كيف يمكن أن يبدو مشروع دراسة الطالب في إنترنت الأشياء؟ ما الذي يمكن للطالب تعلمه حقًا في عام إذا لم يكن قد واجه هذا الموضوع من قبل؟
وانتهت السنة الأولى من برنامج Samsung IoT Academy بنهائي المنافسة التي جرت بين الخريجين في الجامعات التجريبية (MIPT و MIREA). كان كل من المشاريع التي وصلت إلى النهائيات مثيرة للاهتمام بطريقتها الخاصة ، وأقترح أدناه التعرف عليها. هذا هو في الأساس عرض لمجموعة من المواضيع المحتملة التي يمكن معالجتها ، بناءً على المعرفة المكتسبة في برنامجنا.
حول مسابقة Samsung IoT Academy
في 12 يوليو ، انتهى الحدث لأول مرة العام الدراسي لأكاديمية IoT Samsung - نهائي مسابقة المشروع بين الجامعات. بعد النصف الأول من العام المخصص لدراسة دراسات الحالة ، قام المشاركون في الدورة في MIREA و MIPT بعمل نماذجهم الأولية لأجهزة إنترنت الأشياء للفصل الدراسي الثاني بأكمله. حدد الطلاب أفكار المشروع حسب تقديرهم ، وعمل المعلمون كمستشارين.
بالنسبة للنهائيات ، اخترنا أفضل 10 مشاريع. لم يكن لدى المشاركين سوى 5 دقائق للتحدث. يمكنك مشاهدة الفيديو الكامل لما حدث على موقع يوتيوب:
وقد تم تقييم المشاريع من قبل لجنة تحكيم تتكون من المهندسين المتخصصين وممثلي المجتمع الأكاديمي ورجال الأعمال. رئيس لجنة التحكيم هو ستانيسلاف بولونسكي ، رئيس قسم البحث والتطوير المتقدم في مركز أبحاث سامسونج ، وهو عالم فيزياء التعليم ، دكتوراه ، مهندس وعالم: لقد عمل في الولايات المتحدة لأكثر من 20 عامًا ، ومصالحه البحثية واسعة بشكل لا يصدق - من كيمياء الكم إلى علم التحكم الآلي الطبي. عبدك المتواضع كان أمين هيئة المحلفين.
وكانت الترشيحات للمسابقة على النحو التالي:
- التميز الفني
- الأعمال والمجتمع
- الفائز المطلق
- اختيار المستخدم
حصل الفائزون على غسالات وجوائز من شركتنا.
وقد فاز الكأس بالجائزة ، والذي تم تحديده من خلال ترشيح "الفائز المطلق". بالإضافة إلى ذلك ، كان الفوز إلى جانب MIREA في ترشيحات "الأعمال والمجتمع" و "اختيار المستخدم". فاز طالب من MIPT بترشيح "التميز الفني".
نظرة عامة على المشروع
موتو جارد. دميتري فايشوك ، ميريا
حصل هذا المشروع بقرار من لجنة التحكيم بالإجماع على جائزة "الفائز المطلق". تخرج مؤلف المشروع دميتري فايشوك من السنة الثالثة في معهد MIREA لتكنولوجيا المعلومات.
في بلدنا ، يُسمح بإصدار حقوق الفئتين الأدنى "A1" و "M" بدءًا من 16 عامًا. والعديد من المراهقين يحلمون بالدراجة أو سكوتر. بالنسبة للوالدين ، هذا مصدر خبرة ، في المقام الأول لسلامة الطفل. قرر دميتري المساعدة في حل مثل هذه المواقف. مهمة جهازه هي تتبع الموقع وتزويد الوالدين بمعلومات حول الأحداث الخطيرة ، مثل الكبح المفاجئ ، الصدمة ، السقوط ، تجاوز المنطقة المسموح بها. النموذج الأولي هو صندوق من الورق المقوى بداخله: لوحة STM32 Nucleo L152RE (هذه لوحة في عامل الشكل المتوافق مع Arduino ، ولكن استنادًا إلى متحكم متحكم STM32 L1) ، ووحدات قياس التسارع ، وتعقب GPS ، ومستشعر الاهتزاز ، واتصالات GSM.
من الجدير بالذكر أن مشروع Dmitry معقد للغاية في هندسته المعمارية: هنا يوجد سحابة ، تطبيق محمول ، وبرنامج مكتوب ذاتيًا لوحدة تحكم دقيقة لنظام تشغيل RIOT OS.
