Внедрение технологий IIoT и AR на примере учебного лабораторного стенда для практических занятий студентов электротехнических специальностей
Автор: Ванин Павел Алексеевич, Нестеров Александр Сергеевич, Холодилин Иван Юрьевич
Журнал: Вестник Южно-Уральского государственного университета. Серия: Энергетика @vestnik-susu-power
Рубрика: Научно-методические вопросы
Статья в выпуске: 1 т.20, 2020 года.
Бесплатный доступ
Рассмотрена интеграция технологий дополненной реальности (AR) и промышленного Интернета вещей (IIoT) в учебный процесс на базе учебного лабораторного комплекса, предназначенного для проведения лабораторных и практических занятий студентов электротехнических специальностей. Целью интеграции является приобретение навыков отладки систем такого типа и анализ актуальности применения современных технологий в промышленности и электроэнергетике. Особое внимание уделено управлению системами электропривода. Обоснована актуальность и своевременность применения этих технологий в отношении образовательного процесса и промышленности. Описана необходимость модернизации существующих систем промышленной автоматизации. Приведен также обзор существующих технологий AR и IIoT. Основная часть статьи посвящена описанию модернизации лабораторного комплекса. Приведено описание программного обеспечения ThingWorx, которое позволяет реализовать как компоненты AR-технологии, так и IIoT. Следующая часть статьи содержит описание оборудования. Далее приведено описание эксперимента, который включает дистанционный запуск электропривода и контроль его рабочей температуры с помощью датчика. Также в разделе дополненной реальности предусмотрены модель преобразователя частоты и модель асинхронного электропривода. В заключении подведены итоги работы: дано описание преимуществ и недостатков программной платформы дополненной реальности ThingWorx, а также результатов модернизации.
Дополненная реальность, промышленный интернет вещей, учебное оборудование, лабораторный стенд, электрический привод
Короткий адрес: https://sciup.org/147234037
IDR: 147234037 | УДК: 621.313 | DOI: 10.14529/power200114
Integration of IIoT and AR technologies into training & teaching via laboratory equipment
The article considers the integration of the Augmented Reality (AR) and Industrial Internet of Things (IIoT) technologies into teaching and training via a laboratory complex, designed for the practical lab classes for the engineering students. The purpose of this integration is to acquire skills in debugging such and similar systems and to analyse the relevance of these technologies in various industries, including the electric power industry. Particular attention is paid to the electric drive systems control. The paper describes the relevance of these technologies for the educational process and the industry. It also explains the need for the existing industrial automation systems modernization. A review of existing AR and IIoT technologies is presented. The article is largely devoted to the description of the laboratory complex modernization, including the ThingWorx software, as the latter allows implementing both the AR technology and the IIoT. The paper also describes the hardware and lays out the experiment, consisting of the remote start of the electric drive and the control of its operating temperature by means of a sensor. The presented AR section includes a model of frequency converter and the model of asynchronous electric drive. The conclusion presents the results, i.e. the list of advantages and disadvantages of the ThingWorx AR software platform, the modernization outcome.
Список литературы Внедрение технологий IIoT и AR на примере учебного лабораторного стенда для практических занятий студентов электротехнических специальностей
- Лежебоков, А.А. Возможности технологии дополненной реальности /А.А. Лежебоков, С.В. Пащенко // Труды конгресса по интеллектуальным системам и информационным технологиям «IS-IT'12». -М.: Физматлит, 2012. - Т. 3. - С. 196-203.
- Ryzhova, K.N. Internet of Things: Technology that Can Change the World / K. N. Ryzhova //International Scientific Journal "Innovative Science". -2016. - No. 6. - P. 143-146.
- The Internet of Things: Mapping the Value Beyond the Hype / J. Manyika, M. Chui, P. Bisson et al. - McKinsey Global Institute, 2015.
- Minerva, R. Towards a defenition of the Internet of Things (IoT) /R. Minerva, A. Biru, D. Rotondi // IEEE Internet Initiative. - 2015. - No. 1.
- Integration of Design and Assembly Using Augmented Reality / J. Saaski, T. Salonen, M. Hakkarainen et al. // IFIP International Federation for Information Processing 260. - 2008.
- Azuma, R. Survey of Augmented Reality / R. Azuma // Presence: Teleoperators and Virtual Environments. - 1997. - No. 6 (4). - P. 355-385. DOI: 10.1162/pres. 199 7.6.4.355
- Augmented reality in engineering education: Opportunities and advantages / A. Nesterov, I. Kholodilin, A. Shishkov et al. // Communications-Scientific Letters of the University of Zilina. - 2017.
- Bulakh, D.A. The Use of Augmented Reality in Educational Process for Visualization of 3D Semiconductor Structures / D.A. Bulakh, V.I. Kuraedov, V.A. Skripnichenko // Information Innovative Technologies. - 2017. - No. 1. - P. 10-13.
- Kupriyanovsky, V. Internet of Things in industrial plants / V. Kupriyanovsky, D. Namiot, V. Drozhzhinov // International Journal of Open Information Technologies. - 2016. - Vol. 4, no. 12. -P. 69-77.
- Kupriyanovsky, V. Internet of Things in industrial plants / V. Kupriyanovsky, D. Namiot, V. Drozh-zhinov // International Journal of Open Information Technologies. - 2016. - Vol. 4, no. 12. - P. 69-77.
- Applying Augmented Reality in practical classes for engineering students / S.E. Bazarov, I.Y. Kholodilin, A.S. Nesterov et al. //Innovations and Prospects of Development of Mining Machinery and Electrical Engineering - Power Supply of Mining Companies. - 2017.
- Industry 4.0: Present and future / I.Y. Kholodilin, A.S. Nesterov, A.N. Shishkov et al. // Proceeding of the international Conference "Modern scientific and practical solutions of the XXI century". -2016. - P. 270-274.
- Цифровизация производства помогает «ЛокоТех» сохранять конкурентные преимущества. - https://iot.ru/promyshlennost/tsifrovizatsiya-proizvodstva-pomogaet-lokotekh-sokhranyat-konkurentnye-preimushchestva (дата обращения: 21.05.2019).
- Nakhuva, B. Study of Various Internet of Things Platforms / B. Nakhuva, T. Champaneria // International Journal of Computer Science & Engineering Survey (IJCSES). - 2015. - Vol. 6, no. 6. DOI: 10.5121/ijcses.2015.6605
- Трофимова, Е. ThingWorx studio - инструмент разработки промышленных AR-приложений / Е. Трофимова // Control Engineering Россия. -2017. - Т. 5, № 71. - С. 20-27.
- Use REST API to Access ThingWorx. -https://developer. thingworx. com/resources/guides/thin gworx-rest-api-quickstart/introduction-thingworx-rest-api-design (дата обращения: 28.05.2019).
- Gilchrist, A. IloT WAN Technologies and Protocols. In: Industry 4.0 / A. Gilchrist. - Apress, Berkeley, CA, 2016. - P. 161-167.
- Петин, В.А. Arduino и Raspberry Pi в проектах Internet of Things: учеб. пособие / В.А. Петин. - СПб.: Изд-во БХВ-Петербург, 2016. - 320 с.
