РАЗРАБОТКА МНОГОФУНКЦИОНАЛЬНОГО КОМПЛЕКСА НАБЛЮДЕНИЯ ЗА НОВОРОЖДЕННЫМ РЕБЕНКОМ
Описание работы
Работа пользователя Beskonechno
Добрый день! Уважаемые студенты, Вашему вниманию представляется дипломная работа на тему: «РАЗРАБОТКА МНОГОФУНКЦИОНАЛЬНОГО КОМПЛЕКСА НАБЛЮДЕНИЯ ЗА НОВОРОЖДЕННЫМ РЕБЕНКОМ»
Оригинальность работы 90%
Аннотация
В рамках ВКР представлена разработка многофункциональной системы наблюдения за новорожденным ребенком. Современные устройства для мониторинга обладают ограниченным функционалом, что требует постоянной вовлеченности родителей в процесс наблюдения за маленьким ребенком. В работе описан новый подход к системе мониторинга и способ его реализации, который позволит родителям больше доверять интеллектуальным устройствам. Система предусматривает непрерывный мониторинг состояния ребенка, с функцией удаленного доступа и оповещения родителей об изменении состояния ребенка. Кроме того, комплекс оснащен автоматической системой качания колыбели. Таким образом, система наблюдения за ребенком позволяет родителям сосредоточиться на чем-то другом, а также снижает беспокойство о ребенке.
Abstract
This project presents the development of a multifunctional complex for newborn monitoring. Modern monitoring devices have limited functionality, which requires the constant parent involvement in the process of newborn monitoring. A new monitoring system approach will allow parents to trust smart devices more and, accordingly, have more free time. The system design includes a motion sensor, a microphone, a camera and an air temperature sensor, the information from which is processed by the central computer and transmitted to the web application. Access to the application is possible via Wi-Fi network, thereby, parents can control their child remotely. Moreover, if the system detects baby’s crying, parents are notified. In addition, the system can turn on the cradle swinging through the application. Thus, the baby monitoring system allows parents to focus on something else and reduces anxiety for the child due to the possibility of monitoring through the web application at any time.
Оглавление
Введение. 7
1. Обзор и анализ устройств и систем наблюдения за ребенком.. 9
1.1. Важность непрерывного контроля состояния младенца во время сна. 9
1.2. Рынок устройств наблюдения за младенцами во время сна. 12
1.3. Исследования и некоммерческие разработки систем мониторинга. 15
1.4. Вывод. Описание функционала разрабатываемого комплекса. 18
2. Схемотехническое и конструкторское проектирование комплекса наблюдения за ребенком.. 20
2.1. Обоснование состава компонентной базы.. 20
2.2. Выбор аппаратных средств. 21
2.3. Подключение компонентов системы.. 29
2.4. Корпус системы.. 31
3. Программа управления комплексом наблюдения за ребенком.. 34
3.1. Предварительный этап. 34
3.2. Управление сервоприводом.. 35
3.3. Считывание данных температуры и влажности. 36
3.4. Настройка видеонаблюдения. 36
3.5. Удаленное управление системой. 37
3.6. Детектирование плача. 38
3.7. Способ уведомления. 41
3.8. Описание результата разработка и внедрения программной части. 42
4. Экспериментальная проверка функционирования комплекса наблюдения за ребенком.. 44
4.1. Подготовка. 44
4.2. Тестирование. 45
4.3. Вывод. 47
Заключение. 48
Список использованных источников. 50
Приложение 1. 51
Приложение 2. 53
Приложение 3. 54
Введение
Непрерывное наблюдение за состоянием ребенка во время сна и быстрая реакция на любые изменения в его поведении несет особую важность в жизни младенцев и детей до 1 года. Уделяя постоянное внимание процессу мониторинга новорожденного ребенка, родители способствуют спокойному поведению и повышению безопасности здоровья малыша, в том числе и снижению риска синдрома внезапной детской смерти. Однако темп жизни современных родителей не позволяет им непрерывно следить за новорожденным ребенком, сон которых может длиться от 16 до 18 часов в сутки, в таком случае на помощь приходят различные устройства для наблюдения за детьми.
Большую часть рынка устройств наблюдения за детьми занимают радио и видео-няни, которые обладают ограниченным функционалом. Такие устройства по-прежнему требуют постоянной вовлеченности родителей в процесс мониторинга, кроме того, возникает необходимость использования сразу нескольких устройств: например, видео-няни для наблюдения за ребенком и термометра для контроля температуры воздуха в комнате ребенка, данные с которого редко можно считать в дистанционном режиме.
В процессе засыпания новорожденных родители часто сталкиваются и с другой проблемой, которая требует уделять немало времени – это беспокойное поведение ребенка и, как следствие, необходимость укачивать ребенка, что зачастую позволяет успокоить его. Для решения этой проблемы интернет-магазины предоставляют обширный выбор устройств, оснащенных маятниковым механизмом.
