TRABAJO FIN DE GRADO. Desktop Application for Device Cloud Explorer

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1 TRABAJO FIN DE GRADO Título Desktop Application for Device Cloud Explorer Autor/es Jesús Nieto Cuartero Director/es Juan José Olarte Larrea Facultad Facultad de Ciencias, Estudios Agroalimentarios e Informática Titulación Grado en Ingeniería Informática Departamento Curso Académico

2 Desktop Application for Device Cloud Explorer, trabajo fin de grado de Jesús Nieto Cuartero, dirigido por Juan José Olarte Larrea (publicado por la Universidad de La Rioja), se difunde bajo una Licencia Creative Commons Reconocimiento-NoComercial-SinObraDerivada 3.0 Unported. Permisos que vayan más allá de lo cubierto por esta licencia pueden solicitarse a los titulares del copyright. El autor Universidad de La Rioja, Servicio de Publicaciones, 2014 publicaciones.unirioja.es

3 Facultad Facultad de Ciencias, Estudios Agroalimentarios e Informática Titulación Grado en Ingeniería Informática Título Desktop Application for Device Cloud Explorer Autor/es Jesús Nieto Cuartero Tutor/es Juan José Olarte Larrea Departamento Curso académico

4 Resumen Hoy en día, podemos utilizar múltiples dispositivos conectados para comunicarnos además de equipos de mesa, portátiles, tabletas, etc. Digi Internation Spain, empresa en la cual se realiza el proyecto, se encarga de ofrecer este tipo de soluciones M2M (Machine to Machine) permitiendo la comunicación directa entre máquinas para optimizar múltiples áreas. El proyecto consiste en la simulación de estas soluciones, creando una aplicación de escritorio que permita simular dispositivos conectados a la nube y su comportamiento, de tal forma que los clientes de Digi puedan comprender las características y beneficios de una solución M2M sin la necesidad de llevar a cabo su instalación y despliegue, la cual es compleja y costosa. Abstract Nowadays, we can use multiple connected devices in order to communicate us each other besides computers, laptops, tablets, etc. Digi International Spain, enterprise in which the project is developed, puts in charge of this type of M2M (Machine to Machine) solutions, allowing direct communication between machines in order to optimize multiple areas. The project consists of a simulation of these solutions, developing a desktop application that can simulate devices connected to the cloud and their behavior, so that Digi clients could understand the features and advantages of an M2M solution without the need of installing and deploying it, which is a complex and expensive task. 1

5 Índice general 1. Introducción Antecedentes Objetivos Planificación Seguimiento del proyecto Desarrollo Análisis Identificación de usuarios participantes Catálogo de requisitos del sistema Casos de uso Diseño Diseño de la interfaz de usuario Diagrama de navegación Arquitectura del sistema Almacenamiento de datos Diseño de clases Diseño del plan de pruebas Implementación Tecnologías usadas Librerías empleadas Desarrollo de la aplicación Pruebas Conclusiones Bibliografía

6 Capítulo 1. Introducción En esta memoria quedan recogidos los aspectos más relevantes del trabajo de fin de grado realizado por Jesús Nieto Cuartero titulado Desktop Application for Device Cloud Explorer. Este proyecto ha sido desarrollado en el ámbito de la empresa Digi International Spain S.A.U Antecedentes En la actualidad el mundo está conectado, podemos acceder a internet y comunicarnos desde multitud de lugares. Desde el tradicional ordenador hasta el teléfono móvil que llevamos siempre encima, pasando por las tabletas u otros dispositivos. Hasta hace pocos años, el paradigma de computación correspondía fundamentalmente al de persona-ordenador, es decir, una persona sentada frente a un ordenador interactuando con él. Esto está evolucionando, añadiendo conectividad a dispositivos que en principio no habían sido diseñados para ello y permitiendo comunicación entre máquinas. De tal forma que hoy en día disponemos de comunicación entre agentes no humanos, como podría ser un dispositivo embebido con diferentes sensores que recogen información sobre su entorno y se comunican con un servidor para enviar estos datos. Digi International es una empresa norteamericana especializada en el desarrollo de soluciones M2M (Machine to Machine) para el manejo más eficiente de diferentes negocios. Digi ofrece soluciones específicas para mercados como el energético (energía alternativa, automatización de la distribución, etc), el de activos móviles (como ferrocarriles), el médico o el mercado de tanques, entre otros. Estas soluciones consisten en la comunicación de diferentes máquinas utilizando dispositivos embebidos encargados de realizar la comunicación y servidores encargados de organizar el envío, recepción y gestión de la información de las máquinas utilizadas. Actualmente, Digi ofrece varias soluciones para optimizar y mejorar el funcionamiento de empresas de diferente tipo. El objetivo principal de estos sistemas es la monitorización y manipulación del comportamiento de dispositivos conectados de diferente índole. Así, una empresa podría controlar su red de tanques con una solución M2M, monitorizando las características básicas de cada tanque como el nivel o el estado de las válvulas y permitiendo modificar otros aspectos como la temperatura. Entre sus productos, Digi cuenta con una nube, denominada Etherios Device Cloud, que permite conectar dispositivos para disponer de un control en tiempo real sobre los mismos. Etherios Device Cloud fue desarrollado con el objetivo de llevar a cabo soluciones denominadas Internet of Anything. De esta forma, Digi ofrece una herramienta para desarrollar soluciones M2M, proporcionando conectividad entre dispositivos y almacenamiento de datos. El problema a resolver con este proyecto surge cuando un potencial cliente de Digi está evaluando las posibilidades de instalar un sistema M2M para gestionar de manera más eficiente su actividad. Este problema deriva de la complejidad de estos sistemas, ya que su instalación y puesta a punto es costosa en tiempo y recursos, lo que hace que no sea factible una prueba del mismo. Esto es lo que ha motivado este proyecto, cuyo objetivo principal será el de ofrecer una simulación de un sistema M2M. De esta forma, nuestro proyecto permitirá la creación de dispositivos simulados en una aplicación de escritorio. Estos dispositivos tendrán un comportamiento similar al de un dispositivo real y estarán conectados a la nube para poder monitorizar y manipular su comportamiento desde una aplicación web. Así, un futuro cliente 3

