Разработка системы телеуправления для безэкипажного катера

Бесплатно
Работа доступна по лицензии Creative Commons:«Attribution» 4.0
Панкратов, Максим Игоревич Отделение информационных технологий (ОИТ)
Бесплатно
Работа доступна по лицензии Creative Commons:«Attribution» 4.0

Во введении отражена актуальность задачи и описаны основные требования к проекту. В первом разделе диссертации представлен обзор предметной области, обзор и анализ существующих разработок использующих систему телеуправления. Во втором разделе описаны требования, выдвигаемые к системе, решена задача многокритериального выбора для микрокомпьютера, описаны инструменты и методы решения поставленной задачи. Третий раздел посвящен описанию существующей архитектуры взаимодействия между устройствами, выполнено внедрение системы телеуправление, в действующую систему и описано программное обеспечение разработанное специально для оператора безэкипажного катера.

Введение ………………………………………………………………………………………………. 14
Глава 1. Обзор предметной области …………………………………………………….. 16
1.1 Описание предметной области ………………………………………….. 16

1.2 Обзор и анализ существующих разработок использующих
системы телеуправления …………………………………………………………………. 17

Глава 2. Проектирование системы телеуправления для безэкипажного
катера ……………………………………………………………………………………………….. 25
2.1Требования к проектируемой системе …………………………………. 25

2.2 Решение задачи многокритериального выбора
микрокомпьютера для установки в безэкипажный катер. ………………….. 26

2.3 Описание инструментов и решения ……………………………………. 33

2.4 Выводы по разделу проектирование системы телеуправления 42

Раздел 3. Реализация системы телеуправления для безэкипажного катера 43
3.1 Построение архитектуры работы системы телеуправления
безэкипажного катера……………………………………………………………………… 43

3.2 Программная реализация сервера и клиента на компьютере
оператора ………………………………………………………………………………………. 45

Раздел 4. Финансовый менеджмент, ресурсоэффективность и
ресурсосбережение …………………………………………………………………………….. 52
4.1 Оценка коммерческого потенциала и перспективности
проведения научных исследований с позиции ресурсоэффективности и
ресурсосбережения …………………………………………………………………………. 52

4.2 Планирование проектных работ …………………………………….. 59

4.3 Определение ресурсной (ресурсосберегающей), финансовой,
бюджетной, социальной и экономической эффективности исследования
……………………………………………………………………………………………………… 70

Раздел 5. Социальная ответственность ………………………………………………… 73
5.1 Правовые и организационные вопросы обеспечения
безопасности ………………………………………………………………………………….. 73

5.2 Производственная безопасность ………………………………………… 75

5.3 Экологическая безопасность ……………………………………………… 86

5.4 Безопасность в чрезвычайных ситуациях …………………………… 87

Заключение …………………………………………………………………………………………… 90
Список публикаций ……………………………………………………………………………….. 93
Список литературы ……………………………………………………………………………….. 94
Приложение А ………………………………………………………………………………………. 97

В научно-исследовательской лаборатории телекоммуникаций,
приборостроения и морской геологии Томского политехнического
университета была начата разработка безэкипажного катера промежуточного
класса для работы с объектами различных типов. Данная разработка была
вызвана необходимостью облегчения развертывания длиннобазных
гидроакустических систем навигации с одной стороны, а с другой
отсутствием катеров данного типа. Для увеличения универсальности
использования разрабатываемого катера отсек полезной нагрузки
предполагается в модульном исполнении, в который могут устанавливаться
компоненты, решающие различные задачи.
Для обеспечения ручного управления катером на акватории
необходимо разработать систему телеуправления, а также наладить передачу
данных и видеосигнала с катера на компьютер оператора. Для достижения
заданной цели в катер должны быть установлены модули 4G, модуль
радиоканала, Wi-Fi модуль. Также гидроакустический модем подводной
связи, для обеспечения связи с катером в аварийной или критической
ситуации, на тот случай, если откажут остальные виды связи. Разработанные
в настоящий момент системы по тем или иным причинам не подходят для
разрабатываемого катера промежуточного класса.
Выпускная квалификационная работа посвящена решению
следующих задач:
 обзор и анализ существующих решений;
 изучить технические спецификации для написания прошивки на
микрокомпьютер выбранный с помощью решения задачи
многокритериального выбора, для передачи видеосигнала посредством WiFi;
 обзор инструментария для написания программного обеспечения
на микрокомпьютер и компьютер оператора;
 разработка алгоритма работы программного обеспечения для
микрокомпьютера и компьютера оператора;
 создание программного обеспечения для микрокомпьютера и
компьютера оператора;
Объектом исследования является безэкипажный катер
промежуточного класса, предназначенный для автоматического
развѐртывания длиннобазной навигации на акватории. Предмет исследования
– телеуправление безэкипажным катером.
Актуальность разработки системы телеуправления для безэкипажного
катера заключается в том, что данная система обеспечит оператора
возможность управления катером в ручном режиме на акватории, в
возникновения ситуации потенциально опасной для безэкипажного катера
оператор сможет с помощью данной системы предотвратить ущерб. Без
данной системы выход безэкипажного катера на акваторию, но не
целесообразен, ввиду того, что катер в случае возникновение опасных
ситуаций будет неконтролируем. Невозможность управления катером и
отсутствие видеосигнала сделает проект неактуальным.

