Автоматическая система учёта времени на научных судах

Актуальность

Время работы научно-исследовательского судна стоит очень дорого. Учёным и экипажу судна важно понимать:

• сколько времени расходуется на забортные работы (отбор проб воды, проб донного грунта, лов планктона и т. д.),
• сколько времени уходит на разгон и торможение судна для работы в точке исследований,
• сколько времени занимают переходы между точками.

Это крайне важная информация для оценки эффективности использования научного судна. Сейчас оценка затрат времени на различные операции в экспедиции проводится в ручном режиме недостаточно точно и не всегда объективно.

Данный проект предоставит (на основе анализа изменений скорости судна) независимые точные данные об использовании рабочего времени судна. Анализ этих данных поможет проводить оценку эффективности его использования. Учёные смогут увидеть, например, что в каких-то точках исследований времени на забортные работы (отбор проб воды или донных грунтов) было потрачено больше, чем в среднем в экспедиции, что позволит усовершенствовать рабочие процессы, а информация о разгоне и торможении поможет оптимизировать работу экипажа судна при подходе к точке исследований в разных погодных условиях.

Цель

Создание автоматической системы для отслеживания изменения скорости судна и учёта времени, затраченного на работы во время остановки, переходы между точками исследований, разгон и торможение судна.

Задачи

1. Проектирование, изготовление и сборка основных конструкционных элементов системы.
2. Подбор электронных компонентов, проектирование и создание схем соединения электронных компонентов.
3. Написание программы управления системой.

Оснащение и оборудование, использованное при создании работы

• 3D-принтер и PLA-пластик
• Паяльная станция
• Компьютеры с установленным ПО
• Одноплатный компьютер Raspberry Pi 3B+
• Блок питания 9В, 1А
• ЖК-экран
• Светодиоды
• Концевые выключатели
• Тактовая кнопка – 2 шт.
• Зуммер (модуль звукового оповещения)
• Крепёж и соединительные провода, кабели

Описание

Авторы выполняли работу над проектом на базе IT-полигона ГБОУ Школа № 2065 с использованием материальных ресурсов школы. Конструкционные элементы установки проектировались с помощью ПО Autodesk Fusion 360 и печатались на 3D-принтере PLA-пластиком. Параметры печати выбирались так, чтобы добиться экономичности расхода пластика, сохранения прочностных характеристик деталей и минимизации их массы. Проектирование схемы подключения электронных компонентов выполнялось с помощью программного обеспечения EasyEDA. Программное обеспечение для управления работой устройства разрабатывалось в среде Pycharm, на языке Python 3.10.

Результаты работы/выводы

В результате работы над проектом был создан прототип устройства для учёта рабочего времени на научном судне. Устройство состоит из одноплатного компьютера Raspberry Pi с подключёнными к нему кнопками, ЖК-дисплеем и светодиодами в специальном корпусе, спроектированном для крепления на лабораторном столе научного судна.

Система подключена к судовому серверу по локальной сети и получает от него данные о положении и скорости судна. Программное обеспечение, запущенное на одноплатном компьютере, фиксирует и анализирует изменения скорости работы судна, определяет режим работы (полный ход, разгон/торможение, малый ход, остановка для проведения работ), считает время, затраченное на тот или иной режим, выводит информацию с расчётами на экран устройства в реальном времени.

Проект был успешно испытан сотрудниками ИО РАН в научной экспедиции на борту НИС «Академик Иоффе» в декабре 2021 – феврале 2022 г.

Перспективы использования результатов работы

Полученный в ходе работы над проектом прототип будет использоваться учёными Института океанологии им. П.П. Ширшова (ИО РАН) в морских научных экспедициях. Результаты проекта могут быть востребованы другими научными и промышленными организациями, выполняющими исследовательские работы в море.

Сотрудничество с вузом/учреждением при создании работы

Институт океанологии им. П.П. Ширшова РАН