7 de Digi que esté sopesando la posibilidad de contratar una solución M2M podrá hacerse una idea de las ventajas y posibilidades que ofrece el uso de sistemas embebidos combinados con el Cloud para la mejora de su negocio. Este proyecto fue propuesto por la empresa Digi International Spain durante los periodos de Prácticas I y Prácticas II. Durante los meses de Noviembre y Diciembre se comenzó a definir el proyecto, pensando los diferentes dispositivos que sería más recomendable simular, realizando una especificación con los principales requisitos que debería cumplir el proyecto, así como un principio de diseño, llevando a cabo unos prototipos de la interfaz gráfica tanto de la aplicación de escritorio como de la aplicación web. También se comenzó con la implementación de pruebas para comprender el funcionamiento de la nube y comenzar con la simulación de dispositivos. Estos aspectos serán integrados en el proyecto. Fundamentalmente, el sistema a desarrollar estará compuesto de una aplicación de escritorio funcionando en un ordenador, el Device Cloud y un servidor de aplicaciones donde se encontrará alojada una aplicación web. La aplicación de escritorio será la encargada de crear los dispositivos y simular su comportamiento, a la vez que conectarlos con la nube y enviar datos sobre su estado. Por otro lado, la aplicación web alojada permitirá acceder a los datos de la nube sobre los dispositivos simulados. Esta aplicación será la encargada de monitorizar el comportamiento de dichos dispositivos y de enviar peticiones a los mismos, permitiendo así comunicación en ambas direcciones. En la Figura 1 se ilustra la arquitectura básica del sistema a desarrollar. Figura 1. Arquitectura del sistema También se manejó la posibilidad de realizar todo el proyecto en una o varias aplicaciones web. La decisión de realizar una aplicación de escritorio y una aplicación web viene de la idea de poder simular al máximo el comportamiento de los sistemas M2M. Por ello, se decidió que el hecho de tener un dispositivo real (ordenador) en el que simulamos los dispositivos y los conectamos a la nube se acerca más a las soluciones M2M ofrecidas por Digi, ya que si se desarrollara todo mediante aplicaciones web aumentaría la abstracción del sistema y se difuminaría la separación entre dispositivos simulados y nube. Debido a la magnitud del sistema que se pretende desarrollar, la empresa sugirió la división del mismo entre dos de los alumnos que se encontraban de prácticas. De esta forma, Alejandro Vaquero Blanco será el autor de la aplicación web encargada de la monitorización de los 4

8 dispositivos simulados mientras que el proyectante realizará la aplicación de escritorio, con la simulación y conexión de dispositivos Objetivos El principal objetivo del proyecto es crear un sistema que permita a los futuros clientes de Digi comprobar el potencial de las soluciones M2M. De esta forma, el usuario podrá ver cómo será el sistema sin la necesidad de comprar dispositivos reales o de instalar software en dichos dispositivos. Como objetivos generales, destacamos los siguientes: El sistema estará compuesto por dos partes diferenciadas: aplicación de escritorio en la que se producirá la simulación de dispositivos y aplicación web en la que se monitorizarán los datos de los mismos. El sistema debe proporcionar una comunicación bidireccional, de tal forma que desde la aplicación web se puedan recoger datos enviados por los dispositivos simulados y, del mismo modo, se puedan enviar peticiones a los mismos para modificar su comportamiento. Realización de test por parte de los alumnos para comprobar el correcto funcionamiento del sistema. Objetivos concretos de la aplicación de escritorio son: Crear una aplicación que permita simular dispositivos reales y simular su comportamiento. Estos dispositivos serán aquellos más comunes entre las soluciones M2M que genera Digi. De esta forma, se abarcará un mayor rango de clientes a los que les sea útil probar el sistema para evaluar las mejoras de una solución M2M. El sistema ha de ser lo más realista posible y el usuario podrá interactuar con ella para modificar parámetros de la simulación. La aplicación deberá poder ejecutarse en diferentes sistemas operativos de ordenadores. Desarrollo de un manual para el correcto uso del sistema por parte de los clientes. El manual estará accesible desde la página web y desde la aplicación de escritorio Planificación Este proyecto se comenzó a desarrollar al inicio del segundo cuatrimestre es decir, el 3 de febrero de A pesar de esto, como se ha comentado, no se partió de cero ya que se comenzó con la especificación, diseño y algo de implementación durante el periodo de prácticas del primer cuatrimestre. Para llevar a cabo la planificación, se dividió el proyecto en las tareas necesarias para su realización. Al hacer esto, se intentó no dividir en tareas muy grandes para poder realizar un mejor seguimiento y control de las mismas y localizar y corregir más fácilmente posibles desviaciones. Por ello, las tareas definidas tienen una duración media de 8 horas. Se va a utilizar Scrum como marco de trabajo para la gestión y desarrollo del software. A pesar de esto, no se seguirá Scrum de un modo exhaustivo, sino que se hará un uso más libre del 5

