Разработка инновационного устройства бодрствования человека в условиях монотонной деятельности

 

Объект исследования: процесс оценки эффективности существующих устройств бодрствования человека в условиях монотонной деятельности.

Результаты, полученные лично автором: разработан новое устройство бодрствования человека в условиях монотонной деятельности.

 

Одной из основных угроз современности является дорожно-транспортный травматизм. Ежегодно в мире в результате дорожно-транспортных происшествий погибает более 1,2 миллиона человек, 20 - 50 миллионов получают травмы, а суммарные экономические потери превышают 500 млрд. долларов (по данным ООН). При этом более 80 процентов всех ДТП происходит по вине самих водителей

Исследования показывают, что у водителя, которые находятся за рулем без отдыха на протяжении четырех часов, время реакции ухудшается сразу на 50%, а при управлении машиной без перерыва шесть часов -- риск попадания в аварию удваивается. Общеизвестно, что человеческий фактор почти полностью определяет безопасность функционирования технических средств, представляющих потенциальную опасность. Одним из способов повышения безопасности дорожного движения и предотвращения аварийности может стать применение приборов, предотвращающих засыпание за рулем. Были проанализированы современные системы контроля бодрствования, начиная с простых устройств и заканчивая более сложными

Установлено, что самыми эффективными сегодня являются методы, основанные на принципе ЭКГ и КГР.

На основе проведённого анализа разработано устройство (прибор) контроля состояния водителей транспортных средств, которое предотвращает засыпание за рулем. Данное устройство бодрствования основано на получении изображения лица, обнаружение областей, предположительно содержащих глаза, обнаружении областей глаз.

Основные потребители предполагаются, прежде всего, водители транспортных средств, владельцы автопарков, а также службы эксплуатации объектов повышенной опасности, где работа оператора является рутинной, но ответственной. Прототипом предлагаемого изобретения является способ обнаружения закрытых глаз в системе предупреждения засыпания водителя (см. патент США №6,130,617), заключающийся в получении изображения лица с ПЗС-камеры, выделении пар областей, предположительно содержащих изображения глаз, обнаружении областей глаз и носа по наименьшему составленному ими равнобедренному треугольнику. Недостатком известного способа является отсутствие возможности анализа движений глаз, отсутствие измерения параметров движений и морганий.

Отличительной особенностью предполагаемого устройства является возможность применения в транспортном средстве любого типа, а также низкая вычислительная сложность и простота практической реализации.

Предполагаемое изобретение имеет малогабаритный оптико электронный датчик, расположенный на приборной панели или лобовом стекле напротив лица водителя. Датчик создаёт изображение лица, области глаз, и формирует эталона зрачка водителя. Во время движения автомобиля лицо водителя периодически освещается с помощью инфракрасного осветителя, расположенного аналогично датчику. При этом блок обработки информации данного устройства определяет и сравнивает параметры, характеризующие состояние водителя с эталонными показаниями для состояния засыпания и состояния сна. После чего автоматически принимается решение о необходимости сигнализации при засыпании водителя с помощью звуковых сигналов. В случае отсутствия реакции водителя включается аварийная сигнализация и ближний свет фар. Подготовлены материалы заявки для выдачи патента на предполагаемое изобретение.

В рамках данного исследования проведён предварительный анализ экономической эффективности за счёт повышения безопасности на дорогах. Внедрение прибора бодрствования за рулем для водителя уменьшит количество аварий на дорогах в результате засыпания водителя.

Для успешного внедрения устройства бодрствования необходимо, чтобы прибор соответствовал законодательству РФ, был одобрен ГИБДД, прошел испытания на пользователях и имел положительные результаты.

Согласно последним данным статистики в РФ насчитывается 55699737 шт. автомобилей, в Брянской области 312751 шт. Из них 6234990 шт. грузового транспорта (основной рынок сбыта). Это служит потенциалом для внедрения устройства бодрствования водителя.

Разработанный инновационный прибор может быть дополнением к уже имеющимся на транспортном средстве устройствам и системам, обеспечивающим и повышающим безопасность дорожного движения.

Материал поступил в редколлегию 24.02.2017

УДК 005.007

Д.Г. Шашков

Научный руководитель: доцент кафедры «Компьютерные технологии и системы», к.т.н., А.А.Тищенко

es.vav@yandex.ru

 

МОДЕРНИЗАЦИЯ ЛИЧНЫХ И ФЕРМЕРСКИХ ХОЗЯЙСТВ ПУТЕМ ПРИМЕНЕНИЯ ТЕХНОЛОГИЙ "INTERNET OF THINGS" С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ МОДУЛЯ GSM СЕТЕЙ

Объект исследования: работа датчиков температуры, освещенности и влажности dht11 с микроконтроллером Arduino nano на atmega 328.

