Умная лаборатория

Умная лаборатория
Даты проведения
с 2017-01-17 по 2017-09-18
Данная работа выполнена на базе Intel Edison с применением датчиков движения, температуры, освещенности и часами реального времени. Для разработки потребовались навыки программирования и понимания работы датчиков для достоверной регистрации результатов. Также для дизайна прототипа немаловажным было понимание биологических процессов организма.
В связи с развитием систем "Умного дома" и аналогов, появилась идея оснастить виварий института недорогими датчиками для постоянного сбора данных с грызунов, только если в случае "дома" собираются показания для поддержания микроклимата и мониторинга состояния водопровода, электропроводки, и т.д., то в данном случае датчики направлены на снятие индивидуальных показателей с грызунов. Для системы характерна дешевизна и простота исполнения, а также надежность работы, что как раз необходимо в данном случае. Аналогичные установки имеют место быть, но достаточно дороги для закупки и обслуживания, к примеру клетки для тестирования метаболизма, IVC.
Работа на Летней школе проходила в три этапа:

- объяснение биологической основы проекта:
вводные лекции по старению организма, экологии и биологии разных видов грызунов, разнообразию видового состава грызунов Новосибирской области и республики Алтай, статистическому анализу данных;
- разбор ПО и датчиков для реализации проекта:
введение в программную часть, изучение работы датчиков, сбор датчиков на макетной плате, подключение и монтаж датчиков установки
- запись показаний:
установка датчика движения на клетку с грызуном и регистрация активности в течение суток
Поликарпов Иван Андреевич Летняя школа инженерных проектов НГУ
Создание прототипа системы автоматической регистрации двигательной активности мелких грызунов
"- разобрать принципы работы выбранных датчиков; - познакомить с основами программирования на платах Intel Edison; - познакомить с биологическими процессами организма; - спроектировать установку для регистрации активности; - собрать прототип установки."
Во многих биологических лабораториях для проведения разного рода экспериментов используют модельные объекты – мышей, крыс, хомяков и тд. Во время проведения эксперимента происходит сбор данных, а после него животные отправляются в клетку и находятся там до следующей серии экспериментов. В это время с животных также можно получать данные с помощью различных датчиков – датчиков движения, давления, влажности, температуры и т. д. Благодаря бурному развитию микроэлектроники, датчики минимальны по размеру, разнообразны по типу, достаточно дешевые, а погрешность измерения снижается. В нашей лаборатории как модельные объекты используются разные виды мелких грызунов - красная полевка (Myodes rutilus), обыкновенная слепушонка (Ellobius talpinus), узкочерепная полевка (Microtus gregalis) и тд. Анализ данных с датчиков движения поможет понять скорость старения разных видов животных и определить животных с "пренебрежимым" старением, каковыми являются, к примеру, подземные грызуны.
"В результате проектной работы: - школьники разобрались в проблеме старения организма, экологии и биологии разных видов животных - научились работать с датчиками на плате Intel Edison - собрали прототип установки для регистрации двигательной активности грызунов - провели запись и обработку двигательной активности грызуна в течение суток Вывод, полученный за время работы: двигательная активность грызунов выше в вечерне-ночное время, чем в дневное"
Практическая значимость заключается в том, что двигательную активность животных в течение всей их жизни исследователи пока не регистрировали. С помощью датчика движения можно регистрировать не только факт двигательной активности, но и интегрировать показатели за сутки, месяцы и годы и сравнить разные виды мелких грызунов по этому показателю. Показатель двигательной активности рассматривается как основной показатель старения млекопитающих. Также если снимать параллельно физиологические показатели организма (уровень обмена веществ, гормональные показатели) можно составить комплексную характеристику физиологических признаков старения животных. Кроме того, можно собирать данные не на карту памяти устройства, а передавать их в облачное хранилище и соорудить сайт, который в режиме реального времени бы строил графики движения животных и показывал температуру/давление/влажность/освещенность в разных помещениях, где содержатся животные, сотрудники лаборатории могли бы экспортировать данные для работы в статистических программах, а школьники смотреть в режиме реального времени за изменением движения животных. Также можно расширить список подключаемых к установке датчиков.
"Плата Intel Edison; инфракрасный датчик движения PIR (HC-SR501); фоторезистор; датчик температуры/влажности DHT 22; часы реального времени."
О проекте

Автор проекта

Целевая аудитория

школьники 8-11 класс абитуриенты студенты специалисты преподаватели будет интересно всем

Специализации

Компьютерная графика 3D технологии Промышленный дизайн Радиоэлектроника Робототехника Программирование Конструирование Изобретательство Творческие работы

Области знаний

Биология и науки о Жизни Математика и информатика Науки о Земле Техника и инженерные науки Физика и астрономия Микроэлектроника