Старт в инновации

Список разделов Инженерный проект

  • Разработка комплекта инструментов для топосъемки пещер

    Сейчас пещеры начинают обретать все большее и большее значение для туризма, космонавтики и других отраслей. Но для более эффективного исследования нужно составлять их карты. Проблема заключается в том, что они, в большинстве своём, либо сделаны кустарным методом, либо очень дорогие и требуют дополнительных знаний и усилий во время создания карты. Это сподвигло меня на разработку своего комплекса решений для топосъемки пещер.

    Цель работы: Создать программное обеспечение для ведения топосъемки пещер.

    Задачи:

    1. Изучить причину образования пещер.
    2. Изучить принципы топосъемки пещер.
    3. Провести топосъемку текущими методами.
    4. Создать программное обеспечение для создания топосъемки с помощью языка программирования С#.

    Актуальность проекта: Можно быстрее и проще вести топосъемку пещер, а также легко создать pdf версию карты.

    Результативность от использования приложения учащимися:

    1. Развитие любительской спелеологии.
    2. Увеличение вариантов ведения топосъемки.
    3. Привлечение внимания к данной отрасли.

    В самом начале спелеологи использовали рулетку и магнитный компас. Из-за этого были довольно большие ошибки измерения для пещер, что влекло ошибки в построении карт. Также на это сказывалось неудобство работы с данными инструментами в узких проёмах. Потом к этому комплекту добавили нивелиры, теодолиты, эклиметры, что, безусловно, повысило точность. Революция произошла, когда был немного изменен лазерный дальномер DistoX и созданы программы Therion и Topodroid. С их помощью можно быстро и просто(не всегда) с хорошей точностью построить карту пещеры. Но так как все программы делаются энтузиастами, то их функционал весьма ограничен и понять, как она работает иногда довольно сложно, а результаты их работы не всегда совместимы, что накладывает некоторые трудности во время съёмки и обработки.

  • Создание устройства для обучения врановых сбору мусора и его сортировка при помощи нейросети

    Рядом с человеком живут многие животные, например кошки, собаки, птицы.

    Самые умные животные — это крысы, врановые, дельфины, собаки. Врановые распространены почти по всему миру и часто селятся рядом с населёнными пунктами. Человек, считает их вредителями, потому что они съедают урожай, разносят мусор по территории, и он пытается избавиться от них, а птицы быстро к этому приспосабливаются. Зачем человеку бороться с врановыми, когда он может воспользоваться их интеллектом для решения актуальных для человека задач?

    Цель проектно-исследовательской работы – разработать пути взаимодействия людей и ворон.

    Проблема утилизации мусора актуальна в России из-за огромного числа свалок, но самая главная проблема в людях, которые не хотят разделять мусор. 

    Площадь всех свалок в России равна 40 миллионам гектар. Площадь

    Нидерландов 42 миллион гектар, если сравнивать ВВП России и Нидерландов, то ВВП Нидерландов составляет 61% от ВВП России. Это простое сравнение, наглядно показывает нерациональное использовании территорий в России (см. Приложение 1).

    60% населения России поддерживают раздельный сбор мусора, но далеко не все, кто поддерживает это, действительно его разделяют.. В лучшем случае сортируют мусор только 50% населения, а остальные просто складывают его в один мешок, при этом не редкость, когда мусор просто выбрасывают в природу (см. Приложение 2).

    В результате выполнения проектно-исследовательской работы создано 4 прототипа устройства для обучения ворон. Были разработаны методики обучения для каждого прототипа. Последняя версия прототипа была выставлена в естественную среду обитания врановых летом 2022, где в течении трёх месяцев были протестированы работа устройства, методика обучения. По разработанной методике врановые прошли две стадии обучения из четырёх.

    Последний прототип создавался именно под задачи сбора и сортировки мусора в и для этого устройства были разработаны системы сортировки предметов (которые нам могут принести врановые) и определения вида врановых, которые к нам прилетают. Нейронные сети для анализа видеопотока обучены на базе микрокомпьютера Jetson Nano и интегрированы в устройство. Главным преимуществом этого устройства является система сортировки предметов (которые принесла ворона), на её основе мы можем обучать врановых на сбор абсолютно разных вещей (от монет до различного мусора).

