โครงงานรถไฟฟ้าอัจฉริยะ
(ม.ปลาย)
ผู้จัดทำ
- นางสาวชนัญชิดา อ้วนดี ชั้นมัธยมศึกษาปีที่ 6
- นางสาวนุชนารถ ใหม่คำหล้า ชั้นมัธยมศึกษาปีที่ 6
- นายนวิน แซ่ว่าง ชั้นมัธยมศึกษาปีที่ 5
อาจารย์ที่ปรึกษา:
นายวีรศักดิ์ เป้รอด
นางสาวมติกา ใจธรรม
สถานศึกษา :
โรงเรียนศึกษาสงเคราะห์จิตต์อารีฯ ลำปาง
บทนำ
บทคัดย่อ
เนื่องด้วยในปัจจุบันเทคโนโลยีคอมพิวเตอร์และเทคโนโลยีของระบบ Smart Phone ได้ก้าวหน้าไปอย่างรวดเร็วมี Application ต่าง ๆ ออกมามากมาย เพื่ออำนวยความสะดวกในการใช้ชีวิตของมนุษย์ ทำให้สามารถควบคุมอุปกรณ์ได้อย่างสะดวกสบายง่ายและรวดเร็ว โดยผ่าน Application ซึ่งมีให้ดาวน์โหลดฟรี และแบบเขียนขึ้นเอง ทำให้สามารถเชื่อมโยงระหว่างกันและกันผ่านอินเตอร์เน็ต เครือข่ายในลักษณะนี้เรียกว่า The Internet of Things เรียกย่อ ๆ ว่า IOT
โครงการรถไฟฟ้าอัจฉริยะ มีวัตถุประสงค์เพื่อลดปัญหาด้านการใช้พลังงานในประเทศสร้างความสะดวกและความรวดเร็วในการเดินทาง ลดค่าใช้จ่ายในการเดินทาง รวมถึงการแจ้งเตือนให้กับผู้ที่ใช้งานหรือผู้ที่ขับขี่รถไฟฟ้าอัจฉริยะที่อยู่ในระยะที่เป็นอันตรายต่อการชนกับสิ่งกีดขวางรอบข้าง เพื่อให้สามารถเตรียมความพร้อมกับเหตุการณ์ที่จะเกิดขึ้นได้รวดเร็ว และลดการสูญเสียทั้งชีวิตและทรัพย์สิน โดยคณะผู้จัดทำได้ทำการทดลอง และออกแบบรถไฟฟ้าอัจฉริยะซึ่งสามารถแจ้งเตือนการเกิดการชนกับสิ่งกีดขวางรอบข้างได้ โดยมีเซนเซอร์ตรวจจับความเคลื่อนไหวทำหน้าที่ในการสำรวจว่ามีสิ่งกีดขวางอยู่รอบข้างไหม ถ้ามีเซนเซอร์ตรวจจับความเคลื่อนไหวก็จะส่งข้อมูลไปยัง Raspberry Pi 3 จากนั้น Raspberry Pi 3 ก็จะส่งไปยัง KidBright แล้ว KidBright ก็จะส่งค่าไปยังโมดูลเสียงเพื่อส่งสัญญาณแจ้งเตือนไปยังผู้ที่ใช้งาน
หลักการทำงานของรถไฟฟ้าอัจฉริยะ คือ เริ่มแรกเราจะทำการสตาร์ทรถเพื่อจ่ายไฟจากแบตลิเธียม ไปยังระบบควบคุมการทำงานและอุปกรณ์ไฟฟ้าต่างๆของรถ พออุปกรณ์ไฟฟ้าต่างๆ ของรถได้รับกระแสไฟฟ้าแล้วจะทำการจ่ายข้อมูลไปยัง Raspberry Pi 3 และตัวคอลโทล เพื่อทำการควบคุมอุปกรณ์ไฟฟ้าต่างๆ และเมื่อรถไฟฟ้าเข้าใกล้สิ่งกีดขวางในระยะที่ไม่ปลอดภัยหรือเกิดการชนกับสิ่งกีดขวางที่อยู่รอบข้าง เซนเซอร์ตรวจจับความเคลื่อนไหวจะส่งข้อมูลไปยัง Raspberry Pi 3 จากนั้น Raspberry Pi 3 ก็จะส่งไปยัง KidBright แล้ว KidBright ก็จะส่งค่าไปยังโมดูลเสียงเพื่อส่งสัญญาณแจ้งเตือนไปยังผู้ที่ใช้งาน
คำสำคัญ
Application คือ โปรแกรมประเภทหนึ่ง ที่เราเรียกว่าโปรแกรมประยุกต์ โปรแกรม
เหล่านี้จะถูกออกแบบมาให้ทำงานเฉพาะด้าน เช่น พิมพ์เอกสาร, คำนวณ, ตกแต่งรูปภาพ เป็นต้น จากอดีตนั้นโปรแกรมเหล่านี้ทำงานบนเครื่องคอมพิวเตอร์เพียงอย่างเดียว เราจึงมักเรียกชื่อเต็ม ๆ ว่า Application แต่เมื่อมีการพัฒนา Smartphone ขึ้นมา Application ก็ได้พัฒนา และไปใช้งานบนโทรศัพท์มือถือได้อีกด้วย และนิยมเรียกกันสั้น ๆ ว่า “App” นั่นเอง
