PRIMER 17. RAZVOJ PAMETNOG OBRAZOVNOG OKRUŽENjA

1. Projektni zadatak

Potrebno je projektovati pametnu učionicu čije su osnovne funkcionalnosti: paljenje i gašenje svetla u zavisnosti od prisutva korisnika; spuštanje ili podizanje roletni u zavisnosti od jačine svetlosti koja osvetljava prozor; paljenje ili gašenje klima uređaja u zavisnosti od temperature u prostoriji; povećanje ili smanjenje intenziteta svetlosti sijalica u zavisnosti od jačine spoljne svetlosti.

Temperaturni senzor služi za očitavanje temperature u pametnoj učionici i slanje signala Raspberry Pi uređaju koji po potrebi aktivira hlađenje ili grejanje. Svetlosni senzor, zadužen je za kontrolisanje intenziteta svetlosti u učionici. Ovaj senzor šalje vrednosti očitane svetlosti Raspberry Pi mikroračunaru koji reguliše svetlost u prostoriji. Mikrofon služi za očitavanje zvuka i može biti upotrebljen u više namena. Govorna komanda u prostoriji može aktivirati različite funkije: uključivanje i isključivanje projektora i kamere, spuštanje i podizanje roletne, i druge. Detektor pokreta ima aktivacionu ulogu. Detekcijom pokreta na određenoj udaljenosti ovaj senzor aktivira projektor i osvetljenje u učionici.

Rešenje treba da obuhvati Android mobilnu aplikaciju koja će predavačima omogućiti da upravljaju pametnom učionicom. Raspberry Pi mikroračunar i mobilna aplikacija komuniciraju putem Bluetooth tehnologije. Android mobilna aplikacija šalje naredbe Raspberry Pi mikroračunaru, koji te naredbe sprovodi do ostalih senzora i aktuatora u sistemu.

Potrebno je:

•    Grafički prikazati pozicije na kojima bi bili postavljeni senzori, aktuatori i Raspberry Pi mikroračunar.
•    Navesti uređaje potrebne za realizaciju rešenja, dati kratak opis i količinu.
•    Prikazati fizičko povezivanje senzora i uređaja korišćenjem Fritzing programa.
•    Razviti mobilnu aplikaciju koja će omogućiti upravljanje pametnom učionicom.
•    Realizovano rešenje prikazati i objasniti kroz kôdove sa komentarima.

Za realizaciju ovog rešenja možete preuzeti sledeću skriptu:

2. Projektovanje i implementacija

Pametna tabla je važan deo pametne učionice. Poseduje mogućnost snimanja sadržaja koji je napisan na tabli. Taj sadržaj može da bude podeljen sa studentima u realnom vremenu. Kamera se u pametnim učionicama koristi za video konferencije i za snimanje predavanja. Projektor je već postao deo standardnih učionica. Wi-Fi ruter je neophodan u pametnoj učionici, kako bi studenti i predavač mogli da uspostave interakciju putem interneta. Studentima su tokom nastave potrebni računari, kako bi mogli da prate predavanje.

Na slici 1 prikazan je nacrt pametne učionice sa senzorima i uređajima. Temperaturni, svetlosni, senzor pokreta i mikrofon su povezani sa Raspberry PI mikroračunarom.

Fizičko povezivanje senzora i uređaja u Fritzing programu: primer 17.fzz

Razvijena Android mobilna aplikacija ima za cilj komunikaciju sa Raspberry Pi mikroračunarom putem Bluetooth-a. Svrha ove komunikacije je slanje komandi Raspberry Pi mikroračunaru sa mobilnog telefona i očitavanje podataka sa senzora koje šalje Raspberry Pi. Ovo predstavlja dvosmernu komunikaciju, tako da su za oba uređaja razvijeni i klijent i server.

U slučaju kada Android šalje komande na Raspberry Pi mikroračunar, tada se Android ponaša kao klijent, dok se Raspberry Pi ponaša kao server koji čeka da primi podatke sa klijenta. Server se realizuje kao beskonačna petlja, koja u slučaju da očita neki podatak, procesira ili dalje prosleđuje taj podatak. U slučaju kada Raspberry Pi šalje komande na Android uređaj, tada se Raspberry Pi ponaša kao klijent, dok Android uređaj tada predstavlja server koji čeka podatke koje treba da procesira.

U prvom slučaju, kada se Android ponaša kao klijent, a Raspberry Pi kao server implementirane su sledeće naredbe:

•          Aktivacija lasera namenjenog za pokazivanje na pametnoj tabli.
•     Aktivacija glavnog svetla u pametnoj učionici.
•        Aktivacija pomoćnog svetla u pametnoj učionici.
•         Aktivacija zujalice (buzzer-a) za završetak časa.

Da bi ove funkcionalnosti mogle da bude implementirane, neophodno je da oba sistema zadovolje određene parametre:

•          Android aplikacija mora imati uključen Bluetooth.
•      Raspberry Pi mora obezbediti podršku za Bluetooth u vidu Bluetooth dongla ili sličnog Bluetooth prijemnika.
•       Raspberry Pi mora biti konfigurisan da radi sa Bleutooth tehnologijom: Raspberry Pi mora biti vidljiv za druge uređaje.
•       Raspberry Pi mora da podržava serijsku komunikaciju.
•        Python program mora biti podržan na Raspberry Pi mikroračunaru.
•       Android uređaj i Raspberry Pi mikroračunar moraju biti „upareni”, tako da poseduju zajedničku šifru koju oba uređaja moraju da potvrde.
•       Android uređaj i Raspberry Pi mikroračunar moraju biti na razdaljini do 60 metara, da bi signal mogao da bude prenesen Bluetooth tehnologijom.

Za realizaciju rešenja korišćene su skripte:

•  komunikacija.py i
•  tempAndFire.py.

Kodovi Android aplikacija su:

• mainActivityAndroid,
• ConnectionBTAndroid,
• SensorActivityAndroid i
• ServerBTAndroid, kodove је potrebno kopirati u Android Studio.