في المسابقة ، كان لدى لجنة التحكيم سؤال واضح: "لماذا لا تستخدم هاتفًا ذكيًا حديثًا لحل المشكلة ، لأن جميع أجهزة الاستشعار الضرورية (مقياس التسارع ، الجيروسكوب ، الاتصالات المتنقلة) موجودة بالفعل؟" ومع ذلك ، لاحظ المؤلف عن حق أن للجهاز المنفصل العديد من المزايا: يمكن تركيبه على خوذة أو مركبة ، وجعله غير قابل للإزالة ، وتحسين طاقة البطارية ، وجعله في جميع الأحوال الجوية ، وما إلى ذلك.
إدارة نظام الخزائن الذكية. فلاديسلاف مولودتسوف ، MIPT.
تم الاعتراف بالمشروع باعتباره الأفضل في ترشيح "التميز الفني". أعجب الحكام بدرجة التنفيذ الفني للنموذج الأولي. تأثرت بشكل خاص بحقيقة أن فلاديسلاف كان أصغر مشارك في الجولة النهائية من المسابقة.
نعم ، فلاديسلاف مولودتسوف طالب في السنة الأولى ، لكن العديد من الطلاب الأكبر سنا يفتقرون إلى هذا المثابرة والعمل الشاق. قدم أجمل نموذج مظاهرة. تبدو خزنته مثالية ، مثل خزنة حقيقية ، إذا كنت لا تعرف أنها خشبية.
علمنا من قبل أن طلاب FizTech لديهم نهج شامل ولا يبحثون عن طرق سهلة! حقيقة واحدة بسيطة: حتى أنه قام بتجميع مزلاج كهروميكانيكي خاص به على أجهزة الباب ، لأنه ببساطة "لن يكون مثيرًا للاهتمام".
لم يتمكن فلاديسلاف من الحضور شخصيًا ، لذلك تم تقديم العرض التقديمي عبر رابط الفيديوتحتوي الخزنة على شاشة LCD ولوحة مفاتيح مصفوفة ومؤشرات LED توضح حالة الخزنة (مفتوحة / مغلقة) ، والتي تم استخدام مفتاح القصب والمغناطيس. يوجد مكبر صوت لرفع التنبيه في حالة القرصنة. لقد قمت بتوصيل جميع الأجهزة الطرفية بنفسي ، دون استخدام مكتبات خارجية.
الواجهة الرسومية للبرنامج بسيطة ولكنها مفهومة. يعرض حالة كل خزنة: مفتوحة ، مغلقة ، محظورة ، قرصنة.
من المفترض أن مثل هذا النظام يمكن أن يكون مطلوبًا من قبل الفنادق والنوادي الرياضية ، وأي شركات فقط يكون للموظفين فيها خزائن شخصية. لم يقم النظام بتطوير قضايا أمنية بشكل كامل ، والتي ، من الواضح ، يجب أن تكون موضوعًا لمزيد من التطوير للمشروع.
نظام لمحاكاة الظروف الجوية والوقت من النهار في ظروف الليل القطبي. بولينا روجيتسكايا ، ميريا
حصل هذا المشروع على جائزة في ترشيح "الأعمال والمجتمع". هذا الترشيح صعب بلا شك للطلاب والمعلمين الذين ليس لديهم الخبرة اللازمة في الأعمال التجارية ، وأكثر من ذلك في سوق الإنترنت الناشئة للأشياء. كانت مناقشة هيئة المحلفين عاصفة ، ولكن في النهاية ، اتفقت آراء هيئة المحلفين على أن مشروع بولين لديه إمكانات تجارية حقيقية.
ربما سمعت هذه النصيحة: لا تستخدم هاتفك الذكي قبل النوم؟ الصياغة ليست صحيحة تمامًا ، لأننا نتحدث عن مخاطر الضوء "الأزرق" البارد لشاشة الهاتف الذكي. من المعروف أن مثل هذا الضوء يقلل من تخليق الميلاتونين في جسم الإنسان ، والذي يسمى أيضًا هرمون النوم. لهذا السبب ، على سبيل المثال ، تتمتع هواتف Samsung الذكية بخيار تشغيل مرشح الضوء الأزرق وفقًا لجدول زمني.