    На основе данных собранных нейросетью по определению вида врановых я подвёл статистику по их обучению. В местности, где проводилось обучения (Вологодская область) наиболее распространены следующие виды вороновых: сороки, галки, вороны. К устройству прилетали 1галка и 4 сороки (2 родителя и 2 птенца). Чаще всего они прилетали в период времени с 4:00 до 8:30. Это связана с тем, что в этот период времени на улице почти нет людей и машин, которых боятся врановые. Чаще всего прилетали сороки – 190 раз (Июнь (8 дней) – 43 раз, Июль – 105 раз, Август – 42 раз), Галка прилетала очень редко – 18 раз (Июнь (8 дней)  – 2 раз, Июль – 15 раз, Август – 1 раз), (см. Приложение 3). Я думаю, это связано с тем, что территория, на которой стоит устройство контролируется сороками и они препятствуют доступу на данную территорию других птиц. Из-за того, что галка редко прилетала, она обучилась только первой стадии (за 3 дня). Сороки учились с разной скоростью: сорока №1 – 3, сорока №2 – 5, сорока №3 – 4, сорока №4 – 3, но только сорока №4 обучилась 2 стадии (за 4 дней), (см. Приложение 4). С виду одинаковые птицы, имеют разный уровень интеллекта и способности к обучению. Первой стадии все птицы обучились быстро, это говорит о тому, что они хорошо учатся глядя друг на друга (это подтверждает данные из книги “Эти гениальные птицы” Дженнифер Акерман). Сороки очень хитрые и осторожные, но среди них находятся более смелые особи.

    В качестве мусора, который являлся целью сбора последнего прототипа устройства были выбраны сигаретные окурки. Они разлагаются 10 лет, на 98% состоят из пластика, заполнены токсичными смолами. В год их выбрасывается 5.6 триллионов, из них утилизируются только 20%. Следовательно, окурки наносят серьезный вред окружающей среде, а также портят облик парков и городов.

    В связи с этим и с целью убедится в негативном влиянии сигаретных окурков на природу был разработаны и проведены эксперименты, направленные на изучение влияния сигаретных окурков (в том числе окурков электронных сигарет) на рост и развитие растений. Для этого использовалась фасоль обыкновенная. Выращивание велось на питательной среде (гидропоника). В ходе эксперимента проводилось сравнение фасоли, выращенной на чистой питательной среде и на среде с внесением в нее сигаретных окурков. Первый эксперимент был направлен на диагностику «выживаемости» растений в условиях, перечисленных сред. Результаты показали, что «выживаемость» растений меньше на средах с окурками (см. Приложение 5). Второй эксперимент был направлен на анализ видовых характеристик (измерялась длина стебля, видовые характеристики листа, масса стебля и корня), (см. Приложение 6). Проведенные эксперименты показали, что видовые характеристики при выращивании растений на средах, содержащих вредные вещества изменяются. Третий эксперимент был направлен на анализ вегетативных процессов, протекающих в растениях (измерялось содержание свободной и связанной воды), (см. Приложение 7). Результаты показали, что обменные процессы протекают замедленно, что может быть связано с вязкостью клеточной и межклеточной жидкости. Чтобы проверить это, будут проведены эксперименты, направленные на определение скорости движения хлоропластов, а также на содержание свободных ионов, участвующих в обменных процессах.

    Со всеми этапами работы устройства вы можете ознакомиться в моем телеграмм канале, который я вел в ходе эксперимента – https://t.me/corvidstraining.

    Проект не является завершенным, а только начинает развиваться, опираясь на результаты экспериментов полученных в ходе работы прототипов устройства в естественной среде обитания врановых.

     

    И я запланировал дальнейшие шаги развития проекта:

    • Доработать 4 прототип устройства для обучения врановых сбору окурков
    • Усовершенствовать нейронные сети интегрированные в устройство
    • Обучить ворон сбору сигаретных окурков при помощи устройства с нейронными сетями
    • Разработать систему для бесконтактной идентификации птиц.
    • Привлечь внимание людей к проблеме мусора
  • Добыча полезных ископаемых из небесных тел
  • Создание учебного пособия по биологии для слабовидящих людей

    Цель:

    Создать наглядное, интерактивное пособие по биологии для изучения зверей и птиц. С надписями шрифтом Брайля (согласно  ГОСТ р 56832-2015) и QR-кодами для возможности обучения детей, в т. ч. слабовидящих.

    Основная идея:

    Принимая участие во «Всемирных инженерных играх» и участвуя в олимпиадах по Технологии ,я создаю различные модели. Однажды я задумался чем моя работа может быть полезна. Проанализировав рынок пособий для обучения слабовидящих и незрячих детей, я узнал об очень ограниченном предложении на подобные изделия. Также, я узнал о высокой себестоимости зарубежных аналогов. После этого я решил создать набор по биологии для изучения следов зверей и птиц с интерактивными элементами, для обучающихся, в т. ч. слабовидящих.

    Краткое описание:

    Проект представлен красочным демонстрационным стендом, выполненным из экструдированного пенополистирола и снабженным табличками с названиями животных шрифтом Брайля (ГОСТ р 56832-2015) и QR-codes (с полным описанием животного), и отпечатками следов, выполненными из PLA пластика, который является экологически-чистым. Это учебное пособие можно использовать на уроках биологии и окружающего мира для более полного изучения мира зверей.

