Розроблення архітектури системи віддаленого доступу до навчального лабораторного обладнання з використанням автоматизованих рішень
DOI:
https://doi.org/10.30837/2522-9818.2024.3.064Ключові слова:
Raspberry Pi; віддалений доступ; керування обладнанням; графічний інтерфейс користувачаАнотація
Предметом дослідження є засоби віддаленого доступу до навчального обладнання на базі Raspberry Pi та програмне забезпечення віддаленого робочого столу. Мета роботи – аналіз засобів віддаленого керування обладнанням і розроблення архітектури системи віддаленого доступу студентів до лабораторного обладнання для реалізації дистанційного навчання. У статті розв’язуються конкретні завдання: проаналізовано галузі, у яких застосування засобів дистанційного доступу є найбільш критичним, зокрема особливе місце посідає освітня галузь; описано наявні методи організації віддаленого доступу до навчального обладнання, виокремлено переваги й недоліки кожного з методів; обґрунтовано вибір мінікомп’ютера Raspberry Pi як апаратної платформи для побудови систем дистанційного доступу; запропоновано архітектуру комплексу технічних рішень на базі Raspberry Pi для дистанційного управління освітнім лабораторним обладнанням; описано реалізацію прикладної системи моніторингу температури та вологості з використанням розробленого підходу. Методи дослідження передбачають порівняльний аналіз наявних технологій дистанційного керування, прототипування та експериментальне тестування розробленої системи. Досягнуто таких результатів: обґрунтовано доцільність використання підходу віддаленого робочого столу та програмного забезпечення AnyDesk для організації доступу; розроблено систему на базі мінікомп’ютера Raspberry Pi для управління обладнанням та візуалізації даних; реалізовано прикладну систему моніторингу температури й вологості з використанням Raspberry Pi та AnyDesk. Висновки. Запропонований підхід застосування Raspberry Pi та програмного забезпечення віддаленого робочого столу дає змогу студентам ефективно організувати віддалений доступ до лабораторного обладнання з інженерних дисциплін під час дистанційного навчання. Це рішення поєднує простоту реалізації, взаємодію з реальним фізичним обладнанням і низьку вартість порівняно з використанням промислових ПЛК.
Посилання
Список літератури
Smith J. Using Remote Desktop Software in Engineering Labs, International Online Engineering Journal, 2021, No. 17(4), P. 12–21.
Williams A. and Brown T. Remote systems based on PLC for training, Procedia Manufacturing, 2020, No. 45, P. 36–40.
Atzori L., Iera A. and Morabito G. The internet of things: A survey, Computer networks, No. 54 (15), 2010. P. 2787–2805. DOI: https://doi.org/10.1016/j.comnet.2010.05.010
Farhangi H. The path of the smart grid, IEEE power and energy magazine, No. 8(1), 2010. P. 18–28. DOI: https://doi.org/10.1109/MPE.2009.934876
Marescaux J. and Rubino F. Telesurgery, telementoring, virtual surgery, and telerobotics, Current urology reports, No. 4(2), 2003. P. 109–113.
Taylor, M. and Wilson, J. (2011) "Virtual laboratory exercises with MATLAB", European Journal of Engineering Education, No. 36(6), P. 613–626.
Cooper M. and Ferreira J.M. Remote laboratories expanding access to science and engineering curriculum, IEEE Transactions on Learning Technologies, No. 2(4), 2009. P. 342–353. DOI: https://doi.org/10.1109/TLT.2009.43
Potkonjak V., Gardner M., Callaghan V., Mattila P., Guetl C., Petrović V.M. and Jovanović K. Virtual laboratories for education in science, technology, and engineering: A review", Computers & Education, No. 95, 2016. P. 309–327. DOI: https://doi.org/10.1016/j.compedu.2016.02.002
Uran S., Hercog D. and Jezernik K. Remote control laboratory with Moodle booking system", IEEE Transactions on Industrial Electronics, No. 54(6), 2007. P. 3057–3068. DOI:10.1109/ISIE.2007.4375089
Petruzella F.D. Programmable logic controllers, 5th edn. McGraw-Hill Education, New York, 2016. 414 p.