9 mismo para adaptarlo a las necesidades del proyecto. De esta forma, no se llevarán a cabo reuniones diarias sino que se realizarán 3 reuniones semanales, además de las reuniones de evaluación y control de cada sprint. Los roles durante el desarrollo del proyecto serán los siguientes: Product Owner (dueño del producto): Pedro Pérez, Manager Engineering en Digi International Spain. Scrum Master (director del proyecto): Rubén Moral, desarrollador en Digi International Spain. Development Team (equipo de desarrollo): Alejandro Vaquero y Jesús Nieto. Se ha realizado el Product Backlog (Pila del Producto) con los requisitos y tareas a integrar en el producto. Estas tareas, ordenadas según prioridad y especificando el número de horas estimadas de trabajo para cada una, se muestran en la Figura 2. ID Tarea Descripción Tiempo estimado 1 Análisis Llevar a cabo un análisis del proyecto a desarrollar 7 2 Diseño Diseño de la aplicación, incluyendo un diagrama con las clases principales de la aplicación. 7 Sesión Crear, guardar y cargar una sesión con dispositivos Simulación del tanque Simulación del camión Copiar dispositivos Conectardesconectar Programación de eventos Modo offline Conexión Peticiones Logger Gestión de errores simulados. Realización de las tareas necesarias para llevar a cabo la simulación de un tanque conectado a la nube (simulación automática y manual) Realización de las tareas necesarias para llevar a cabo la simulación de un camión conectado a la nube (simulación automática y manual) Tareas básicas de copiar, pegar, eliminar y cortar dispositivos. Permitir al usuario conectar y desconectar los dispositivos ya creados. Formulario que permita al usuario la programación de determinados eventos para tanques y camiones. Implementar el funcionamiento de un dispositivo cuando está desconectado. El dispositivo deberá continuar la simulación y almacenar los datos en un fichero para enviarlos posteriormente cuando se restablezca la conexión. Gestionar aspectos de la conexión como timeouts o cuentas del cloud llenas (la cuenta básica sólo permite 5 dispositivos) Manejar peticiones procedentes de la WA como desconexión de dispositivos, firmware updates, abrir/cerrar válvulas, etc. Creación de un log que almacene información sobre los cambios producidos en la aplicación. Manejar adecuadamente las excepciones que se puedan generar durante el uso de la aplicación, mostrando

10 mensajes al usuario cuando sea oportuno. Vista detalle Creación de la interfaz gráfica para ver la vista de detalles tanque de un tanque. Vista detalle Creación de la interfaz gráfica para ver la vista de detalles camión de un camión. Vista mosaico Creación de los aspectos gráficos para ver la sesión actual en vista de mosaico. Vista tabla Creación de los aspectos gráficos para ver la sesión actual 6 17 en vista de tabla. Configuración Formulario para la configuración de las características de 3 18 de tanque un tanque. Configuración Formulario para la configuración de las características de 3 19 de camión un tanque. Memory leak Solucionar el problema del uso excesivo que hace google Google Maps maps de la memoria. Mejoras de Realización de mejoras como permitir al usuario cambiar Google Maps el punto de inicio o de final y definir paradas en la ruta. Mejoras en la Añadir mejoras a la interfaz como drag&drop, barra de 8 22 interfaz gráfica loading, redimensionar la ventana, etc. 23 Test Realizar las pruebas necesarias en la aplicación. 25 Documentar Documentación de los métodos y clases del código código Guía de usuario Crear una pequeña página de welcome con ayuda para un usuario que entra por primera vez en la aplicación. Total 215 Figura 2. Tareas a desarrollar y su estimación Cabe destacar que hay aspectos que no se han introducido en la lista de tareas debido a que ya se realizaron durante el periodo de prácticas del primer cuatrimestre. Estos son los siguientes: Especificación: se realizó una descripción del alcance del proyecto, tanto de la aplicación de escritorio como de la aplicación web. Dispositivos simulados: creación de dispositivos simulados (tanques y camiones) que se conectan a la nube y son vistos como dispositivos reales. Eventos: diseño e implementación de las clases necesarias para la realización de eventos en los dispositivos simulados (por ejemplo, abrir una válvula de un tanque). Login: ventana para iniciar una sesión en la aplicación de escritorio. Se conecta con el Cloud y comprueba las credenciales del usuario. Como vemos en la tabla, se estiman un total de 215 horas, a las que hay que sumarle el tiempo dedicado a la planificación (con una duración de 15 horas), redacción de la memoria (estimado en 50 horas, que se llevarán a cabo a lo largo de todo el proyecto) y el tiempo dedicado a la gestión del proyecto, entre lo que destacamos las reuniones tanto con miembros del equipo como con el tutor (estimadas en 20 horas), lo que hacen un total de 300 horas de trabajo planificadas. Siguiendo la metodología Scrum, se realizarán Sprints de dos semanas de duración. Al principio de cada Sprint, se llevará a cabo una reunión de planificación del mismo en el que se decidirán 7

11 qué tareas se realizarán y qué funcionalidad se incluirá al producto. Estas tareas, se escogerán de la pila por orden de prioridad. Del mismo modo, al finalizar el Sprint se concertará otra reunión para validar el incremento añadido al producto y para observar y corregir posibles desviaciones con respecto a la planificación inicial del sprint. Durante las dos primeras semanas del proyecto, se llevó a cabo la planificación del proyecto y la redacción de los primeros apartados de esta memoria. De este modo, el primer sprint comenzó el día 17 de febrero de Seguimiento del proyecto Para llevar a cabo el seguimiento y control del proyecto se va a utilizar la herramienta software JIRA. Se trata de una aplicación basada en web para el seguimiento de errores, de incidentes y para la gestión operativa de proyectos. Como se ha comentado, hemos utilizado Scrum para el desarrollo del proyecto. A continuación se especifican los sprints realizados, así como las tareas que se han incluido en cada uno de ellos, el tiempo estimado, el tiempo real y la desviación con respecto a la planificación. Sprint 1: 17/02/ /02/2014) ID Tarea Nombre Horas estimadas Horas reales Desviación Fecha inicio Fecha fin 1 Análisis /02/ /02/ Diseño /02/ /02/2014 Total Sprint 2: 24/02/ /03/2014) ID Tarea Nombre tarea Horas estimadas Horas reales Desviación Fecha inicio Fecha fin 3 Sesión /02/ /02/ Simulación /02/ /02/2014 tanque 11 Peticiones /03/ /03/2014 Total Sprint 3: 10/03/ /03/2014) ID Tarea Nombre tarea Horas estimadas Horas reales Desviación Fecha inicio Fecha fin 6 Copiar /03/ /03/2014 dispositivos 5 Simulación /03/ /03/2014 camión 7 Connectar /03/ /03/2014 desconectar 13 Gestión /03/ /03/2014 errores 8 Programación /03/ /03/2014 eventos 12 Logger /03/ /03/ Vista tabla /03/ /03/2014 Total

