Malam kutub, pemompaan air, dan brankas cerdas: 5 proyek siswa di bidang IoT

Seperti apa proyek studi siswa IoT? Apa yang dapat dipelajari seorang siswa dalam setahun jika dia belum pernah mengalami topik ini sebelumnya?

Tahun pertama program Samsung IoT Academy berakhir dengan final kompetisi yang diadakan antara lulusan di universitas percontohan (MIPT dan MIREA). Masing-masing proyek yang mencapai final menarik dengan caranya sendiri, dan di bawah ini saya mengusulkan untuk mengenal mereka. Ini pada dasarnya adalah demonstrasi dari berbagai topik yang mungkin dapat diatasi, berdasarkan pengetahuan yang diperoleh dalam program kami.

Tentang Samsung IoT Academy Contest

Pada 12 Juli, acara untuk pertama kalinya mengakhiri tahun akademik Akademi Samsung IoT - final dari kompetisi proyek antar-keanekaragaman. Setelah paruh pertama tahun dikhususkan untuk studi studi kasus, peserta kursus di MIREA dan MIPT membuat prototip mereka dari perangkat Internet of Things untuk seluruh semester kedua. Siswa menentukan ide proyek berdasarkan kebijaksanaan mereka, para guru bertindak sebagai konsultan.

Untuk final, kami memilih 10 proyek teratas. Para peserta hanya memiliki 5 menit untuk berbicara. Anda dapat menonton video lengkap tentang apa yang terjadi di YouTube:


Proyek-proyek tersebut dievaluasi oleh juri yang terdiri dari insinyur spesialis dan perwakilan dari komunitas akademik dan bisnis. Ketua dewan juri adalah Stanislav Polonsky, kepala Departemen Penelitian dan Pengembangan Lanjut dari Samsung Research Center, seorang ahli fisika pendidikan, Ph.D., insinyur dan ilmuwan: ia telah bekerja di Amerika Serikat selama lebih dari 20 tahun, dan minat penelitiannya sangat luas - dari kimia kuantum hingga kimia cybernetika medis. Hamba Anda yang rendah hati adalah sekretaris juri.



Nominasi untuk kompetisi adalah sebagai berikut:

• Keunggulan teknis
• Bisnis dan Masyarakat
• Pemenang mutlak
• Pilihan Pengguna

Para pemenang menerima mesin cuci dan hadiah semacam itu dari perusahaan kami.



Pemenang universitas tahun ini, yang ditentukan oleh nominasi "Pemenang mutlak", dianugerahi piala. Selain itu, kemenangan berada di pihak MIREA dalam nominasi "Bisnis dan Masyarakat" dan "Pilihan Pengguna". Seorang siswa dari MIPT memenangkan nominasi "Keunggulan Teknis".

Tinjauan Proyek

MotoGuard. Dmitry Faychuk, MIREA

Proyek ini dengan keputusan bulat dari juri menerima hadiah "Pemenang mutlak". Penulis proyek Dmitry Faychuk lulus dari tahun ketiga di MIREA IT Institute.



Di negara kami, hak kategori bawah "A1" dan "M" diizinkan untuk diterbitkan mulai dari 16 tahun. Dan banyak remaja memimpikan sepeda motor atau skuter mereka. Bagi orang tua, ini adalah sumber pengalaman, terutama untuk keselamatan anak. Dmitry memutuskan untuk membantu menyelesaikan situasi seperti itu. Tugas perangkatnya adalah melacak lokasi dan memberikan informasi kepada orang tua tentang peristiwa berbahaya, seperti pengereman mendadak, guncangan, jatuh, melampaui zona yang diizinkan. Prototipe adalah kotak kardus, di dalamnya: papan STM32 Nucleo L152RE (ini adalah papan dalam faktor bentuk yang kompatibel dengan Arduino, tetapi didasarkan pada mikrokontroler STM32 L1), modul akselerometer, pelacak GPS, sensor getaran, dan komunikasi GSM.



