Système de domotique case study

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Un thermostat programmable contrôle un chauffage et un conditionneur d’air en fonction de données entrées à l’aide d’un pavé de dix boutons par un utilisateur. En fonctionnement, le thermostat agit soit sur le chauffage, soit sur le conditionneur d’air, pour faire converger la température ambiante vers la température cible courante. Au chauffage et au conditionneur d’air s’ajoute un ventilateur également contrôlé par le thermostat. En fonctionnement, le thermostat contrôle chacun de ces trois éléments par le biais de trois relais de puissance. Le thermostat établit la température ambiante à l’aide d’un capteur de température. Le cycle et le mode de rafraîchissement de cette information ne sont pas connus car ils dépendent du dispositif retenu pour l’installation finale. En effet, en fonction de contraintes matérielles et logicielles ultérieurement définies (type de capteur, protocole de communication, etc.), la spécification doit être suffisamment flexible pour s’adapter à ces contraintes.

Le thermostat a besoin à tout moment de quatre informations : la température ambiante, l’heure et le jour courants, la température cible courante, ainsi que la constante « delta » telle que la condition d’arrêt du chauffage soit exprimée par « température ambiante > température cible courante + delta », et la condition d’arrêt du conditionneur d’air soit exprimée par « température ambiante < température cible courante - delta ». Le ventilateur est piloté via un commutateur comportant deux modes : le mode forcé entraîne le fonctionnement du ventilateur quelle que soit la situation. Le mode automatique n’entraîne lui au contraire la mise en marche du ventilateur que si le chauffage ou le conditionneur d’air se lance. En mode automatique, le ventilateur s’arrête aussi si le chauffage ou le conditionneur d’air s’arrête. La température cible est décrite dans une table de huit valeurs préalablement entrées par l’utilisateur. Avec chaque valeur est enregistrée une heure. Par convention, les quatre premières heures enregistrées décrivent les instants d’une journée de la semaine auxquels la température cible va changer. Les quatre dernières heures elles, décrivent les instants d’une journée du week-end auxquels la température cible va changer.

Exemple :

• Période de programmation n°1, heure : 22H, température cible : 21°Celsius à partir de 22H
• n°2, 7H, 14°Celsius à partir de 7H
• n°3, 9H, 22°Celsius à partir de 9H
• n°4, 17H, 18°Celsius à partir de 17H
• n°5, 23H, 22°Celsius à partir de 23H
• n°6, 9H, 14°Celsius à partir de 9H
• n°7, 13H, 22°Celsius à partir de 13H
• n°8, 18H, 19°Celsius à partir de 18H

Le thermostat inclut une interface utilisateur (pavé de dix boutons) ainsi qu'un témoin d’activité, un commutateur de saison et un commutateur de ventilation :

• Commutateur de saison
  • Heat : le thermostat ne contrôle que le chauffage pour réguler la température ambiante.
  • Cool : le thermostat ne contrôle que le conditionneur d’air pour réguler la température ambiante.
  • Off : dans ce dernier cas, le chauffage et le conditionneur d’air sont stoppés et ne peuvent être remis en fonctionnement qu’en sortant du mode Off.
• Commutateur de ventilation
  • On : le ventilateur opère en permanence.
  • Auto : le ventilateur n’opère que si le chauffage est actif ou le conditionneur d’air est actif.