وإذا نظرت إلى المشكلة على نطاق أوسع؟ بعد كل شيء ، يمكنك أيضًا إعادة بناء الإضاءة الاصطناعية من حولنا بحيث تحاكي المسار الطبيعي للشمس. المهمة ذات صلة بشكل خاص بتلك المناطق في بلادنا حيث "الليالي البيضاء" جميلة بشكل مذهل ، ولكن ليس من السهل أن تغفو. وليس فقط! لا يؤثر طيف الإضاءة على وضع السكون فحسب ، بل يؤثر أيضًا على مستوى الأداء.
يقترح مشروع بولينا إنشاء "غرفة استرخاء" في المكتب ، حيث يمكن للشخص التقاعد وتشغيل الإضاءة المثالية من وجهة نظر إيقاعه الحيوي. وفي مكان عمل الموظف ، خلال النهار ، قم بتغيير درجة حرارة اللون ديناميكيًا حتى لا تعطل إيقاعاتنا البيولوجية الطبيعية. نعم ، مع مراعاة الخصائص الفردية: القبرة ، البوم ...
بشكل عام ، هذا المشروع من فئة تلك القصص عندما يؤدي عدم القدرة على تقديم عمل المرء إلى الفشل. في المرحلة التأهيلية للمسابقة ، كان من الصعب التكهن من المواد المقدمة بتنفيذ التحكم التلقائي في الإضاءة. كان هناك شكل مع "أشرطة التمرير" في الفيديو ، وكان الانطباع أنه كان مجرد "لمبة إضاءة ذكية" تافهة. ولم تسمح لنا سوى التعليقات الإضافية من مدير المشروع بتقدير حجم العمل.
في وقت لاحق ، في الجولة النهائية ، تم تنظيم دورات تدريبية على مهارات العرض. أظهر الرجال هذه المهارات الضرورية للغاية في أدائهم ، ونعتقد أنهم سيستخدمونها في المستقبل.
مراقبة البضائع. ألكسندر فيلاتوف ، ميريا
حصل هذا المشروع على تصويت تعاطف الجمهور. لقد عرفنا مؤلفه لفترة طويلة: قبل عام بالتحديد كان مشاركًا في الحدث الأول لأكاديمية إنترنت الأشياء - المدرسة الصيفية على إنترنت الأشياء ، التي عقدت في معهد موسكو للفيزياء والتكنولوجيا.
قدم ألكسندر الآن نظامه الخاص بـ "اللوجستيات الذكية" ، والذي سيسمح بحل مهام تتبع ومراقبة شروط نقل البضائع ، وجمع البيانات حول الانتهاكات. يمكن أن يكون هذا النظام مفيدًا لكل من شركات التأمين وشركات الشحن. إن تنفيذ المشروع بسيط: جمع عن بعد لمؤشرات المستشعر من متتبع مرتبط بحمل محدد ، وتحليل هذه المؤشرات على الخادم وتسليمها إلى العميل في شكل مناسب. يقترح تجهيز جهاز إنترنت الأشياء بالمستشعرات التالية: مقياس التسارع ، الرطوبة ، الاهتزاز ، الإمالة ، مستشعرات درجة الحرارة ، بالإضافة إلى وحدة GPS.
تتضمن مزايا المشروع واجهة المستخدم ، والاستخدام المناسب لـ Yandex.Maps API ، والتطبيق المحمول ، والحساب المختص لاستهلاك الطاقة وتكلفة مكونات النظام.
تسبب المشروع في نقاش حول العديد من القضايا الهامة: كيفية ضمان نقل البيانات لاسلكيًا إذا كان الجهاز موجودًا مع الحمل داخل حاوية معدنية؟ كان أحد الاقتراحات المقدمة من هيئة المحلفين هو تطوير هيكل متصل ليس داخل الحاوية ولكن خارجها. كما نوقشت الجوانب القانونية: هل من الممكن استخدام شهادة مثل هذا الجهاز في المحكمة ، في حالة وجود نزاع حول المسؤولية عن الأضرار التي لحقت بالشحنة؟
يجب أن أعترف بأن تعاطفي كان إلى جانب هذا المشروع وأنا سعيد جدًا لأن الجمهور صوت لصالحه.
التحكم عن بعد ومراقبة مجموعة من المضخات الصناعية. فياتشيسلاف ستاروفيتوف وكيريل كوماروف ، MIREA
المشروع من طلبة قسم الأتمتة الصناعية بمعهد تكنولوجيا المعلومات MIREA. المشكلة التي حلها الطلاب بسيطة للغاية: هناك العديد من القرى البعيدة عن مركز المنطقة مع إشارة خلوية غير مستقرة. لتزويدهم بإمدادات المياه ، يتم تثبيت أبراج المياه. يتم ضخ المياه إليها باستخدام محطات الضغط. تستخدم وحدات التحكم المنطقية الصناعية (PLCs) للتحكم في محطات الضغط. للسيطرة على عملهم ، مطلوب عامل.
