Kun olin yläasteellani (maaliskuusta joulukuuhun 2016), ärsytti minua suuresti koulumme ruokalassa kehittynyt tilanne.
Ongelma yksi: jonottaa liian kauan
Minkä ongelman huomasin? Kuten tämä:
Jakelualueelle kerääntyi paljon opiskelijoita ja heidän piti seisoa pitkään (viidestä kymmeneen minuuttia). Tämä on tietysti yleinen ongelma ja reilu palvelujärjestelmä: mitä myöhemmin saavut, sitä myöhemmin sinua palvellaan. Joten voisit ymmärtää, miksi sinun täytyy odottaa.
Ongelma kaksi: epätasa-arvoiset olosuhteet odottaville
Mutta se ei tietenkään ole kaikki; minun piti myös havaita toinen, vakavampi ongelma. Niin vakavaa, että päätin lopulta yrittää löytää tien ulos tilanteesta. Lukiolaiset (eli kaikki vähintään luokkaa korkeammalle opiskelevat) ja opettajat menivät jakeluun jonottamatta. Kyllä, kyllä, ja sinä ala-asteen oppilaana et voinut kertoa heille mitään. Koulussamme oli melko tiukka käytäntö luokkien välisissä suhteissa.
Siksi ystäväni ja minä, kun olimme aloittelijoita, tulimme kahvilaan aivan ensin, olimme hakemassa ruokaa - ja sitten lukiolaiset tai opettajat ilmestyivät ja työnsivät meidät syrjään (jotkut, jotka olivat ystävällisempiä, antoivat meidän jäädä sinne. paikkamme jonossa). Jouduimme odottamaan ylimääräiset XNUMX-XNUMX minuuttia, vaikka saavuimme aikaisemmin kuin kaikki muut.
Meillä oli erityisen huono aika lounasaikaan. Päivän aikana aivan kaikki ryntäsivät kahvilaan (opettajat, opiskelijat, henkilökunta), joten meille, alakoululaisille, lounas ei koskaan ollut ilo.
Yhteisiä ratkaisuja ongelmaan
Mutta koska tulokkailla ei ollut vaihtoehtoa, keksimme kaksi tapaa vähentää riskiä joutua jonon takaosaan. Ensimmäinen on tulla ruokasaliin hyvin aikaisin (eli kirjaimellisesti ennen kuin ruokaa edes aletaan tarjoilla). Toinen on tarkoituksella tappaa aikaa pingistä tai koripalloa pelaamalla ja saapua hyvin myöhään (noin kaksikymmentä minuuttia lounaan alkamisen jälkeen).
Jossain määrin se toimi. Mutta rehellisesti sanottuna, kukaan ei halunnut kiirehtiä niin nopeasti kuin pystyi ruokasaliin vain syödäkseen tai lopettaakseen kylmät jäännökset muiden jälkeen, koska he olivat viimeisten joukossa. Tarvitsimme ratkaisun, joka kertoisi meille, kun kahvila ei ollut täynnä.
Olisi hienoa, jos joku ennustaja ennustaisi meille tulevaisuuden ja kertoisi tarkalleen, milloin mennään ruokasaliin, jotta ei tarvitsisi odottaa kauan. Ongelmana oli, että joka päivä kaikki meni eri tavalla. Emme voineet vain analysoida malleja ja tunnistaa makeaa kohtaa. Meillä oli vain yksi tapa saada selville ruokasalin tilanne - päästä sinne kävellen, ja polku saattoi olla useita satoja metrejä riippuen siitä, missä olit. Joten jos tulet, katsot linjaa, tulet takaisin ja jatkat samassa hengessä, kunnes siitä tulee lyhyt, hukkaat paljon aikaa. Yleensä elämä oli ala-asteelle inhottavaa, eikä sille voitu tehdä mitään.
