bakalářská práce

Návrh a realizace domácího serveru na platformě mini-PC

Text práce 11.18 MB

Autor práce: Emanuel Antol

Ak. rok: 2025/2026

Vedoucí: Ing. Lukáš Benešl, Ph.D.

Oponent: Ing. Karel Kuchař, Ph.D.

Abstrakt:

Táto bakalárska práca sa venuje problematike návrhu, realizácie a testovania prototypu energeticky úsporného a kompaktného domáceho Network Attached Storage (NAS) servera na platforme mini Personal Computer (PC). Cieľom práce bolo vytvoriť centralizované riešenie, schopné súčasne zabezpečovať multimediálny streaming, automatizované zálohovanie užívateľských dát, lokálnu správu prvkov inteligentnej domácnosti, nahrávanie a spracovanie obrazu z bezpečnostných kamier v reálnom čase.
V prvej kapitole sú stanovené úvodné požiadavky výsledného riešenia. Kapitola taktiež obsahuje rešerš a porovnanie dostupných komerčných produktov. Pre finálne riešenie bolo zvolené mini PC Lenovo M920Q/X s procesorom Intel Core i5 8500T, a 64 GB Random Access Memory (RAM). Splnenie špecifických požiadaviek bolo dosiahnuté pridaním tichého chladiča, diskového radiča Dell H200, v režime IT (Initiator-Target), a akcelerátora Google Coral.
Softvérové riešenie je postavené na Proxmox Virtual Enviroment (VE), v ktorom je virtualizovaný operačný systém TrueNAS Scale. Ten spravuje diskové pole a poskytuje prístup ostatným softvérovým komponentom. Všetky aplikačné služby, okrem softvéru Home Assistant, bežia v izolovaných Docker kontajneroch v Linux kontajneroch (LXC). Medzi ne patrí Jellyfin na distribúciu médií, Nextcloud na synchronizáciu súborov a automatizované zálohy dát, Immich na zálohu fotografií a Frigate NVR pre nahrávanie a analýzu záznamov kamerového systému. Home Assistant potom umožňuje ovládanie zariadení inteligentnej domácnosti a taktiež ich monitorovanie a automatizáciu v spojení s Elektronický zabezpečovací systém (EZS) Jablotron. Bezpečný prístup a vzdialené pripojenie zabezpečuje NGINX Proxy Manager a Virtual Private Network (VPN) platforma Tailscale.
V rámci praktického testovania v reálnej prevádzke boli overené prevádzkové charakteristiky systému. Pri kontinuálnom zázname a analýze piatich 4K H.265 videostreamov bezpečnostných kamier sa zaťaženie procesora pohybovalo medzi 15% až 20% s priemernou dobou detekcie objektu 8 ms na snímku. Priemerná spotreba celého systému pri tomto zaťažení dosiahla 30W. Finálne riešenie NAS servera tak splnilo všetky počiatočné požiadavky.

Klíčová slova:

Docker, Frigate, Google Coral, Mini PC, NAS, Proxmox, Strojové videnie, TrueNAS Scale, Umelá inteligencia

Termín obhajoby

16.06.2026

Výsledek obhajoby

obhájeno (práce byla úspěšně obhájena)

znamkaBznamka

Klasifikace

B

Průběh obhajoby

Student prezentoval výsledky své práce a komise byla seznámena s posudky. Student obhájil bakalářskou práci a odpověděl na otázky členů komise a oponenta. Otázky: 1) V textu práce na více místech uvádíte, že vycházíte z nástrojů často využívaných komunitou (např. str. 29, reference [36]). Uveďte kolik a jaké zdroje jste analyzoval pro podporu těchto tvrzení. Byla provedena vlastní analýza, nebo došlo k převzetí provedené analýzy? 2) Popište limity navrženého řešení z pohledu dlouhodobého běhu (uvažujte provoz 24/7 po dobu 1 roku), možnosti správy a počtu připojených zařízení (počet, datový tok). 3) Prečo množstvo dát závisí na počte pohybov v zábere? 4) Ako by sa dal upraviť systém aby sa znížila záťaž na komunikačný kanál? 5) Aký je váš vlastný programový výstup?

Jazyk práce

slovenština

Fakulta

Fakulta elektrotechniky a komunikačních technologií

Ústav

Ústav telekomunikací

Studijní program

Telekomunikační a informační systémy (BPC-TLI)

Složení komise

prof. Ing. Dan Komosný, Ph.D. (předseda)
doc. Ing. David Kubánek, Ph.D. (místopředseda)
Ing. Pavel Vajsar, Ph.D. (člen)
Ing. Michal Kohoutek, Ph.D. (člen)
Ing. Ondřej Mokrý, Ph.D. (člen)
Ing. Lukáš Benešl, Ph.D. (člen)
Ing. Ondřej Klíčník (člen)

Posudek vedoucího
Ing. Lukáš Benešl, Ph.D.