Alphonsus E.R. and Abdullah M.O. A review on the applications of programmable logic controllers (PLCs), Renewable and Sustainable Energy Reviews, No. 60, 2016. P. 1185–1205. DOI: https://doi.org/10.1016/j.rser.2016.01.025
Rehg J.A. and Sartori G.J. Programmable logic controllers, 3rd edn. Pearson, London, 2019. 565p.
Guimarães E., Maffeis A., Pereira J., Russo B., Cardozo E., Bergerman M. and Magalhães M.F. REAL: A virtual laboratory for mobile robot experiments, IEEE Transactions on Education, No. 46 (1), 2003. P. 37–42. DOI:10.1109/TE.2002.804404
Howard S.K. and Gigliotti A. Having a go: Looking at teachers' experience of risk-taking in technology integration, Education and Information Technologies, 2016. No. 21(5), P. 1351–1366. DOI:10.1007/s10639-015-9386-4
Andujar J.M., Mejías A. and Márquez M.A. Augmented reality for the improvement of remote laboratories: an augmented remote laboratory, IEEE Transactions on Education, No. 54(3), 2011. P. 492–500. DOI: https://doi.org/10.1109/TE.2010.2085047
Maksimovic M., Vujovic V., Perisic B. and Milosevic V. Developing a fuzzy logic based system for monitoring and early detection of residential fire based on thermistor sensors, Computer Science and Information Systems, No. 11(2), 2014. P. 665–681. DOI:10.2298/CSIS140330090M
García-Zubía J., Cuadros J., Romero S., Hernández-Jayo U., Orduña P., Guenaga M., Gonzalez-Sabate L. and Gustavsson I. Empirical analysis of the use of the VISIR remote lab in teaching analog electronics", IEEE Transactions on Education, No. 60(2), 2017. P. 149–156. DOI: https://doi.org/10.1109/TE.2016.2608790
Heradio R., de la Torre L., Galan D., Cabrerizo F.J., Herrera-Viedma E. and Dormido S. Virtual and remote labs in education: A bibliometric analysis, Computers & Education, No. 98, 2016. P. 14–38. DOI: https://doi.org/10.1016/j.compedu.2016.03.010
References
Smith, J. (2021), "Using Remote Desktop Software in Engineering Labs", International Online Engineering Journal, No. 17(4), P. 12–21.
Williams, A. and Brown, T. (2020), "Remote systems based on PLC for training", Procedia Manufacturing, No. 45, P. 36–40.
Atzori, L., Iera, A. and Morabito, G. (2010), "The internet of things: A survey", Computer networks, No. 54(15), P. 2787–2805. DOI: https://doi.org/10.1016/j.comnet.2010.05.010
Farhangi, H. (2010), "The path of the smart grid", IEEE power and energy magazine, No. 8(1), P. 18–28. DOI: https://doi.org/10.1109/MPE.2009.934876
Marescaux, J. and Rubino, F. (2003), "Telesurgery, telementoring, virtual surgery, and telerobotics", Current urology reports, No. 4(2), P. 109–113.
Taylor, M. and Wilson, J. (2011), "Virtual laboratory exercises with MATLAB", European Journal of Engineering Education, No. 36(6), P. 613–626.
Cooper, M. and Ferreira, J.M. (2009), "Remote laboratories expanding access to science and engineering curriculum", IEEE Transactions on Learning Technologies, No. 2(4), P. 342–353. DOI: https://doi.org/10.1109/TLT.2009.43
Potkonjak, V., Gardner, M., Callaghan, V., Mattila, P., Guetl, C., Petrović, V.M. and Jovanović, K. (2016), "Virtual laboratories for education in science, technology, and engineering: A review", Computers & Education, No. 95, P. 309–327. DOI: https://doi.org/10.1016/j.compedu.2016.02.002
Uran, S., Hercog, D. and Jezernik, K. (2007), "Remote control laboratory with Moodle booking system", IEEE Transactions on Industrial Electronics, No. 54(6), P. 3057–3068. DOI:10.1109/ISIE.2007.4375089
Petruzella, F.D. (2016), Programmable logic controllers, 5th edn. McGraw-Hill Education, New York, 414 p.