Eureka – ajatus ruokalan seurantajärjestelmän luomisesta
Ja yhtäkkiä, jo seuraavana lukuvuonna (2017), sanoin itselleni: "Entä jos teemme järjestelmän, joka näyttää jonon pituuden reaaliajassa (eli havaitsee ruuhkan)?" Jos olisin onnistunut, kuva olisi ollut seuraava: alakoululaiset vain vilkaisivat puhelimiaan saadakseen ajantasaiset tiedot nykyisestä työmäärästä ja tekisivät johtopäätöksiä siitä, onko heidän järkevää lähteä nyt. .
Pohjimmiltaan tämä järjestelmä tasoitti eriarvoisuutta tiedonsaannin kautta. Sen avulla alakoululaiset saattoivat valita itse, mikä heille oli parasta - mennä jonoon (jos se ei ollut liian pitkä) tai viettää aikaa hyödyllisemmin ja valita myöhemmin sopivamman hetken. Olin erittäin innoissani tästä ajatuksesta.
Ruokalan valvontajärjestelmän suunnittelu
Syyskuussa 2017 minun piti jättää projekti olioohjelmointikurssille ja lähetin tämän järjestelmän projektikseni.
Alkuperäinen järjestelmäsuunnitelma (syyskuu 2017)
Laitevalinta (lokakuu 2017)
Yksinkertainen kosketuskytkin, jossa on vetovastus. Kaavio, jossa on viisi kilpiä kolmella rivillä tunnistaaksesi jonon kolmelta riviltä
Tilasin vain viisikymmentä kalvokytkintä, Wemos D1 -minilevyn, joka perustuu ESP8266:een, ja joitain rengaskiinnikkeitä, joihin suunnittelin kiinnittävän emaloidut johdot.
Prototyyppi ja kehitys (lokakuu 2017)
Aloitin leipälaudalla - kokosin piirin siihen ja testasin sitä. Minulla oli rajoitettu määrä materiaaleja, joten rajoitin viiden jalkalaudan järjestelmään.
Ohjelmistolle, jonka kirjoitin C++:lla, asetin seuraavat tavoitteet:
- Työskentele jatkuvasti ja lähetä tietoja vain ruokatarjoilun aikana (aamiainen, lounas, päivällinen, iltapäivän välipala).
- Tunnista kahvilan jono/liikennetilanne sellaisilla taajuuksilla, että dataa voidaan sitten käyttää koneoppimismalleissa (esim. 10 Hz).
- Lähetä tiedot palvelimelle tehokkaasti (pakettikoon tulee olla pieni) ja lyhyin väliajoin.
Saavuttaakseni ne minun piti tehdä seuraavaa:
- Käytä RTC (Real Time Clock) -moduulia seurataksesi jatkuvasti kellonaikaa ja määrittääksesi, milloin ruoka tarjoillaan kahvilassa.
- Käytä tietojen pakkausmenetelmää suojauksen tilan tallentamiseen yhdellä merkillä. Käsitellessäni dataa viisibittisenä binäärikoodina kartoitin eri arvot ASCII-merkkeihin siten, että ne edustivat tietoelementtejä.
- Käytä ThingSpeakia (IoT-työkalu analytiikkaan ja online-kaavioihin) lähettämällä HTTP-pyyntöjä POST-menetelmällä.
Toki joitain bugeja oli. En esimerkiksi tiennyt, että sizeof()-operaattori palauttaa arvon 4 char * -objektille, ei merkkijonon pituutta (koska se ei ole jono ja siksi kääntäjä ei laske pituutta) ja olin hyvin yllättynyt, miksi HTTP-pyyntöni sisälsivät vain neljä merkkiä kaikista URL-osoitteista!
En myöskään lisännyt sulkeita #define-vaiheeseen, mikä johti odottamattomiin tuloksiin. No sanotaanpa:
#define _A 2 * 5
int a = _A / 3;Tässä voisi olettaa, että A olisi yhtä suuri kuin 3 (10 / 3 = 3), mutta itse asiassa se laskettiin toisin: 2 (2 * 5/ 3 = 2).
