OMEGA — Автоматизация подсчета времени на спортивных мероприятиях

в 13:51, , рубрики: arduino, omega, автоматизация, горнолыжный спорт, спорт, я пиарюсь

Всем привет, меня зовут Сергей.

Я руководитель образовательного проекта "SERVODROID". Мой проект занимается разработкой простых в повторении роботов для детей и взрослых. Сам я преподаю робототехнику в Санкт-Петербурге. Но также я спортсмен, и, одно из моих любимых спортивных направлений — зимний спорт — слалом, о чем и пойдет речь дальше.

image

На бескрайних просторах нашей страны существуют множество замечательных мест, о существовании которых обычные люди могут и не подозревать. Но так как я из таких мест, хотел бы о нем рассказать в этом проекте. На севере России, в Мурманской области, расположен один неприметный, но очень сплоченный город, точнее поселение, под названием Никель — названное в честь того самого элемента из таблицы Менделеева, который в этом городе и добывают. Население города составляет порядка 10 000 людей. И кто бы мог подумать, что в таком малонаселенном городе может существовать настоящий горнолыжный комплекс, как принято это называть в крупных городах. Для населения в 10 к — это настоящая горнолыжка, на которой проводятся спортивные секции, тренируются и учатся дети и взрослые, существует свой собственный подъемник, можно кататься на горных лыжах и даже заниматься фрирайдом на сноуборде!

Краткая историческая справка
В 50-х годах Никельский энтузиаст Алексей Коровин с друзьями начал рубить просеку на густо заросшей тогда сопке Лысая. В 1966 г. был установлен им же разработанный бугельный подъемник и набрана первая группа школьников для занятий. Из этого набора и сейчас катаются Николай Салтыков и Валерий Забара.

В 70-80 гг команда выезжала на областные соревнования, где уверено занимала место в тройке из 15-ти команд. Воспитанник Никельской горнолыжной секции мастер спорта Олег Зуев был неоднократным чемпионом Праздника Севера, победителем и призером первенства Советского Союза. Впоследствии работал тренером в г.Кировске. Его дочь чемпионка России в слаломе, сын Степан — член Национальной сборной России, чемпион России, победитель многих соревнований Европейского первенства. Новокузнецкий тренер А.Новиков воспитал чемпионку России Елену Простеву. Он также воспитанник Никельской горнолыжки.

Настоящее время

Сейчас горнолыжка попрежнему продолжает свою работу по тренировке новых чемпионов России! Для города, пусть и такого маленького как наш — любая победа спортсменов на этой горе — как победа на всю страну — так сильно мы болеем за наших спортсменов.

Ниже вы можете посмотреть видеоролик — как проводятся соревнования на горе и кто на ней катается:

Суть данного проекта

Так как я сам спортсмен, и, по совместительству являюсь педагогом, я понимаю как важно для подрастающего поколения иметь возможность саморазвития и демонстрации своих знаний и умений — а, как никак, спортивные соревнования для этого являются огромным мотиватором!

На нашей горнолыжке нет современных систем, которые позволяют регистрировать за какое время участник проходит дистанцию и в основном, замеры проводятся по старинке — объявляя старт и финиш участника по рации с использованием судейского секундомера. Да, способ проверенный, стабильный, но мне давно хочется добавить новизны и удобства для судей и самих участников, чтобы они могли более эффективно проводить свои тренировки и самостоятельно отслеживать свои результаты. Для этого я и придумал проект, в котором хочу создать простой и надежный вариант, не побоюсь сказать, отечественный аналог регистратора.

OMEGA — система автоматического финишного регистратора

Как известно из спортивных состязаний — задача участника доехать из пункта «А» в пункт «Б» за самое короткое время. А чтобы это время учитывать, необходимо автоматизировать процес, при котором отсчет таймера начинался строго от пересечения стартового флажка и останавливался при пересечении финишного отрезка. В далеком 2016 году я загорелся идеей собрать такое устройство. Надо отметить, что идею поддержали и через месяц я протестировал на горе демо-образец устройства. Устройство было полностью проводным — по горе на дистанцию 300 метров был развернут провод, по которому шли сигналы на компьютер судьи. Как это выглядело, вы можете посмотреть тут. Система работала, но использование проводов привело бы к их постоянной поломке (переломам при сворачивании и разворачивании в бухту) и замораживании судейского компьютера, который пришлось бы ставить на морозе на улице.

На ролике ниже демонстрация рабочего варианта новой версии системы, которая работает беспроводным способом, позволяя судье находится в комфортных условиях, а процесс разворачивания и запуска системы в работу — за считанные минуты:

Видео: OMEGA — Практические испытания 4:28

Что изменилось и что предстоит сделать

В 2019 году я решил переработать аппаратную часть и заменить провода на радио-модули. Изучив существующие варианты радио-модулей на рынке, я остановился на достаточно перспективных модулях радио-связи NRF24. Данные модули связи позволят передавать данные на дистанцию до 1000 км, а в моем случае на все 2000 км!