В первом разделе был произведен обзор предметной области,
рассмотрены различные каналы связи, используемые в телеуправлении, дано
описание системам телеуправления. Также был произведен обзор и анализ
существующих разработок использующих системы телеуправления. В
результате выполнения данного раздела, были сделаны выводы о том, что все
системы имеют свои недостатки и принято решение о разработке своей
собственной системы телеуправления, с учетом недостатков уже имеющихся
и специфики разработки.
Во втором разделе проектирования системы телеуправления для
безэкипажного катера были выдвинуты требования к проектируемой
системе, также к аппаратному обеспечению и программному обеспечению.
Была решена задача многокритериального выбора микрокомпьютера для
установки в безэкипажный катер, итогом стал выбор микрокомпьютера
Raspberry Pi 3. Были описаны инструменты и решения в рамках проекта,
описание характеристик микрокомпьютера Raspberry Pi 3, также было
приведено описание точки доступа и еѐ характеристик, выбранна
видеокамера GoPro Hero 4, для передачи видеосигнала на компьютер
оператора. Был выбран язык программирования С# для разработки
программного обеспечения и интегрированная среда разработки Visual Studio
Code.
В третьем разделе была произведена модернизация действующей
архитектуры системы управления и интегрирована система телеуправления.
следует отметить, что детально проработанная архитектура системы и
реализация программного обеспечения, отвечает всем требованиям. В состав
программного обеспечения системы, входит клиентское приложение и
серверное. Благодаря реализации данной системы телеуправления, оператор
может получать информацию о работе всех систем катера, в режиме
реального времени. С помощью данной информации оператор может носить
коррективы в работу разных систем, посылая управляющие воздействия на
катер, а также перейти в полностью ручной режим управления катером.
Система также осуществляет потоковую передачу видеосигнала, чтобы
оператор имел представление о препятствиях, потенциально опасных
объектах и мог своевременно предпринять действия во избежание
чрезвычайных ситуаций
В четвертом разделе был определен целевой рынок проекта,
построена карта сегментирования. В рамках анализа определена
трудоемкость данного проекта, она равна 103 дням. На основании
трудоемкости была построена диаграмма Ганта. Так же были рассчитаны
величины затрат научно-исследовательских работ. В результате проведенных
расчетов, бюджет затрат НТИ составил 166013,3. После проведенных
сравнений и расчетов мы можем сделать вывод, что разработка данной
системы телеуправления для безэкипажного катера является перспективной ,
а также привлекательной для инвесторов.
В пятом разделе социальная ответственность, был произведен анализ
помещения, где располагалось рабочее место, были рассмотрены нормативы
микроклимата, освещения, шума, электробезопасности помещения, и по
фактическим данным этого помещения оно соответствовало требованиям