Perlu dicatat bahwa proyek Dmitry cukup rumit dalam arsitekturnya: di sini ada cloud, aplikasi seluler, dan program yang ditulis sendiri untuk mikrokontroler untuk sistem operasi RIOT OS.



Pada kompetisi, juri memiliki pertanyaan yang jelas: "Mengapa tidak menggunakan smartphone modern untuk menyelesaikan masalah, karena semua sensor yang diperlukan (accelerometer, giroskop, komunikasi seluler) sudah ada di dalamnya?" Namun, penulis dengan tepat mencatat bahwa perangkat terpisah memiliki beberapa keunggulan: dapat dipasang di helm atau kendaraan, membuatnya tidak dapat dilepas, tenaga baterai yang dioptimalkan, membuatnya semua cuaca, dan sebagainya.

Administrasi sistem brankas pintar. Vladislav Molodtsov, MIPT.

Proyek ini diakui sebagai yang terbaik dalam nominasi "Keunggulan Teknis". Para juri terkesan dengan tingkat implementasi teknis dari prototipe. Terutama dikejutkan oleh kenyataan bahwa Vladislav adalah peserta termuda di babak final kompetisi.



Ya, Vladislav Molodtsov adalah siswa tahun pertama, tetapi banyak siswa yang lebih tua tidak memiliki kegigihan dan kerja keras seperti itu. Dia membuat prototipe demonstrasi yang paling indah. Brankasnya terlihat sempurna, seperti yang asli, jika Anda tidak tahu bahwa itu kayu.

Kami tahu sebelumnya bahwa para siswa FizTech memiliki pendekatan menyeluruh dan tidak mencari cara yang mudah! Satu fakta sederhana: ia bahkan memasang kait elektromekanisnya sendiri pada servo pintu, hanya karena kalau tidak "itu tidak akan begitu menarik".


Vladislav tidak bisa hadir secara langsung, jadi presentasi diadakan melalui tautan video

Brankas memiliki layar LCD, papan ketik matriks, indikator LED yang menunjukkan status brankas (terbuka / tertutup), yang digunakan untuk mengganti buluh dan magnet. Ada pembicara untuk meningkatkan alarm jika terjadi peretasan. Saya menghubungkan semua periferal sendiri, tanpa menggunakan perpustakaan pihak ketiga.



Antarmuka grafis untuk program ini sederhana, tetapi dapat dimengerti. Ini menunjukkan status setiap brankas: terbuka, tertutup, diblokir, peretasan.



Diasumsikan bahwa sistem seperti itu dapat diminati oleh hotel, klub olahraga, dan sembarang perusahaan di mana karyawan memiliki loker pribadi. Sistem belum sepenuhnya mengembangkan masalah keamanan, yang, jelas, harus menjadi subjek pengembangan proyek lebih lanjut.

Sebuah sistem untuk mensimulasikan kondisi cuaca dan waktu hari dalam kondisi malam kutub. Polina Rozhitskaya, MIREA

Proyek ini menerima hadiah dalam nominasi "Bisnis dan Masyarakat". Nominasi ini tidak diragukan lagi sulit bagi siswa dan guru yang tidak memiliki pengalaman yang diperlukan dalam bisnis, dan lebih-lebih lagi di pasar Internet barang yang sedang berkembang. Diskusi dewan juri penuh badai, tetapi pada akhirnya, pendapat juri setuju bahwa proyek Pauline memiliki potensi bisnis yang nyata.

Mungkin Anda pernah mendengar saran seperti itu: jangan gunakan ponsel cerdas Anda sebelum tidur? Kata-katanya tidak sepenuhnya benar, karena kita berbicara tentang bahaya cahaya "biru" dingin pada layar smartphone. Diketahui bahwa cahaya seperti itu mengurangi sintesis melatonin dalam tubuh manusia, yang juga disebut hormon tidur. Itulah sebabnya, misalnya, smartphone Samsung memiliki opsi untuk menghidupkan filter lampu biru sesuai jadwal.



