IX Международный конкурс научно-исследовательских и творческих работ учащихся
Старт в науке
Многофункциональный жилой комплекс «Апельсин»
Автор работы награжден дипломом победителя III степени
Полная версия работы доступна во вкладке "Файлы работы" в формате PDF
Введение
В последнее время довольно популярны и особое развитие получили жилые комплексы. На сегодняшний день только в Российской Федерации их насчитывается большое количество. Многофункциональные жилые комплексы (МФК) пришли к нам из-за рубежа: в Европе и США они набирают все большую популярность, поэтому неудивительно их появление и на нашем рынке. Иными словами, это «город внутри города», имеющий собственную развитую инфраструктуру для обеспечения максимального комфорта проживающим в нем людям [4].
Актуальность темы:
Многофункциональные жилые комплексы возводят в хороших районах в центре или поблизости главных транспортных развязок, в максимально безопасных с точки зрения экологии местах. Если в состав обычного жилого комплекса может входить детский сад и несколько магазинов на нижних этажах, то в МФК под коммерческую недвижимость отводится гораздо больше пространства. Все удобства становятся более доступны для проживающих на территории подобного комплекса [4].
Каждый жилой комплекс является непосредственной частью города, благодаря чему многие люди даже при переезде останавливаются именно на этом городе, который привлёк их по некоторым преимуществам, что так важны для них. Таким образом, можно полагать, что как бы не были известны достопримечательности рассматриваемого города, уровень качества жизни для населения имеет одну из самых главных причин для положительного выбора. Именно этот определяющий фактор мы и решили раскрыть в нашей работе.
Цель исследования: Создание модели Многофункциональный жилой комплекс «Апельсин» на базе образовательного набора LEGO WeDo 1.0 посредством анализа особенностей жилых районов современного города.
Задачи исследования:
Изучить информацию о развитии инфраструктуры современного города;
Рассмотреть условия многофункционального жилого комплекса;
Создать и запрограммировать модель Многофункционального жилого комплекса «Апельсин» на базе образовательного набора LEGO WeDo 1.0.
Глава 1. Город как источник развития инфраструктуры.
Люди с ограниченными возможностями в современном городе.
Представьте себе систему, которая способна обеспечить навигацию для людей с инвалидностью в пределах целого мегаполиса. Спуститься в метро, уверенно пройти по незнакомому району, сориентироваться на вокзале и даже сесть на рейсовый автобус без помощи проводника – для многих слепых это кажется чем-то невероятным [7].
Одним из аспектов повседневной жизни, на которую люди с инвалидностью имеют точно такое же право, как и другие, являются нормальные для данного общества требования к окружающей среде и жилищным стандартам. Люди с ограниченными возможностями, как бы мы этого не хотели, никогда не смогут всецело ориентироваться в городе без нашей помощи. И зачастую им так важно внимание и поддержка. Но первой такой поддержкой безусловно должна стать доступная для них среда, в которой они бы чувствовали себя абсолютно комфортно и не были бы ущемлены в своих правах [5].
Когда строители и инженеры используют принципы универсального дизайна, они, прежде всего, производят продукт для потенциального пользователя с целым рядом характеристик. Инвалидность – только одна из них, но среда, созданная для инвалидов, дает преимущества и другим пользователям. Например, широкие съезды с тротуара на дорогу, сконструированные для колясочников, успешно используются родителями с детскими колясками, людьми, перевозящими грузы или велосипедистами. Другой пример элемента универсального дизайна – использование информационных видеороликов в шумных залах аэропортов или ресторанов, что позволяет сделать информацию более доступной не только для людей с нарушениями слуха, но и для остальных пользователей.
Поэтому мы решили рассмотреть несколько важных видов условий для людей с ограниченными возможностями, которые уже обширно используются на сегодняшний день.
С помощью специальных абонентских устройств (Рисунок 1.1.1 Приложения) или мобильного приложения слепой или слабовидящий человек может найти остановку и воспользоваться общественным транспортом, пройтись по важным городским объектам или уверенно перейти дорогу на зелёный сигнал светофора. Всё это стало возможным благодаря внедрению системы «Говорящий город». Её разработали инженеры из петербургской компании «Спецтехноприбор».
Для адаптации помещений важным решением является установка тактильных указателей (Рисунок 1.1.2, 1.1.3, 1.1.4 Приложения). Это оборудование позволяет инвалидам по зрению чувствовать себя уверенно в незнакомой обстановке и легко получать всю необходимую информацию. Также каждый подъезд, где живёт инвалид, должен быть оборудован специальным пандусом и подъёмником (Рисунок 1.1.5 Приложения), или же подъезд построен в один уровень с землёй.