Таким образом, для комфортного процесса мониторинга сна младенца в первый год жизни, требующего минимального вовлечения родителей, придется обзавестись рядом устройств. Не вдаваясь в глубоких анализ рынка девайсов для новорожденных, ясно, что приобретение нескольких устройств разного функционала сопутствуется немалыми затратами.
Цель данной выпускной квалификационной работы – создать прототип комплекса наблюдения за новорожденным ребенком, который объединит в себе основные функциональные способности существующих систем наблюдения и контроля состояния ребенка во время сна. Такая система предполагает обеспечение непрерывного контроля над ребенком, быстрое реагирование и способность уведомлять об изменениях состояния ребенка и окружающей его среды.
Работу по созданию работоспособного прототипа комплекса наблюдения за новорожденным ребенком можно разделить на следующие основные этапы:
1. Анализ способов реализации предполагаемого функционала системы.
2. Разработка структурной схемы устройства для определения необходимого набора элементной базы системы.
3. Подбор необходимых электронных компонентов с оптимальным соотношением цены и простоты интеграции.
4. Сборка и отладка прототипа системы из готовых элементов.
5. Написание программного кода, реализующего работоспособность готового прототипа системы с заявленным функционалом.
ВКР представляет собой отчет о проделанной работе. В первой главе представлен анализ литературы и обзор разработок в сфере наблюдения за новорожденными детьми. Также в первой главе описаны и обоснованы ключевые требования к разрабатываемой системе в рамках ВКР. Во второй главе приведено описание выбранных для разработки аппаратных средств, представлена схема подключения компонентов комплекса. В третьей главе приведено описание используемых программных средств в качестве инструментов разработки комплекса наблюдения за новорожденным ребенком, необходимых для реализации требуемого функционала комплекса. Кроме того, в этой главе описана проделанная работа по интеграции программных частей в систему. В заключительной главе основной части отчета приведено краткое описание проведения тестовых проверок прототипа комплекса на предмет работоспособности и выполнения заявленных функций. В заключении представлено обобщение результатов проделанной работы.
Список использованных источников
Оригинальность работы 90%
Аннотация
В рамках ВКР представлена разработка многофункциональной системы наблюдения за новорожденным ребенком. Современные устройства для мониторинга обладают ограниченным функционалом, что требует постоянной вовлеченности родителей в процесс наблюдения за маленьким ребенком. В работе описан новый подход к системе мониторинга и способ его реализации, который позволит родителям больше доверять интеллектуальным устройствам. Система предусматривает непрерывный мониторинг состояния ребенка, с функцией удаленного доступа и оповещения родителей об изменении состояния ребенка. Кроме того, комплекс оснащен автоматической системой качания колыбели. Таким образом, система наблюдения за ребенком позволяет родителям сосредоточиться на чем-то другом, а также снижает беспокойство о ребенке.
Abstract
This project presents the development of a multifunctional complex for newborn monitoring. Modern monitoring devices have limited functionality, which requires the constant parent involvement in the process of newborn monitoring. A new monitoring system approach will allow parents to trust smart devices more and, accordingly, have more free time. The system design includes a motion sensor, a microphone, a camera and an air temperature sensor, the information from which is processed by the central computer and transmitted to the web application. Access to the application is possible via Wi-Fi network, thereby, parents can control their child remotely. Moreover, if the system detects baby’s crying, parents are notified. In addition, the system can turn on the cradle swinging through the application. Thus, the baby monitoring system allows parents to focus on something else and reduces anxiety for the child due to the possibility of monitoring through the web application at any time.
Оглавление
Введение. 7
1. Обзор и анализ устройств и систем наблюдения за ребенком.. 9
1.1. Важность непрерывного контроля состояния младенца во время сна. 9
1.2. Рынок устройств наблюдения за младенцами во время сна. 12
1.3. Исследования и некоммерческие разработки систем мониторинга. 15
1.4. Вывод. Описание функционала разрабатываемого комплекса. 18
2. Схемотехническое и конструкторское проектирование комплекса наблюдения за ребенком.. 20
2.1. Обоснование состава компонентной базы.. 20
2.2. Выбор аппаратных средств. 21
2.3. Подключение компонентов системы.. 29
2.4. Корпус системы.. 31
3. Программа управления комплексом наблюдения за ребенком.. 34
3.1. Предварительный этап. 34
3.2. Управление сервоприводом.. 35
3.3. Считывание данных температуры и влажности. 36
3.4. Настройка видеонаблюдения. 36
3.5. Удаленное управление системой. 37
3.6. Детектирование плача. 38
3.7. Способ уведомления. 41
3.8. Описание результата разработка и внедрения программной части. 42
4. Экспериментальная проверка функционирования комплекса наблюдения за ребенком.. 44
4.1. Подготовка. 44
4.2. Тестирование. 45
4.3. Вывод. 47
Заключение. 48
Список использованных источников. 50
Приложение 1. 51
Приложение 2. 53
Приложение 3. 54
Введение
Непрерывное наблюдение за состоянием ребенка во время сна и быстрая реакция на любые изменения в его поведении несет особую важность в жизни младенцев и детей до 1 года. Уделяя постоянное внимание процессу мониторинга новорожденного ребенка, родители способствуют спокойному поведению и повышению безопасности здоровья малыша, в том числе и снижению риска синдрома внезапной детской смерти. Однако темп жизни современных родителей не позволяет им непрерывно следить за новорожденным ребенком, сон которых может длиться от 16 до 18 часов в сутки, в таком случае на помощь приходят различные устройства для наблюдения за детьми.