законодательства РФ. Также был произведен анализ вредных и опасных
факторов и методы минимизации их воздействия на человеческое здоровье.
В данной главе были рассмотрены аспекты экологической, производственной
безопасности, а также безопасности в чрезвычайных ситуациях (на примере
пожароопасности).
В ходе выполнения ВКР были решены следующие следующих задачи:
 Проведен обзор и анализ существующих решений;
 изучены технические спецификации для написания прошивки на
микрокомпьютер выбранный с помощью решения задачи
многокритериального выбора, для передачи видеосигнала посредством Wi-
Fi;
 Выполнен обзор инструментария для написания программного
обеспечения на микрокомпьютер и компьютер оператора;
 Разработан алгоритм работы программного обеспечения для
микрокомпьютера и компьютера оператора;
 Создано программное обеспечение для микрокомпьютера и
компьютера оператора;
 Проведено тестирование созданной системы телеуправления на
тестовом образце в лабораторных условиях.
Список публикаций
1. Панкратов М. И., Насонов А. К., Чурсин Ю. А., Разработка
многофункционального безэкипажного катера промежуточного класса / А. К.
Насонов; научный руководитель Ю. А. Чурсин // «Перспективные системы и
задачи управления»: сборник материалов XIII Всероссийской научно-
практической конференции и IX молодежной школы-семинара «Управление
и обработка информации в технических системах», Ростов-на-Дону, 2018 г. –
Ростов-на-Дону: ЮФУ, 2018 г. Режим доступа: http://rirpc.ru/wp-
content/uploads/2016/12/Сборник-трудов-XIII-ВНПК-ПСиЗУ-2018.pdf
2. Панкратов М. И., Насонов А. К., Чурсин Ю. А., Разработка
многофункционального безэкипажного катера промежуточного класса для
работы с объектами различных типов / А. К. Насонов; научный руководитель
Ю. А. Чурсин // «Молодежь и современные информационные технологии»:
сборник трудов XVI Международной научно-практической конференции
студентов, аспирантов и молодых ученых, Томск, 3-7 декабря 2018 г. –
Томск: НИ ТПУ, 2019 г. Режим доступа:
http://msit.tpu.ru/assets/digestArticles/msit_2018.zip
3. Панкратов М.И., Насонов А.К., Чурсин Ю.А., Разработка
нейронной сети и алгоритма определения расстояния до объектов для
установки в блок полезной нагрузки безэкипажного катера промежуточного
класса / А. К. Насонов: научный руководитель Ю. А. Чурсин // «Молодежь и
современные информационные технологии»: сборник трудов XVI
Международной научно-практической конференции студентов, аспирантов и
молодых ученых, Томск, 3-7 декабря 2018 г. – Томск: НИ ТПУ, 2019 г.
Режим доступа: http://msit.tpu.ru/assets/digestArticles/msit_2018.zip
4. Панкратов М.И., Насонов А.К., Нурмухаметов Р.А., Павличев В.В.,
Чурсин Ю.А., Второе место во всероссийских соревнованиях «Аквароботех
2018», в составе научно-исследовательской команды АНПА «Платформа»,
Владивосток, 20-28 августа 2018 г. – Владивосток: ФПИ 2018. Режим
доступа:https://old.fpi.gov.ru/activities/konkurs/old/sorevnovaniya_po_morskoy_r
obototehnike_akvaroboteh_2018