Le témoin d’activité quant à lui ne s’allume que si le chauffage est actif ou si le conditionneur d’air est actif. L’interface utilisateur est dotée d’un système alternant toutes les deux secondes l’affichage de l’heure et du jour courants avec l’affichage de la température ambiante, ainsi qu’un système d’affichage de la température cible courante (cf. figure). C’est le mode « activité de programme » (ou mode Operate) dans lequel le thermostat vérifie seconde par seconde si l’heure courante est égale à l’instant auquel la température cible doit changer. Dans un tel cas, il faut passer à la période de programmation suivante et fixer la nouvelle température cible courante à partir de la table. Il est cependant possible de ne pas tenir compte du programme en maintenant jusqu’à nouvel ordre la température cible courante (bouton Hold temp de l’interface utilisateur). Le mode alternatif du mode Operate est le mode « configuration/programmation » (ou mode Setup). Les données affichées par l’interface utilisateur dépendent alors du fait que l’on configure le jour et l’heure courants du thermostat ou alors que l’on programme la table avec de nouvelles températures cibles à des créneaux horaires précis. L’affichage a cet aspect :

Interface utilisateur

Dans la figure, les quatre lignes correspondent à quatre possibilités de visualisation. Dans une ligne donnée, il y a deux zones d’affichage. Selon l’état courant du thermostat programmable, ces zones sont réservées à l’affichage de données bien précises. En ce sens, nous avons mentionné en italique, pour information, l’état dans lequel se trouverait le thermostat pour être en mesure d’afficher le type de données. Par exemple, la première ligne en haut de la figure, il apparaît à gauche, le jour et l’heure courants et à droite, la température cible courante à atteindre. C’est seulement dans le mode Operate et son sous-état Target temperature displaying que cela est possible.

Chacun des dix boutons du pavé génère un événement chaque fois qu’il est poussé. Il y a donc un type d’événement par bouton :

• Temp up : dans le mode Operate, ce type d’événement incrémente et modifie la température cible courante qui est affichée. Dans le mode Setup, ce type d’événement incrémente la température cible d’une période de programmation donnée sans dépasser 90°Fahrenheit. On passe d’une température cible à une autre dans la table en appuyant sur la touche View program (cf. ci-après).
• Temp down : dans le mode Operate, ce type d’événement décrémente et modifie la température cible courante qui est affichée. Dans le mode Setup, ce type d’événement décrémente la température cible d’une période de programmation donnée sans dépasser 40°Fahrenheit. On passe d’une température cible à une autre dans la table en appuyant sur la touche View program (cf. ci-après).
• Time forward : cette touche n’est utilisable que dans le mode Setup. En plus de la possibilité d’incrémenter l’heure courante (cf. Set clock), cette touche permet d’incrémenter de quinze secondes à chaque appui, l’heure associée à une période de programmation donnée (cf. View program).
• Time backward : cette touche n’est utilisable que dans le mode Setup. En plus de la possibilité de décrémenter l’heure courante (cf. Set clock), cette touche permet de décrémenter de quinze secondes à chaque appui, l’heure associée à une période de programmation donnée (cf. View program).
• Set clock : en appuyant sur cette touche, on entre dans le mode Setup et donc on quitte le mode Operate. Dans cet état, en appuyant de nouveau sur la touche Set clock, on affiche les heures si les minutes étaient affichées, on affiche les minutes (affichées par défaut en entrant dans l’état) si les heures étaient affichées. On incrémente ou décrémente les heures ou les minutes affichées en appuyant respectivement sur les touches Time forward ou Time backward. De manière générale, la touche Set clock permet de modifier l’heure courante du thermostat. Au bout de quatre vingt dix secondes sans touche appuyée, on revient dans le mode Operate et plus spécialement dans l’état Hold (cf. bouton Hold temp).
• Set day : en appuyant sur cette touche, on entre dans le mode Setup et donc on quitte le mode Operate. On incrémente ou décrémente la période de l’année affichée d’une journée en appuyant respectivement sur les touches Time forward ou Time backward. De manière générale, la touche Set day permet de modifier le jour courant du thermostat. Au bout de quatre vingt dix secondes sans touche appuyée, on revient dans le mode Operate et plus spécialement dans l’état Hold (cf. bouton Hold temp).
• View program : ce type d’événement permet d’entrer dans le mode Setup et donc de quitter le mode Operate. Le système d’affichage de l’heure et du jour courants sert alors à afficher et à modifier une heure associée à une période de programmation donnée (par défaut, l’heure associée à la période de programmation n°1). Le système d’affichage de la température cible courante sert lui à afficher et à modifier une température cible associée à une période de programmation donnée (par défaut, la température cible associée à la période de programmation n°1). La période de programmation est aussi affichée. On passe d’une période de programmation à une autre, d’une heure associée à une autre, d’une température cible associée à une autre, en appuyant de nouveau sur cette touche View program. Au bout de quatre vingt dix secondes sans touche appuyée, on revient dans le mode Operate et plus spécialement dans l’état Hold (cf. bouton Hold temp).
• Run program : ce type d’événement permet d’entrer dans le mode Operate et donc de quitter le mode Setup. On entre dans l’état Run où il y a prise en compte du programme par opposition à l’état Hold où il n’y a pas prise en compte du programme.
• Hold temp : cette touche permet d’atteindre l’état Hold. Au lieu de comparer seconde par seconde l’heure courante à l’instant auquel la température cible doit changer, le thermostat maintient la température cible courante jusqu’à ce que la touche Run program soit appuyée. L’état Hold est le sous-état par défaut du mode général Operate qui est rappelons-le, Operate.
• F-C : cette touche permet d’alterner l’affichage de la température ambiante, la température cible courante, et éventuellement une température associée à une période de programmation donnée, entre °Fahrenheit (affichage par défaut) et °Celsius.