Lopuksi toinen huomionarvoinen virhe, jonka käsittelen, oli Watchdog-ajastimen Reset. Taistelin tämän ongelman kanssa todella pitkään. Kuten myöhemmin kävi ilmi, yritin päästä ESP8266-sirun matalan tason rekisteriin väärällä tavalla (syötin vahingossa NULL-arvon osoittimelle rakenteeseen).
Suunnittelemani ja rakentamani jalkasuojus. Kuvan ottohetkellä hän oli selvinnyt jo viiden viikon tallauksesta
Laitteet (jalkalaudat)
Jotta varmistetaan, että kilvet selvisivät ruokalan ankarista olosuhteista, asetin niille seuraavat vaatimukset:
- Kilpien on oltava riittävän vahvoja kestämään ihmisen painon koko ajan.
- Suojusten tulee olla ohuita, jotta ne eivät häiritse jonossa olevia ihmisiä.
- Kytkimen on oltava aktivoituna, kun siihen astutaan.
- Suojusten tulee olla vedenpitäviä. Ruokasali on aina kostea.
Näiden vaatimusten täyttämiseksi päädyin kaksikerroksiseen suunnitteluun - laserleikattu akryyli pohja- ja yläkanteen sekä korkki suojakerroksena.
Tein suojan asettelun AutoCADissa; mitat - 400 x 400 millimetriä.
Vasemmalla on tuotantoon mennyt malli. Oikealla on vaihtoehto Lego-tyyppisellä liitännällä
Muuten, lopulta hylkäsin oikeanpuoleisen mallin, koska tällaisella kiinnitysjärjestelmällä kävi ilmi, että kilpien väliin pitäisi olla 40 senttimetriä, mikä tarkoittaa, että en pystynyt kattamaan vaadittua etäisyyttä (yli kymmenen metriä).
Kaikkien kytkimien kytkemiseen käytin emalijohtoja - yhteensä ne kestivät yli 70 metriä! Laitoin kalvokytkimen jokaisen suojuksen keskelle. Kaksi pidikettä työntyi esiin sivuraoista - kytkimen vasemmalle ja oikealle puolelle.
No, vedeneristykseen käytin sähköteippiä. Paljon sähköteippiä.
Ja kaikki toimi!
Ajanjakso marraskuun viidesestä joulukuun kahdestoista päivään
Kuva järjestelmästä - kaikki viisi kilpiä näkyvät täällä. Vasemmalla on elektroniikka (D1-mini / Bluetooth / RTC)
Marraskuun XNUMX. päivänä aamukahdeksalta (aamiainen) järjestelmä aloitti ajankohtaisten tietojen keräämisen ruokasalin tilanteesta. En voinut uskoa silmiäni. Vain kaksi kuukautta sitten luonnostelin yleistä suunnitelmaa, istuin kotona pyjamassani, ja tässä sitä ollaan, koko järjestelmä toimii ilman vikoja... tai sitten ei.
Ohjelmistovirheet testauksen aikana
Järjestelmässä oli tietysti paljon bugeja. Tässä ovat ne, jotka muistan.
Ohjelma ei tarkistanut käytettävissä olevia Wi-Fi-pisteitä yrittäessään yhdistää asiakkaan ThingSpeak API:hen. Korjatakseni virheen lisäsin lisävaiheen Wi-Fi-verkon saatavuuden tarkistamiseksi.
Asennustoiminnossa soitin toistuvasti "WiFi.begin", kunnes yhteys ilmestyi. Myöhemmin sain selville, että yhteyden muodostaa ESP8266-laiteohjelmisto ja aloitustoimintoa käytetään vain Wi-Fi:n määrittämisessä. Korjasin tilanteen kutsumalla toimintoa vain kerran, asennuksen aikana.
Huomasin, että luomani komentoriviliittymä (jolla oli tarkoitus asettaa kellonaika, muuttaa verkkoasetuksia) ei toimi levossa (eli aamiaisen, lounaan, päivällisen ja iltapäiväteen ulkopuolella). Näin myös, että kun kirjaamista ei tapahdu, sisäinen silmukka nopeutuu liikaa ja sarjatiedot luetaan liian nopeasti. Siksi asetin viiveen, jotta järjestelmä odottaa lisäkomentojen saapumista, kun niitä odotetaan.