12 Tras la revisión de este sprint, se decidieron incluir las siguientes tareas en la pila del producto: ID Tarea Descripción Tiempo Prioridad estimado 26 Eliminar datastreams Tras la eliminación de un dispositivo simulado de 2 Alta la sesión, es necesario eliminar todos sus datastreams almacenados en la nube para evitar la sobrecarga de información innecesaria. 27 Termostato Crear un elemento gráfico que permita mostrar y 3 Alta modificar la temperatura de un dispositivo simulado 28 Archivo notificaciones Crear un archivo en el que se registren las 4 Alta notificaciones de una sesión y actualizarlo en la nube. 29 Otro servidor URL Permitir elegir el servidor al que se quiere 1 Media conectar una sesión (puede ser UK, USA u otro) 30 Estado por defecto Cambiar el estado por defecto de un dispositivo 8 Media a No conectado. De esta forma, será necesario conectarlo manualmente y establecer determinados parámetros de configuración. 31 Actualización de firmware Implementar las actualizaciones de firmware utilizando la funcionalidad específica del API de Etherios Cloud. 5 Media Hay que tener en cuenta que el hecho de que se añadan estas tareas a la pila del producto no implica necesariamente que se vayan a realizar. Se trata de mejoras o nueva funcionalidad que podría ser interesante y que su inclusión en el proyecto dependerá del tiempo del que se disponga y de la prioridad de cada nueva tarea. Sprint 4: 24/03/ /04/2014) ID Tarea Nombre tarea Horas estimadas Horas reales Desviación Fecha inicio Fecha fin 26 Eliminar /03/ /03/2014 datastreams 9 Modo Offline /03/ /03/ Termostato 3 4,5 +1,5 27/03/ /03/ Archivo 4 3,5-0,5 31/03/ /03/2014 notificaciones 16 Vista de /04/2014 3/04/2014 mosaico 10 Conexión /04/2014 4/04/2014 Total Sprint 5: 07/04/ /04/2014) ID Tarea Nombre tarea Horas estimadas Horas reales Desviación Fecha inicio Fecha fin 14 Vista detalle /04/ /04/2014 tanque 15 Vista detalle /04/ /04/2014 9

13 camión 18 Configuración /04/ /04/2014 tanque 19 Configuración 3 0* camión 31 Actualización /04/ /04/2014 de firmware 30 Estado por /04/ /04/2014 defecto 29 Otro servidor /04/ /04/2014 URL Total *La tarea con ID 19, Configuración del camión, ha tenido una duración de 0 horas debido a que se tomó la decisión de que la configuración del tanque y la del camión serían la misma. Por ello, no ha sido necesaria la realización de esta tarea ya que se aprovechó lo realizado en la tarea 18. Tras este sprint, se añadieron las siguientes tareas a la pila: ID Tarea Descripción Tiempo Prioridad estimado 32 Barra de Progreso Implementar una barra de progreso para 3 Alta observar los diferentes procesos que pueden ocurrir en paralelo en la aplicación. 33 Puntos de parada Permitir al usuario añadir puntos de parada a la ruta del camión 4 Baja Sprint 5: 24/04/ /05/2014) ID Tarea Nombre tarea Horas estimadas Horas reales Desviación Fecha inicio Fecha fin 20 Memory leak /04/ /04/2014 Google Maps 21 Mejoras de /04/ /04/2014 Google Maps 32 Barra de /05/ /05/2014 Progreso 33 Puntos de /05/ /05/2014 parada* NO Corrección de 10 bugs Total *Esta tarea no llegó a completarse debido a su complejidad. Se hizo un análisis sobre la misma y se llegó a la conclusión de que su realización supondría un elevado número de horas, por lo que se desechó. 10

14 Sprint 5: 12/05/ /05/2014) ID Tarea Nombre tarea Horas estimadas Horas reales Desviación Fecha inicio Fecha fin 22 Mejoras en la /05/ /05/2014 interfaz gráfica 24 Documentar /05/ /05/2014 código 25 Guía de /05/ /05/2014 usuario 23 Test /05/ /06/2014 Total En la figura 3 se muestra un gráfico de Jira que representa el número de tareas planificadas frente a las realizadas. Los puntos rojos son las tareas que se han ido creando y los verdes las que se han resuelto. También están marcados como tareas los bugs que se han ido encontrando durante el proyecto, por eso la línea roja también va creciendo a lo largo del tiempo. Como vemos, al final la línea verde alcanza a la línea roja, lo que implica el final del proyecto. Figura 3. Seguimiento de las tareas durante el proyecto 11

15 Capítulo 2. Desarrollo 2.1. Análisis En este apartado se muestran los aspectos más importantes del análisis realizado para el desarrollo del proyecto. A partir de este punto de la memoria, todos lo que se comenta se refiere a la aplicación de escritorio, que es la que se desarrolla como Trabajo de Fin de Grado Identificación de los usuarios participantes Para esta aplicación se hará una distinción muy básica de usuarios, teniendo usuarios logueados y usuarios no logueados. Usuario no logueado: es todo usuario cuando accede a la aplicación. La funcionalidad que puede ejecutar es muy limitada, ya que sólo puede consultar la documentación. También tiene acceso a la funcionalidad de crear un dispositivo, pero cuando vaya a realizar esto, será necesaria la creación de una sesión de trabajo nueva, lo que hará que se le solicite que introduzca sus credenciales, pasando de esta forma a ser un usuario logueado. Usuario logueado: es el usuario que puede utilizar la aplicación en su totalidad. Ya ha realizado el LogIn y, por lo tanto, puede modificar sesiones añadiendo y eliminando dispositivos, modificándolos, etc. Un usuario no logueado pasará a ser un usuario logueado en el momento en el que introduzca correctamente sus credenciales de Etherios Cloud Catálogo de requisitos del sistema i. Definiciones: Loguearse Entendemos que un usuario se ha logueado desde la aplicación de escritorio cuando ha introducido sus credenciales de usuario, contraseña y servidor al que desea conectarse. Estas credenciales son las de Etherios Cloud de Digi. No será posible registrarse desde la aplicación, sino que se proporciona un enlace a la web del Cloud de Digi para poder realizar el registro en el servidor que se desee (UK o USA). La aplicación a desarrollar no accederá directamente a las bases de datos de Digi, sino que intentará realizar una petición al Cloud con las credenciales introducidas y, a partir de la respuesta, se comprobará si los datos del usuario son correctos. Dispositivo simulado Consistirá en una simulación en la aplicación de escritorio de uno de los dispositivos típicos a los que Digi les aplica una solución M2M para la aumentar la eficiencia de la gestión y funcionamiento de los mismos. Un dispositivo real se conectaría con la nube a través de un dispositivo embebido y enviaría datos sobre su comportamiento. De esta forma, un dispositivo simulado realizará las mismas operaciones pero desde un equipo de escritorio en el que se 12

