и управление определенного устройства.

Выбрав «Управление» мы попадаем на уже знакомую страницу управления конкретным устройством.

Таким образом, доступ к управлению устройством (полом на кухне) может происходить тремя способами:

Если пользователь на кухне:

Направить экран на пол, нажать на проекцию или иконку

Если пользователь не на кухне:

Выбрать режим «Схема»

Найти на схеме кухню, нажать иконку раздела «Климат»*.

Классический способ:

*Поскольку иконок раздела «Климат» в выбранном помещении может быть несколько, не исключено, что пользователь может ошибиться. Возврат
к предыдущему экрану занимает всего один шаг,
к тому же положение конкретного устройства на схеме довольно быстро запоминается.

Открыть «Управление»

Выбрать раздел «Климат»

Выбрать «Подогрев пола»

Выбрать «Пол на кухне»

Выбрать «Управление»

Как видно, предлагаемое решение позволяет сократить количество шагов с пяти
до одного-двух. Помимо этого, решение с дополненной реальностью не требует от пользователя длительного обучения и привыкания.