Alphonsus, E.R. and Abdullah, M.O. (2016), "A review on the applications of programmable logic controllers (PLCs)", Renewable and Sustainable Energy Reviews, No. 60, P. 1185–1205. DOI: https://doi.org/10.1016/j.rser.2016.01.025
Rehg J.A. and Sartori G.J. Programmable logic controllers, 3rd edn. Pearson, London, 2019. 565 p.
Guimarães, E., Maffeis, A., Pereira, J., Russo, B., Cardozo, E., Bergerman, M. and Magalhães, M.F. (2003), "REAL: A virtual laboratory for mobile robot experiments", IEEE Transactions on Education, No. 46(1), P. 37–42. DOI:10.1109/TE.2002.804404
Howard, S.K. and Gigliotti, A. (2016), "Having a go: Looking at teachers' experience of risk-taking in technology integration", Education and Information Technologies, No. 21(5), P. 1351–1366. DOI:10.1007/s10639-015-9386-4
Andujar, J.M., Mejías, A. and Márquez, M.A. (2011), "Augmented reality for the improvement of remote laboratories: an augmented remote laboratory", IEEE Transactions on Education, No. 54(3), P. 492–500. DOI: https://doi.org/10.1109/TE.2010.2085047
Maksimovic, M., Vujovic, V., Perisic, B. and Milosevic, V. (2014), "Developing a fuzzy logic based system for monitoring and early detection of residential fire based on thermistor sensors", Computer Science and Information Systems, No. 11(2), P. 665–681. DOI:10.2298/CSIS140330090M
García-Zubía, J., Cuadros, J., Romero, S., Hernández-Jayo, U., Orduña, P., Guenaga, M., Gonzalez-Sabate, L. and Gustavsson, I. (2017), "Empirical analysis of the use of the VISIR remote lab in teaching analog electronics", IEEE Transactions on Education, No. 60(2), P. 149–156. DOI: https://doi.org/10.1109/TE.2016.2608790
Heradio, R., de la Torre, L., Galan, D., Cabrerizo, F.J., Herrera-Viedma, E. and Dormido, S. (2016), "Virtual and remote labs in education: A bibliometric analysis", Computers & Education, No. 98, P. 14–38. DOI: https://doi.org/10.1016/j.compedu.2016.03.010
##submission.downloads##
Опубліковано
Як цитувати
Номер
Розділ
Ліцензія
Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution-NonCommercial-ShareAlike 4.0 International License.
Наше видання використовує положення про авторські права Creative Commons для журналів відкритого доступу.
Автори, які публікуються у цьому журналі, погоджуються з наступними умовами:
Автори залишають за собою право на авторство своєї роботи та передають журналу право першої публікації цієї роботи на умовах ліцензії Creative Commons Attribution-NonCommercial-ShareAlike 4.0 International License (CC BY-NC-SA 4.0), котра дозволяє іншим особам вільно розповсюджувати опубліковану роботу з обов'язковим посиланням на авторів оригінальної роботи та першу публікацію роботи у цьому журналі.
Автори мають право укладати самостійні додаткові угоди щодо не комерційного та не ексклюзивного розповсюдження роботи у тому вигляді, в якому вона була опублікована цим журналом (наприклад, розміщувати роботу в електронному сховищі установи або публікувати у складі монографії), за умови збереження посилання на першу публікацію роботи у цьому журналі.
Політика журналу дозволяє і заохочує розміщення авторами в мережі Інтернет (наприклад, у сховищах установ або на особистих веб-сайтах) рукопису опублікованої роботи, оскільки це сприяє виникненню продуктивної наукової дискусії та позитивно позначається на оперативності та динаміці цитування опублікованої роботи.