Существует ещё множество примеров условий в каждом городе для людей с ограниченными возможностями, что определённо является важным для благоприятной жизни общества в целом. Мы рассмотрели лишь некоторые из них, что наиболее распространены, и считаем, что создание подобных условий абсолютно необходимо в каждом жилом районе города.
Детские игровые площадки мира.
Игра — это не сборник правил. В игре дети учатся по-настоящему. Этого не даёт спорт, где есть правила и цели, и не даёт школа, где игровой процесс чаще всего блокируется. Наверное, лучше места и не придумать для игры, чем детская площадка [6].
В соответствии с рекомендациями Всемирной организации здравоохранении (ВОЗ) для развития полноценного физического и психологического здоровья каждому ребенку необходимо регулярно общаться со сверстниками и не менее 60 минут в день упражняться физически. Игры на открытом воздухе подходят для этого как нельзя кстати. Однако исследования, проведенные в 2013 году американской пропагандистской группой Common Sense Media, показали, что современные дети больше предпочитают проводить время дома, сидя перед телевизором, компьютером или смартфоном, нежели играть на детских площадках. По оценкам Common Sense Media, только за период с 2011 по 2013 год среднее время, затрачиваемое детьми на различные умные гаджеты, выросло почти в три раза.
Беспокоясь за малоподвижные образ жизни младшего поколения, взрослые решили идти в ногу со временем и создать так называемые Умные игровые площадки. Iot.ru решил разобраться, какие решения для Умной игровой детской площадки существуют сегодня, и чем они могут быть полезны для нынешних детей и подростков.
Как должна выглядеть современная детская площадка?
Одна из первых Умных детских площадок появилась в Финляндии около 10 лет назад, когда в СМИ появилась информацию, что финские специалисты создали тестовую игровую зону, полностью находящуюся под компьютерным управлением. В результате у детей появилась возможность учить в игровой форме математику, алфавит, правила дорожного движения. При этом играть даже в традиционные игры стало намного интереснее. Например, дети получили возможность играть в «классики» не так, как делали их родители, а следуя указаниям компьютера.
По мнению многих экспертов, основная цель Умной детской площадки должна заключаться в том, чтобы стимулировать современных детей, ведущих малоподвижные образ жизни, проводить больше времени на улице и играть со сверстниками в различные подвижные и полезные для здоровья игры. Для этого на территории каждой площадки необходимо установить различные интерактивные умные устройства, которые бы:
Завлекали детей на игровые площадки
Развивали физические и психологические навыки каждого ребенка
Были вандалоустойчивыми к поведению нынешней молодежи
iot.ru в качестве примера решил выделить несколько решений для Умных детских площадок, которые полностью соответствуют вышеупомянутым критериям.
Интерактивная площадка Memo.
Площадка Memо (Рисунок 1.2.1 Приложения) предназначена для развития памяти, реакции, моторики и физических данных. Площадка представляет собой 7 столбов с сенсорными экранами и системой оповещения. В соответствии с выбранной игрой каждый участник должен быстрее всех найти правильный ответ, решение или необходимое изображение на сенсорном экране и продемонстрировать хорошую реакцию, своевременно прикоснувшись к нужному столбику. Покрытие площадки выполнено из специального материала, защищающего детей от травм при падении. Динамика и вариация игр задается на главном посту.
Разработчики «зашили» в базовое ПО большое количество игр, которые направлены на тренировку скорости, математических навыков, памяти и других способностей. Площадка подходит как для индивидуальных, так и коллективных соревнований. Взрослые также могут вместе с детьми проверить свою реакцию и скорость мышления.
Интерактивная арена Toro.
Тоrо (Рисунок 1.2.2 Приложения) представляет собой игровую площадку, которая состоит сразу из 4-х интерактивных ворот. В состав каждых ворот входит ударопрочная сенсорная панель, светодиодная подсветка и система оповещения, которая информирует о ходе игры. Управление воротами осуществляется из центральной игровой консоли.
В каждое оборудование игровой площадки встроен 3G-модем. Это позволяет централизовано управлять площадкой: регулировать громкость, загружать обновления для игры, своевременно выявлять аварийные объекты. По словам разработчиков, площадке необходимо не более 90W электроэнергии, что позволяет ей работать от обычной электрической розетки.
Футбольные ворота Sutu.
