Умные вещи века. Решения для изучения технологий IoT в школе



Содержание

  1. Что такое IoT и при чем тут умные вещи 
  2. КиберТех, Россия
  3. Линтех, Россия
  4. Матрешка, Россия
  5. МГБот, Россия
  6. Научные развлечения, Россия
  7. Фишертехник, Германия
  8. Эмбитех Групп, Россия

Изменения в окружающем мире происходят стремительно, иногда даже незаметно для нас. И вот то, что вчера было просто холодильником, сегодня превращается в «умную вещь», которая не просто сигнализирует об открытой дверце протяжным высоким писком, но также заказывает продукты в супермаркете, контролирует их наличие и помогает не съесть лишнего. Такие вещи входят в наш дом незаметно – на полках появляются умные колонки, рассада на подоконнике растет в умной теплице, по полу ползает робот-пылесос, а смартфон вообще кажется иногда подает признаки интеллекта. Это все – роботизированные системы, а также только верхняя часть большого айсберга под названием технология IoT. Что это такое, как можно изучать ее в школе и какое оборудование потребуется – давайте разбираться.

Умные вещи века. IoT

Что такое IoT и при чем тут умные вещи 

Понимая, что тема Интернета вещей довольно нова в образовании, мы немного отошли от традиционной формы обзора и решили добавить немного вводной информации. Если Вы в ней не нуждаетесь – то смело пролистывайте эту главу и спускайтесь ниже – там множество вариантов образовательного оборудования. Но если для Вас это новая тема или Вы хотите немного освежить знания – то этот раздел для Вас.

Итак, что такое технология интернет вещей или IoT? 

Аббревиатура IoT образована от словосочетания «internet of things», что дословно в переводе с английского означает «интернет вещей». Под Интернетом вещей обычно понимается концепция сети передачи данных между самыми разными вещами, которые оснащены средствами и технологиями для взаимодействия с внешней средой и друг с другом. К примеру, у нас есть холодильник, умеющий определять наличие в нем продуктов, температуру внутри, время, и еще смартфон, который оборудован приложением, которое получает информацию от холодильника по сети интернет (или любой другой сети) и сообщает владельцу, что молоко закончилось, а дверца открыта уже 5 минут и вообще скоро все испортится. Таким образом, холодильник взаимодействует с внешней средой, считывая информацию, со смартфоном, отправляя туда информацию, а все вместе контактируют с владельцем. Такая умная сеть на троих – я, смартфон и холодильник. 

Это один из самых простых примеров, но таким же образом могут строиться большие сети, в которые включается самое разное оборудование, связанное и взаимодействующее между собой и внешним миром. Так мы получаем умные дома, теплицы и в перспективе – целые умные фабрики. И это уже не отдаленное будущее, а зачастую окружающая нас реальность.

При изучении Интернета вещей нельзя обойтись без программирования и робототехники, именно поэтому оборудование для данной технологии мы представляем в спецпроекте РобоШкола. Но если традиционно под робототехникой понимается создание одного робота, который будет выполнять определенные функции, то в случае проектов в сфере Интернета вещей, это уже набор из датчиков, программ и нескольких роботов, а также инженерных решений и конструкций. 

Все оборудование, которое помогает в изучении Интернета вещей, можно условно разбить на две группы – это готовые наборы и свободные проекты. Первые требуют сборки, настройки и программирования, вторые предполагают, что цикл начинается с изготовления деталей (например, с использованием 3D принтера), подбора разнообразного оборудования, а уже только потом сборку и все дальнейшие действия.

Обычно технология Интернета вещей изучается в рамках дополнительного образования, внеурочной работы и предполагает выполнение проектов на основе межпредметной итеграции  естественно-научных, а иногда и гуманитарных дисциплин, по итогам которой дети получают, например, функционирующую умную теплицу. Интернет-вещей больше подходит для старшей школы, когда дети освоились с робототехникой, умеют писать программы, а также конструировать и проектировать. В этом обзоре мы поговорим только про готовые наборы – фактически конструкторы, поскольку свободные проекты чаще всего выходят за рамки школьной программы – ими занимаются в специализированных кружках и секциях. Если же рассматривать только наборы, то их тоже два типа – это умный дом и умная теплица. Не заем, почему так получилось, но эти два типа доминируют на рынке и именно они применяются в школах. 

Итак, что же нам предлагают производители?

КиберТех, Россия

КиберТех, Россия

Отечественный производитель, известный по наборам Трик, может предложить оборудование, которое подойдет для начального этапа изучения IoT.

Образовательный набор «ТРИК» «Лаборатория» предназначен для применения на уроках технологии и позволяет собрать четыре образовательных интерактивных стенда, в том числе «Электротехника», «ЖКХ», «Охранная система» и «Умная теплица».


Изучение IoS не является главной целью набора, но оборудование поможет разобраться с базовыми принципами Интернета вещей на примере стенда «Теплица». Для программирования используется среда TRIK Studio, которую можно скачать на сайте. 