Большую часть рынка устройств наблюдения за детьми занимают радио и видео-няни, которые обладают ограниченным функционалом. Такие устройства по-прежнему требуют постоянной вовлеченности родителей в процесс мониторинга, кроме того, возникает необходимость использования сразу нескольких устройств: например, видео-няни для наблюдения за ребенком и термометра для контроля температуры воздуха в комнате ребенка, данные с которого редко можно считать в дистанционном режиме.
В процессе засыпания новорожденных родители часто сталкиваются и с другой проблемой, которая требует уделять немало времени – это беспокойное поведение ребенка и, как следствие, необходимость укачивать ребенка, что зачастую позволяет успокоить его. Для решения этой проблемы интернет-магазины предоставляют обширный выбор устройств, оснащенных маятниковым механизмом.
Таким образом, для комфортного процесса мониторинга сна младенца в первый год жизни, требующего минимального вовлечения родителей, придется обзавестись рядом устройств. Не вдаваясь в глубоких анализ рынка девайсов для новорожденных, ясно, что приобретение нескольких устройств разного функционала сопутствуется немалыми затратами.
Цель данной выпускной квалификационной работы – создать прототип комплекса наблюдения за новорожденным ребенком, который объединит в себе основные функциональные способности существующих систем наблюдения и контроля состояния ребенка во время сна. Такая система предполагает обеспечение непрерывного контроля над ребенком, быстрое реагирование и способность уведомлять об изменениях состояния ребенка и окружающей его среды.
Работу по созданию работоспособного прототипа комплекса наблюдения за новорожденным ребенком можно разделить на следующие основные этапы:
1. Анализ способов реализации предполагаемого функционала системы.
2. Разработка структурной схемы устройства для определения необходимого набора элементной базы системы.
3. Подбор необходимых электронных компонентов с оптимальным соотношением цены и простоты интеграции.
4. Сборка и отладка прототипа системы из готовых элементов.
5. Написание программного кода, реализующего работоспособность готового прототипа системы с заявленным функционалом.
ВКР представляет собой отчет о проделанной работе. В первой главе представлен анализ литературы и обзор разработок в сфере наблюдения за новорожденными детьми. Также в первой главе описаны и обоснованы ключевые требования к разрабатываемой системе в рамках ВКР. Во второй главе приведено описание выбранных для разработки аппаратных средств, представлена схема подключения компонентов комплекса. В третьей главе приведено описание используемых программных средств в качестве инструментов разработки комплекса наблюдения за новорожденным ребенком, необходимых для реализации требуемого функционала комплекса. Кроме того, в этой главе описана проделанная работа по интеграции программных частей в систему. В заключительной главе основной части отчета приведено краткое описание проведения тестовых проверок прототипа комплекса на предмет работоспособности и выполнения заявленных функций. В заключении представлено обобщение результатов проделанной работы.
Список использованных источников
- Sudden Infant Death Syndrome (SIDS) // National Institute of Child Health and Human Development (NICHD). 2017.
- Андреева Т.И. Смерть в колыбели. Как её предотвратить – Киев. 2003. С. 56.
- M.M. Vennemann, T. Bajanowski, B. Brinkmann, G. Jorch, C. Sauerland, E.A. Mitchell. Sleep environment risk factors for sudden infant death syndrome // Pediatrics, Volume 12 – 2009.
- A.B.E. Lambert, S.E. Parks, C.K. Shapiro-Mendoza. National and state trends in sudden unexpected infant death: 1990–2015 // Pediatrics, Volume 141. – 2018.
- P. Sidebotham, P. Fleming. Unexpected death in childhood. A handbook for practitioners. // John Wiley & Sons, 2007.
- I. Jhun, D. A. Mata, F. Nordio, M. Lee, J. Schwartz, and A. Zanobetti. Ambient temperature and sudden infant death syndrome in the United States // Epidemiology, Volume 28. – 2017. P. 728–734.
- Шабалов Н.П. Детские болезни, 5-е изд. Т. 1. — СПб.: Питер, 2002.
- T.F. Anders. Night-waking in infants during the first year of life // Pediatrics, Volume 63. – 1979. P. 860-864.
- S. Wallace, M. Richardson. Getting Started with Raspberry Pi: An Introduction to the Fastest-Selling Computer in the World. Publisher: Maker Media, Inc. – 2016.
- M. Grinberg. Flask Web Development: Developing Web Applications with Python. Publisher: O'Reilly Media – 2014.
- N. Yager. LittleSleeper // AICBT Data driven research and development. URL: https://github.com/NeilYager/LittleSleeper (дата обращения 07.04.2020).