16 ejecuta la aplicación. Desde el punto de vista de la nube, no habrá ninguna diferencia entre un dispositivo real y uno simulado. Simulación Entendemos por simulación la imitación del comportamiento normal de un dispositivo real. Por ejemplo, un tanque tendrá un nivel que cambiará según el estado de su válvula de entrada y de salida. Esta simulación se ejecutará en la aplicación de escritorio y enviará los datos de la misma a la nube. Se distinguirán dos tipos de simulación en la aplicación de escritorio: Evento 1. Simulación automática: será la simulación inicial, el comportamiento por defecto de un dispositivo. Esta simulación será de la siguiente forma: Tanque: su temperatura oscilará aleatoriamente entre dos valores predefinidos. Camión: i. Ruta: el sistema generará una ruta aleatoria y el camión viajará por ella. ii. Puerta: la puerta permanecerá cerrada. iii. Temperatura: oscilará aleatoriamente entre dos valores predefinidos. iv. Velocidad: oscilará aleatoriamente entre dos valores predefinidos. En este tipo de simulación también se podrán programar eventos como se menciona en el siguiente punto. 2. Manual: el usuario podrá interactuar con los dispositivos simulados para cambiar su comportamiento. Un evento será la programación de la ejecución de un cambio en el estado de un dispositivo simulado. Habrá diferentes tipos de eventos dependiendo de la característica del dispositivo que se quiera modificar. Un ejemplo de evento será la apertura de una válvula de un tanque en un determinado momento. Sesión Una sesión consiste en un marco de trabajo de un usuario logueado. Así, una sesión corresponderá a un único usuario y tendrá una serie de dispositivos simulados. Un usuario podrá tener varias sesiones de trabajo, aunque en la aplicación sólo se permitirá una sesión cargada en cada momento. Notificación Se entiende por notificación la información mostrada a un usuario a raíz de un determinado suceso ocurrido en la simulación. Por ejemplo, una notificación correspondería con el informe de que se ha añadido o eliminado un dispositivo a la sesión de trabajo. 13

17 ii. Requisitos funcionales: En la aplicación de escritorio se especifican los siguientes requisitos funcionales A. Dispositivos. Se crearán dispositivos simulados que podrán conectarse a la nube para enviar datos sobre su estado. Los dispositivos tendrán un comportamiento determinado mediante una simulación. Existirá una simulación por defecto para cada dispositivo. Un dispositivo simulado podrá encontrarse como conectado o como desconectado a la nube. Siempre que un dispositivo esté conectado enviará información a la nube sobre su estado. Cuando un dispositivo no esté conectado, su simulación continuará de forma normal pero estos datos no se enviarán a la nube, sino que se almacenarán y serán enviados una vez se reestablezca la conexión. Es necesario que la nube sepa la fecha y hora en la que se han generado esos datos, independientemente del momento en el que se envíen a la nube. Cada dispositivo podrá ser configurado para modificar parámetros de la conexión. Los parámetros que se permitirá modificar son los siguientes: o Permitir conexión segura o Permitir compresión de los datos o Permitir reconexión cuando se desconecta un dispositivo remotamente Los dispositivos simulados serán vistos como dispositivos reales desde el Cloud. Se permitirá crear dos tipos de dispositivos: tanques y camiones. Un tanque constará de nivel, radio, altura, estado de las válvulas, temperatura, localización, versión de firmware, sistema de ficheros (log y fichero de configuración) Un camión constará de velocidad, estado de la puerta, ruta, temperatura, versión de firmware y un sistema de ficheros equivalente al del tanque. La versión de firmware se representará con una cadena de texto formada por 4 números enteros entre 0 y 127 separados por puntos. La ruta de un camión tendrá un inicio y un final, que podrán ser modificadas por el usuario. Además, se mostrará un mapa en la aplicación que permita ver la posición del camión en todo momento. B. Eventos y simulación Podrán programarse eventos que permitan modificar el estado de los dispositivos en un determinado momento. También se podrán especificar los valores de las características que se desean alcanzar. Dos ejemplos de eventos serían vaciar o llenar el tanque hasta un nivel determinado y alcanzar una temperatura concreta en un momento predefinido. El usuario también podrá modificar la simulación de un dispositivo manualmente. De esta forma, cada dispositivo simulado tendrá una representación gráfica que permita al usuario interactuar con ella y modificar determinadas características de dichos dispositivos. Por ejemplo, el usuario podrá pulsar en una válvula de un tanque para cambiar su estado. 14