Sutu (Рисунок 1.2.3 Приложения) позволяют подрастающему поколению совершенствовать навыки игры в футбол. Платформа состоит из 16 противоударных панелей, выполненных из поликарбоната, гальванизированной стальной рамы и 4-х громкоговорителей. Подобная конструкция позволяет воротам выдерживать самые мощный удары мячом и обладать высокой вандалоустойчивостью.
Suto активируется одним нажатием кнопки. При попадании мячом в один из секторов ворота загораются определённым цветом и происходит звуковое оповещение. Имея выход в сеть Интернет, Suto позволяют проводить командные соревнования с участниками из различных уголков мира. Все попаданию фиксируются в режиме реального времени и выводятся на панель. При этом результаты периодически оглашаются системой оповещения. Имеется возможность выбрать нужный язык [9].
Глава 2. Многофункциональный жилой комплекс.
2.1 Утилизация мусора.
Утилизация отходов – вот, пожалуй, главная проблема современного человечества. Ежедневно мы производим такое количество мусора, что хватило бы на целый город прошлых времен. Экологическая ситуация настолько остра, что ученые буквально кричат о необходимости взять под контроль данную сферу жизнедеятельности человека.
К сожалению, нынешние методы утилизации отходов зачастую не эффективны и не дают в результате ожидаемого эффекта – чистоты окружающей среды. Тем не менее, по мнению специалистов, улучшения в этой области наблюдаются. При этом, сегодня, обычные люди начинают осмысливать необходимость сортировки и переработки отходов, чтобы в будущем их потомки не утонули в мусоре.
Жители цивилизованных европейских стран приучены с детства сортировать и выбрасывать мусор исключительно в отведенных для этого местах. Значительный плюс такого поведения – это регулярная переработка и вторичное использование мусора, уже бывшего в употреблении однажды (Рисунок 2.1.1 Приложения). К сожалению, в нашей стране подобные блага цивилизации только зарождаются. Сортировка мусора и его дальнейшая переработка – это, скорее, исключение из правил, нежели норма.
Существует несколько способов утилизации мусора, которые с успехом применяются и у нас в России:
Захоронение мусора;
Сжигание мусора;
Компостирование;
Низкотемпературный и высокотемпературный пиролиз.
Вокруг каждого из перечисленных способов ведутся споры о его эффективности, действенности и скорости работы. Однако, мы задались вопросом: что же происходит перед тем, как мусор попадает на утилизацию?
На самом деле, мы выбрасываем его дома, в семье он скапливается довольно быстро, а во дворе дома и вовсе зачастую уже некуда выбрасывать, так как вывоз бывает и не такой уж своевременный.
В поисках ответа, как сделать так, чтобы вывоз мусора не требовался слишком часто, и одновременно его не скапливалось безмерное количество, мы нашли информацию о бытовом уплотнителе мусора.
Бытовой уплотнитель мусора является машиной, предназначенной для установки под столешницу на кухне так же, как посудомоечная машина и плита. Пресс уплотнителя мусора включает в себя двигатель и, по сути, работает подобно обычному мусорному ведру. Двигатель задействует пресс, который уплотняет мусор, что позволяет чистить мусорное ведро реже [10].
Без пресс уплотнителя, бытовой мусор может скапливаться в домашних условиях чрезвычайно быстро, что заставляет постоянно выносить ведро, а далеко не у всех есть доступ к мусоропроводу в многоквартирных домах, что заставляет каждый раз ходить на улицу, к мусорным бакам. Уплотнитель мусора предлагает аккуратное решение по прессованию мусора, который не только легко выносить, но и гораздо реже.
Уплотнитель мусора уменьшает регулярность выноса мусора на улицу к мусорным бакам. Уплотнитель также поможет защитить отходы от посягательства со стороны домашнего питомца, поскольку мусор хранится не в открытом мусорном ведре, а в закрытом контейнере уплотнителя, что также исключает неприятный запах.
Изучив материалы об уплотнителе мусора, мы подумали о том, чтобы воссоздать его и в своём проекте, но только в большем размере для целого жилого комплекса!
2.2 Виды парковок.
Место на парковке давно стало головной болью жителей Москвы и Санкт-Петербурга – либо стоимость слишком высока, либо банально отсутствуют свободные места. Порой и то, и другое. Причем речь идет не только о центрах крупнейших городов России, а также о новых жилых кварталах, где застройщики редко задумываются о владельцах машин. Мы решили разобраться, как проблему парковочных мест решают в других странах. Собрали чудеса технологии и смекалки.
Porsche Tower: собственный гараж рядом с квартирой, США (Рисунок 2.2.1 Приложения).