Набор содержит подробно описанные задания для каждого из стендов.

Линтех, Россия

Линтех, Россия

Компания является резидентом Сколково и предлагает интересное решение – электронно-механический конструктор «СкАРТ Умный дом». Этот набор полностью российская разработка от дизайна и до производства самых мелких деталей, является победителем премии «Золотой медвежонок 2016», а в 2017 году был представлен на выставке BETT в Лондоне. Конструктор используется на соревнованиях JuniorSkills.

Набор развивает навыки конструирования, программирования, дает возможность погрузиться в темы электроники и схемотехники.

С помощью конструктора дети смогут собрать объемный специализированный стенд, на который крепятся электронные компоненты и датчики. Электронная часть представлена контроллером LAN-Ethernet shild, комплектом датчиков и набором креплений для них, программирование выполняется на Arduino IDE.

В состав комплекта входят более 20 позиций оборудования, в том числе барометр, датчики освещённости, газов, температуры, движения, дождя, влажности почвы, шума, дальномер, пьезоизлучатель. 

Производитель также предлагает набор «СкАРТ умный дом – расширенный». В расширенном варианте набор включает больше датчиков, а также дополнительные зоны на стенде: входная, сантехническая, кухня, жилая комната.

СкАРТ наборы используют Arduino-совместимые контроллеры, программируемые на Arduino IDE.

Кроме того, заслуживает внимания ресурсный набор «Гараж + теплица в умном доме». 

Матрешка, Россия

Матрешка, Россия

Стоит обратить внимание на набор «Интернет вещей» отечественной компании Амперка Роботс, который является продолжением набора «Матрешка». Комплект поможет создать электронные устройства и подключить их к интернету.

Сборка модулей происходит без пайки, они подключаются к Arduino Uno через бредборд или вставляются в плату расширений Slot Shield.

В набор входят электронные компоненты: плата расширений Slot Shield, беспроводной модуль Wi-Fi, модуль управления силовой нагрузкой мини-реле, картридер для флеш-карт, карточка формата microSD и адаптер для работы с SD-ридерами, а также материалы с подробным описанием экспериментов, теоретической информацией и справочником используемых функций.

Для полноценной работы набора обязательно необходимо приобрести комплект «Матрёшка» c Arduino Uno.

МГБот, Россия

МГБот, Россия

МГБот (MGBot) – это отечественная компания, которая предлагает несколько решений для знакомства с технологиями IoT и производит наборы и электронные конструкторы, как для применения в школе, так и для домашнего использования. Разработки компании поддержаны Фондом содействия инновациям. 


Давайте рассмотрим сначала два набора – это «Умная теплица ЙоТик М2» и «Умный Дом Йотик М2». Оба они представляют собой  простые конструкторы, детали которых выполнены из дерева и оргстекла. С этими наборами дети получат навыки электрического и механического монтажа, программирования. Важно отметить, что пайка не требуется – все провода крепятся на клеммы. Оба набора основаны на контроллере Йотик32А в базовой комплектации с мощным процессором. Контроллер совместим с различными платами расширения для Arduino, имеет встроенный WiFi и BlueTuth . На полную сборку умного дома или теплицы потребуется примерно два часа, все необходимые инструменты имеются в комплекте. Для программирования используется бесплатное программное обеспечение Arduino IDE. Оба набора также включают QR код на 20000 энергии для приложения Blynk. В состав наборов также входят инструкции по сборке.

Умная теплица ЙоТик М2. В состав комплекта входят следующие датчики: освещенности, температуры и влажности почвы, ультрафиолетового излучения, температуры и влажности воздуха, атмосферного давления. Микроклимат в теплице поддерживается вентилятором и окном на сервоприводе. Водяная помпа и емкость для воды в совокупности с комплектом шлангов позволяют собрать систему водоснабжения. Освещение осуществляется трехцветной светодиодной матрицей – это не просто источник освещения, она же может работать как монитор, на который можно вывести данные или простое изображение.

После сборки ребенок сможет управлять освещением в теплице, в том числе настраивая цвет и яркость, управлять поливом растений, проветриванием, контролировать температуру. Все данные, получаемые от датчиков предоставляются в графическом и текстовом режиме, предусмотрена система оповещения о чрезвычайной ситуации (превышенный уровень ультрафиолетового излучения, температуры, влажности и т. д.). 

Умный Дом Йотик М2 помогает создавать основные системы умного дома, с ним дети научатся измерять температуру и влажность воздуха, концентрацию дыма и газов, уровень акустического шума; детектировать движение внутри дома, протечку воды; управлять освещением внутри и снаружи; открывать дверь. В набор входят следующие датчики: освещенности, температуры, влажности воздуха и атмосферного давления, расстояния (лазерный), кроме того в составе комплекта есть модуль 9-осевого акселерометра/гироскопа/магнетометра, амперметр, датчик звука, модуль динамика, датчик протечки воды, пламени. 