     Мой проект не имеет аналогов в России, а от зарубежных аналогов отличается наиболее низкой себестоимостью и учитывает индивидуальные особенности обучающегося.

  • Демонстрация физических законов в дополненной реальности
  • Снегоуборщик

    На данный момент мой робот представляет собой автоматизированное устройство (не считая включения, выключения робота) созданное из конструктора Lego Mindstorms EV3. “Снегоуборщик” так я назвал своё детище, имеет один ультразвуковой датчик, два датчика цвета, два мотора и сам модуль EV3. 

  • Автоматизированная система составления школьного расписания "Звонок"

    Данный проект направлен на создание автоматизированной системы составления школьного расписания, на избавление персонала от рутинного нетворческого труда и устранения вероятности возникновения ошибок при составлении расписания, срыва учебного процесса.

    Для решение имеющийся проблемы был разработан прототип системы автоматизированного составления расписания. Данное ПО написано на языке С++. В качестве входных данных программа получает информацию из учебного плана об уроках, которые учителя должны провести за неделю. Полученная информация обрабатывается программой и в результате из неё составляется оптимальный вариант расписания. В данном варианте предусмотрено равномерное распределение уроков по дням недели, проверка расписания пересечение классов у одного учителя, отсутствие окон у учеников и другие факторы, делающие вариант расписания оптимальным.

    Дополнительно прилагаю пример входных и выходных данных и ссылку на исходный код с тестовыми данными. Ссылка https://sfedu-my.sharepoint.com/:f:/g/personal/stolbin_sfedu_ru/Ep8V-5dgTAZHpE-NxZ3FSGoB9ncTLjjyXVzfcJXc54je6g?e=JvWy8M


    Пример входных данных

    Филатова Агата Тимофеевна

    6 класс алгебра

    7 класс алгебра

    7 класс геометрия

    показатели потери

    Ошибки в расписании,

    приводящие к срыву

    учебного процесса Ученики не получают знания

    Окна у учителей и у

    учеников Учителя и у ученики тратят время на ожидание

    Неоптимальное

    использование аудиторий При грамотном распределении учебных аудиторий можно обучать большее количество учеников и проводить больше уроков

    Не равномерное

    распределение занятий в

    течение недели Пагубно сказывается на подготовке учеников и на их физическом состоянии

    Должностное лицо тратит

    много времени на

    составлении расписания Время, затрачиваемое на составление расписания можно потратить на выполнение других должностных обязанностей

    Не оптимальные

    передвижения учеников и

    учителей между

    занятиями Не удобно расписание может заставлять учеников и учителей по несколько раз в день переходить из одной части школы в другую

    9 класс алгебра

    6 класс геометрия

    8 класс алгебра

    8 класс геометрия

    9 класс геометрия

    6 класс алгебра

    7 класс алгебра

    7 класс геометрия

    9 класс алгебра

    6 класс геометрия

    8 класс алгебра

    8 класс геометрия

    9 класс геометрия

    6 класс алгебра

    7 класс алгебра

    7 класс геометрия

    9 класс алгебра

    6 класс геометрия

    8 класс алгебра

    8 класс геометрия

    9 класс геометрия


    пример выходных данных


  • Shanimal

    Мой проект нацелен на животных, но пока сканцентрирован на птицах. На Земле существует около 9 тыс. птиц , а ученые открывают новые, неизвестные прежде виды. Человек стремится больше узнать о природе и в этом ему поможет мой проект.

  • Разработка мессенджера

    Актуальность проекта состоит в том, что по российскому законодательству необходимо устанавливать на смартфоны, компьютеры отечественное программное обеспечение. На сегодняшний день не существует российских мессенджеров такого же уровня, как зарубежные аналоги.

    Так как в настоящее время я занимаюсь изучением языка программирования Java, реализация этого проекта дает возможность рассмотреть многие аспекты программирования на практическом примере.

    Разработка мессенджера происходит в среде Eclipse IDE for Java Developers. Для хранения чатов и данных пользователей используется база данных на облачном сервере MySQL, для хранения медиафайлов – база данных на клиенте (компьютере пользователя) SQLite.

    Основными структурными элементами проекта являются: отдельный программный продукт (установочный файл), который можно скачать из облачного хранилища.


  • 3D модель ракетного крейсера названного в честь советского маршала Дмитрия Фёдоровича Устинова

    Данный проект носит исторический характер для школы, в которой я учусь, ведь оба данных объекта носят имя Великого человека, Дмитрия Фёдоровича Устинова. Так как скоро настанет день моего выпуска, я решил сделать подрак моей школе, в качестве подарка я решил сделать 3D модель ракетного крейсера, данная модель вскором времени будет распечатана на 3D принтере и поставлена в школьный музей.