Двухсотметровая башня, построенная в Майами, поражает своей эксклюзивной роботизированной системой парковки. Благодаря ей, владелец апартаментов может подниматься к себе домой, не выходя из автомобиля!
Cardok: подземный двухуровневый гараж, Швейцария, США (Рисунок 2.2.2 Приложения).
Проект придуман для владельцев коттеджей и небольших земельных участков. Конструкция представляет собой двухуровневое парковочное место, нижний ярус которого расположен под землей.
Stan: робот-парковщик, Франция (Рисунок 2.2.3 Приложения).
Парковочный робот Stan способен погрузить на себя автомобиль, отвезти на парковочное место и выгрузить его на него. В момент погрузки робот приподнимает верхнюю часть автомобиля. В момент выгрузки робот сканирует зону парковки, чтобы удостовериться, что автомобиль туда поместится.
SmartRoboticParking: карусельная парковка, США, Китай, Россия, Япония (Рисунок 2.2.4 Приложения).
Система вертикальной парковки существенно экономит место, так как на одну карусель помещается до 12 машин. Специальная платформа, на которой водитель оставляет свой автомобиль, самостоятельно разворачивает автомобиль. После чего движущиеся полозья подтягивают автомобиль на конвейер. Выдача автомобиля происходит с помощью электронного терминала, в меню которого достаточно ввести номер парковочного места [8].
Как раз последний вариант парковки очень заинтересовал нас, и мы решили реализовать нечто подобное и в нашей модели.
Глава 3. Практическая часть.
Модель Многофункциональный жилой комплекс «Апельсин».
В целях расширения наших знаний об устройстве жилых комплексов мы посетили несколько экскурсий (Рисунок 3.1.1 Приложения) в элитных комплексах нашего города. Нам очень понравились удобства подъездов, лифтов, лестниц, парковок, но больше всего, конечно же, детских площадок (Рисунок 3.1.2 Приложения), которые мы даже смогли опробовать (Рисунок 3.1.3 Приложения), хоть и данные комплексы только недавно начали функционировать.
Проанализировав всю изученную информацию и опыт посещения различных жилых комплексов, мы решили создать необычный район – Многофункциональный жилой комплекс «Апельсин».
Мы сконструировали нашу модель из деталей набор Lego WeDo1.0 [1], используя также детали набора Lego City, установив 3 коммутатора, 3 мотора, 1 датчик расстояния и 1 датчик наклона.
Наша модель состоит из нескольких зон (Рисунок 3.1.4 Приложения):
Жилое строение (Рисунок 3.1.5 Приложения) с максимально удобными квартирами, выходом как на парковку, так в специальный прозрачный коридор, из которого людям с ограниченными возможностями будет легче спуститься по пандусу, а также далее есть проход к общему уплотнителю мусора для всего комплекса;
Уплотнитель мусора (Рисунок 3.1.6 Приложения), двигатель которого задействует пресс на реечной передаче [2], который уплотняет мусор (Рисунок 3.1.7 Приложения). Если его уровень вышел за пределы допустимого в уплотнителе, то датчик расстояния заметит это и подаст сигнал для того, чтобы пресс начал работать;
Интерактивная детская площадка с качелью для 2 человек с датчиком наклона. Когда 2 человека садятся на неё, то она сама начинает качаться, останавливается через 3 минуты, чтобы другие дети тоже смогли покататься;
Компактная конвейерная парковка, которая работает от вращения мотора, выход к ней возможен прямо из квартиры, эта парковка занимает намного меньше места, чем обычные, к тому же, удобна абсолютно для каждого жильца.
Программа работает следующим образом (Рисунок 3.1.8 Приложения):
Запускается конвейерная парковка при нажатии на блок «начало»;
Далее нажимаем на клавишу «стрелка вверх», и начинает свою работу уплотнитель мусора после фиксирования уровня мусора датчиком расстояния [3];
А когда качели почувствуют определённый вес пассажиров, то запускаются автоматически от датчика наклона.
Актуальность применения модели.
В нашей модели мы сконструировали специальный переход прямо из дома к месту выброса мусора. Так что его можно утилизировать по желанию как из дома, так и со стороны улицы, что является значительным преимуществом. Изучив разные способы утилизации мусора, их преимущества и недостатки, мы решили, что самым оптимальным способом может стать использование именно уплотнителя мусора для жилых домов. Теперь люди могут выбрасывать мусор и не переживать о его постоянном вывозе, он потребуется уже довольно реже.