Kid – Bright คือ เป็นบอร์ดสมองกลฝังตัวที่สามารถทำงานตามชุดคำสั่ง โดยสามารถสร้างชุดคำสั่งผ่านโปรแกรม KidBright IDE บนคอมพิวเตอร์ ที่ใช้งานง่าย เพียงใช้การลากบล็อกคำสั่งมาวางต่อกัน (Drag and Drop) ช่วยลดความกังวลเรื่องการพิมพ์ชุดคำสั่งผิด ชุดคำสั่งที่ถูกสร้างดังกล่าวจะถูกส่งไปที่บอร์ด KidBright ให้ทำงานตามที่โปรแกรมไว้
Raspberry Pi 3 คือ เครื่องคอมพิวเตอร์ขนาดเล็ก (ประมาณบัตรทั่วไป) ที่มีราคาถูกกว่าคอมพิวเตอร์ สามารถต่อเข้ากับจอคอมพิวเตอร์ (ผ่าน HDMI) หรือจะใช้ตัวแปลง (HDMI to VGA) และยังรองรับเมาส์/คีย์บอร์ด/อุปกรณ์อื่นๆ ผ่านทาง USB Port อีกทั้งยังสามารถต่อสายแลน (10/100 RJ45) ได้อีกด้วย (มี Bluetooth และ Wi-Fi 802.11n Controller On-Board)
ที่มาและความสำคัญของโครงงาน
เนื่องจากปัจจุบันได้เกิดปัญหาด้านการใช้พลังงานในประเทศ ซึ่งเป็นปัญหาที่มีมาอย่างยาวนาน โดยน้ำมันและแก๊สที่ใช้สำหรับขับเคลื่อนยานพาหนะเป็นเป้าหมายทำให้ประเทศไทยต้องใช้ปริมาณน้ำมันสูงขึ้น อีกทั้งประเทศไทยยังไม่มีการพัฒนาเรื่องพลังงานทดแทนอย่างเป็นระบบ ทำให้เกิดปัญหาน้ำมันแพง ซึ่งผลกระทบของปัญหาน้ำมันนี้ค่อนข้างกระจายเป็นวงกว้างและสูงมาก เนื่องจากน้ำมันใช้แล้วหมดไป และแนวโน้มของน้ำมันมีท่าทีว่าจะหมดในอีกไม่กี่สิบปีข้างหน้า
คณะผู้จัดทำจึงเห็นปัญหาที่กล่าวมา จึงคิดวิธีแก้ปัญหาเพื่อลดการใช้น้ำมันที่ใช้ในการขับเคลื่อนยานพาหนะที่ทำให้เกิดปัญหาด้านการใช้พลังงาน จึงได้คิดค้นรถไฟฟ้าอัจฉริยะนี้ขึ้นมาเพื่อลดการใช้น้ำมันในการขับเคลื่อนยานพาหนะ และลดปัญหาด้านการใช้พลังงานในประเทศ
จากเหตุการณ์ดังกล่าวข้างต้น ทำให้เกิดโครงงานรถไฟฟ้าอัจฉริยะ โดยมี Raspberry Pi 3 เป็นตัวควบคุมอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ต่างๆในการควบคุมการทำงาน รวมถึงมีเซนเซอร์ตรวจจับความเคลื่อนไหวทำหน้าที่ในการสำรวจสิ่งกีดขวางที่อยู่บริเวณรอบข้าง เพื่อส่งข้อมูลไปยัง ยัง Raspberry Pi 3 จากนั้น Raspberry Pi 3 ก็จะส่งไปยัง KidBright แล้ว KidBright ก็จะส่งค่าไปยังโมดูลเสียงเพื่อส่งสัญญาณแจ้งเตือนไปยังผู้ที่ใช้งาน
รถไฟฟ้าอัจฉริยะตัวนี้มีระบบการทำงานโดยใช้เทคโนโลยีของ Raspberry Pi 3 มีวัตถุประสงค์เพื่อนำอุปกรณ์ Raspberry Pi 3 มาพัฒนาให้ความสามารถที่หลากหลาย อุปกรณ์ต้นแบบที่สร้างมาเพื่อลดปัญหาด้านการใช้พลังงาน และลดค่าน้ำมัน โดยโครงงานนี้ได้อธิบายวิธีการพัฒนาระบบอย่างละเอียด เพื่อให้ผู้ที่สนใจสามารถที่จะนำไปใช้เพื่อให้สนองกับความต้องการ โดยระบบที่พัฒนาขึ้นนี้สามารถตอบสนองความต้องการทั้งภาคการศึกษา
