Проекты

Программно-аппаратный комплекс предупреждения возникновения пожаров на открытом пространстве

Работа призёра открытой городской научно-практической конференции «Инженеры будущего» в секции «Интеллектуальные робототехнические системы, беспилотные аппараты» среди работ учащихся 7–9 классов

Направление работы: Инженерия, Проектирование, Автоматика
Авторы работы: ГБОУ Школа № 1537
Предметы: Физика, Информатика
Классы: 9 класс
Мероприятия: Открытая городская научно-практическая конференция «Инженеры будущего» 18−20 апреля 2019 года

Цель

Создание программно-аппаратного комплекса (ПАК), обеспечивающего автоматизацию своевременного обнаружения возгорания на контролируемой территории (участки открытой местности, лесные массивы, малоэтажные населенные пункты и т. п.) с вычислением точных координат возгорания и возможностью передачи соответствующей информации в диспетчерскую службу.

Описание

Методологическую основу реализации ПАК составляет принцип обнаружения очага возгорания через улавливание волн инфракрасного (ИК) излучения. В основу программно-аппаратной реализации положен принцип пространственного сканирования местности посредством четырёх комплексов инфракрасных фотодиодов, установленных на условные возвышенности («башни»). Опоры башен с набором фотодиодов на подвижной площадке устанавливаются по углам квадратного участка контролируемого пространства.

Технологические особенности программно-аппаратной реализации:

  • при управлении сервоприводами в программном коде предусмотрена реализация сканирующих движений, а также фиксация угла поворота при обнаружении возгорания;
  • показатели датчиков приходят на цифровые входы со значениями 1 – в случае обнаружения возгорания, 0 – при отсутствии такового;
  • принятые данные программа анализирует в целях вычисления: среднего (естественного) фонового уровня инфракрасного излучения; возможных пиковых значений и сравнения их с полученными фоновыми значениями для определения угла очага возгорания; координат очагов возгорания по показаниям двух датчиков и с применением тригонометрических функций; возможных погрешностей и проверки данных с использованием цифр, полученных от третьего и четвертого датчиков.

Результат

Создан автономный программно-аппаратный комплекс, позволяющий в кратчайшие сроки обнаружить возникновение чрезвычайной ситуации, определить координаты возгорания. На следующих стадиях разработки проекта появятся реализация возможности передачи информации в диспетчерскую службу МЧС России, а также уже упомянутая визуализация полученных результатов.

Разработанная система универсальна и может применяться практически на любой местности. Её неоспоримым преимуществом является простота организации и, как следствие, её невысокая относительно существующих аналогов стоимость.

Оснащение и оборудование

  • Arduino Uno r3;
  • Troyka Shield;
  • Сервоприводы Feetech FS90R;
  • Инфракрасные датчики;
  • Компьютер;
  • 3D-принтер;
  • Инструменты для создания макета: лобзик, фанера и т. д.;
  • Программное обеспечение: среда программирования Arduino IDE;
  • онлайн-сервис Tinkercad.

Перспективы использования результатов работы

В качестве перспективных направлений совершенствования проекта могут быть выполнены:

  • аппаратное улучшение работы инфракрасного датчика для повышения помехоустойчивости и увеличения дальности обнаружения очага возгорания;
  • программная реализация определения географических координат (по долготе и широте) очага возгорания с наложением проекции очага возгорания на карту местности для центрального диспетчерского пункта;
  • визуализация внутренних процессов.

Награды/достижения

  1. Открытая московская инженерная конференция школьников «ПОТЕНЦИАЛ» − диплом I степени, премия учительского жюри, премия бизнес-жюри.
  2. Балтийский научно-инженерный конкурс 2019 – премия научного жюри III степени.