Oodi vahtikoiralle
Ja vielä yksi asia siitä vahtikoiran ajastimen ongelmasta - ratkaisin sen tarkalleen testausvaiheessa "kenttäolosuhteissa". Liioittelematta tämä oli kaikki, mitä ajattelin neljän päivän ajan. Joka tauko (kesto kymmenen minuuttia) ryntäsin kahvilaan vain kokeillakseni koodin uutta versiota. Ja kun jakelu avattiin, istuin lattialla tunnin ajan yrittäen saada vikoja kiinni. En edes ajatellut ruokaa! Kiitos kaikista hyvistä asioista, ESP8266 Watchdog!
Kuinka keksin WDT:n
Koodinpätkä, jonka kanssa kamppailin
Löysin ohjelman, tai pikemminkin laajennuksen Arduinolle, joka analysoi ohjelmiston tietorakenteen Wdt-resetin tapahtuessa ja pääsee käsiksi käännetyn koodin ELF-tiedostoon (funktioiden ja osoittimien väliset korrelaatiot). Kun tämä tehtiin, kävi ilmi, että virhe voidaan poistaa seuraavasti:
Perkele! No, kuka tiesi, että bugien korjaaminen reaaliaikaisessa järjestelmässä oli niin vaikeaa! Poistin kuitenkin vian, ja se osoittautui tyhmäksi bugiksi. Kokemattomuudestani johtuen kirjoitin while-silmukan, jossa matriisi ylitti rajojen. Oho! (indeksi++ ja ++indeksi ovat kaksi suurta eroa).
Ongelmia laitteiston kanssa testauksen aikana
Tietenkin varusteet, eli jalkasuojat, olivat kaukana ihanteellisista. Kuten arvata saattaa, yksi kytkimistä on jumissa.
Marraskuun XNUMX. päivänä lounaan aikana kolmannen paneelin kytkin jumissa
Yllä olen toimittanut kuvakaappauksen online-kaaviosta ThingSpeak-verkkosivustolta. Kuten näette, jotain tapahtui noin kello 12:25, jonka jälkeen kilpi numero kolme epäonnistui. Tämän seurauksena jonon pituudeksi määritettiin 3 (arvo on 3 * 100), vaikka se ei itse asiassa saavuttanut kolmatta kilpiä. Korjaus oli, että lisäsin lisää pehmustetta (kyllä, ilmateippiä) antaakseni kytkimelle enemmän tilaa.
Joskus järjestelmäni kirjaimellisesti revittiin juurista, kun lanka jäi kiinni oveen. Kärryt ja paketit kuljetettiin tämän oven läpi ruokasaliin, niin että se kantoi lankaa mukanaan, sulkeutuen ja vetäen sen ulos pistorasiasta. Tällaisissa tapauksissa huomasin odottamattoman virheen tietovirrassa ja arvelin, että järjestelmä oli irrotettu virtalähteestä.
Tietojen levittäminen järjestelmästä koko koulun alueella
Kuten jo mainittiin, käytin ThingSpeak API:ta, joka visualisoi sivuston tiedot kaavioiden muodossa, mikä on erittäin kätevää. Yleisesti ottaen laitoin vain linkin aikatauluoni koulun Facebook-ryhmään (etsin tätä viestiä puoli tuntia, enkä löytänyt sitä - erittäin outoa). Mutta löysin 2017. marraskuuta XNUMX päivätyn viestin bändistäni, kouluyhteisöstä:
Reaktio oli villi!
Julkaisin nämä viestit herättääkseni kiinnostusta projektiani kohtaan. Kuitenkin jopa pelkkä niiden katsominen on sinänsä viihdyttävää. Oletetaan, että tässä näkyy selvästi, että ihmisten määrä hyppäsi jyrkästi klo 6 ja putosi käytännössä nollaan klo 02.
