Интеллектуальная, «умная» жизнь создается путем объединения в сеть отдельных устройств или систем. Программирование и индивидуальное управление умными вещами определяют, как они должны вести себя и работать вместе с умными устройствами.
Все слышали словосочетание «Умный дом». Это общий термин для объединения автоматически запускаемых сценариев в помещениях. Например, когда жители покидают дом, дверь автоматически закрывается, отключается отопление и сигнализация. Программируются правила и процессы автоматизации.
Всеми функциями можно управлять удаленно через соответствующее приложение. Сценарии не всегда одинаковы. Они подстраиваются под конкретного пользователя. Программное обеспечение зашифровано и обеспечивает надежную защиту от хакеров.
Можно говорить про технологии, изучать теоретическую и матчасть, а можно применить свои знания для создания практических проектов.
Например, в Высшей инжиниринговой школе студенты магистратуры изучают дисциплину «Основы промышленного интернета вещей». В рамках курсового проекта студенты первого курса направления 09.04.02 «Информационные системы и технологии» Александр Агарков, Эрик Гарифуллин и Владислав Шадрин под руководством преподавателей спроектировали и реализовали проект «Автономная дверь».
В течение первой половины семестра ребята изучали основы программирования на платформе Arduino и учились работать с технической документацией, а после, используя полученные ранее знания и навыки, приступили к выполнению проекта.
На первом этапе были определены технические требования: руководствуясь ГОСТами, студенты сформировали Техническое Задание и Пояснительную записку, а также разработали логическую схему двери.
После полученных корректировок от преподавателей студенты приступили к выполнению работы «руками».
Студенты ВИШ МИФИ Эрик Гарифуллин и Владислав Шадрин
Сначала была создана принципиальная схема работы двери и подобраны основные необходимые ее компоненты (микроконтроллер Arduino Uno, RFID-модуль RC522, Driver BTS7960, кнопка включения, датчик Холла, RFID-метки, Wi-Fi модуль).
Далее шел этап написания программного кода и окончательной сборки макета.
На третьем этапе студенты реализовали программное обеспечение (Telegram -бот) для возможности удаленного управления дверью пользователем.
Система представляет собой контроллер Arduino Uno, к которому подключены блоки питания, RFID-модуль RC522, актуатор, датчик Холла, микроконтроллер и Wi-Fi модуль.
Принципиальная схема
Система состоит из следующих узлов:
- Блок питания AC-DC 12v для микроконтроллера Arduino UNO;
- Arduino UNO – предназначен для управления системой;
- Датчик Холла – для контроля состояния двери;
- RFID-модуль RC522 - позволяет использовать RFID-метки;
- Драйвер мотора BTS7960 – управляет мотором;
- Комплект из соединительных проводов, резисторов и светодиодов;
- Актуатор 12v с блоком питания – управляет закрытием и открытием двери;
- Микроконтроллер ESP8266 Wi-Fi MCU – позволяет удаленно управлять дверью;
- Программное обеспечение – для обеспечения удаленного управления.
Arduino Uno осуществляет управление умной дверью с помощью Telegram-бота через Wi-Fi модуль.
Wi-Fi модуль выступает посредником для передачи информации в Telegram-бот, где пользователь может управлять дверью.
Результатом стал макет «Автономной двери», представляющий собой реальный прототип двери а также полностью проработанная техническая документация и программное обеспечение к нему. Дверь может открываться как вручную (с использованием технологии RFID-меток), так и дистанционно (через телеграм-бот), количество пользователей с уникальным ID задается программно. Студентами также были предусмотрены различные внештатные ситуации (попадание инородного предмета в створ двери, попытка взлома двери и т.д.).
Телеграм-бот
Проверка работоспособности Wi-Fi соединения пользовательского приложения с автономной дверью производится при использовании смартфона в качестве Wi-Fi точки. В ходе проверки производится подключение двери вызовом команды «/start» в Telegram-боте.
Проверка считается успешно завершенной в случае, если при подключении загорается светодиод в правой верхней части двери, а в пользовательском приложении появляется сообщение «Hello, name».