في المشروع ، تم تنفيذ التحكم عن بعد في المضخات من خلال اتصال لاسلكي إلى PLC. تتمثل الصعوبة الرئيسية لهذا النوع من المشاريع في التعامل مع معدات وواجهات الطرف الثالث. لهذا ، كان من الضروري التعامل بجدية مع البرمجة منخفضة المستوى من أجل التحكم في الأجهزة.
قدم الرجال في المسابقة عرضًا توضيحيًا كاملًا يتكون من:
- جهاز تحكم منطقي قابل للبرمجة (PLC) Omron CJ1M
- محول التردد Omron VS mini J7
- المحرك Siemens 1LA7050-2AA60
- وحدات التحكم الدقيقة للأجهزة غير السلكية للتحكم في المضخة عن بعد ، المتصلة بمحطة القاعدة عبر LoRa
يمكن للجميع التأكد من أن النظام يضخ بانتظام المياه من الحاوية إلى الزجاجة.
أظهر هذا الفريق ميلًا للتصميم الصناعي ، حيث صنع علبًا رائعة متعددة الألوان على طابعة ثلاثية الأبعاد. لقد وضعوا الأجهزة النهائية لـ "إنترنت الأشياء" من مجموعة التدريب - وحدات التحكم الدقيقة ذات الأزرار (للتحكم اليدوي في المضخة) ، والترانزستورات (لتبديل الحمل).
أثبت Starovoitov Vyacheslav بالفعل في هاكاثون الربيع في MIREA أنه مصمم واجهة موهوب. وهذه المرة ، بدا تصميمه لتطبيق التحكم في المضخة موجزًا وأنيقًا:
مشاريع أخرى
بالنسبة لمقالي ، اخترت ، من وجهة نظري ، أكثر المشاريع إثارة للاهتمام ، "عدة عشرات من الأعمال الطلابية المتروكة" ، ومن بينها يمكن ملاحظة ما يلي ، على سبيل المثال:
- حمام ذكي. تميز المشروع بفكرة أصلية وتسبب في اهتمام وإثارة حقيقيين ليس فقط بين هيئة المحلفين ، ولكن أيضًا بين ضيوف المسابقة. ربما لأن "الحمام" هو موضوع يفهمه الجميع. كان جوهر المشروع هو الإشارة إلى تجاوز العتبات المسموح بها في الغرفة ، ومراقبة حالة زائر الحمام: هل يتحرك أم أنه فاقد الوعي بالفعل؟
- مؤشر موقع الموظف لرئيس القسم ، تم إعداده كبرنامج لـ "الساعة الذكية" Samsung Gear S3. مشروع تعليمي قوي مع كمية كبيرة من برمجة الويب للدراسة الذاتية في جافا سكريبت.
- إن نظام التهوية التكيفي هو مهمة عملية قادمة من الحياة الواقعية ، ونموذج أولي مثير للاهتمام - ولكن الحل ، للأسف ، لم يتم وضعه من وجهة نظر النظام ككل ، ويستهلك الكثير من الطاقة.
- "متجر ذكي" - بناء مسار خفيف من الرف إلى الرف ، بناءً على عبء العمل الحالي للأقسام وسياسة التسويق في المتجر.
- نظام مراقبة الحمل على محاكيات الكتل: أضف أجهزة استشعار إلى الأجزاء المتحركة من أجهزة المحاكاة واحسب عدد المرات التي يمارس فيها الشخص التمرين.
- يعد النموذج الرياضي للتنبؤ بفشل مستشعر الاهتزاز في آلة الطحن مهمة معروفة جدًا في عالم إنترنت الأشياء ، والتي غالبًا ما يتم حلها باستخدام طرق التعلم الآلي. في روسيا ، ليس لدينا أي منشورات حول هذا الموضوع ، ولكن في الخارج ستجد على الفور 20 قطعة
- بناء خريطة الخزان على أساس البيانات من أجهزة الاستشعار بالموجات فوق الصوتية الموجودة على السفن المتنقلة الصغيرة. لقد رفضنا هذا المشروع نظرًا لأن اللاعبين ركزوا على حل المشكلة في إطار نموذج الكمبيوتر ، لكننا ما زلنا نفضل الأجهزة الحقيقية.
