Moduły i systemy internetu rzeczy

103000 - Wydział Elektroniki i Technik Informacyjnych

PBL1

1

Przedmiot, podzielony na dwa etapy, jest wprowadzeniem do projektowania urządzeń, komponentów i systemów dla Internetu Rzeczy. W pierwszym etapie zajęć studenci zdobywają wiedzę, kompetencje społeczne i umiejętności związane z pracą zespołową, jak również prowadzeniem projektów inżynierskich. Nabyte na tym etapie kwalifikacje będą wykorzystywane w ciągu dalszego toku studiów. Na podstawie uzyskanych doświadczeń, w kolejnej części kursu studenci bazując na gotowych modułach realizują projekt budowy w pełni funkcjonalnego urządzenia lub systemu dla Internetu Rzeczy. Wykonanie takiego urządzenia lub systemu będzie wymagało od uczestników wykorzystania nabytej w trakcie kursu praktycznej wiedzy i umiejętności dotyczących podstawowych elementów i systemów elektronicznych, jak również narzędzi informatycznych.

Zakres projektu / Warsztaty - zajęcia zintegrowane

W pierwszych czterech tygodniach zajęć (W1-W4), studenci uczestniczą w serii warsztatów. Celem tych warsztatów będzie przekazanie im wiedzy z zakresu wykonywania grupowych projektów inżynierskich bazując na metodach Problem Based Learning (PBL) oraz Design Thinking Double Diamond. Treść zajęć w szczególności dotyczy zarządzania zespołem, organizacji pracy zespołu, budowy zespołu, podstawy wykonywania analizy źródeł oraz wybranych metod dokonywania kreacji rozwiązań. W trakcie warsztatów studenci mają za zadanie przygotować i przetestować rozwiązania niedookreślonego problemu w kreatywny sposób. Zapoznanie studentów z elementami metodyki PBL oraz Design Thinking Double Diamond ma dać im narzędzia do rozpoznawania potrzeb użytkownika, przygotowywania prezentacji, definiowania problemu, szybkiego budowania prototypów, testowania, wyciągania wniosków i kreacji potencjalnych kierunków udoskonaleń. Cały opisany proces to uczenie przez doświadczanie, zatem metody warsztatowe przyczynią się do zdobycia nowych i pogłębiania już posiadanych umiejętności/kompetencji technicznych, jak również społecznych.

W kolejnych tygodniach (W5-W15), studenci realizują projekt, którego celem jest rozwiązanie jednego z praktycznych problemów postawionych przez prowadzącego. Stawiane problemy z definicji posiadać mają wiele potencjalnych rozwiązań. Zadaniem studentów jest opracowanie własnego oryginalnego rozwiązania bazującego na technologiach Internetu Rzeczy. Projekt rozpoczyna się od przeglądu literatury, dyskusji, generacji pomysłów i wywiadu wśród potencjalnych użytkowników. Następnie studenci definiują wybrane przez siebie rozwiązania uwzględniając możliwości techniczne, koszty, atrakcyjność rozwiązania oraz jego funkcjonalność. W połowie projektu grupy projektowe przedstawiają swoje najciekawsze pomysły w formie prezentacji. Kolejnym krokiem jest faza rozwojowa, w której studenci testują i analizują swoje pomysły pod kątem potencjalnych użytkowników. W fazie tej powstaje profil potencjalnego użytkownika oraz pierwszy prototyp rozwiązania. W kolejnym etapie, uczestnicy kursu skupiają się na testowaniu i ewaluacji rozwiązania w celu osiągnięcia maksymalnej użyteczności i eliminacji błędów technicznych, jak również przygotowaniu ostatecznej wersji rozwiązania, wraz z dokumentacją. Na ostatnich zajęciach studenci prezentują swoje rozwiązanie wraz z finalną wersją prototypu. W trakcie realizacji projektu studenci zdobędą podstawową wiedzę i umiejętności (techniczne oraz poza techniczne) umożliwiające budowę prostych urządzeń i systemów Internetu Reczy. Realizacja projektu wymaga od studentów zapoznania się między innymi z takimi zagadnieniami jak:

• podstawowe elementy i moduły elektroniczne,
• programowalne platformy IoT,
• budowa i działanie czujników pomiarowych,
• źródła zasilania,
• programowanie,
• komunikacja przewodowa i bezprzewodowa,
• przetwarzanie danych,
• testowanie urządzeń,
• tworzenie dokumentacji projektowej,
• prezentowanie wyników pracy.

Przykładowe tematy projektów:

• Kolejka do dziekanatu: można ten problem rozwiązać na wiele sposobów, zależnie od tego na co zwrócił uwagę użytkownik, z którym przeprowadzony został wywiad. Przykładowe rozwiązania: system numerków, gra zajmująca czas, system informujący o długości kolejki z odpowiednimi czujnikami…),
• Oszczędność energii w biurze: np. wykrywanie użytkownika i wyłącznie oświetlenia, gdy go nie ma, sterownie ogrzewaniem, klimatyzacja i otwieraniem okien, wizualizacja zużycia energii.

W trakcie realizacji projektów prowadzone będą również zajęcia warsztatowe, na których prowadzący projekty będą przedstawiać studentom zagadnienia przydatne do realizacji projektów. Zajęcia te będą miały formę interaktywną i za każdym razem będą połączone z warsztatami pozwalającymi studentom na bezpośrednie zapoznanie się z odpowiednimi przykładami i realizacjami sprzętowymi danego zagadnienia.

Warsztaty będą obejmować takie zagadnienia jak:

• Platforma Processing (MIT),
• Design Thinking by Google CSI:Lab,
• Wprowadzenie do Internetu Rzeczy,
• Moduły i platformy dla IoT,
• Możliwości platformy Arduino,
• Oprogramowanie inżynierskie do pracy grupowej,
• Metody zasilania układów IoT,
• Montaż układów elektronicznych (PCB, lutowanie),
• Komunikacja przewodowa i bezprzewodowa,
• Narzędzia do tworzenia dokumentacji.

Głównym źródłem wiedzy i informacji będą opisy i analizy dostarczane przez producentów sprzętu i oprogramowania, czasopisma i źródła Internetowe. Spis literatury będzie przekazywany studentom na początku każdego semestru i będzie dostosowany do wybranej tematyki projektowej i aktualnego stanu wiedzy.

Przykładowa literatura przedmiotu dla projektu opartego na platformie Arduino:

1. Casey Reas, Ben Fry, Processing, MIT Press, 2014;
2. Beverly Rudkin Ingle, Design thinking dla przedsiębiorców i małych firm. Potęga myślenia projektowego w codziennej pracy, Helion, 2015;
3. Jeremy Blum, Exploring Arduino: Tools and Techniques for Engineering Wizardry, Wiley, 2013;
4. Simon Monk, Arduino dla początkujących. Podstawy i szkice, Helion, 2018;
5. Stephen Prata, Język C. Szkoła Programowania, Helion, 2016.

W ramach zajęć studenci będą wykorzystywali oprogramowanie inżynierskie do: tworzenia aplikacji (np. Visual Studio, Eclipse), projektowania obwodów drukowanych (np. Altium Designer, Eagle), programowania układów wbudowanych (np. ARM Keil/MDK, Arduino IDE), projektowania elementów mechanicznych (np. AutoCAD) i inne programy wspomagające takie jak programy do przechowywania danych w chmurze (np. Dropbox), kontroli wersji (np. GitHub), czy zarządzania projektami (np. Trello, Microsoft Project).

103600 - Instytut Telekomunikacji

103600 - Instytut Telekomunikacji

103600 - Instytut Telekomunikacji

103600 - Instytut Telekomunikacji