18 C. Peticiones La aplicación de escritorio permitirá la recepción de peticiones desde la aplicación web. Estas peticiones serán las siguientes: o Desconexión: petición que permite desconectar un determinado dispositivo simulado. Los dispositivos podrán ser configurados para que se reconecten automáticamente en un tiempo determinado o si no, una vez desconectado, sólo se puede volver a conectar desde la aplicación de escritorio. o Firmware: esta petición permitirá la actualización del firmware de uno o varios dispositivos. El firmware será representado por un número de versión en el dispositivo y esta petición actualizará dicho número. o Sistema de ficheros: la aplicación web podrá enviar una petición para ver el sistema de ficheros de un dispositivo. Este sistema de ficheros consistirá únicamente en un fichero de log y otro de configuración. o Operaciones de tanque: se podrán enviar peticiones para abrir/cerrar las válvulas o cambiar la temperatura de un tanque. o Operaciones de camión: se podrán enviar peticiones para cambiar la temperatura de un camión. D. Sesiones Se permitirán guardar las sesiones de tal forma que se pueda seguir trabajando con ellas en un futuro. La aplicación permitirá añadir tantos dispositivos simulados a una sesión como se desee. Esto se verá limitado por el tipo de cuenta de Etherios Cloud, ya que las cuentas gratuitas permiten hasta un máximo de 5 dispositivos, mientras que una cuenta Premium te ofrece un número ilimitado de ellos. Dentro de una sesión se permitirá copiar, cortar y pegar dispositivos. E. Documentación La aplicación dispondrá de una documentación que servirá de ayuda al usuario para conocer el funcionamiento básico de la misma. Esta documentación estará accesible al usuario desde la aplicación web y también tendrá un breve manual de bienvenida en la aplicación de escritorio. iii. Requisitos no funcionales A. Requisitos de usuarios: Para poder acceder a la totalidad de la funcionalidad de la aplicación, será necesario el registro en Etherios Device Cloud, la nube de Digi. B. Requisitos tecnológicos: La aplicación está dirigida a equipos de sobremesa o portátiles. La aplicación debe funcionar en los sistemas operativos más extendidos de equipos (Windows, Mac, Linux). 15

19 Es necesario disponer de conexión a internet para el correcto funcionamiento de la aplicación. La aplicación ha de adaptarse a diferentes tamaños y configuraciones de pantallas. El rendimiento de la aplicación dependerá de la capacidad computacional del equipo en el que se ejecute y de la velocidad de la conexión a internet del mismo. C. Requisitos de interfaces externas: La interfaz de usuario ha de mantener la estética corporativa de la empresa Digi International. La interfaz y todos sus elementos han de ser equivalentes a los utilizados en la aplicación web. De esta forma, dará más sensación de unidad del sistema. D. Requisitos de desarrollo: El marco de trabajo para el desarrollo del proyecto ha de ser Scrum, cuya principal característica es que se realiza de forma iterativa e incremental. Se utilizará el software JIRA para la gestión del proyecto. 16

20 Casos de uso En esta sección se incluyen los casos de uso más relevantes del sistema así como algunos diagramas de actividad. El resto de los casos de uso se encuentran en el Anexo 1: Casos de uso. El diagrama de casos de uso de la aplicación es el siguiente: Figura 4. Diagrama de casos de uso. 17

21 Caso de uso Descripción Actor Precondición Guardar sesión El sistema guardará la sesión activa del usuario. Usuario El usuario tiene una sesión activa sobre la que está trabajando. Secuencia Paso Acción Normal 1 El usuario pulsa el botón de guardar sesión 2 El sistema comprueba que la sesión ha sido modificada desde la última vez que se guardó. 3 El sistema guarda los datos de la sesión. Postcondición Flujos alternativos y excepciones La sesión del usuario ha sido guardada. Si la sesión del usuario no ha sido modificada desde la última vez que se guardó, el sistema no hace nada. Caso de uso Descripción Actor Precondición Cerrar sesión El sistema cerrará la sesión activa del usuario. Usuario El usuario tiene una sesión activa sobre la que está trabajando. Secuencia Paso Acción Normal 1 El usuario pulsa el botón de cerrar sesión en el menú o cierra la pestaña de la sesión. 2 El sistema comprueba si la sesión no ha sido modificada desde la última vez que se guardó. 3 El sistema cierra la sesión. Postcondición Flujos alternativos y excepciones La sesión del usuario ha sido cerrada. Si la sesión del usuario ha sido modificada desde la última vez que se guardó, el sistema pregunta al usuario si desea guardar. En caso afirmativo se procede al caso de uso Guardar sesión. 18

22 Figura 5. Diagrama de actividad del caso de uso Cerrar sesión. 19

23 Caso de uso Descripción Actor Precondición Crear dispositivo El sistema creará un nuevo dispositivo, comenzará su simulación y lo añadirá a la sesión activa. Usuario El usuario tiene una sesión activa sobre la que está trabajando. Secuencia Paso Acción Normal 1 El usuario arrastra un dispositivo desde la barra de herramientas hasta un hueco libre en la vista de mosaico de la sesión. 2 El sistema comprueba si el usuario tiene una sesión activa. 3 El sistema mostrará al usuario un formulario en el que deberá introducir los valores de cada uno de los parámetros del dispositivo. 4 El usuario elige el tipo de dispositivo 5 El sistema crea el dispositivo, lo conecta a la nube y comienza su simulación. 6 El sistema añade el dispositivo a la sesión del usuario. 7 El sistema marca la sesión como modificada. Postcondición Flujos alternativos y excepciones La sesión del usuario ha sido cerrada. En el punto 1, el usuario puede hacer clic sobre uno de los dispositivos en la barra de herramientas y arrastrar hasta la vista principal para añadir el dispositivo. Si el usuario no tiene una sesión activa, se mostrará un mensaje preguntando si desea crear una nueva sesión. En caso afirmativo, se pasa al caso de uso Crear Sesión. 20

24 Figura 6. Diagrama de actividad del caso de uso Crear Dispositivo. 21

25 Caso de uso Descripción Actor Precondición Cargar sesión El sistema cargará la sesión del usuario previamente guardada para trabajar con ella. Usuario El usuario ha guardado previamente una sesión. Secuencia Paso Acción Normal 1 El usuario pulsa el botón de cargar sesión. 2 El sistema muestra al usuario las sesiones guardadas. 3 El usuario elige la sesión que desea cargar. 4 El sistema comprueba si el usuario está logueado. 5 Si el usuario logueado es el mismo que el usuario de la sesión que desea cargar, ésta se carga. 6 El sistema conecta todos los dispositivos de esa sesión a la nube y continúa con su simulación. Postcondición Flujos alternativos y excepciones La sesión del usuario ha sido cargada para poder trabajar con ella. Si el usuario no está logueado, se pasa al caso de uso LogIn. Si el usuario logueado es distinto al de la sesión que se desea cargar, se muestra un mensaje advirtiéndolo y se pregunta al usuario si desea loguearse con la otra cuenta. En caso afirmativo, se pasa el caso de uso LogIn. 22