โปรแกรมภาษา C , Python และ HTML ที่เขียนขึ้นเพื่อใช้ในโครงงานนี้ ผู้จัดทำได้ศึกษาและเรียนรู้ในโครงการสิ่งประดิษฐ์สมองกลฝังตัวที่จัดขึ้น ซึ่งโครงการนี้เป็นส่วนหนึ่งของมูลนิธิเทคโนโลยีสารสนเทศตามพระราชดำริฯ แล้วนำมาประยุกต์ใช้ในงานที่เป็นประโยชน์ต่อสังคม และผู้ที่มีความสนใจที่จะศึกษาต่อไป
ที่มาและความสำคัญของโครงงาน
สังคมปัจจุบันเป็นสังคมเมืองดังนั้นในสังคมโดยทั่วไปประสบปัญหาเรื่องพลังงานและปัญหาสิ่งแวดล้อมโดยเฉพาะอย่างยิ่งปัญหามลภาวะไม่ว่าจากทางอากาศ และจากขยะมูลฝอย สิ่งมีชีวิตทุกชนิดจำเป็นต้องหายใจเพี่อใช้ออกซิเจนในการเผาผลาญอาหาร เมื่ออากาศที่หายใจเข้าไปเป็นอากาศเสีย ก็ส่งผลต่อสุขภาพร่างกายและสุขภาพจิตแก่คนในชุมชน และปัญหาที่สำคัญอีกปัญหาหนึ่งคือปัญหาด้านการใช้พลังงานในประเทศ ซึ่งเป็นปัญหาที่มีมาอย่างยาวนาน โดยน้ำมันและแก๊สที่ใช้สำหรับขับเคลื่อนยานพาหนะเป็นเป้าหมายทำให้ประเทศไทยต้องใช้ปริมาณน้ำมันสูงขึ้น อีกทั้งประเทศไทยยังไม่มีการพัฒนาเรื่องพลังงานทดแทนอย่างเป็นระบบ ทำให้เกิดปัญหาน้ำมันแพง ซึ่งผลกระทบของปัญหาน้ำมันนี้ค่อนข้างกระจายเป็นวงกว้างและสูงมาก เนื่องจากน้ำมันใช้แล้วหมดไปและแนวโน้มของน้ำมันมีท่าทีว่าจะหมดในอีกไม่กี่สิบปีข้างหน้า
คณะผู้จัดทำจึงเห็นปัญหาที่กล่าวมา จึงคิดวิธีแก้ปัญหาเพื่อลดมลภาวะทางอากาศเนื่องจากยานพาหนะ และการใช้น้ำมันที่ใช้ในการขับเคลื่อนยานพาหนะที่ทำให้เกิดปัญหาด้านพลังงานและสิ่งแวดล้อม จึงได้คิดค้นรถไฟฟ้าอัจฉริยะนี้ขึ้นมาและหวังเป็นอย่างยิ่งว่าในอนาคตเราจะมีรถไฟฟ้าใช้อย่างสะดวกสบายและเป็นมิตรกับสิ่งแวดล้อม
วัตถุประสงค์
- เพื่อลดปัญหาด้านการใช้พลังงานในประเทศ
- เพื่อสร้างความสะดวกและความรวดเร็วในการเดินทาง
- เพื่อลดค่าใช้จ่ายในการเดินทาง
- เพื่อลดการเกิดอุบัติเหตุจากการชนของรถกับสิ่งกีดขวางต่างๆ
- เพื่อสร้างรถไฟฟ้าอัฉริยะ
- เพื่อนำความรู้ที่ได้จากการอบรมไปประยุกต์ใช้กับโครงาน
ขอบเขตการศึกษาข้อมูล
ขอบเขตด้านเนื้อหา : การเขียนโปรแกรมด้วยภาษา C , Python และ HTML
การออกแบบวงจรไฟฟ้าและอิเล็กทรอนิกส์ การเขียนโปรแกรมคอนโทร Raspberry Pi 3 และ Kidbright ให้ทำงานตามต้องการ
ขอบเขตกลุ่มเป้าหมาย : นักเรียนในโครงการสิ่งประดิษฐ์สมองกลฝังตัวและผู้ที่สนใจ
ขอบเขตด้านสถานที่ศึกษา : โรงเรียนศึกษาสงเคราะห์จิตต์อารีฯ ลำปาง
ขอบเขตระยะเวลาที่ศึกษา : เดือน กันยายน 2562 – มิถุนายน 2563
ประโยชน์ที่คาดว่าจะได้รับ
- ลดการเกิดอุบัติเหตุของผู้ที่ใช้งาน
- อำนวยความสะดวกแก่ผู้ใช้งาน
- ผู้ใช้งานสามารถรับรู้ถึงการชนของรถกับสิ่งกีดขวางรอบข้างได้
- โครงงานนี้เป็นส่วนหนึ่งในการช่วยลดการใช้พลังงาน
- ลดค่าใช้จ่ายในการเดินทาง
- ผู้ที่ใช้งานสามารถเตรียมความพร้อมในการรับมือกับอุบัติเหตุที่เกิดขึ้นได้
รายงานฉบับสมบูรณ์ (PDF File)
Clip VDO