Автоматизация мониторинга микроклимата в фитнес-зала

1.

Автоматизация мониторинга
микроклимата в фитнес-зала
Выполнили: студенты гр. БСС2203
Рубис Василий
Вознюк Никита

2.

Цель
Основная цель проекта – создать
комплексную систему, позволяющую в
режиме
реального
времени
контролировать
параметры
микроклимата
(температура,
влажность,
качество
воздуха)
и
состояние здоровья клиентов фитнесзала. Это позволит оперативно выявлять
отклонения от норм, информировать
персонал о возникновении проблем и
автоматически
запускать
корректирующие
процедуры
для
поддержания оптимальных условий в
зале.
• Мониторинг микроконтроля
• Мониторинг здоровья
• Автоматическое решения проблем

3.

Актуальность
• Рост популярности фитнеса • В условиях стремительного развития
• Важность здоровой среды технологий IoT и растущего интереса к
здоровому образу жизни, обеспечение
• Преимущества IoT-решений качественного микроклимата в фитнесзале и мониторинг здоровья клиентов
становятся
критически
важными
задачами. Современные тренды требуют
использования энергоэффективных и
надёжных технологий ближнего радиуса,
которые позволяют снизить затраты на
эксплуатацию и обеспечить быструю
реакцию системы при возникновении
критических ситуаций.

4.

Характеристики
BLE (Bluetooth Low
Energy)
Z-Wave
Основное назначение
Периферия, носимые
устройства, маячки,
IoT
Умный дом, домашняя Умный дом, IoT,
автоматизация
промышленная
автоматизация
Бесконтактные
платежи,
идентификация,
обмен данными
Дальность действия
До 100 метров
До 30 метров
До 10-100 метров (в
помещении, зависит
от мощности)
4 см
Скорость передачи
До 2 Мбит/с (BLE 5.0 и До 100 кбит/с
выше)
До 250 кбит/с
До 424 кбит/с
Энергопотребление
Очень низкое
Очень низкое
Низкое – умеренное
Очень низкое
Частота
2.4 ГГЦ
868.42 МГц (Европа),
908.4 МГц (США)
2.4 ГГц, 868 МГц, 915
МГц
13.56 МГц
Топология сети
Звезда, mesh
Mesh
Mesh, звезда,
кластерное дерево
«Точка-точка»
Сложность
Относительно простая Средняя, данная
разработка и
экосистема
интеграция
сертифицирована
Более сложная, гибка
конфигурация
Очень простая,
стандартизирована
Экосистема
Множество устройств
и производителей
Широкая, но менее
унифицированная,
чем Z-Wave
Широкая,
стандартизирована
для платежей и карт
Ограниченная,
фокусируется на
умном доме
ZigBee
NFC

5.

Выделение оптимального варианта
В нашем проекте основной акцент сделан на BLE в качестве
технологии связи для носимых устройств и датчиков, так как она
обеспечивает высокую энергоэффективность и уже интегрирована
в большинство современных мобильных устройств. При
необходимости для формирования более стабильной сенсорной
сети можно дополнительно рассмотреть ZigBee для подключения
стационарных датчиков микроклимата.

6.

BLE (Bluetooth Low Energy)
• BLE разработан для приложений с
низким энергопотреблением и
периодической
передачей
небольших
объемов
данных.
Идеален
для
устройств,
работающих от батарей, таких как
носимые
устройства
(фитнесбраслеты, умные часы), датчики,
маячки (beacons) для отслеживания
местоположения и контекстной
рекламы,
а
также
для
периферийных
устройств,
подключаемых к смартфонам и
компьютерам.
Преимущества:
• Крайне низкое энергопотребление:
Оптимизирован для длительной работы
от батарей.
• Широкая распространенность
• Относительно
высокая
скорость
передачи данных (в последних версиях)
• BLE Mesh: Добавлена поддержка
сетчатой топологии для расширения
покрытия и надежности в умных домах
и промышленных приложениях.