26 Figura 7. Diagrama de actividad del caso de uso Cargar Sesión. 23

27 Caso de uso Descripción Actor Precondición Programar evento El sistema programa un evento determinado para uno o varios dispositivos. Usuario El usuario tiene una sesión activa sobre la que está trabajando. El usuario ha seleccionado uno o varios dispositivos. Secuencia Paso Acción Normal 1 El usuario selecciona uno o varios dispositivos y pulsa el botón programar evento. 2 El sistema muestra un formulario con los datos del evento. 3 El usuario introduce el tipo de evento y la fecha. 4 El evento queda programado. Postcondición Flujos alternativos y excepciones Comentarios El evento queda programado y se ejecutará en la fecha determinada. Si llegado el momento de ejecución del evento, la aplicación no está funcionando, el evento no se llevará a cabo. Hay eventos que son específicos de un determinado tipo de dispositivo. Por ejemplo, un camión no puede tener un evento de apertura/cierre de válvulas. Por ello, si se seleccionan dispositivos de diferente tipo sólo estarán disponibles los eventos comunes a ellos. 24

28 2.2. Diseño En este bloque se desarrollan los aspectos más importantes relacionados con el diseño de la aplicación de escritorio, tanto la interfaz gráfica como la arquitectura del sistema y el almacenamiento de datos Diseño de la interfaz de usuario En este apartado se muestran los prototipos más importantes y su funcionamiento. Para llevar a cabo el diseño de la interfaz de usuario, se optó por realizar prototipos de baja fidelidad en las pizarras de la empresa. Esta es una de las técnicas más usadas en Digi y se decidió que esta era la mejor manera de llevarlos a cabo ya que es un método sencillo, rápido y económico. La pantalla inicial de la aplicación será la siguiente: Figura 8. Prototipo de pantalla principal Como vemos, la ventana principal consta de un menú, una barra de herramientas y un panel con diferentes pestañas. Cuando se abre la aplicación por primera vez, se observan dos pestañas abiertas. En la primera pestaña se podrá consultar una documentación HTML sobre la aplicación, mientras que en la segunda se mostrará una primera sesión vacía (y todavía sin usuario asignado). Si cambiamos a la pestaña en la que se encuentra la primera sesión creada, podremos comenzar a trabajar añadiendo dispositivos. Podemos añadir un dispositivo arrastrándolo 25

29 desde la barra de herramientas hasta la vista de sesión. En ese momento, el sistema mostrará al usuario un formulario para que introduzca los valores deseados para cada uno de los parámetros de la simulación. Por ejemplo, para la creación de un camión introducirá nombre, versión de firmware Cuando intentemos añadir un dispositivo por primera vez, el sistema intentará asignar la sesión de trabajo a un usuario, por lo que será necesario que nos logueemos. Para ello, aparecerá una ventana en la que el usuario podrá introducir su nombre, contraseña y servidor, así como el nombre de la sesión que desea crear. Una vez hecho esto, el dispositivo será añadido a la sesión y podremos seguir trabajando. De esta forma, la interfaz principal de la vista de sesión quedará de la siguiente forma: Figura 9. Prototipo de vista de sesión en forma de mosaico Como vemos, se muestran los dispositivos en forma de mosaico, pudiendo visualizar los aspectos fundamentales de los mismos como el nombre o el tipo de dispositivo. También dispondremos de espacios para añadir dispositivos nuevos. Cuando haya más dispositivos creados de los que se puedan mostrar por pantalla, aparecerá una barra de scroll para poder visualizarlos todos. El usuario también tendrá la opción de cambiar la vista. Para ello, debe acceder a View desde el menú superior. Se puede visualizar el contenido de la sesión en forma de mosaico, como se ha visto en la figura 9, o en forma de tabla como se muestra a continuación. 26

30 Figura 10. Prototipo de vista de sesión en forma de tabla Desde ambas vistas, el usuario podrá seleccionar uno o varios dispositivos haciendo clic sobre ellos. De esta forma, podrá realizar las siguientes operaciones sobre ellos: Copiar, cortar y pegar dispositivos. Eliminar dispositivos. Ver los detalles de los dispositivos. Programar eventos. Configurar dispositivos. Conectar/desconectar dispositivos. En lo referente a la barra de menú, el usuario dispondrá de las siguientes opciones: File: para realizar tareas relacionadas con la sesión. o New Session: crea una nueva sesión de trabajo. o Load Session: carga una sesión de trabajo previamente guardada. o Save Session: guarda la sesión de trabajo actual para poder cargarla de nuevo más tarde. o Remove Session: cierra la sesión de trabajo actual y la elimina, eliminando así todos sus dispositivos asociados. o Close Session: cierra la sesión. Devices: para llevar a cabo la funcionalidad relacionada con los dispositivos. 27

31 o o o o o o Remove: elimina un dispositivo de la simulación. Después de pulsar este botón, la aplicación mostrará un mensaje de alerta para preguntar al usuario si realmente desea eliminar el dispositivo. Si el usuario no ha seleccionado ningún dispositivo, este botón no tendrá efecto. Configure: permitirá mostrar y modificar los parámetros de configuración del dispositivo. Add Event: al pulsar este botón, se abrirá una ventana con un formulario que permitirá la programación de eventos para los dispositivos que se hayan seleccionado. Copy/Cut/Paste: permite copiar, cortar o pegar dispositivos. Esta funcionalidad también se podrá realizar pulsando el botón derecho sobre un dispositivo en la vista de sesión. View details: muestra los detalles de un dispositivo en una nueva pestaña. En esta vista, el usuario podrá ver una representación gráfica del dispositivo, con la que podrá interactuar. Del mismo modo, también verá sus detalles como nombre, Device ID (ID que le asigna la Cloud), si está conectado y otros aspectos específicos de cada tipo de dispositivo (nivel, válvulas, temperatura, velocidad, etc). También se podrá acceder a la vista de detalles haciendo doble clic sobre un dispositivo. Connect/Disconnect: conecta o desconecta el dispositivo a la nube. View: desde aquí el usuario podrá elegir entre la vista de mosaico (vista por defecto) y la vista de tabla. Help: este menú tiene dos funciones: o Welcome page: muestra la página de bienvenida en caso de que no se estuviera mostrando ya. o About: da información básica sobre la aplicación como la versión. La vista de detalles de un tanque y de un camión se muestra en las figuras 11 y 12 respectivamente. 28

