Для учащихся в возрасте 14-17 лет, прошедших программы «Основы робототехники», знакомых с Arduino и Raspberry Pi, а также имеющих опыт текстового программирования.

Актуальность

Удивительная эпоха IoT, Интернета вещей - глобального взаимодействия всего со всем через сеть - по сути, только начинается, и умный дом - хороший пример того, что ждет нас в будущем, но доступно уже сегодня.

Интернет вещей - это взаимодействие устройств между собой и окружающим миром, которое исключает участие человека, благодаря чему способно изменить некоторые экономические и социальные нормы.

Программа знакомит детей с «Умным домом» и позволяет использовать в образовательном процессе последние технические достижения.

Цели

  • Создание дома с роботизированным управлением инженерными системами и возобновляемыми источниками энергии.
  • Формирование навыков механической сборки, работы с электро и гидравлической системами, микроэлектроникой, создания алгоритмов и программ управления сложными системами.

Задачи

Работа с комплексом будет объединять в себе задачи по механической сборке корпусных элементов, монтажу электрических схем, монтажу гидравлической системы, применению датчиков для контроля параметров внутренней и внешней среды, созданию алгоритмов автоматического управления с целью поддержания параметров внутренней среды на заданном уровне, изучению использования возобновляемых источников энергии для обеспечения жилого помещения тепловой и электрической энергией, а также приобретение опыта проектирования инженерных систем охраны и контроля доступа.

Программа кружка строится на базе набора элементов дома с роботизированным управлением инженерными системами, из которых дети старшего школьного возраста могут собрать и запрограммировать, под руководством преподавателя, макет жилого помещения.

В собранном виде робототехнический комплекс представляет из себя настольную модель дома с жилым модулем и двумя технологическими помещениями, в одном из которых собирается гидравлическая схема, а в другом монтируется микрокомпьютер, контролирующий параметры модели и управляющий исполнительными механизмами, а также датчики и оборудование, согласующее различные узлы системы. При этом робототехнический комплекс включает в себя солнечную батарею и модель ветрогенератора.

Робототехнический комплекс, в числе прочего будет решать задачи по:

  • Поддержанию температуры в жилом модуле в заданных пределах (производить включение/отключение автоматического режима обогрева в зависимости от параметров окружающей среды;
  • Накоплению тепла для дальнейшего использования с использованием солнечной энергии и/или встроенного нагревателя;
  • Анализу теплопотерь в узлах модели;
  • Анализу энергопотребления при различных способах поддержания заданной температуры в жилом модуле;
  • Созданию различных алгоритмов работы модели (максимальное снижение энергопотребления, прогнозирование изменения параметров окружающей среды и накопление тепла для последующего использования в соответствии с прогнозом итд);
  • Накоплению электроэнергии для дальнейшего функционирования модели в автономном режиме;
  • Анализу эффективности использования каждого из возобновляемых источников энергии;
  • Анализу влияния различных параметров окружающей среды на запас электроэнергии;
  • Анализу влияния различных потребителей на расход запасенной электроэнергии;
  • Моделированию работы системы охраны и контроля доступа.

В основе программы находится междисциплинарная область, состоящая из элементов физики, математики и программирования. В программе будут встречаться элементы, выходящие за рамки школьной программы.

Кроме того, данный комплекс предназначен для развития у обучаемого следующих навыков:

  • Работа в операционных систем семейства Linuх, а также их администрирование;
  • Организация сетевого взаимодействия устройств в сетях, построенных на базе TCP/IP-протокола;
  • Понимание основ клиент-серверных технологий;
  • Понимание основ HTTP-протокола;
  • Событийному программированию на JavaScript с использованием фреймворка Node.JS;
  • Пониманию основ построения систем с обратной связью с использованием облачных технологий;
  • Программированию Web-интерфейсов.

Интернет вещей