Student navrhl, realizoval a zdokumentoval funkční domácí NAS server na platformě mini-PC, který zajišťuje multimediální streaming, síťové úložiště a automatizované zálohy, správu a nahrávání kamerového systému i integraci chytré domácnosti prostřednictvím Home Assistant a EZS Jablotron. Součástí práce je i bezpečný vzdálený přístup a analýza výkonnostních charakteristik systému.
Technická zpráva je přehledně strukturována do čtyř logicky navazujících kapitol. Práce obsahuje dostatečné množství ilustrací, tabulek a grafů, které dobře dokumentují postup realizace i naměřené výsledky.
Práce je formálně zpracována na dobré úrovni. Terminologie je používána konzistentně, seznam zkratek některé zkratky duplikuje., avšak to nijak nenarušuje BP.
Student pracoval se širokým spektrem zdrojů zahrnujících oficiální dokumentaci výrobců, komunitní zdroje i odborné srovnávací materiály.
Výsledkem práce je plně funkční a reálně provozovaný server integrovaný v domácím prostředí. Praktický přínos je mimořádný – systém byl nasazen do ostrého provozu a výsledky testování (přesnost detekce objektů blížící se 100 %, spotřeba 30 W při plném zatížení) přesvědčivě dokládají kvalitu řešení. Práce byla navíc prezentována na studentské konferenci EEICT 2026.
Student pracoval samostatně, iniciativně a průběžně konzultoval postup realizace. V průběhu semestru prokazoval hluboké technické znalosti a schopnost řešit praktické problémy.
Hodnotím stupněm A-98 bodů. Výsledný počet bodů navržený vedoucím: 98

Známka navržená vedoucím: A

Posudek oponenta
Ing. Karel Kuchař, Ph.D.

Bakalářská práce na téma: „Návrh a realizace domácího serveru na platformě mini-PC“ je zpracována 68 stranách, kde je práce členěna celkem do čtyř kapitol. Teoretická část práce se zabývá definováním vstupních požadavků na cílový vytvořený systém, kde je kladen důraz na rozměry, zpracování obrazu v reálném čase a minimalizaci spotřeby elektrické energie. Praktická část práce je rozdělena na část realizace a výsledky, kde je provedeno vyhodnocení vybraných charakteristik. Práce využívá celkem 68 zdrojů, kde se jedná spíše o odkazy na zmiňované nástroje, v textu jsou uvedeny vhodně. Z formálního hlediska se v práci vyskytují drobné nedostatky, jako např. tab 1.1 a 1.2 přetékají za pravý okraj textového bloku, stejně tak uvedený příklad systémové konfigurace na obr. 3.16 bych doporučil řešit výpisem textu. Některé tabulky jsou méně přehledné z pohledu rozlišitelnosti jednotlivých řádků (např. tab. 1.2). V teoretické části je místy nejasné, zda byla provedena vlastní analýza srovnávaných nástrojů, nebo došlo k převzetí výstupů. Z praktického pohledu je dokumentace postupu v některých pasážích strohá a není zcela zjevné jaké změny se provádí v návaznosti na upravovaný soubor. Příkladem viz str. 50, kde student uvádí: „Inštalácia je realizovaná inštalačným skriptom, ktorý je nutné spustiť priamo v Proxmox konzole. Skript je dostupný na oficiálnej stránke projektu Tailscale [68].“. Samotný postup tak není součástí práce ani příloh a je na něj odkazováno, tím je snížena celková replikovatelnost navrženého řešení. Nicméně výsledné řešení je funkční a splňuje funkční požadavky. Zadání práce považuji za splněné a zejména z důvodu zmíněných nedostatků navrhuji bodové hodnocení C/78 bodů a práci doporučuji k obhajobě. Otázky k obhajobě:
  1. V textu práce na více místech uvádíte, že vycházíte z nástrojů často využívaných komunitou (např. str. 29, reference [36]). Uveďte kolik a jaké zdroje jste analyzoval pro podporu těchto tvrzení. Byla provedena vlastní analýza, nebo došlo k převzetí provedené analýzy?
  2. Popište limity navrženého řešení z pohledu dlouhodobého běhu (uvažujte provoz 24/7 po dobu 1 roku), možnosti správy a počtu připojených zařízení (počet, datový tok).
Výsledný počet bodů navržený oponentem: 78

Známka navržená oponentem: C

Odpovědnost: Mgr. et Mgr. Hana Odstrčilová