Dan jika Anda melihat masalahnya lebih luas? Setelah semua, Anda juga dapat membangun kembali pencahayaan buatan di sekitar kita sehingga meniru jalan alami matahari. Tugas ini sangat relevan untuk daerah-daerah di negara kita di mana "malam putih" sangat indah, tetapi tidak mudah tertidur. Dan tidak hanya! Spektrum pencahayaan tidak hanya mempengaruhi mode tidur, tetapi juga tingkat kinerja.



Proyek Polina mengusulkan untuk menciptakan "ruang relaksasi" di kantor, di mana seseorang dapat pensiun dan menyalakan pencahayaan yang optimal dari sudut pandang bioritmianya. Dan di tempat kerja karyawan, pada siang hari, ubah suhu warna secara dinamis agar tidak mengganggu bioritme alami kita. Ya, dan dengan mempertimbangkan karakteristik individu: larks, owls ...



Secara umum, proyek ini berasal dari kategori cerita-cerita itu ketika ketidakmampuan untuk mempresentasikan karya seseorang dapat menyebabkan kegagalan. Pada tahap kualifikasi kompetisi, sulit ditebak dari materi yang disampaikan bahwa kontrol pencahayaan otomatis diterapkan. Ada bentuk dengan "slider" di video, dan kesan bahwa itu hanya "bola lampu pintar" sepele. Dan hanya komentar tambahan dari manajer proyek yang memungkinkan kami memperkirakan jumlah pekerjaan.

Kemudian, di babak final, pelatihan keterampilan presentasi diselenggarakan. Orang-orang menunjukkan keterampilan yang sangat diperlukan ini pada kinerja mereka dan, kami percaya, akan menggunakannya di masa depan.

Pemantauan kargo. Alexander Filatov, MIREA

Proyek ini memenangkan suara simpati penonton. Kami telah lama mengenal penulisnya: tepat setahun yang lalu ia adalah peserta dalam acara pertama Akademi IoT - Sekolah Musim Panas di Internet of Things, yang diadakan di Institut Fisika dan Teknologi Moskow.



Sekarang Alexander telah memperkenalkan sistemnya untuk “logistik pintar”, yang akan memungkinkan penyelesaian tugas pelacakan dan pemantauan kondisi transportasi barang, mengumpulkan data tentang pelanggaran. Sistem ini dapat bermanfaat baik bagi perusahaan asuransi maupun bagi perusahaan pengangkutan. Implementasi proyek ini sederhana: pengumpulan indikator sensor jarak jauh dari pelacak yang dilampirkan pada beban tertentu, analisis indikator-indikator ini di server dan pengirimannya ke klien dalam bentuk yang mudah. Diusulkan untuk melengkapi perangkat IoT dengan sensor berikut: accelerometer, kelembaban, getaran, kemiringan, sensor suhu, serta modul GPS.



Keuntungan dari proyek ini termasuk antarmuka pengguna, penggunaan yang tepat dari API Yandex.Maps, aplikasi mobile, perhitungan yang kompeten dari konsumsi energi dan biaya komponen sistem.

Proyek ini menyebabkan diskusi tentang beberapa masalah penting: bagaimana cara menjamin transfer data nirkabel jika perangkat diletakkan bersama dengan beban di dalam wadah logam? Salah satu saran dari juri adalah untuk mengembangkan struktur yang melekat bukan di dalam tetapi di luar wadah. Aspek hukum juga dibahas: apakah mungkin untuk menggunakan kesaksian perangkat semacam itu di pengadilan, jika terjadi perselisihan tentang pertanggungjawaban atas kerusakan pada kargo?

Saya harus mengakui bahwa simpati saya ada di sisi proyek ini dan saya sangat senang bahwa hadirin memilihnya.