По мнению многих экспертов, основная цель умной детской площадки состоит в том, чтобы стимулировать современных детей, ведущих малоподвижные образ жизни, проводить больше времени на улице и играть со сверстниками в различные подвижные и полезные для здоровья игры. Для этого на территории каждой площадки необходимо установить различные интерактивные умные устройства, чем и является наша модель качели с датчиком наклона.
А умное строение в нашем проекте включает в себя не только все возможные удобства информационных технологий и системы контроля здания, но и очень компактную конвейерную парковку. Выход к ней возможен прямо из квартиры. Эта парковка занимает намного меньше места, чем обычные, к тому же, удобна абсолютно для каждого жильца. Именно поэтому мы считаем наш жилой комплекс действительно многофункциональным.
Заключение
Изучив информацию о развитии инфраструктуры современного города, мы выяснили, что в основном на сегодняшний день преобладает рост её развития в лучшую сторону. Вместе с обеспечением района проживания различными удобствами прямо в шаговой доступности появляются даже интеллектуальные детские площадки, способные сделать досуг ярче и интереснее.
Рассмотрев условия многофункционального жилого комплекса, мы обнаружили свои преимущества и недостатки, в частности, в утилизации мусора в России на сегодняшний день, мы решили реализовать в нашем проекте отличное решение этой довольно насущной проблемы.
В итоге, нами была создана модель Многофункционального жилого комплекса «Апельсин», включающая в себя красочное оформление, умное строение, уплотнитель мусора для целого комплекса, интерактивную детскую площадку, и конечно же, очень удобную конвейерную парковку. Мы считаем наш проект довольно востребованным в сфере инфраструктуры города и видим будущее жилых комплексов ещё более уникальным и атоматичным!
Список используемой литературы
1.LEGO Книга идей: новая жизнь старых деталей: 181 удивительный механизм и устройство; [пер. с англ. А. Аревшатян]. – Москва, Издательство «Эсмо», 2015. - 200 с.;
2. Богданова С.М., Попова Е.Е. Благодаря механическим передачам Lego- конструкции оживают / С.М. Богданова, Е.Е. Попова// «Новые информационные технологии в нефтегазовой отрасли и образовании»: материалы VII Международной научно-технической конф. 2017 С. 160-163. Режим доступа- https://elibrary.ru/item.asp?id=30700400
3. Курс «Машины и механизмы», курс «Основы робототехники», Школа интеллектуального развития «Мистер Брейн», - Режим доступа - https://vk.com/mrbrain_tmn;
Интернет источники
https://flatco.ru/publikaczii/chto-takoe-mnogofunkczionalnyij-zhiloj-kompleks.html
http://ecsocman.hse.ru/data/2011/02/13/1214888091/Naberushkina_07.pdf
https://strelkamag.com/ru/article/pravila-idealnoi-detskoi-ploshadki-gde-tochno-ne-budet-skuchno
https://habr.com/ru/company/russian_rehab_industry/blog/470686/
https://www.iphones.ru/iNotes/8-tehnologicheski-krutyh-parkovki-mira-o-kotoryh-zahvatyvaet-duh-12-22-2019
https://iot.ru/gorodskaya-sreda/chto-nado-znat-ob-umnykh-detskikh-ploshchadkakh
https://meclean.ru/uplotnitel-musora
Приложение
Рисунок 1.1.1 Возможности абонентского устройства
Рисунок 1.1.2 Тактильные указатели
Рисунок 1.1.3 Тактильные указатели
Рисунок 1.1.4 Тактильные указатели
Рисунок 1.1.5 Подъёмник
Рисунок 1.2.1 Интерактивная площадка Memo
Рисунок 1.2.2 Интерактивная арена Toro
Рисунок 1.2.3 Футбольные ворота Sutu
Рисунок 2.1.1 Сортировка мусора в Европе
Рисунок 2.2.1 Porsche Tower: собственный гараж рядом с квартирой, США
Рисунок 2.2.2 Cardok: подземный двухуровневый гараж, Швейцария, США
Рисунок 2.2.3 Stan: робот-парковщик, Франция
Рисунок 2.2.4 Smart Robotic Parking: карусельная парковка, США, Китай, Россия, Япония
Рисунок 3.1.1 Экскурсия Рисунок 3.1.2 Детская площадка
Рисунок 3.1.3 Детская площадка
Рисунок 3.1.4 Модель нашего комплекса
Рисунок 3.1.5 Жилое строение Рисунок 3.1.6 Уплотнитель мусора
Рисунок 3.1.7 Уплотнитель мусора (готовый)
Рисунок 3.1.8 Программа проекта
15