Умный фонтан «Обитатели морских глубин»

Актуальность

Проектная работа выполнена на актуальную тему разработки устройств для облегчения переносимости последствий потепления климата. Новизна работы заключается в идее создания детских интерактивных тематических умных фонтанов и превращения их в центры познавательной деятельности детей и их родителей, а также в системности и комплексности решения поставленных задач.

Цель

Создать действующую модель умного фонтана с объектами дополненной реальности на тему «Обитатели морских глубин».

Задачи

1. Изучить существующие конструкции фонтанов.
2. Разработать конструкцию действующей модели тематического умного фонтана.
3. Изготовить 3D-модели физических объектов фонтана, напечатать эти модели на 3D-принтере.
4. Создать анимированные 3D-модели морских обитателей для дополненной реальности.
5. Разработать приложение дополненной реальности для смартфона.
6. Разработать и собрать электронную схему подключения и управления насосами. Предусмотреть автоматическое отключение насосов при дожде.
7. Разработать и собрать электронную схему освещения фонтана, автоматически включающегося при недостаточной естественной освещённости.
8. Предусмотреть возможность ручной смены режимов освещения, а также выбора режима освещения при помощи мобильного телефона.
9. Предусмотреть регулировку силы струй фонтана в зависимости от силы ветра.
10. Предусмотреть использование альтернативных источников питания – солнечных батарей.

Оснащение и оборудование, использованное при создании работы

• Персональный компьютер с установленным ПО (Autodesk 3ds max, EV Toolbox)
• Arduino Uno
• Светодиоды SMD 3528
• Мембранные насосы
• Моторы L298N
• Датчики температуры и дождя
• Анемометр
• Блок солнечных батарей
• 3D-принтер «Two Trees Bluer» и PLA-пластик

Описание

На первом этапе авторы проанализировали уже существующие фонтаны и их устройство. Выбрали тематику фонтана и в программе 3ds max создали модели обитателей морей, которые должны украсить фонтан. Для создания анимированных художественных объектов дополненной реальности применялось не только сложное моделирование, но и сложное текстурирование.

На втором этапе модели были распечатаны на 3D-принтере, была разработана и собрана электронная схема умного фонтана, позволяющего экономить электроэнергию при помощи системы умного освещения, использовать солнечные источники энергии.

Посредством датчиков температуры внутренняя подсветка фонтана принимает цвет, соответствующий температуре, а режимы внешней подсветки переключаются при помощи смартфонов отдыхающих, что придаёт фонтану свойство интерактивности. Анемометром в автоматическом режиме регулируется сила струи воды, предотвращающая разбрызгивание воды из фонтана.

На следующем этапе прототип фонтана прошёл тестирование. В работе представлено комплексное техническое решение управления фонтаном на основе использования достижений умного города.

Результаты работы/выводы

Результатом проектной работы стал прототип умного фонтана, в котором включается подсветка при недостаточной естественной освещенности, сменой режима освещенности можно управлять с помощью смартфона, струя воды регулируется в зависимости от ветра, возможно использование альтернативных источников питания, например, солнечные батареи, позволяющие экономить электроэнергию.

Оригинальным стало размещение меток дополненной реальности не только по бортику фонтана, но и на его дне непосредственно в воде, что придаёт эффект оживления морского обитателя, и идея бросания виртуальной монетки в воду фонтана.

Перспективы использования результатов работы

Практическая значимость подтверждается отсутствием фонтанов во дворах Москвы, где, собственно, дети проводят большую часть своего каникулярного жаркого летнего времени. Важно, что идея проекта абсолютно реализуема на практике.