32 Figura 11. Vista de detalle de un tanque Figura 12. Vista de detalle de un camión. 29

33 Diagrama de navegación Tal y como se ha planteado la aplicación, se mostrará una ventana principal al usuario en la que habrá un panel de pestañas. En este panel se creará una pestaña para la documentación, otra para la vista de sesión y otra para cada dispositivo que se quiera inspeccionar. A parte de estas pestañas, se mostrarán ventanas para el LogIn, la programación de eventos y la configuración de dispositivos. De este modo, el diagrama de navegación queda del siguiente modo: Figura 13. Diagrama de navegación Arquitectura del sistema Como se ha comentado en la introducción de esta memoria, el sistema completo tendrá una arquitectura formada por un equipo con la aplicación de escritorio, la nube, un servidor con la aplicación web y otro equipo en el que se visualiza dicha aplicación. Por otro lado, en lo que se refiere a la aplicación de escritorio, disponemos de una arquitectura típica de tres capas: Capa de presentación: encargada de mostrar los datos al usuario. Capa de lógica de negocio: llevará a cabo los procesos de la aplicación. En esta capa se encontrará fundamentalmente la simulación del comportamiento de los dispositivos simulados. 30

34 Capa de persistencia: se encarga del almacenamiento y acceso de los datos. Principalmente se ocupará de la comunicación con la nube y del almacenamiento de datos en el equipo Almacenamiento de datos Como hemos comentado en el punto anterior, nos encontraremos con dos ubicaciones distintas para el almacenamiento de los datos: Equipo En el equipo en el que esté funcionando la aplicación de escritorio será necesario almacenar cierta información de la sesión. Se guardará el estado de la sesión, es decir, los dispositivos que hay simulados, así como su configuración, programación de eventos y su estado en un determinado momento. También será necesario almacenar el usuario al que pertenece la sesión (por razones de seguridad no se almacenará la contraseña). Esta información es necesaria almacenarla en el equipo para poder permitir al usuario la simulación y el trabajo en modo offline, es decir, sin conexión a internet. Debido a la poca cantidad de datos que hay que almacenar y a su estructura sencilla, se ha optado por no utilizar una base de datos sino guardar esta información en el equipo utilizando una estructura de directorios. Esta decisión está justificada por la sencillez del método y porque permitirá al usuario navegar por dicha estructura de carpetas y visualizar los dispositivos con sus correspondientes archivos de configuración, que serán los mismos que los utilizados en aplicaciones reales. Etherios Cloud El otro punto de almacenamiento de datos es la nube de Digi, a la que se conectarán los dispositivos simulados y enviarán datos sobre su simulación. Para ello, Etherios Cloud ofrece varias formas de almacenamiento, de las cuales usaremos dos fundamentalmente. La primera consiste en un sistema de ficheros, donde se almacenará información sobre las notificaciones de una sesión y sobre los dispositivos que hay en cada sesión, teniendo de esta forma dos archivos llamados NombreSesionNotifications.txt y NombreSession.txt. La segunda forma que utilizaremos para subir datos a la nube será mediante DataStreams. Los DataStream son flujos de datos asociados a cada dispositivo que permiten almacenar datos a lo largo del tiempo. Los DataStream suponen una forma de almacenamiento más sólida, ya que se puede definir su tipo (entero, String, booleano, etc), añadir una descripción, determinar tiempo de validez, visualizar gráficos sobre sus valores a lo largo del tiempo, etc. Esta será la forma de almacenar los datos sobre la simulación de cada dispositivo (nivel, temperatura, velocidad, etc). 31

35 Diseño de clases Como hemos dicho, la aplicación estará dividida en tres capas. Debido a la naturaleza del problema a resolver, no se ha hecho distinción entre modelo de la aplicación y lógica de negocio. Esto es debido a que las clases del modelo y las de la lógica de negocio están estrechamente unidas y la línea que las separa se difumina en muchas ocasiones. Así, las clases correspondientes con los dispositivos simulados y las correspondientes a su simulación o comportamiento están unidas en la lógica de negocio. Figura 14. Diagrama de paquetes En la capa de presentación se incluirán las clases que se encargan de mostrar la información al usuario. Por simplicidad, en los diagramas de clases siguientes no se han incluido los accesores (tanto getters como setters) ni todos los constructores de las clases. Figura 15. Clases de la capa de presentación 32

36 En la capa de presentación, cabe destacar lo siguiente: Las clases TankDetail y TruckDetail formarán las ventanas de detalle del tanque y camión respectivamente. MainWindow será la ventana principal de la aplicación. TankControl consistirá en un elemento gráfico encargado de mostrar el estado de un tanque en todo momento y permitir al usuario interactuar con él (tal y como se ve en la Figura 11. Vista de detalle de un tanque). TruckMap será el encargado de mostrar la ruta y el punto en el que se encuentra un camión en todo momento, actualizándose según se mueva el camión. Por otro lado se encuentran las clases de la lógica de negocio. En este paquete se engloban todas las clases relacionadas con los dispositivos simulados, su comportamiento, eventos, sesión y funcionalidades como el LogIn. Figura 15. Clases de la capa de lógica de negocio Por último, en la capa de persistencia encontramos tres clases: CloudConnector, SessionSaver, DeviceFileConfiguration y RoutePoints. La clase CloudConnector se encarga de llevar a cabo la comunicación con el Cloud. Esta clase ya estaba desarrollada por Digi y se ha incluido en el proyecto para utilizar su funcionalidad. Por otro lado, tenemos la clase SessionSaver que se encarga de almacenar en el equipo todos los datos relacionados con la sesión (usuario, dispositivos y su estado, etc) para su posterior uso. La clase DeviceFileConfiguration se encarga 33

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