И еще одно решение МГБот – это набор «Агротехник Стартовый» ЙоТик М1, который позволяет погрузиться в тему «Умное сельское хозяйство». С этим набором дети смогут научиться контролировать и управлять освещением; влажностью почвы; температурой, влажностью воздуха и атмосферным давлением, поливом. Комплект состоит из контроллера ЙоТик, датчиков, исполнительных устройств, платы 9 и ноутбука с установленным программным обеспечением. В зависимости от требуемых учебных задач есть возможность расширить комплект дополнительными датчиками и устройствами.

Научные развлечения, Россия

Научные развлечения, Россия

Известная отечественная компания предлагает образовательные наборы собственного производства на платформе Arduino или Intel Genuino 101, совместимой с Arduino. В арсенале компании два классических решения – умный дом и умная теплица.

Робототехнический комплекс НАУРОБО «Умная теплица» рекомендуется для детей 13+. Теплица снабжена, как минимум, тремя датчиками – температуры, освещенности и влажности почвы, и оборудована системами поддержания климата – вентиляционная установка, капельная система полива с регулируемой мощностью подачи воды, лампа накаливания для поддержания температуры внутри. 

В состав набора входит мощный контроллер на базе Raspberry Pi, позволяющий расширять возможности теплицы с помощью веб-камеры, изменения спектра освещения, а также создавать программы на языке JavaScript с использованием фреймворка NodeJS (+HTML и CSS). 

Набор поможет освоить основы Web-технологий и системного администрирования, программирование, построение систем с обратной связью с использованием облачных технологий (концепция «Интернет вещей»), оптимизацию условий содержания растений.

Интерфейс обеспечивает включение всех устройств в ручном режиме, а система управления дает возможность передачи данных в облачные сервисы и управления оборудованием из любой точки планеты.

В состав комплекта входит программное обеспечение и очень подробное методическое пособие.

Кроме умной теплицы компания Научные равлечения также производит робототехнический комплекс «НАУРОБО «Умный дом». 

Конструктор обучает базовым принципам автоматизированного управления, использованию возобновляемых источников энергии для обеспечения жилого помещения тепловой и электрической энергией, проектированию инженерных систем охраны, контролю доступа, а также основам Web-технологий и системного администрирования, программированию, построению систем с обратной связью с использованием облачных технологий.

Программирование осуществляется на JavaScript с использованием фреймворка NodeJS (+HTML и CSS).

В комплект входят: датчики напряжения, освещенности, не менее четырех датчиков температуры с аналоговым сенсором, датчик тока и датчик температуры с цифровыми сенсорами. 

Фишертехник, Германия

FischerTechnik, Германия

Компания-первооткрыватель робототехнических конструкторов конечно тоже не могла обойти своим вниманием тему Интернета вещей и предлагает очень интересное и необычное решение – это конструкторский набор для детей 9+ «TXT Интернет вещей».


С этим конструктором можно изучать такие темы как умный дом, интернет вещей, индустрия 4.0, многоуровневое программирование, облачное хранение данных. 

После сборки конструктора пользователь получает стационарную станцию с различными датчиками и поворотной камерой. Внешнего корпуса, обычно имеющегося у подобных наборов, тут нет, но он и не требуется для большинства задач, а в случае необходимости станцию можно поместить в любую коробку или емкость – все датчики крепятся на корпусе самой станции и не требуют переноса на внешние стены. Заметим, что в зависимости от целей обучения и потребностей самого пользователя могут использоваться различные модификации станции. 

Готовая станция позволяет измерять температуру воздуха, влажность, давление воздуха и его качество, а также определять уровень шума и освещенности. Система способна оповещать о превышении заданных значений. Подвижная камера может контролировать помещение, и при наличии движения включать тревогу и делать фотоснимки. 

Имеется возможность подключения TXT контроллера к сети Wi-Fi, хранения и обработки данных через облачный сервер, а также дистанционного управления станцией. Программирование осуществляется в среде ROBO Pro на графическом языке в виде блок-схем.

Эмбитех Групп, Россия

Эмбитех Групп, Россия

Еще один вариант конструктора на тему умного дома представляет компания Эмбитех в наборе «Интернет вещей для умного дома» на основе контроллера, совместимого с Arduinо. Конструктор дает возможность построить систему с одним из двух микроконтроллеров: MEGA 2560 с подключенным модулем GSM/GPRS или контроллером NodeMCU ESP8266 со встроенным модулем связи Wi-Fi. Управление осуществляется с помощью смартфона через приложение IoT Manager. 

В состав набора входят датчики температуры, влажности, увлажненности почвы, воды, огня, угарного газа и пропана, движения, а также дисплей Nokia 5110. В комплект включены 40 проектов-уроков. Основой для создания конструктора послужила книга «Создание Умного Дома на базе Arduinо», которая также включена в комплект. 


Материал подготовлен редакцией портала ActivityEdu, не является рекламой. Все сведения, включенные в настоящий материал, получены из открытых источников. Поставщики и производители оборудования расположены в алфавитном порядке.


к комментариям


Читайте также

Комментарии (0)