Создание устройства для контроля состояния дорожного полотна

Актуальность

В России около трети ДТП происходит из-за плохого дорожного покрытия. Но имеющихся в распоряжении специальных служб, методов и оборудования недостаточно для комплексного решения данной проблемы. Также плохое состояние дорожного покрытия приводит к снижению средней скорости движения транспорта, что особенно актуально для крупных городов, автомагистралей.

Данный проект реализует специальное устройство, которое будет проверять дорожное покрытие и фиксировать различные повреждения. Полученные данные будут переданы дорожным службам для осуществления ремонта.

Цель

Создать устройство, которое будет проверять состояние дорожного покрытия и фиксировать дефекты.

Задачи

1. Определить методы и материалы для создания макета и устройства.
2. Создать цепь макета в TinkerCad.
3. Написать программу, которая будет управлять работой устройства и фиксировать дефекты на дороге.
4. Испытать работу запрограммированного макета.
5. Создать устройство, используя полученный макет.
6. Создать среду для испытания устройства.
7. Провести контрольное испытание устройства.
8. Создать WEB-страницу для онлайн-вывода данных.
9. Сделать выводы и разработать варианты дальнейшего развития проекта.

Оснащение и оборудование, использованное при создании работы

Для устройства:

• Микроконтроллер Arduino Uno
• Макетная плата
• Ультразвуковой датчик HC-SR04
• Датчик наклона KY-017
• Соединительные провода
• Модуль ESP8266 NodeMcu v3 Lua с Wi-Fi
• Конструктор LEGO Mindstorms EV3

Для макета дороги:

• Картон
• Скотч

Описание

Первым этапом работы стала теоретическая разработка и проверка устройства. Был создан макет устройства в программе для 3D-моделирования TinkerCad, написана программа для управления работой устройства. Успешно проведено испытание запрограммированного макета.

Затем была осуществлена практическая реализация устройства. Устройство было собрано и установлено на робот из конструктора LEGO MINDSTORMS EV3.

Следующим этапом был собран макет дороги из картона с участками неровной дороги и ямами. Макет дороги и робот создавали искусственную среду для испытания устройства. При движении робота по макету датчики фиксировали различные повреждения дорожного полотна. Устройство было успешно испытано.

При дальнейшем развитии проекта плата Arduino Uno была заменена на модуль ESP8266 NodeMcu v3 Lua с Wi-Fi, была создана Web-страница, на которую онлайн поступали данные с устройства.

Результаты работы/выводы

1. В ходе работы создан макет проекта в программе для 3D-моделирования Tinkercad, написана программа для управления работой системы.
2. Успешно испытана работа запрограммированного макета устройства.
3. Собрано устройство и протестировано на специальном макете дороги с дефектами. Испытание проведено успешно: система работает исправно: фиксирует наличие повреждения дорожного полотна и время его обнаружения, определяет вид дефекта (яма, кочка, неровная поверхность).
4. Добавлен модуль ESP8266 NodeMcu v3 Lua с Wi-Fi и создана WEB-страница для онлайн-вывода данных с устройства.

Перспективы использования результатов работы

Внедрение данного устройства в транспортные системы города и их установка на общественный транспорт и/или специальную технику поможет создать систему постоянного автоматизированного контроля за состоянием дорог в городе, таким образом качество дорожного покрытия возрастёт и перемещение по городу станет более безопасным и комфортным.

Сотрудничество с вузом/учреждением при создании работы

«МИРЭА – Российский технологический университет»; Детский технопарк «Альтаир» РТУ «МИРЭА»

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

Московский городской конкурс исследовательских и проектных работ обучающихся, региональный этап Всероссийского конкурса научно-технологических проектов «Большие вызовы» – победитель;
Открытая городская научно-практическая конференция «Курчатовский проект – от знаний к практике, от практики к результату» – призёр;
Открытая городская научно-практическая конференция «Наука для жизни» – призёр.

Мнение автора

«Для меня было очень интересно и важно представить свой проект на открытой городской научно-практической конференции «Инженеры будущего» и ощутить внимание и заинтересованность членов комиссии и представителей образовательных организаций в разработке.

Участие в конференции позволило не только представить работу, но и защитить проблему, решаемую данным проектом. Также ценным опытом стало общение с участниками конкурса. Я рада, что у меня была отличная возможность стать частью такого события»