الخلاصة
ماذا يمكن أن يقال في نهاية المقال؟
مجموعة واسعة من المناهج ومجموعة متنوعة من المشاريع تجعل مجال إنترنت الأشياء ممتعًا للغاية. من الناحية التاريخية ، كانت علوم وهندسة الكمبيوتر أحد مجالات المعرفة: حقق أعظم النجاح من قبل الأشخاص الذين كانوا على دراية جيدة في الرياضيات والدوائر ، على سبيل المثال ، عالمي المحبوب كلود شانون. مثل هذه الدورة التركيبية على إنترنت الأشياء هي طريقة للتغلب على قيود التخصص. هذا هو السبب في أن هذه الدورة ذات قيمة خاصة بالنسبة لي ومعلمينا: هنا يمكن للجميع العثور على حدود معرفتهم ومحاولة الزواج منها.
لوحظت الحقيقة التالية: لمشروعات الطلاب في كل جامعة "وجه" خاص بهم. هذا الربيع ، اجتازت MIPT و MIREA مسارها الإضافي حول وحدات التحكم الدقيقة. وكان من المثير للاهتمام من الجانب ملاحظة كيف أظهرت Fizteh في نهاية المطاف النهج الأقرب إلى الأجهزة. انتقل الرجال "من الأسفل إلى الأعلى" ، أي أنهم درسوا الميكروكونترولر من حيث السجلات ، وصعبة ومغمورة بعمق في المادة. وفي MIREA ، انتقلت الدراسة "من الأعلى إلى الأسفل" ، أي من العمل في نظام التشغيل RIOT في الوقت الفعلي على وحدة التحكم الدقيقة إلى الغوص "لأسفل".
في هاكاثون عبر الإنترنت للأشياء في MIPT هذا الربيعونتيجة لذلك ، انعكس هذا الاختلاف في معظم مشاريع الطلاب: اهتم خريجو برنامجنا في MIPT بأكبر قدر من الاهتمام للجهاز النهائي على وحدة التحكم الدقيقة ، حيث حققوا أقصى قدر من الكفاءة والسرعة ، بينما صنع طلاب MIREA أنظمة ذات مستوى أعلى ، عادةً مع واجهة أكثر ملاءمة ، وتطبيقات الهاتف المحمول ، جزء الخادم.
كل من النهج له الحق في الوجود ، لأنه يمكن أن يكون مفيدًا للعمل كمختصين مختلفين ولأغراض مختلفة ، سواء كان ذلك النماذج الأولية السريعة والإنتاج. بشكل عام ، نحن راضون عن المستوى الفني للعمل ، أتقن الرجال برنامج الدورة. في عام واحد فقط ، انغمسوا في موضوع جديد تمامًا لأنفسهم واكتسبوا المعرفة التي كانت مفقودة في ملفهم الشخصي. في MIREA ، أتقن العديد من الطلاب المادة بشكل جيد وأصبحوا مهتمين بالموضوع الذي تطوعوا هذا العام لمساعدة المعلمين.
وأخيرًا ، نتيجة مسح ممتعة للعام الدراسي:
تميزت المشاريع المقدمة بالتفصيل غير الكافي للجوانب التجارية. على سبيل المثال ، تخيل بعض المؤلفين بشكل غامض للغاية من يمكن أن يكون بائعًا لهذا النوع من الأجهزة ، ومن يمكن أن يكون مشترًا ، وكيف يمكن دمج الجهاز مع الحلول الحالية في السوق. افتقر الكثير إلى القدرة على تقديم مشروع.
في الإنصاف ، تجدر الإشارة إلى أن هذه المشاكل النظامية ليست فريدة للمشاريع على مستوى الطلاب ؛ زملائي يواجهون هذا في عملهم اليومي.
سمحت لنا آخر خاتمة المسابقة بمشاهدة نتائج البرنامج ، وكاختبار عباد الشمس ، أظهرت تلك اللحظات التي تستحق العمل عليها. نحن ، نشمر عن سواعدنا ، سنشغلهم في العام الدراسي القادم.
مع بداية العام الدراسي ، أيها الرفاق!
فولكوفا تاتيانا
موظف مركز أبحاث سامسونج
مؤلف مشروع المناهج الدراسية IoT Academy Samsung