• Problème 1 : extraire du cahier des charges la liste des informations nécessaires au fonctionnement du système en tirant profit des types d'objet « métier » (Computational-Independent Model -CIM-) prédéfinis Temperature et Time-Date.
  • Indication 1 : quelles sont les informations affichées (et rafraîchies périodiquement) dans l'interface utilisateur ?
  • Indication 2 : comment modéliser la table (aussi appelée « programme ») où figurent les 8 températures cible de la semaine et du week-end ?
• Problème 2 : caractériser (hors de tout autre comportement du système) le(s) passage(s) du mode Operate au mode Setup et vice-versa.
  • Indication 1 : Operate et Setup sont-ils des éléments macroscopiques (i.e., décomposables) ou élémentaires (i.e., atomiques) ?
  • Indication 2 : comment modéliser les « modes »  Operate et Setup et conséquemment le(s) passage(s) de l'un à l'autre ?

UML Class Diagram ⤳ Computational-Independent Model -CIM- « métier »

UML Class Diagram ⤳ Platform-Independent Model -PIM- « besoins »

UML State Machine Diagram ⤳ Platform-Independent Model -PIM- « besoins »

• context Programmable thermostat::ambient temperature changed(temperature : Temperature)
      post: ambient temperature = temperature

• context Programmable thermostat::run program()
      post: alternately = 0

• context Programmable thermostat::set clock()
      post: no input = 0

• Etc.

OCL

UML State Machine Diagram ⤳ Platform-Independent Model -PIM- « besoins »

UML Communication Diagram ⤳ Platform-Independent Model -PIM- « besoins »

   

Graphical User Interface -GUI- ⤳ JavaFX (basic version) and Java ME

UML Class Diagram (incomplete)

UML State Machine Diagram (incomplete)

UML Activity Diagram (ill-formed: 1 or 3 business processes?)

UML Communication Diagram (ill-formed: signals instead of calls)

• -right click- (association within diagram) ⇝ Add message from <?> ⤳ message creation ☛
• -right click- (diagram content) ⇝ Properties… ⇝ Connectors ⇝ Show Collaboration Numbers ⤳ toggle

UML Component Diagram (incomplete)

Project management ☛ is divided into themes: Maintenance (Defect relative to element, Issue relative to element, Task relative to element, etc.), Project (Decision relative to element, Effort relative to element, etc.), Resources (project stakeholders, project roles…), Testing (model validation especially)

