На протяжении целого семестра студенты первого курса магистратуры ВИШ МИФИ, направления 09.04.02 «Информационные системы и технологии» изучали технологию интернета вещей. Обучение включало в себя теоретические и практические подходы к изучению стандартных приемов получения и отправки сигналов от датчиков на механизмы обработки, простейшие подходы к задаче автоматического регулирования.
А вот курсовые работы и зачеты они сдают в виде хакатона. Студентам заранее выдаются задачи, и они должны малыми студенческими группами их решить. Каждая группа свое решение придумывает и воплощает сама, используя для этого и специальные, заранее заготовленные, и подручные средства.
В одном из проектов ребята решали задачу линейного перемещения объекта с управлением через интернет, с обратной связью, с измерением его позиционирования и контролем движения. В качестве объекта использовалась обычная пластиковая крышка, которая оказалась под руками. А управление этим простым предметом происходило через глобальную сеть интернет, через контроллеры, через разные компьютеры. Ребята сами придумали, как решить задачу, и реализовали ее в виде прототипа программного продукта, и прототипа установки. В данном случае эксперимент был продемонстрирован в пределах одного локального места, одного рабочего стола, а в принципе, одна часть установки может быть в Калининграде, другая в Москве, и она все равно будет работать. И хотя решение из подручных средств выглядело немного забавным, но главное, что установка заработала.
«Перед нами стояла задача с помощью двигателя по одной оси сдвинуть предмет на определенное расстояние, посмотреть, какое расстояние, посчитать. Мы использовали Arduino, C++, и добавляли интерфейс с помощью Python, чтобы задать нужное расстояние и движение объекта. В нашей группе были распределены роли – ребята настраивали систему, я работал за компьютером, дорабатывал код», – рассказал Станислав Основин, студент группы «Инженерия данных. Цифровые технологии сложных инженерных объектов».
Управление перемещением объекта через интернет
Когда мы говорим про широкое внедрение системы интернета вещей, мы в немалой степени связываем это с полным покрытием всего окружающего пространства единой средой передачи данных. Самый используемый, самый распространенный прибор, который можно подключить к интернету, это смартфон. Вторая группа решала задачу управления устройством через смартфон. Запускался специально сгенерированный код на смартфоне, осуществляющем передачу данных через интернет, и лампочка включалась.
Третья группа реализовывала обмен и управление системой Интернета вещей через интернет-сообщения. То есть умная вещь (не человек) отправляла по смс автоматически сгенерированные сообщения, и на них можно было реагировать, опять-таки автоматически. Например, на расстоянии включить свой умный чайник, если он отправил сообщение, что уже остыл.
Включение лампочки с помощью смартфона
Четвертая группа продемонстрировала целую измерительную систему для автоматического определения веса на базе электродвигателя. У ребят был целый набор идей, но выбранный способ оказался достаточно неожиданным и даже экзотическим. Груз поднимался с помощью электродвигателя, а измерение проводилось с помощью датчика освещенности. Мощность двигателя постепенно увеличивалась, до тех пор, пока крутящий момент не уравновешивал силу тяжести небольшого эталонного груза с известным весом (монеты). Груз лежал на датчике света, в момент отрыва от поверхности на датчик попадал свет от окружающей среды, и этот момент фиксировался. Данные снимались контроллером и передавались по сети интернет на локальный сайт, через него же и осуществлялось управление. Происходящие процессы автоматически «упаковывались» в базы данных, эти данные потом можно хранить, обрабатывать, каким-либо образом эксплуатировать.
Катерина Долина, студента группы «Цифровой инжиниринг», поделилась своими впечатлениями от хакатона: «Было сложно, такое опыт у меня впервые. Но было и очень интересно, необычно, я никогда ничего подобного не делала, тем более на зачете. Интернет вещей мне нравится. Хотя не сразу все получается, но это очень интересно».
Автоматическое определение веса удаленных объектов
Все это – простые примеры, а могут быть и сложные производственные задачи. Уже после первого семестра систематического изучения IoT-технологии ребята сами способны воплотить принципиальные технологические связки, и это иллюстрирует, с одной стороны, широкие возможности технологии, и, с другой стороны, дает квалификацию в области, которая в ближайшем будущем будет широко применяться и в обиходе, и в производстве.