Yllä olen liittänyt pari kuvaajaa, jotka liittyvät lounaaseen ja iltapäiväteetä. Mielenkiintoista on huomata, että työtaakan huippu lounasaikaan sattui lähes aina klo 12 (jono saavutti viidennen kilpen). Ja iltapäivän välipalalle on yleensä epätyypillistä suuri joukko ihmisiä (jono on enintään yhden laudan mittainen).
Tiedätkö mikä on hauskaa? Tämä järjestelmä on edelleen elossa (https://thingspeak.com/channels/346781)! Kirjautuin aiemmin käyttämääni tiliin ja näin tämän:
Yllä olevasta kaaviosta näin, että joulukuun kolmantena päivänä väkimäärä oli huomattavasti pienempi. Eikä ihme - oli sunnuntai. Tänä päivänä melkein kaikki menevät jonnekin, koska useimmiten vain sunnuntaina pääsee poistumaan koulun alueelta. On selvää, että viikonloppuna kahvilassa ei näe elävää sielua.
Kuinka sain ensimmäisen palkinnon Korean opetusministeriöltä projektistani
Kuten näet itse, en työskennellyt tämän projektin parissa, koska yritin ansaita jonkinlaisen palkinnon tai tunnustuksen. Halusin vain käyttää taitojani ratkaistaessani kroonista ongelmaa, jota kohtasin koulussa.
Kuitenkin koulumme ravitsemusterapeutti, neiti O, jonka kanssa tulin hyvin läheisiksi suunnitellessani ja kehittäessäni projektiani, kysyi eräänä päivänä minulta, tiedänkö kahvilaideoiden kilpailusta. Sitten ajattelin, että oli jotenkin outo idea verrata ruokasalin ideoita. Mutta luin tietovihkon ja sain tietää, että hanke on lähetettävä 24. marraskuuta mennessä! No hyvin. Sain nopeasti valmiiksi konseptin, tiedot ja grafiikat ja lähetin hakemuksen.
Muutoksia kilpailun alkuperäiseen ideaan
Muuten, lopulta ehdottamani järjestelmä oli hieman erilainen kuin jo toteutettu. Pohjimmiltaan sovitin alkuperäisen menetelmäni (jonon pituuden mittaaminen reaaliajassa) paljon suurempia korealaisia kouluja varten. Vertailun vuoksi: meidän koulussamme on kolmesataa oppilasta, ja joissakin toisissa vain yhdellä luokalla on niin paljon ihmisiä! Minun piti selvittää, kuinka skaalata järjestelmä.
Siksi ehdotin konseptia, joka perustui enemmän "manuaaliseen" ohjaukseen. Nykyään korealaisissa kouluissa on jo otettu käyttöön kaikille luokille ateriasuunnitelma, jota noudatetaan tiukasti, joten rakensin erilaisen "signaali-vaste" -tyyppisen kehyksen. Ajatuksena tässä oli, että kun edelläsi kahvilassa vieraileva ryhmä saavuttaa tietyn rajan jonon pituudessa (eli jonosta tuli lyhyt), he lähettävät sinulle signaalin manuaalisesti painikkeella tai seinäkytkimellä. . Signaali välitetään TV-ruudulle tai LED-lamppujen kautta.
Halusin vain todella ratkaista ongelman, joka esiintyi kaikissa maan kouluissa. Aikomukseni vahvistui entisestään, kun kuulin tarinan neiti O:lta - kerron teille nyt. Osoittautuu, että joissakin suurissa kouluissa jono ulottuu kahvilan ulkopuolelle, kadulle parikymmentä-kolmekymmentä metriä, jopa talvella, koska kukaan ei osaa järjestää prosessia kunnolla. Ja joskus käy niin, että usean minuutin ajan kukaan ei ilmesty ruokasaliin ollenkaan - ja tämä on myös huono. Kouluissa, joissa on paljon oppilaita, henkilökunta tuskin ehtii palvella kaikkia, vaikka ruoka-aikaa ei menisikään hukkaan. Siksi jakeluun viimeisinä saapuvilla (yleensä ala-asteen oppilaat) ei yksinkertaisesti ole tarpeeksi aikaa syödä.
