У сучасному світі автоматизація стає все більш важливою складовою багатьох процесів. Однією з актуальних проблем, яка потребує вирішення, є облік відвідувачів у різних закладах, таких як школи, офіси, магазини та громадські місця. У цьому контексті, розробка STEM-проєкту з автоматичного обліку відвідувачів має велике значення. Такий проєкт сприяє підвищенню ефективності управління, забезпеченню безпеки та зменшенню витрат на ручну працю.
Основною метою проєкту є створення системи, яка автоматично фіксує кількість відвідувачів та їхній рух у певному просторі. Ця система має бути здатною ідентифікувати вхід та вихід кожної особи, а також забезпечувати зберігання та аналіз зібраної інформації. Важливим аспектом є забезпечення конфіденційності та захисту персональних даних відвідувачів.
Для реалізації проєкту необхідно використовувати різноманітні технології та інструменти. Основними компонентами системи є (рис. 1.):
• Датчики руху та ідентифікації: Для фіксації входу та виходу відвідувачів можна використовувати інфрачервоні датчики, камери відеоспостереження або RFID-мітки. Інфрачервоні датчики здатні виявляти рух, тоді як камери можуть забезпечувати детальнішу інформацію про особу. RFID-мітки, своєю чергою, дозволяють ідентифікувати конкретних осіб за допомогою спеціальних карток або брелоків.
• Мікроконтролери та обчислювальні пристрої: Для обробки даних з датчиків необхідні мікроконтролери, такі як Arduino або Raspberry Pi. Вони забезпечують збір, обробку та передавання інформації на сервер для подальшого аналізу.
• Програмне забезпечення: Розробка програмного забезпечення для обробки та аналізу даних є важливою складовою проєкту. Воно повинно включати алгоритми обробки зображень, якщо використовуються камери, та алгоритми обробки сигналів від датчиків. Також необхідно створити інтерфейс для зручного доступу до даних та їх візуалізації.
Розглянемо принцип роботи системи автоматичного обліку відвідувачів (рис. 1) на основі RFID, описуючи крок за кроком всі етапи її функціонування.
Автоматична система обліку відвідувачів на основі RFID-технології забезпечує високий рівень точності, швидкості та надійності. Вона дозволяє ефективно вести облік входів та виходів, забезпечуючи зручність для користувачів та адміністраторів. Завдяки сучасним технологіям, таким як RFID та мікроконтролери, стає можливим значно підвищити ефективність управління різними закладами та забезпечити безпеку відвідувачів.
Для розробки системи обліку та контролю відвідувачів на базі Arduino. спочатку ми визначили основні вимоги до системи: вона повинна реєструвати час приходу і виходу відвідувачів за допомогою RFID-міток, які вони будуть носити. Для реалізації цього ми використовуємо Arduino UNO як основу нашого пристрою.
Підключення виглядає наступним чином: до Arduino ми під'єднали модуль RFID-зчитувача через SPI інтерфейс. Цей зчитувач взаємодіє з RFID-мітками, які ми використовуємо для ідентифікації відвідувачів. Кожна мітка має унікальний ідентифікатор, який Arduino зчитує і передає на обробку.
Далі, щоб зберігати інформацію про час приходу і виходу, необхідно використовувати реальний часовий модуль (RTC). Він дозволяє нам точно фіксувати моменти, коли відбувається проходження відвідувачів. RTC підключений до Arduino через I2C і забезпечує точність часу.
Рисунок 1. Алгоритм роботи пристрою обліку відвідувачів
Для централізованого зберігання та обробки даних можна використовувати комунікаційний модуль, який періодично передає зібрану інформацію на центральний сервер. Це може здійснюватися через Wi-Fi, Ethernet або інші засоби зв'язку, залежно від конкретної реалізації системи. На сервері дані аналізуються, агрегуються та зберігаються для подальшого використання.
Щоб мати можливість відображати інформацію про відвідувачів, ми використаємо LCD дисплей. Він виводить інформацію про статус відвідувачів (прийшли – вийшли) і поточний час. LCD підключений до Arduino через стандартний паралельний інтерфейс.
І, звичайно, щоб мати можливість аналізувати та використовувати зібрані дані, ми можемо увімкнути Arduino до комп'ютера через USB для передачі даних у реальному часі або для налаштування пристрою.
Отже, наша система з RFID-зчитувачем, RTC і LCD дисплеєм дозволяє нам ефективно вести облік і контроль відвідувачів. Вона не лише функціональна, а й надзвичайно цікава для розробки й вдосконалення з погляду програмування та електроніки.
Програму можна написати на мові C/C++ за допомогою Arduino IDE. Основні функції програми:
• Ініціалізація датчиків, дисплея, RTC і SD модуля.
