Проекты

Интеллектуальная система навигации для «умного» города

Работа победителя конкурса проектов и исследований «Инженеры будущего» открытой городской научно-практической конференции «Инженеры будущего» в секции «Машиностроение, транспорт» среди работ учащихся 10–11 классов

Направление работы: Информационные технологии, Инженерия
Авторы работы: ГБОУ Школа № 1534
Предметы: Информатика
Классы: 11 класс
Мероприятия: Конкурс проектов и исследований «Инженеры будущего» открытой городской научно-практической конференции «Инженеры будущего» 2021 года

Актуальность

Проект позволяет решить социально важную задачу помощи в ориентировании и навигации слабовидящих и работников спецслужб, выполняющих задачи в условиях плохой видимости. На основе разработанной инновационной методики удалось создать действующий прототип устройства, способный детектировать объекты вокруг пользователя с применением ультразвуковых и инфракрасных датчиков расстояния, оповещать его о наличии препятствий, прокладывать маршрут с использованием спутниковой и относительной системы позиционирования, а также передавать собранную информацию о перемещениях пользователя и окружающей среде на серверы спецслужб в режиме реального времени для дальнейшей обработки с использованием искусственного интеллекта и технологии Big Data. Для этой цели помимо аппаратного решения разработано мобильное приложение под OS Android, позволяющее реализовать всё на смартфоне пользователя. Практическое использование предложенного подхода позволит внедрить в систему безопасности «умного» города блок, отвечающий за помощь инвалидам по зрению и работникам служб спасения. Для двух обозначенных типов задач разработан специальный дизайн устройства, обеспечивающий функциональность и привлекательный внешний вид.

Цель

Разработать действующий прототип системы позиционирования и навигации на открытых пространствах и в закрытых помещениях для слабовидящих и служб спасения, отличающийся повышенной точностью за счёт использования двух систем позиционирования, экономической эффективностью, дружественностью интерфейса и возможностью использования в качестве элемента «умного» города.

Оснащение и оборудование, использованное при создании работы

  • Компьютер со специализированным ПО и доступом в сеть Интернет
  • Оборудование для пайки

Описание

В конце марта 2021 года появился прототип версии системы позиционирования в пространстве для слабовидящих, представляющий из себя куртку, оснащённую набором датчиков, робота-поводыря с нейроинтерфейсом, а также бета-версия мобильного приложения. После всех проверок самого устройства будет создано аналогичное для работников служб спасения в виде жилета, а после доработки приложения будет разработан сервер. Работа над проектом, начатая 2 августа 2020 года, была завершена 10 января 2021 года, но после ряда консультаций со специалистами было решено продолжить дополнять функционал системы.

Результаты работы/выводы

1.  Освоены навыки схемотехники;

2.  Создан прототип «умного» элемента одежды с использованием контроллера ATMega2560;

3.  Реализовано детектирование препятствий с помощью датчиков расстояния с дальнейшей передачей пользователю данных о наличии помех на пути;

4.  Написаны базовые алгоритмы передачи данных с помощью Bluetooth;

5.  Написано основное мобильное приложение, обеспечивающее функционирование системы;

6.  Разработано дополнительное мобильное приложение для распознавания объектов;

7.  Создан прототип робота-поводыря с нейроинтерфейсом;

8.  Разработаны серверные алгоритмы для хранения и обработки данных о местоположении пользователя.

Перспективы использования результатов работы

Проект «Умный город» реализуется в России в рамках национального проекта «Жильё и городская среда» и национальной программы «Цифровая экономика». Развитие «Умного города», в свою очередь, подразумевает развитие направления безопасности. Проектная работа после окончательных доработок как раз сможет помочь развитию направления безопасности. Собираемые мобильным приложением деперсонализованные данные о перемещении пользователей будут передаваться на общий сервер и обрабатываться с помощью технологий 3D для построения трёхмерных картин. Полученные большие данные смогут помочь градостроителям улучшить инфраструктуру для повышения безопасности перемещения людей, а также качество работы спецслужб.

Сотрудничество с вузом/учреждением при создании работы

НИЦ «Курчатовский институт»

Награды/достижения (в каких конкурсах и с какими результатами выставлялась ранее эта работа)

 «От атома до галактики» – 1-е место.

«Создаём будущее вместе!» – победитель.

«Потенциал» – 2-е место

Мнение автора

«Я занималась всегда проектной деятельностью только ради получения удовольствия от процесса творчества, поэтому любые трудности на пути в конце концов преодолевались. Я довольна проделанной работой и результатом.

Организация открытой городской научно-практической конференции «Инженеры будущего» меня порадовала. Хочу выразить благодарность всему экспертному составу своей секции за отлично проделанную работу. Редко можно увидеть столь уважительное отношение к школьникам»