7.

ZigBee
• Назначение: Zigbee - это
универсальный стандарт для
беспроводных сетей малого
радиуса действия, подходящий
как для умного дома, так и для
промышленных приложений (от,
промышленная автоматизация).
Преимущества:
• Гибкость и масштабируемость:
• Надежность и дальность:
• Сетчатая топология обеспечивает
хорошее покрытие и надежность.
• Средняя
скорость
передачи
данных:
• Достаточная
для
многих
приложений, включая датчики,
управление.
• Широкая экосистема

8.

Подборка оборудования.
Датчики микроклимата
• Температуры и влажности:
DHT22 или SHT31. Цена может
варьироваться от 400 до 1,500
рублей, в зависимости от
модели и поставщика.
Эти
датчики
измеряют
температуру в диапазоне от -40
до +80°C (DHT22) и от -40 до
+125°C (SHT31), а влажность от 0
до 100%.
• Качества воздуха:
Датчики типа MQ-135 или
CCS811. Цена варьируется от 500
до 2,000 рублей.
Они измеряют концентрацию
CO2,
NOx
и
других
загрязнителей в воздухе.

9.

Подборка оборудования.
Носимые устройства для мониторинга здоровья
• Фитнес-браслеты или пульсометры с поддержкой BLE:
Цена начинается от 2,000 рублей и может достигать 10,000 рублей
или более, в зависимости от функционала и бренда.
Эти устройства могут отслеживать частоту сердечных сокращений,
шаги и другие показатели здоровья.

10.

Подборка оборудования.
Центральный контроллер
• Микроконтроллер ESP32:
Цена начинается от 500 рублей и может достигать 2,000 рублей, в
зависимости от поставщика и конфигурации.
Он используется для сбора данных от датчиков и передачи их в
облачную платформу.

11.

Подборка оборудования.
Коммуникационные модули
• ZigBee-модули:
Цена варьируется от 500 до 1,500 рублей, в зависимости от модели
и поставщика.
Используются для расширения сети и подключения стационарных
датчиков.

12.

Подборка оборудования.
Программное обеспечение
• Прошивка для сбора и обработки данных:
Разработка может быть бесплатной или платной, в зависимости от
используемых инструментов и необходимости кастомизации.
• IoT-платформы (например, Node-RED или ThingsBoard):
Часто бесплатны для небольших проектов, но могут требовать
платной лицензии для крупных масштабов.
• Мобильное приложение:
Разработка может стоить от 50,000 до 200,000 рублей или более, в
зависимости от сложности и технологий, используемых при
разработке.

13.

Подборка оборудования.
Системы кондиционирования и вентиляции
• Колонные кондиционеры: Просты в установке, но имеют большие
размеры и не могут забирать свежий воздух. Цена варьируется от
20,000 до 50,000 рублей.
• Канальные кондиционеры: Позволяют охлаждать несколько
помещений, но требуют трудоемкого монтажа. Цена начинается
от 50,000 рублей.
• Вентиляционные системы: Необходимы для поддержания
оптимальной концентрации CO2 и качества воздуха. Стоимость
зависит от типа и мощности системы.

14.

Архитектура к кейсу

15.

Блок-схема архитектуры системы

16.

Описание решения задачи.
Этапы реализации проекта
1. Анализ и планирование
2. Выбор оборудования и технологий
3. Разработка архитектуры системы
4. Разработка ПО и интерфейса
5. Тестирование и отладка
6. Внедрение и масштабирование

17.

Вывод
Выбор BLE в качестве основной технологии связи обеспечивает
энергоэффективность, надёжность и широкую совместимость с
современными устройствами. Система позволяет оперативно
собирать и анализировать данные, своевременно оповещать
персонал фитнес-зала о возникновении критических ситуаций и
автоматически принимать меры по коррекции параметров
окружающей
среды.
Проект
демонстрирует
высокую
масштабируемость и возможность дальнейшей интеграции с
другими системами автоматизации.