Resource

• Settings ⇝ Model Types -Reference Data- ⇝ People… -General Reference-

• -left click- (element within diagram) ⇝ ≡ ⇝ Details -Inspector- ⇝ Resources -right click- ⇝ New 'Resource'…

• -left click- (element within diagram) ⇝ ≡ ⇝ Details -Inspector- ⇝ Resources -right click- ⇝ Resource List or -left click- (element within browser) ⇝ Inspector

Exercise

• Allocate Harry Cover resource to Programmable_thermostat element

Maintenance ⤳ Issue

• -left click- (element within diagram) ⇝ ≡ ⇝ Details -Inspector- ⇝ Maintenance ⇝ New 'Issue'… or -left click- (element within browser) ⇝ Inspector

• -left click- (element within browser) ⇝ ≡ ⇝ Details -Inspector- ⇝ Maintenance -right click- ⇝ Maintenance List or -left click- (element within browser) ⇝ ≡ ⇝ Details -Inspector- ⇝ Issues -right click- -Maintenance- ⇝ Issue List

Maintenance Diagram ☛ is the expression of maintenance on a set of elements (≠ relative to element), a diagram, a set of diagrams, etc.

Perspective

Sample

Maintenance ⤳ Task

• -left click- (element within browser) ⇝ Construct ⇝ Maintenance -Change Management- or -left click- (element within diagram) ⇝ ≡ ⇝ Inspect ⇝ Maintenance ⇝ Tasks

Maintenance ⤳ Resource Allocation & Task Completion

• Construct ⇝ Resources -Resource Management-

Exercise

• Reassign PT1 and PT1 tasks from Programmable_thermostat class to Functionalities package (log in as Belzebuth, Start ⇝ My Gantt -Personal-) ⤳ tip ☛
  • Construct ⇝ Tasks -Change Management- ⇝ Show Tasks Window -Workspace-
• Try to complete PT1, PT1, and Creation of signal in 'Signals' sub-package tasks; set completion rate
• Create new Event to inform about inability of dealing with issue on Programmable_thermostat behavior
• Create new Decision to inform about task refusal: Messages as calls in 'Programmable_thermostat communication' UML Communication Diagram have to be transformed into signals.

Guidance is project management-related process.

• -right click- (package within browser) ⇝ Add a Model using Wizard… ⤳ Guidance tab

• -right click- (element within browser) ⇝ Add Diagramm… ⤳ Construction -Extended-

• Construct ⇝ Gantt -Resource Management- ⇝ Project Gantt View

Project Tasks are element-independent parts of project.

• -left click- (model) ⇝ Issues-Tasks -Project Management- ⇝ Project Tasks -Project-

Search

Exercise ⤳ Search

Create new project role and check with query ⤳ t_projectroles

SELECT * FROM t_projectroles

Changes? ⤳ t_object

SELECT * FROM t_object WHERE Object_Type LIKE 'Change'

Tasks? ⤳ t_object, t_objectproblems

SELECT * FROM t_object WHERE Object_Type LIKE 'Task'

SELECT * FROM t_objectproblems WHERE ProblemType LIKE 'ToDo'

Defects & Issues? ⤳ t_objectproblems

SELECT * FROM t_objectproblems WHERE ProblemType IN ('Defect', 'Issue')

Maintenance on Communication package? ⤳ t_packages

Vous trichez ! Cherchez un peu…

Design of My_profile

Export

• Design ⇝ Manage -Diagram- ⇝ Save as Profile… -Tools- or Specialize ⇝ Publish Technology -Technologies- ⇝ Publish Package as UML Profile -Publish-

Import

• Settings ⇝ Resources -Reference Data- ⇝ Import Profile… -UML Profiles-

Usage

Exercise ⤳ Search

Tags? ⤳ t_objectproperties

SELECT * FROM t_objectproperties

Duration stereotype applied? ⤳ t_object

SELECT * FROM t_object WHERE Stereotype = 'Duration'