Результаты, полученные лично автором: Проект для выращивания растений и цветов в автономном режиме с возможностью удаленного наблюдения и удаленного управления процессом.

 

Россия располагается в северных широтах и является аграрной страной. Треть населения России проживает в сельской местности. Из-за короткого теплого летнего периода невозможно создание достаточно эффективного овощеводства и отсутствует возможность получать урожай круглый год.

К тому же, в связи с последними событиями, поставки животной и растительной продукции из зарубежных стран в Россию запрещены продовольственным эмбарго, которое начало действовать 7 августа 2014 года.Данные события располагают к поднятию и развитию отечественного сельского хозяйства и созданию высокоэффективных, высокотехнологичных ферм и хозяйств.

Появление первых микроконтроллеров ознаменовало начало новой эры в развитии микропроцессорной техники. Наличие в одном корпусе большинства системных устройств сделало микроконтроллер подобным обычному компьютеру.

В итоге без огромного объема знаний и дорогостоящего оборудования не обойтись. Такая ситуация долго не позволяла многим любителям использовать микроконтроллеры в своих проектах. Сейчас, с появлением устройств, дающих возможность работать с микроконтроллерами без наличия серьезной материальной базы и знания многих предметов, все изменилось.

Arduino - аппаратная вычислительная платформа, состоящая из двух основных компонентов: плата ввода-вывода и среда разработки на языке Processing/Wiring. Arduino удобна для разработки электронных устройств как для новичков, так и для профессионалов.

Система оборудована платой расширения GSM (для управления через телефон) и встроенной метеостанцией, в которой использованы датчики: BMP085 атмосферное давление, DHT11 температура и влажность воздуха, сенсор дождя, датчик влажности почвы и другие.

Данные с метеостанции используются микроконтроллером для управления системой в зависимости от погодных условий. Для управления силовой нагрузкой были использованы 4 реле-модуля.

Для управления предусмотрены два способа:

1) Через мобильный телефон, посредством СМС сообщений. Можно осуществлять следующие действия: управление поливом, нагревателем, охладителем и подсветкой напрямую, получение показаний датчиков в реальном времени, возможность создавать графики для каждого сенсора, выбирать тип программы климат-контроля для конкретного растения (для управления через USB).

2) Через программу для смартфона, Blynk для Android или IOS. Возможности этой программы: управление напрямую, получение показаний датчиков в реальном времени, возможность создавать графики для каждого сенсора, управление с помощью таймеров, а так же удаленное управление через Интернет.

Предусмотрен климат-контроль, который может настраиваться на создание климата для разных видов растений с ночной и дневной температурой (ночная и дневная температура используются для создания комфортного климата в любое время суток).

Так же, осуществлен авто-полив, который работает по показаниям с датчиков влажности почвы, и включается, только если температура воздуха и почвы не ниже отметки минимума, предусмотренного для растений, чтобы избежать переохлаждения корней саженцев. Предусмотрена возможность использования генератора тумана.

Авто-освещение применяется для восстановления баланса получаемого солнечного света растениями в случае плохих метеоусловий, например, если погода днём пасмурная, и солнечного света мало, то освещение включается дополнительно и днем, а когда наступает ночь, то освещение будет включаться только по команде человека, и не будет реагировать на темноту благодаря встроенным часам.

Использование Arduino приведет к уменьшению трудозатрат по выращиванию овощей, высвобождение большого количества, получение большего урожая как следствие более правильных технологий по выращиванию в закрытом грунте. Так же отслеживание состояния через интернет.

Такую теплицу можно использовать уже с апреля, когда средняя дневная температура окружающей среды достигает от +10⁰С до +15⁰С по октябрь, когда средняя температура воздуха достигает не выше +10⁰С, то есть 7 месяцев вместо 3-4 месяцев, как сейчас. Что является настоящим прорывом для индивидуального сельского хозяйства.

Затраты же на приобретение необходимых устройств, которые при наличии навыка можно сделать самостоятельно, не так уж и велики. Весной следующего года мы планируем на своём приусадебном участке создать «умную» теплицу в натуральную величину и получить первый урожай.

Материал поступил в редколлегию 07.04.2017