Проекты

Методы реализации устройств «умного» дома

Работа призёра открытой городской научно-практической конференции «Инженеры будущего» в секции «Информационные технологии, программирование, прикладная математика, социальный инжиниринг» среди работ учащихся 10−11 классов

Направление работы: Программирование
Авторы работы: ГБОУ Инженерная школа № 1581
Предметы: Физика, Информатика
Классы: 10 класс
Мероприятия: Открытая городская научно-практическая конференция «Инженеры будущего» 2020 года

Актуальность

Развивающийся рынок устройств «умного» дома не может удовлетворить полный спектр потребностей, т. к. запрос потенциального потребителя очень индивидуален и может иметь в себе множество уникальных требований, для которых либо не подходят, либо не существуют подходящие серийные устройства. Проект направлен на решение данной проблемы, описание методов и средств, позволяющих создать человеку свои, подходящие под его нужды, устройства.

Цели

  1. Доказать, что, имея предложенные компоненты, создать систему «умного» дома, удовлетворяющую персональным задачам пользователя, может каждый.
  2. Демонстрировать рабочее устройство, собранное с помощью представленных методов, и сравнить его с существующими на рынке решениями.

Задачи

  1. Показать путь от прототипа к работающему устройству.
  2. Разобрать принципы управления системами «умного» дома через интернет.
  3. Привязать свою систему «умного» дома к существующим на рынке голосовым помощникам на примере Яндекс.Алисы.
  4. Представить в качестве примера устройства для своего дома.
  5. Сравнить их с аналогами на рынке.

Оснащение и оборудование, использованное при создании работы

  • Паяльные принадлежности
  • 3D-принтер
  • Инструменты для обработки напечатанных моделей
  • Платформа для разработки (персональный компьютер и среда Arduino)

Описание

Автор выполнил поиск информации по теме в сети Интернет, после чего приобрёл необходимые для проекта компоненты. Была разработана программа для микроконтроллера, смоделирован и напечатан корпус на 3D-принтере. Автор сравнил по стоимости и функциональной способности собственные решения и представленные на рынке. Было реализовано голосовое управление с помощью веб-хуков. Были проведены долгосрочные практические испытания модели. Устройство было собрано на базе популярной платы микроконтроллера NodeMcu, которая имеет возможность подключения по Wi-Fi и позволяет связываться с нужным нам сервисом. Корпус был создан в учебной версии ПО Autodesk Fusion 360. Программы для устройств были разработаны в среде Arduino при помощи утилиты Example Code Builder. Для управления устройствами был использован голосовой помощник Янедкс.Алиса, имеющий на борту навык «Домовёнок Кузя», связанный с устройствами при помощи сервиса Blynk. Начинка устройств была заказана в Китае. Вся работа, касающаяся создания самого устройства и разработки программы, была выполнена автором самостоятельно.

Результаты работы/выводы

Создать своё устройство «умного» дома при наличии минимальных знаний может каждый. Автор показал это на примере уникальных устройств и их сравнения с рыночными аналогами. Создание собственных систем «умного» дома целесообразно для решения своих задач, а также эти системы не будут уступать рыночным по надёжности, при этом выигрывая в цене.

Перспективы использования результатов работы

Использование систем «умного» дома в будущем очень упростит жизнь человека. На основе представленных методов можно не только создавать устройства для своего дома и своих задач. Учитывая их простоту, их можно внедрять в образовательные программы школ, в том числе для знакомства детей с понятием «интернет вещей». Благодаря интересу к теме могут появиться новые, более универсальные решения.

Сотрудничество с вузом/учреждением при создании работы

Компании «Эра инженеров»

Мнение автора

«Проведённая работа представляла не только исследовательский интерес для меня, это был способ усвоить новые навыки и приёмы в разработке подобных устройств. Я считаю, что проект смело можно брать за основу для учебных курсов, так как представленные методы крайне просты и не требуют глубоких познаний в программировании и строении электроприборов. Проект «Инженерный класс в московской школе», безусловно, позволяет развивать инженерное направление среди учащихся и в перспективе может дать стране больше нужных технических кадров. Конференция «Инженеры будущего» мне понравилась, качество проведения, отзывчивость, поддержка, – всё на достойном уровне. Хочется пожелать хорошей и долговременной работы проекту и удачи её будущим участникам»