Remote control dan pemantauan sekelompok pompa industri. Vyacheslav Starovoitov dan Kirill Komarov, MIREA

Proyek dari siswa dari Departemen Otomasi Industri dari Institut Teknologi Informasi MIREA. Masalah yang diselesaikan siswa sangat sederhana: ada beberapa desa yang jauh dari pusat distrik dengan sinyal seluler yang tidak stabil. Untuk memberi mereka pasokan air, menara air dipasang. Air dipompa ke dalamnya menggunakan stasiun tekanan. Pengontrol logika industri (PLC) digunakan untuk mengontrol stasiun tekanan. Untuk mengontrol pekerjaan mereka, operator diperlukan.

Dalam proyek tersebut, kendali jarak jauh pompa diimplementasikan melalui koneksi nirkabel ke PLC. Kesulitan utama dari jenis proyek ini adalah berurusan dengan peralatan dan antarmuka pihak ketiga. Untuk ini, perlu serius menangani pemrograman tingkat rendah untuk mengendalikan perangkat keras.

Orang-orang di kompetisi menyajikan seluruh demonstrasi yang terdiri dari:

• Programmable Logic Controller (PLC) Omron CJ1M
• Konverter frekuensi Omron VS mini J7
• Mesin Siemens 1LA7050-2AA60
• Modul mikrokontroler Perangkat Unwired untuk kontrol pompa jarak jauh, terhubung ke stasiun pangkalan melalui LoRa

Semua orang dapat memastikan bahwa sistem secara teratur memompa air dari wadah ke botol.



Tim ini menunjukkan kegemaran pada desain industri, membuat case multi warna yang lucu pada printer 3D. Mereka menempatkan perangkat akhir "Internet of things" dari kit pelatihan - modul mikrokontroler dengan tombol (untuk kontrol manual pompa), transistor (untuk mengalihkan beban).



Starovoitov Vyacheslav telah membuktikan di hackathon musim semi di MIREA bahwa ia adalah perancang antarmuka yang berbakat. Dan kali ini, desain aplikasi kontrol pompanya terlihat ringkas dan bergaya:

Proyek lainnya

Untuk artikel saya, saya telah memilih, dari sudut pandang saya, proyek yang paling menarik, "beberapa lusinan karya siswa tertinggal", di antaranya dapat dicatat, misalnya:

1. Mandi pintar. Proyek ini dibedakan oleh ide asli dan menyebabkan minat dan kegembiraan yang tulus tidak hanya di antara juri, tetapi juga di antara para tamu kompetisi. Mungkin karena "pemandian" adalah topik yang semua orang mengerti. Inti dari proyek ini adalah untuk memberi sinyal melebihi ambang batas yang diizinkan dalam ruangan, dan untuk memantau keadaan pengunjung ke kamar mandi: apakah dia bergerak, atau apakah dia sudah tidak sadar?
2. Indikator lokasi karyawan untuk kepala departemen, dibuat sebagai program untuk "jam pintar" Samsung Gear S3. Sebuah proyek pendidikan yang solid dengan sejumlah besar pemrograman web belajar mandiri dalam JavaScript.
3. Sistem ventilasi adaptif adalah tugas praktis yang berasal dari kehidupan nyata, dan prototipe kerja yang menarik - tetapi solusinya, sayangnya, belum berhasil dari sudut pandang sistem secara keseluruhan, dan sangat memakan energi.
4. "Toko pintar" - membangun jalur cahaya dari rak ke rak, berdasarkan beban kerja departemen saat ini dan kebijakan pemasaran toko.
5. Muat sistem pemantauan pada simulator blok: tambahkan sensor ke bagian yang bergerak dari simulator dan hitung berapa kali seseorang melakukan latihan.
6. Model matematika untuk memprediksi kegagalan sensor getaran pada mesin giling adalah tugas yang sangat terkenal di dunia IoT, yang sering diselesaikan dengan menggunakan metode pembelajaran mesin. Di Rusia, kami praktis tidak memiliki publikasi tentang topik ini, tetapi di luar negeri Anda akan segera menemukan 20 buah
7. Konstruksi peta reservoir berdasarkan data dari sensor ultrasonik yang terletak di kapal seluler kecil. Kami menolak proyek ini karena fakta bahwa orang-orang fokus pada penyelesaian masalah dalam kerangka model komputer, tetapi kami masih lebih suka perangkat nyata.