1.Пинский А.С.. Е-навигация и безэкипажное судовождение //
Транспорт Российской Федерации. – СПб.: Т-Пресса, 2016. – Вып. № 65. – С.
50-54.
2.Круглеевский В.Н., Денисов В.И. Особенности развития, задачи и
состав комплекса «Безэкипажный роботизированный катер» // Судостроение.
– СПб.: Центр технологии судостроения и судоремонта, 2013. – Вып. № 810.
– С. 23-25.
3.Горюнов А.Г., Ливенцов С.Н., Чурсин Ю.А. Телеконтроль и
телеуправление//учебноепособие–Томск:Изд-воТомского
политехнического университета, 2010. –130с
4.Гном ПРО: Документация [Электронный ресурс]: сайт. – Режим
доступа:https://gnomrov.ru/products/super-gnom-pro(Датаобращения:
03.03.2019)
5.Комплексавтономногонеобитаемогоподводногоаппарата
«Платформа: Руководство по эксплуатации //ИПМТ ДВО РАН –
Владивосток: ИМПТ, 2016. – С. 10-15.
6.Raspberry Pi 3: Documentation [Электронный ресурс]: сайт. –
Режим доступа: https://www.raspberrypi.org/documentation/ (Дата обращения:
20.07.2018)
7.Ubiquiti NanoStation Loco M2: Документация [Электронный
ресурс]: сайт. – Режим доступа: http://www.ubnt.su/ubiquiti/nanostation-loco-
m2.htm (Дата обращения: 10.03.2019)
8.Руководство по языку C#: Документация [Электронный ресурс]:
сайт. – Режим доступа: https://docs.microsoft.com/ru-ru/dotnet/csharp/tour-of-
csharp/ (Дата обращения: 10.04.2019)
9.Metanit: TCP-сервер. Класс TcpListener [Электронный ресурс]:
сайт – Режим доступа: https://metanit.com/sharp/net/4.2.php (Дата обращения:
15.06.2018)
10. Microsoft Docs: Xamarin.Forms [Электронный ресурс]: сайт –
Режим доступа: https://docs.microsoft.com/ru-ru/xamarin/xamarin-forms/ (Дата
обращения: 20.06.2018)
11. РуководствопопрограммированиюдляXamarinForms
[Электронныйресурс]:электронныйучебник.–Режимдоступа:
https://metanit.com/sharp/xamarin/(Дата обращения: 15.06.2018)
12. Финансовыйменеджмент,ресурсоэффективностьи
ресурсосбережение: учебно-методическоепособие /Криницына З.В., Видяев
И.Г.; Томский политехнический университет. − Томск: Изд-во Том-ского
политехнического университета, 2014. –73с.
13. Социальнаяответственность:Методическиеуказанияпо
разработкераздела«Социальнаяответственность»выпускной
квалификационнойработымагистра,специалистаибакалавравсех
направлений (специальностей) и форм обучения ТПУ/[Электронный ресурс]
Сост.Е.Н.Пашков,И.Л.Мезенцева.–Томск:Изд-воТомского
политехнического университета, 2019. – 24 с.
14. Трудовой кодекс Российской Федерации от 30.12.2001 N 197-ФЗ
(ред. от 01.04.2019)
15. Закон Томской области от 9 июля 2003 года №83-ОЗ «Об охране
труда в Томской области» (с изменениями на 4 июля 2014 года).
16. ГОСТ 12.2.032-78 ССБТ. Рабочее место при выполнении работ
сидя. Общие эргономические требования.
17. ГОСТ 12.2.061-81 ССБТ.Оборудованиепроизводственное.
Общие требования безопасности к рабочим местам.
18. ГОСТ12.0.003-2015ССБТ.Опасныеивредные
производственные факторы. Классификация.
19. ГОСТ12.1.005-88ССБТ.Общиесанитарно-гигиенические
требования к воздуху рабочей зоны.
20. СанПиН 2.2.4.548–96. Гигиенические требования к микроклимату
производственных помещений.
21. СП 52.13330.2016 Естественное и искусственное освещение.
Актуализированная редакция СНиП 23-05-95
22. СанПиН2.2.1/2.1.1.1278–03.Гигиеническиетребованияк
естественному, искусственному и совмещѐнному освещению жилых и
общественных зданий.
23. ГОСТ12.1.003-2014ССБТ.Шум.Общиетребования
безопасности.
24. СанПиН2.2.4.1340-03«Гигиеническиетребованияк
персональнымэлектронно-вычислительныммашинамиорганизации
работы».
25. СанПиН2.2.4.3359-16″Санитарно-эпидемиологические
требования к физическим факторам на рабочих местах”
26. ГОСТ 12.1.006-84 ССБТ. Электромагнитные поля радиочастот.
Общие требования безопасности.
27. ГОСТ 12.0.002-2014 Система стандартов безопасности труда
(ССБТ). Термины и определения
28. ГОСТ12.4.011-89ССБТ«Средствазащитыработающих.
Классификация»
29. ГОСТ 12.0.003-74 ССБТ «Опасные и вредные производственные
факторы. Классификация
30. ГОСТ Р 57740-2017 Ресурсосбережение. Обращение с отходами.
Требования к приему, сортировке и упаковыванию опасных твердых
коммунальных отходов
31. ГОСТ Р 51768-2001. Ресурсосбережение. Обращение с отходами.
Методика определения ртути в ртутьсодержащих отходах.

