Назад
ССЫЛКА НА СТАТЬЮ

РАЗРАБОТКА КОНЦЕПЦИИ «УМНОЙ АУДИТОРИИ» ОБРАЗОВАТЕЛЬНОГО УЧРЕЖДЕНИЯ

Костарев В. С., Наугольных Д. О., Гниломедов Е. И.

Уральский технический институт связи и информатики, Екатеринбург, Россия

123vovakostarev@gmail.com, naugolnih@mail.ru, efimi@mail.ru

Аннотация

Данная работа посвящена созданию "Умной аудитории", основанной на концепции "Интернет вещей". Проанализированы характерные особенности данной концепции, исходя из которых был построен функционал для "Умной аудитории". Выбраны и обоснованы основные электрические компоненты для реализации функционала. Разработана функциональная и соединительная схема с применением выбранных компонентов. На основе разработанной концепции предлагается физическая реализация "Умной аудитории" в одной из аудиторий (лабораторий) инфокоммуникационного ВУЗа, с последующей модернизацией концепции и расширением функционала.

Ключевые слова

Система автоматизации, интернет вещей, умный дом, умная аудитория, аппаратно-программные средства, модули, концепция.

ВВЕДЕНИЕ

Интернет вещей – концепция вычислительной сети, соединяющей вещи (физические предметы), оснащенные встроенными информационными технологиями для взаимодействия друг с другом или с внешней средой без участия человека [1]. На ее основе построены другие концепции, такие как «Умный дом», «Умный город».

Умный дом – это комплексный набор технических средств и программного обеспечения для построения интегрированной системы автоматизации инженерных подсистем. К таким подсистемам относятся отопление, водоснабжение, кондиционирование, освещение, подсистемы доступа, охраны и безопасности, аудио-видеотехники и ряд других [2].

Концепцию «Умный дом» можно применить на аудитории инфокоммуникационного ВУЗа, позволяя реализовать следующий функционал:

  1. контроль и управление освещенностью в аудитории, передачи информации на управляющий сервер для анализа;
  2. контроль энергопотребления аудиторий с возможностью передачи информации на сервер и её дальнейший обработкой программными средствами;
  3. контроль температуры и влажности в аудитории с возможностью передачи климатических данных на сервер;
  4. контроль состояния входных дверей, окон с возможностью передачи информации на пульт управления охранно-пожарной сигнализации, а также управляющий сервер.

Вышеперечисленный функционал, реализованный на базе аудитории, образует концепцию «Умной аудитории».

РАЗРАБОТКА КОНЦЕПЦИИ «УМНОЙ АУДИТОРИИ»

«Умная аудитория» представляет собой реализацию технологии умных вещей в учебной аудитории. Суть умной аудитории заключается в создании сети модулей для снятия показаний датчиков и управления элементами автоматических устройств, а также получении данных и управление сетью модулей с помощью аппаратно-программных средств в ручном или автоматическом режиме.

Благодаря развитой локальной информационной сети ВУЗа есть возможность внедрить систему передачи информации от блока управления о состоянии аудитории на общий сервер для анализа состояний всех аудиторий, подключенных к сети. Это позволит упростить контроль за процессом обучения и даст возможность автоматически корректировать расписание занятий в зависимости от состояния аудиторий в текущий момент времени.

В будущем на основе аппаратных средств, применяемых при разработке «умной аудитории» возможна реализация системы распознавания лиц учащихся для системы учета посещаемости занятий, и как следствие, реализации возможности коррекции учебного процесса по каждому студенту индивидуально при формировании рейтинга на студента.

ТЕХНИЧЕСКАЯ РЕАЛИЗАЦИЯ «УМНОЙ АУДИТОРИИ»

Для реализации функционала концепции «Умной аудитории» были выбраны аппаратно-программные средства и модули:

  1. контроллер Arduino Uno – выполняет функцию организации и управления работы сети модулей;
  2. контроллер ESP12E – выполняет функцию создания сервера для вывода показаний и получения сигналов управления сетью модулей;
  3. релейный модуль – выполняет функцию включения и выключения осветительных приборов;
  4. Wi-Fi модуль – выполняет функцию беспроводной передачи информации по протоколам Wi-Fi сети. Интегрирован в контроллер ESP12E;
  5. климатический модуль – выполняет функцию измерения климатических параметров, таких как влажность и температура среды;
  6. модуль освещенности – снимает показания освещенности в люксах.

На основании необходимых функциональных возможностей и выбранных аппаратно-программных средств разработана схема соединения функциональных модулей разрабатываемой сети «умной аудитории», изображенная на рисунке.

ВЫВОД

Основная цель системы «Умная аудитория» – повышение уровня комфорта обучения и обслуживания посредством автоматического анализа, мониторинга и управления функциями компонентов. Рациональное использование ресурсов аудитории способствует энергосбережению и уменьшению затрат на ее содержание. Управление «Умной аудиторией» может осуществляться с общего сервера или устройств, подключенных к нему. Связь между модулями системы и аппаратно-программными средствами осуществляется по проводному каналу, а между аппаратно-программными средствами и сервером по средствам Wi-Fi.

На основании статистических данных в результате эксплуатации данной системы будет произведено расширение функционала и модернизация системы, а также использование этой системы в других аудиториях.

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ

  1. Указ Президента Российской Федерации от 09.05.2017 г. № 203 [Электронный ресурс] // http://kremlin.ru: официальное интернет-представительство Президента России, 2019. URL: http://kremlin.ru/acts/bank/41919 (дата обращения: 30.03.2019).
  2. Байгозин Д.В., Первухин Д.Н., Захаров Г.Б., Разработка принципов интеллектуального управления инженерным оборудованием в системе «Умный дом» [Электронный ресурс] // Известия Томского политехнического университета. 2008. Т. 313. № 5. URL: https://cyberleninka.ru/article/v/razrabotka-printcipov-intellektualnogo-upravleniya-inzhenernym-oborudovaniem-v-sisteme-umnyj-dom (дата обращения: 30.03.2019).
  3. Довгаль В.А., Довгаль Д.В., Интернет Вещей: концепция, приложения и задачи [Электронный ресурс] // ISSN 2410-3225 Ежеквартальный рецензируемый, реферируемый научный журнал «Вестник АГУ». Выпуск 1 (216) 2018. URL: https://cyberleninka.ru/article/v/internet-veshchej-kontseptsiya-prilozheniya-i-zadachi (дата обращения: 30.03.2019).