«Интернет вещей» для «чайников» или как подготовить ребенка к JuniorSkills (JS)

Интернет пестрит статьями на тему «умных вещей», в которых технически подкованные специалисты мастерски жонглируют терминами «интернет вещей», «умный дом», «IoT»… ЦМИТы, студии и кружки в школах готовят из детей юных повелителей «умных» объектов и учат их творить собственные системы на готовых примерах. Мы решили помочь тем, кто еще не вошел в двери системной инженерии, но уже топчется на пороге волшебных открытий, не решаясь войти (а вдруг, датчик движения не сработает).

Попробуем рассказать вам, как простой обыватель, что такое «Интернет вещей», как не запутаться в «умном доме» и вы поймете, какой смысл в наборах, которые продаются за большую цену и обещают бонусное получение умений и навыков по этим самым «вещам».

Умные дома

Начнем с начала.

«Умный дом» — это замкнутая система, организм, состоящий из мозга-контроллера и датчиков, который любой человек может настроить под свои цели.

Хочет, например, человек, чтобы его встречала горячая ванна – пожалуйста! Запрограммировал, и ванна начнет наполняться по звонку с работы.

Поставил датчик на крышу дома и на окна, связал их между собой специальным кодом (это уже более продвинутая стадия), и при первых каплях на крышу вашего дома датчик даст сигнал окнам, и они закроются, чтобы занавески не намокли.

Как вы уже поняли, телефон в данном случае является своеобразным пультом управления всеми возможностями (читай, датчиками) «умного дома».

Сигнализация, освещение, видео и аудиосистемы, мультиварки будут слушаться вас по звонку, смс или голосовому сообщению.

Хотите посмотреть за домом внутри и снаружи, греясь в лучах солнца на пляже другой страны? Получите изображение с камер прямо на телефон.

Умный дом позволит вам проследить, сколько времени ваш ребенок проводит за компьютером, проконтролировать, постирала ли машинка белье и отключилась ли, узнать, кто приходил к вам домой и осуществить другие услуги.

С «Интернетом вещей» немного сложнее

Интернет вещей (Internet of things, IoT) – это много отдельных систем с датчиками (например, Умный дом, Умная теплица, Умный гараж и другие «умности»), которые через сеть (интернет) общаются друг с другом с помощью облачного интерфейса и могут обмениваться информацией, и даже продуцировать «собственные решения», выраженные в какой-то команде, отправленной другой системе.

Объясним на примере: допустим, у вас есть умный тостер с интернетом, который собирает информацию о суточном потреблении вами углеводов. У вас также есть такая система, как умный браслет, контролирующий показатели вашего здоровья и активности. А теперь представим: в конце дня тостер, связавшись с браслетом и получив от него информацию о вашей активности за день и показателях здоровья, свяжется с программой вашего лечащего врача и сбросит собранные за день данные. И вот в конце месяца вы получите на свой компьютер (тоже связанный с вашими системами) рекомендации от врача по питанию и ЗОЖ. Здорово?.

IoT в образовании

А теперь самое интересное. Всем этим непонятным вещам можно научить.

Эта область – фантастическое пространство, позволяющее соединить технические умения, творческие идеи и интеллектуальное развитие (что для каждой мамы чрезвычайно важно).
Экспериментальная составляющая «Интернета вещей» настолько реально осязаема, что выражается в ежегодных многочисленных соревнованиях в этой области.

Если вы думаете, что все, что описывалось в статье, фантастика и недостижимо для детей, хотя бы раз посетите JuniorSkills.

Вы удивитесь, вдохновитесь и возгордитесь умениями поколения и фантазийностью их проектов в этой категории.

В соревновании участвуют ребята возраста 10+ и 14+, которые разрабатывают собственные системы на базе различных контроллеров (это «мозг» системы, который понимает код, написанный ребенком, и передает его датчикам для выполнения) и облачных платформ, которые позволяют обмениваться информацией между устройствами и датчиками, подключенными к контроллеру, сохранять информацию и обрабатывать данные в облаке.

Наиболее часто используемыми решениями на текущий момент являются контроллеры Arduino, а в качестве облачной платформы используется решение ThingWorx от американской компании PTC.

Тем не менее, на сегодняшний день уже существует масса других решений как аппаратных, так и облачных, в том числе и российской разработки.

Такие соревнования — первый шаг к разработке умного дома, умного транспорта и других «интересностей и умностей».

Умные устройства из мира IoT могут собирать данные из окружающей среды, передавать информацию через в интернет (или локальную сеть) другим девайсам, а также получать информацию от них. Чтобы устройства обладали «интеллектом», полученные данные должны анализироваться программой, которая делает выводы и принимает решения. В мире IoT такая программа чаще всего располагается в облаке, что позволяет значительно снизить стоимость «железок», устанавливаемых у вас дома. Объекты из мира интернета вещей во многом похожи на роботов и для их создания нужны контроллеры, датчики, и исполнительные механизмы.

Существуют и специализированные готовые наборы на основе Arduino и различных облачных платформ, позволяющие войти в удивительный мир «интернета вещей».

Курируя направление «Интернет вещей» в JuniorSkills специалисты компании «ЛИНТЕХ» создали системы для подготовки ребят к соревнованиям.

Так, например, «СКАРТ Умный дом JS» — это уменьшенная копия дачи, на которой можно имитировать реальные ситуации из жизни, выводить данные в интернет и управлять через облачный сервис – это отличная тренировка для юных робототехников которые хотя получить почетное звание «Инженер-проектировщик систем Интернета вещей». В состав такого набора входят Arduino MEGA-совместимый контроллер, LAN-Ethernet shield, специально подобранный комплект датчиков, исполнительных устройств и набор креплений для них.