Joten vaikka minun piti jättää hakemukseni kiireessä, mietin hyvin tarkkaan, kuinka voisin soveltaa sitä laajempaan käyttöön.
Viesti, että voitin ensimmäisen palkinnon!
Lyhyesti sanottuna minut kutsuttiin esittelemään projektini valtion viranomaisille. Joten laitoin kaikki Power Point -kykyni töihin ja tulin esittelemään!
Esityksen alku (äärivasemmalla - ministeri)
Se oli mielenkiintoinen kokemus - keksin vain jotain kahvilaongelmaan ja päädyin jotenkin kilpailun voittajien joukkoon. Jopa lavalla seisoessani ajattelin: "Hmm, mitä minä täällä oikein teen?" Mutta yleisesti ottaen tämä projekti toi minulle suurta hyötyä - opin paljon sulautettujen järjestelmien kehittämisestä ja projektien toteuttamisesta tosielämässä. No, sain tietysti palkinnon.
Johtopäätös
Tässä on vähän ironiaa: vaikka kuinka paljon osallistuin kaikenlaisiin kilpailuihin ja tiedemessuihin, joihin tarkoituksellisesti ilmoittautuin, siitä ei tullut mitään hyvää. Ja sitten tilaisuus löysi minut ja antoi minulle hyviä tuloksia.
Tämä sai minut miettimään syitä, jotka motivoivat minua ryhtymään projekteihin. Miksi aloitan työn - "voittaakseni" tai ratkaistakseni todellisen ongelman ympäröivässä maailmassa? Jos tapauksessasi toimii toinen motiivi, kehotan sinua vahvasti olemaan luopumatta projektista. Tämän lähestymistavan avulla voit kohdata odottamattomia tilaisuuksia matkan varrella etkä tunne paineita voitontarpeesta - tärkein motivaattorisi on intohimo liiketoimintaasi kohtaan.
Ja mikä tärkeintä: jos onnistut toteuttamaan kunnollisen ratkaisun, voit heti kokeilla sitä tosielämässä. Minun tapauksessani alusta oli koulu, mutta ajan myötä kokemusta kertyy, ja kuka tietää - ehkä sovellustasi käyttää koko maa tai jopa koko maailma.
Aina kun ajattelen tätä kokemusta, olen tavallaan ylpeä itsestäni. En osaa selittää miksi, mutta projektin toteuttamisprosessi tuotti minulle yksinkertaisesti suuren ilon, ja palkinto oli lisäbonus. Lisäksi olin iloinen, että pystyin ratkaisemaan luokkatovereideni puolesta heidän elämäänsä pilaavan ongelman joka päivä. Eräänä päivänä yksi oppilaista tuli luokseni ja sanoi: "Järjestelmäsi on erittäin kätevä." Olin seitsemännessä taivaassa!
Uskon, että ilman palkintojakin olisin ylpeä kehityksestäni yksin tämän takia. Ehkä se oli muiden auttaminen, joka toi minulle niin tyydytyksen... yleisesti ottaen rakastan projekteja.
Mitä toivoin saavuttavani tällä artikkelilla
Toivon, että lukemalla tämän artikkelin loppuun olet innostunut tekemään jotain, joka hyödyttää yhteisöäsi tai jopa vain itseäsi. Kannustan sinua käyttämään taitojasi (ohjelmointi on varmasti yksi niistä, mutta on muitakin) muuttaaksesi ympäröivää todellisuuttasi parempaan suuntaan. Voin vakuuttaa teille, että kokemusta, jonka saat prosessissa, ei voi verrata mihinkään muuhun.
Se voi myös avata polkuja, joita et odottanut – niin minulle kävi. Joten ole hyvä ja tee mitä rakastat ja jätä jälkesi maailmaan! Yhden ainoan äänen kaiku voi ravistaa koko maailman, joten usko itseesi.
Tässä muutamia projektiin liittyviä linkkejä:
- )
- uutislähteissä
Lähde: will.com