Заказать новую

Лучшие эксперты сервиса ждут твоего задания

от 5 000 ₽

Не подошла эта работа?
Закажи новую работу, сделанную по твоим требованиям

    Нажимая на кнопку, я соглашаюсь на обработку персональных данных и с правилами пользования Платформой

    Читать «Разработка системы телеуправления для безэкипажного катера»

    Последние выполненные заказы

    Хочешь уникальную работу?

    Больше 3 000 экспертов уже готовы начать работу над твоим проектом!

    Дарья Б. МГУ 2017, Журналистики, выпускник
    4.9 (35 отзывов)
    Привет! Меня зовут Даша, я окончила журфак МГУ с красным дипломом, защитила магистерскую диссертацию на филфаке. Работала журналистом, PR-менеджером в международных ко... Читать все
    Привет! Меня зовут Даша, я окончила журфак МГУ с красным дипломом, защитила магистерскую диссертацию на филфаке. Работала журналистом, PR-менеджером в международных компаниях, сейчас работаю редактором. Готова помогать вам с учёбой!
    #Кандидатские #Магистерские
    50 Выполненных работ
    Егор В. кандидат наук, доцент
    5 (428 отзывов)
    Здравствуйте. Занимаюсь выполнением работ более 14 лет. Очень большой опыт. Более 400 успешно защищенных дипломов и диссертаций. Берусь только со 100% уверенностью. Ск... Читать все
    Здравствуйте. Занимаюсь выполнением работ более 14 лет. Очень большой опыт. Более 400 успешно защищенных дипломов и диссертаций. Берусь только со 100% уверенностью. Скорее всего Ваш заказ будет выполнен раньше срока.
    #Кандидатские #Магистерские
    694 Выполненных работы
    Татьяна П. МГУ им. Ломоносова 1930, выпускник
    5 (9 отзывов)
    Журналист. Младший научный сотрудник в институте РАН. Репетитор по английскому языку (стаж 6 лет). Также знаю французский. Сейчас занимаюсь написанием диссертации по и... Читать все
    Журналист. Младший научный сотрудник в институте РАН. Репетитор по английскому языку (стаж 6 лет). Также знаю французский. Сейчас занимаюсь написанием диссертации по истории. Увлекаюсь литературой и темой космоса.
    #Кандидатские #Магистерские
    11 Выполненных работ
    Александра С.
    5 (91 отзыв)
    Красный диплом референта-аналитика информационных ресурсов, 8 лет преподавания. Опыт написания работ вплоть до докторских диссертаций. Отдельно специализируюсь на повы... Читать все
    Красный диплом референта-аналитика информационных ресурсов, 8 лет преподавания. Опыт написания работ вплоть до докторских диссертаций. Отдельно специализируюсь на повышении уникальности текста и оформлении библиографических ссылок по ГОСТу.
    #Кандидатские #Магистерские
    132 Выполненных работы
    Анастасия Б.
    5 (145 отзывов)
    Опыт в написании студенческих работ (дипломные работы, магистерские диссертации, повышение уникальности текста, курсовые работы, научные статьи и т.д.) по экономическо... Читать все
    Опыт в написании студенческих работ (дипломные работы, магистерские диссертации, повышение уникальности текста, курсовые работы, научные статьи и т.д.) по экономическому и гуманитарному направлениях свыше 8 лет на различных площадках.
    #Кандидатские #Магистерские
    224 Выполненных работы
    Яна К. ТюмГУ 2004, ГМУ, выпускник
    5 (8 отзывов)
    Помощь в написании магистерских диссертаций, курсовых, контрольных работ, рефератов, статей, повышение уникальности текста(ручной рерайт), качественно и в срок, в соот... Читать все
    Помощь в написании магистерских диссертаций, курсовых, контрольных работ, рефератов, статей, повышение уникальности текста(ручной рерайт), качественно и в срок, в соответствии с Вашими требованиями.
    #Кандидатские #Магистерские
    12 Выполненных работ
    Елена С. Таганрогский институт управления и экономики Таганрогский...
    4.4 (93 отзыва)
    Высшее юридическое образование, красный диплом. Более 5 лет стажа работы в суде общей юрисдикции, большой стаж в написании студенческих работ. Специализируюсь на напис... Читать все
    Высшее юридическое образование, красный диплом. Более 5 лет стажа работы в суде общей юрисдикции, большой стаж в написании студенческих работ. Специализируюсь на написании курсовых и дипломных работ, а также диссертационных исследований.
    #Кандидатские #Магистерские
    158 Выполненных работ
    Анна К. ТГПУ им.ЛН.Толстого 2010, ФИСиГН, выпускник
    4.6 (30 отзывов)
    Я научный сотрудник федерального музея. Подрабатываю написанием студенческих работ уже 7 лет. 3 года назад начала писать диссертации. Работала на фирмы, а так же помог... Читать все
    Я научный сотрудник федерального музея. Подрабатываю написанием студенческих работ уже 7 лет. 3 года назад начала писать диссертации. Работала на фирмы, а так же помогала студентам, вышедшим на меня по рекомендации.
    #Кандидатские #Магистерские
    37 Выполненных работ
    Сергей Н.
    4.8 (40 отзывов)
    Практический стаж работы в финансово - банковской сфере составил более 30 лет. За последние 13 лет, мной написано 7 диссертаций и более 450 дипломных работ и научных с... Читать все
    Практический стаж работы в финансово - банковской сфере составил более 30 лет. За последние 13 лет, мной написано 7 диссертаций и более 450 дипломных работ и научных статей в области экономики.
    #Кандидатские #Магистерские
    56 Выполненных работ

    Другие учебные работы по предмету

    Проектирование информационной системы для логистического центра
    📅 2018 год
    🏢 Национальный исследовательский Томский политехнический университет (ТПУ)
    Разработка автономной системы навигации для безэкипажного катера
    📅 2019 год
    🏢 Национальный исследовательский Томский политехнический университет (ТПУ)