Предотвратить взлом с проникновением, пожар, последствия «незакрытого крана» возможно легким движением руки, прописывающей код для конкретной ситуации.

Более того, датчики конструктора могут быть использованы вашими гениями для усиления безопасности и комфорта в реальной квартире или доме – все зависит лишь от силы желания и фантазии творящего проект ребенка.

Только не удивляйтесь, когда при вашем появлении ночью на кухне вас ослепит свет… :-) это сработал датчик движения, заботливо поставленный вашим ребенком, чтобы вы в темноте не переломали ноги.

Еще одной полезной системой в сфере «интернета вещей» является «умная теплица». Помимо образовательно-тренировочной функции, этот набор также имеет важное практическое значение (особенно для тех, кто систематично забывает поливать цветы) и может быть реально использован для выращивания рассады или цветов с учетом современных технологий.

Есть еще «Умная подводная лодка», с помощью которого можно моделировать и изучать чрезвычайные ситуации, которые реально могут возникнуть на борту подводного судна в жизни.

А если объединить перечисленные «умные системы», получится набор СКАРТ проектный — оптимальный набор для подготовки одновременно 8 человек.

Контроллер, используемый в системах, — Arduino, а следовательно отдавать команды датчикам (писать код) придется в программной среде Arduino IDE.

Преимущества набора в том, что можно осуществить проектную деятельность нескольких групп ребят. Команды смогут одновременно создавать различные собственные «умные» системы, отлаживать их, а потом соединить через сеть и осуществить взаимодействие, получив готовый, возможно, небольшой, но продукт «Интернета вещей».

К слову сказать, системы «Интернета вещей» можно собрать и на базе других контроллеров.

Компания «ЛИНТЕХ» на данный момент имеет в своем арсенале уже 8 различных решений, которые можно не только собирать, но и комбинировать между собой, получая данные и управляя системами, подключенными к разным контроллерам.

Для заметки — задания для компетенции IoT соревнований JuniorSkills разрабатываются специалистами «ЛИНТЕХ», а также ими осуществляется сетевая, техническая и методическая поддержка всех JS-решений, поскольку «ЛИНТЕХ» выступает индустриальным партнером данной области.

В качестве анонса: сегодня компанией тестируется полностью беспроводное бесконтроллерное решение, построенное на базе технологии беспроводных сенсорных сетей IEEE 802.15.4 (об этом мы поговорим в другой раз).

Роботы и интернет вещей

Вместо послесловия. Мы не раскроем большой тайны, если скажем, что любые роботы, внутри которых находится программируемый контроллер, способный к внешним коммуникациям, могут тоже стать объектами «интернета вещей».

Используя облачные технологии, вы сможете управлять любыми контроллерами и взаимодействовать с удаленно расположенными роботами, отдавая им команды со своего ПК или смартфона (главное заранее написать программу в облаке и осуществить взаимодействие с нужными датчиками уже на земле, чтобы ваши машины-роботы «улавливали» своими датчиками команды для исполнения).

Пример из области околофантастики: у ребенка есть СКАРТ – машина-робот с контроллером Arduino. А еще у мальчика есть бедный кот, который часто попадает в плен ванной комнаты и не может вылезти в туалет. Предусмотрительный ребенок программирует СКАРТ на движение, в случае отчаянного мяукания кота, а дверь ванной комнаты оборудует датчиком движения, который «заметит» движение объекта и откроет дверь ванной. Залезаем в облако и «кодим» (пишем программу для отправки задач на датчики машины и двери).

Теперь кот точно будет спасен! Закрывшись в ванной, животное начинает отчаянно просить помощи -запрограммированная на вопли кота машина выезжает к двери ванной — в ответ на движение машины дверь открывается, и счастливый кот уходит. Аплодисменты!

У всех перечисленных инженерных систем и робототехнических решений есть еще один хороший мотивационный бонус – они все позволяют обладателю участвовать в соревнованиях регионального, национального или международного уровня.

Добро пожаловать на соревнования JuniorSkills с «умными» решениями и проектами!

В «Робофест» – с решениями на базе конструктора СКАРТ, т.к. именно там есть отдельные соревнования «СКАРТ», куда идут ребята, которые усовершенствовали свои СКАРТы и наделили их суперспособностями «быстрее, выше, сильнее!».

А еще есть Евразийский фестиваль «РобоSkарт» с соревнованиями «РобоSkАРТ» и научно-практической конференцией «РоботоБУМ — Будущее Умных Машин», где ребята представляют собственные проекты для разных сфер жизни, позволяющие решить реальные проблемы современности.

Что дает детям интернет вещей

В заключении хотим сказать, что направление «интернета вещей» разносторонне «прокачивает» способности ребенка, начиная от инженерных умений, заканчивая личностными составляющими.

Все мы начитанные и понимаем, какие человеческие качества развиваются у ребят, какие мозговые функции тренируются и какие доли мозга работают при выполнении определенных заданий.

Однако основное во всей этой творческо-экспериментально-технической деятельности наших детей –поддержка наставника (мамы, папы, тренера, руководителя кружка, учителя, даже директора образовательного учреждения).

Побед вам и фантастических идей!

Теги: headline, интернет вещей, конструктор, Линтех, реклама, умный дом, электронный конструктор