Kesimpulan

Apa yang bisa dikatakan di akhir artikel?

Berbagai pendekatan dan berbagai proyek membuat bidang Internet sangat menarik. Secara historis, ilmu komputer dan teknik telah menjadi salah satu bidang pengetahuan: kesuksesan terbesar dibuat oleh orang-orang yang sama-sama fasih dalam matematika dan sirkuit, seperti, misalnya, ilmuwan favorit saya Claude Shannon. Kursus sintetik semacam itu di Internet of Things adalah cara untuk mengatasi keterbatasan spesialisasi. Itulah mengapa kursus ini sangat berharga bagi saya dan guru-guru kami: di sini setiap orang dapat menemukan batas pengetahuan mereka dan mencoba untuk menikahinya.

Fakta berikut diperhatikan: proyek-proyek mahasiswa masing-masing universitas memiliki "wajah" khas mereka sendiri. Musim semi ini, MIPT dan MIREA memberikan kursus tambahan tentang mikrokontroler. Dan itu menarik dari samping untuk mengamati bagaimana Fizteh akhirnya menunjukkan pendekatan yang paling dekat dengan perangkat keras. Orang-orang bergerak "dari bawah ke atas," yaitu, mereka mempelajari mikrokontroler dalam hal register, sulit dan tenggelam dalam materi. Dan di MIREA, penelitiannya “dari atas ke bawah”, yaitu dari bekerja di sistem operasi real-time RIOT pada mikrokontroler hingga menyelam “ke bawah”.


Pada hackathon melalui Internet hal-hal di MIPT musim semi ini

Akibatnya, perbedaan ini tercermin dalam sebagian besar proyek siswa: lulusan program kami di MIPT memberi perhatian paling besar pada perangkat akhir pada mikrokontroler, mencapai efisiensi dan kecepatan maksimum, sementara siswa MIREA membuat sistem tingkat yang lebih tinggi, biasanya dengan antarmuka yang lebih nyaman, aplikasi seluler, bagian server.

Setiap pendekatan memiliki hak untuk eksis, karena dapat berguna untuk bekerja sebagai spesialis yang berbeda dan untuk tujuan yang berbeda, baik itu pembuatan prototipe dan produksi cepat. Secara umum, kami puas dengan tingkat teknis pekerjaan, orang-orang menguasai program kursus. Hanya dalam satu tahun, mereka terjun ke topik yang sama sekali baru untuk diri mereka sendiri dan mendapatkan pengetahuan yang hilang di profil mereka. Di MIREA, beberapa siswa menguasai materi dengan baik dan menjadi tertarik pada mata pelajaran sehingga tahun ini mereka secara sukarela membantu guru.

Dan akhirnya, hasil survei yang menyenangkan untuk tahun akademik:



Proyek-proyek yang disajikan ditandai dengan elaborasi yang tidak memadai dari aspek bisnis. Sebagai contoh, beberapa penulis samar-samar membayangkan siapa yang bisa menjadi penjual perangkat semacam ini, dan siapa yang bisa menjadi pembeli, bagaimana perangkat itu dapat diintegrasikan dengan solusi yang ada di pasar. Banyak yang tidak memiliki kemampuan untuk mempresentasikan proyek.
Dalam keadilan, perlu dicatat bahwa masalah sistemik ini tidak unik untuk proyek tingkat siswa, rekan-rekan saya dihadapkan dengan ini dalam pekerjaan sehari-hari mereka.

Final terakhir kompetisi memungkinkan kami untuk melihat hasil program dan, sebagai tes lakmus, menunjukkan momen-momen yang layak untuk dikerjakan. Kami, menggulung lengan baju kami, akan mengambilnya di tahun ajaran mendatang.

Dengan awal tahun sekolah, kawan-kawan!

Volkova Tatyana
Karyawan Samsung Research Center
Penulis proyek kurikulum IoT Academy Samsung