Из чего состоит система

1. Модуль стартового стола — это устройство, которое имеет в своем составе бортовой мини-компьютер Arduino, модули связи NRF24L01, а также специальные датчики, которые регистрируют начало движения участника. Помимо датчиков, модуль оснащен специальными звуковыми и световыми индикаторами, которые дают понять участнику, что старт разрешен либо запрещен. Это позволяет разгрузить работу судей и контроллеров, позволяя акцентировать их внимание на качество старта участника и его проезд по трассе.

image
(На фото: Модуль «стартового» стола с установленным стартовым флажком и креплением для установки на вкапываемые в снег опоры)

2. Модуль финишного стола — это устройство, которое имеет в своем составе тот же набор комплектующих, что и модуль выше, но есть некоторые отличия: для регистрации пересечения финишного отрезка используется мощный лазерный луч, который может светить на достаточно удаленные дистанции, что позволяет использовать систему не только в горнолыжных условиях. Модуль имеет антенну, крепежные механизмы, с помощью которых его можно закрепить на любые круглы предметы, даже на вкопанный в снег черенок лопаты!

image
(На фото: Модуль финишного стола с установленным лазерным модулем и 10-метровым кабелем для замера лазерного луча — фотоприемником)

3. Модули радио-связи — эти меленькие коробочки способны принимать и отправлять сигналы на дистанции до 1000-2000 метров (большая дистанция за счет двух одинаковых моделей с выносной антенной и усилителем), а это значит, что судья может устроиться в комфортных условиях в судейском домике, и спокойно, в тепле и за чашечкой кофе регистрировать заезды каждого из участников. В случае с проводной системой — это доставляло большой дискомфорт — знаю по себе так как я и сидел контролировав работу на финише =) Модули подключаются к компьютеру по USB-проводу и питаются за счет питания от ноутбука. Достаточно простое и эффективное решение для мобильности судьи и простоты развертывания системы.

image
(На фото: Модули приемников, которые подключаются к компьютеру, на котором будет запускаться программное обеспечение с таймером)

4. Программное обеспечение — это самая важная часть системы.
Программное обеспечение разработано на языках C# и C/C ++. Основная задача программы — связать железо и предоставить судье удобный и понятный (простой) интерфейс работы. Программа умеет работать как в ручном, так и в автоматическом режиме, самостоятельно запускать таймер при старте участника и самостоятельно останавливать таймер, при пересечении финиша, с занесением времени в таблицу. Зная опыт соревнований — часто случается так, что участники не успевают соблюдать свою очередность и на этот счет в программе уже предусмотрена такая опция. Также программа страхует судью от случайного выключения/закрытия программы с результатами — принудительно сохраняя данные и выводя их в Excel.

image
(На фото: Интерфейс программы, в котором работает судья, регистрирует время и управляет работой железа)

Из чего состоит данная система

Так как изначальный расчет строился на легкой доступности используемых радиокомпонентов в малом городе, такой, как мой поселок, то я старался выбирать самые популярные и легко-доступные компоненты.

  • Радио модуль NRF24L01+PA+LNA 1100м — 4 шт
  • Лист фанеры 4 мм — для резки коробочек и необходимых элементов
  • Плата Arduino UNO — 4 шт
  • Адаптер для NRF24L01 — без него данные модули связи ведут себя неадекватно
  • Коробки и дизайн системы из фанеры (вырезал все на лазерном станке)
  • Разработка программного обеспечения с возможностью обновления (обновление в основном для Arduino и судейской программы на C# дополняя и улучшая функционал)
  • 10-метровый кабель, связующий детали финишного стола
  • Лазерный модуль — по сути любая лазерная указка. Выбрал эту, так как она очень популярна в магазинах с всякими развлекательными безделушками и если что — можно быстро заменить купив новую
  • Аккумуляторные батареи для портативных модулей
  • Расходные материалы, клей, провода, индикаторы, кнопки, разъемы.

На данный момент я уже тестирую и отлаживаю аппаратную и программную часть системы — на днях выбирался на горнолыжку и там проводил испытания прямо на горе.

Этот проект собираю как для себя — чтобы мозги не расслаблялись и получали какую-то новую информацию, ну и конечно хочется отблагодарить свою горнолыжку, что помогла мне освоить катание на сноуборде, дала возможность прокачать свой скилл для участия в местных и областных соревнованиях =) Ну и конечно, хочу быть полезным!

Если вам тоже интересен спорт и вы увлекаетесь автоматизацией или, собственно, спортом, то буду рад вашей поддержке — подробнее об этом тут (:

За развитием и ходом разработки и применения на практике вы можете следить в моей группе в ВКонтакте.

Автор: SERVODROIDRU

Источник

* - обязательные к заполнению поля