Проекты

Система автоматизированного контроля соблюдения питьевого режима

Работа победителя 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, Автоматизация, Интеллектуальные системы
Авторы работы: ГБОУ Школа № 1537
Предметы: Физика, Информатика, Робототехника
Классы: 11 класс
Мероприятия: Открытая городская научно-практическая конференция «Инженеры будущего» 2020 года

Актуальность

Часто из-за медленного оповещения обслуживающего персонала «расходники» в питьевых диспенсерах не пополняются своевременно, и перед тем как обнаружить диспенсер с необходимыми «расходниками», приходится обходить несколько штук или ждать пополнения ближайших. Такая ситуация приводит к нарушению питьевого режима в той или иной организации, например, – в образовательном учреждении.

В соответствии с п. 18 Приказа Минздравсоцразвития России от 01.03.2012 № 181н, приобретение и монтаж установок (автоматов) питьевой воды входит в список надлежащих мероприятий по охране труда.

Исходя из вышесказанного, возникает необходимость централизованного контроля соблюдения питьевого режима в организации. В связи с этим актуальным представляется создание автоматизированной системы контроля за соблюдением питьевого режима. Такая система призвана обеспечить возможность контроля параметров всех подключённых устройств и предоставления необходимой информации потребителям и обслуживающему персоналу.

Разрабатываемая система рационализирует работу обслуживающего персонала путём предоставления актуальных данных о показателях наполнения питьевого диспенсера, а также способствует соблюдению санитарных норм, оповещая обслуживающий персонал о необходимости обслуживания устройств или замены расходных материалов. Также данная система помогает потребителям, сокращая время, потраченное на поиск питьевого диспенсера со всеми необходимыми расходниками.

Цель

Разработать и апробировать автоматизированную систему (АС), реализующую контроль соблюдения питьевого режима в зданиях, использующих питьевые диспенсеры, путём объединения их в сетевую информационную систему.

Задачи

  1. Разработка программно-аппаратного комплекса, обеспечивающего автоматизированный контроль показателей уровня жидкости и ёмкостей-носителей в каждом отдельно взятом питьевом диспенсере.
  2. Объединение и обработка всей доступной информации в единой информационной системе с предоставлением соответствующей актуальной информации обслуживающему персоналу и потребителям воды.

Оснащение и оборудование, использованное при создании работы

  • Техническая основа АС – микроконтроллерная плата Arduino Uno. К портам ввода-вывода подключены:
  • датчик нагрузки
  • ультразвуковой сенсор
  • плата подключения к беспроводной сети

Электропитание обеспечивается электрической сетью здания или встроенным аккумулятором.

Взаимодействие микроконтроллера и сервера обеспечивается через беспроводную сеть.

Описание

Разработка АС выполнена в соответствии со следующими основными этапами:

– сбор данных о скорости реагирования обслуживающего персонала на отсутствие расходных материалов;

– выделение недостатков имеющихся средств предоставления актуальной информации;

– формулирование принципов построения сетевой информационной системы;

– создание прототипа устройства контроля диспенсера;

– создание сетевой информационной системы;

– подключение устройства контроля диспенсера к общей информационной сети;

– оценка эффективности созданной системы;

– получение выводов о практической значимости разработанной системы;

– разработка мобильного приложения, взаимодействующего с разработанной системой.

Работа устройства мониторинга диспенсера основана на приёме микроконтроллером сигналов от датчиков нагрузки и расстояния, их обработке и передаче на сервер посредством беспроводной сети. Программа для микроконтроллера составлена на С-подобном языке с использованием среды Arduino IDE. Серверная программа тесно связана с пользовательским интерфейсом, реализованным в форме динамического Web-сайта на языке Python, интерфейс взаимодействия с базой данных реализован на основе MySQL, в качестве фреймворка для Python выбран Django.

Результаты работы/выводы

В аппаратной части авторами проекта разработан прототип устройства автоматического контроля объёма жидкости в диспенсере: произведён выбор элементной базы, и разработана электрическая принципиальная схема соединения элементной базы с микроконтроллером.

В программной части авторами проекта написана программа для микроконтроллера, позволяющая автоматизированной системе осуществлять мониторинг показателей наполнения каждого отдельного питьевого

диспенсера. Также была реализована серверная программа, обрабатывающая и сохраняющая поступающую от отдельных устройств информацию в базу данных. Кроме того, разработан пользовательский интерфейс, совмещённый с серверной программой, который позволяет пользователям осуществлять просмотр актуальных данных о заполненности питьевых диспенсеров, а также оставлять отзывы о работе обслуживающего персонала.

Перспективы использования результатов работы

Практическое использование разработанной АС позволит рационализировать работу обслуживающего персонала, повысить производительность труда путём увеличения комфорта пребывания на рабочем месте, произвести контроль соблюдения санитарных норм и облегчить потребителям задачу поиска питьевого диспенсера, обеспеченного необходимыми расходниками. В целях повышения удобства использования АС ведётся разработка мобильного приложения для обеспечения более удобного пользовательского интерфейса для обслуживающего персонала и потребителей воды.

Сотрудничество с вузом/учреждением при создании работы

Факультет компьютерных наук НИУ ВШЭ

Награды/достижения

Форум научной молодёжи «Шаг в будущее» – победитель.

Мнение автора

«Участие в проекте позволило выполнить прикладную и востребованную разработку, апробировать её в реальных условиях и получить независимую экспертную оценку специалистов»