• Виявлення проходу відвідувача за допомогою датчиків.
• Збільшення лічильника відвідувачів.
• Відображення даних на LCD дисплеї.
• Збереження даних про відвідування на SD картку з мітками часу.
• Обробка натискань кнопок для управління.
Підключення компонентів має таку послідовність [1]:
1. RFID сенсор: Підключається через протокол SPI або через порти введення/виведення (GPIO) до Arduino. Сполучення включає живлення, землю, MOSI, MISO, SCK та можливо додатковий пін для виявлення пристрою.
2. LCD дисплей: Підключається через стандартний інтерфейс I2C (якщо використовується модуль з I2C інтерфейсом) до Arduino. Включає живлення, землю, SDA (дані) та SCL (годину).
3. Звуковий сигналізатор: Підключається до вільного піна цифрового виводу і землі Arduino. При потребі може потребувати резистор для обмеження струму.
4. Індикатор LED: Підключається до вільного піна цифрового виводу та землі Arduino через потрібний резистор для обмеження струму.
Схема з'єднання для розробки мікроконтролерного пристрою обліку та контролю відвідувачів на Arduino з використанням RFID технології включає такі компоненти та послідовність їх з'єднання (рис. 2.):
1. RFID модуль RC522
o SDA (SS) підключається до D10 Arduino.
o SCK підключається до D13 Arduino.
o MOSI підключається до D11 Arduino.
o MISO підключається до D12 Arduino.
o IRQ не використовується.
o GND підключається до GND Arduino.
o RST підключається до D9 Arduino.
o 3.3V підключається до 3.3V Arduino.
2. LCD дисплей (16x2)
o VSS підключається до GND.
o VDD підключається до 5V.
o V0 підключається до змінного резистора (контраст).
o RS підключається до D7 Arduino.
o RW підключається до GND.
o E підключається до D6 Arduino.
o D4, D5, D6, D7 підключаються до D5, D4, D3, D2 відповідно.
o A, K для підсвітки підключаються до 5V та GND відповідно через резистор.
3. Світлодіоди
o Анод кожного світлодіода підключається до цифрових виходів Arduino через резистор (наприклад, до D8).
o Катод кожного світлодіода підключається до GND.
Програмування виконується в середовищі розробки Arduino IDE [2] зі встановленими бібліотеками: MFRC522, Wire, LiquidCrystal_I2C (через Library Manager).
Автоматична система обліку відвідувачів на основі RFID-технології забезпечує високий рівень точності, швидкості та надійності. Вона дозволяє ефективно вести облік входів та виходів, забезпечуючи зручність для користувачів та адміністраторів. Завдяки сучасним технологіям, таким як RFID та мікроконтролери, стає можливим значно підвищити ефективність управління різними закладами та забезпечити безпеку відвідувачів.
Це базова схема (рис. 2.) для реалізації пристрою обліку і контролю відвідувачів на платформі Arduino з використанням RFID технології. Можливо розширити функціональність, додаючи додаткові сенсори, модулі комунікації або зберігання даних, залежно від запитуваних потреб.
Рисунок 2. Принципова схема пристрою обліку відвідувачів
Розробка та впровадження автоматичної системи обліку відвідувачів має багато переваг. По-перше, це дозволяє зменшити витрати на ручну працю та підвищити точність обліку. По-друге, система сприяє підвищенню безпеки, оскільки дозволяє відстежувати рух людей у приміщеннях. По-третє, зібрані дані можуть бути використані для аналізу та оптимізації роботи закладу.
Однак, існують і певні виклики. Перш за все, необхідно забезпечити конфіденційність та захист даних, що є особливо важливим в умовах сучасних загроз кібербезпеки. Крім того, система повинна бути надійною та стійкою до збоїв, що вимагає ретельного тестування та налагодження.
Розробка STEM-проєкту автоматичного обліку відвідувачів є важливим кроком у напрямку підвищення ефективності та безпеки управління різними закладами. Використання сучасних технологій дозволяє створити надійну та зручну систему, яка забезпечує точний облік відвідувачів та аналіз їхнього руху. Впровадження такої системи сприяє зменшенню витрат, підвищенню безпеки та оптимізації роботи закладів.
Список літератури:
1. Уроки arduino для новачків 1.1.1 платформа arduino. Любительська автоматика. URL: https://geekmatic.in.ua/ua/arduino_lesson_111 (дата звернення: 20.06.2024).
2. Software. Arduino - Home. URL: https://www.arduino.cc/en/software (date of access: 20.06.2024).
|
Голосування 
Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution 4.0 International License
Знайшли помилку? Виділіть помилковий текст мишкою і натисніть Ctrl + Enter