Лучшие выпускные работы

Одними из важных задач в решении проблемы импортозамещения являются создание собственных конструкций электронной аппаратуры и программного обеспечения для них. Разработка алгоритма работы и программно-аппаратной реализации системы управления освещением является одной из составляющих работ по импортозамещению и удешевлению стоимости оборудования в области создания «умного» освещения.

Разработанное устройство относится к категории программно-аппаратных комплексов (ПАК). Это обширная группа устройств, которая объединяет электронные устройства и специальное программное обеспечение для выполнения различных практических задач. Каждое устройство разрабатывается под конкретную необходимую пользователю функцию. Проектируемый контроллер является частью системы «умного» освещения.

Актуальность выбранной темы определяется тем, что для современных магазинов одежды свет является не только средством обеспечения видимости, но и важнейшим элементом организации покупательского опыта. Особенно заметно это проявляется во флагманских объектах, где к качеству пространства предъявляются более высокие требования, а недостатки световой среды непосредственно влияют на восприятие бренда, товара и самого интерьера.

Выпускная квалификационная работа посвящена освещению магазина MAAG. В работе рассматриваются теоретические и практические аспекты организации световой среды в магазинах одежды, проводится обследование существующего объекта, разрабатывается проектное решение, выполняются светотехнические расчеты, а также прорабатываются вопросы электрической части и управления освещением. Такая структура позволяет рассмотреть объект не только с точки зрения художественной концепции, но и как инженерную систему, подготовленную к практической реализации.

Исследовались различные способы применения гибридных световодов –  в офисных зданиях для улучшения световой среды, для промышленных цехов, для подземных парковочных пространств, для  крупноформатного ритейла в атриумных зонах.  В работе был сделан выбор на разработке гибридного осветительного устройства для зоны фуд-корта крупного торгового центра. Смоделирован и просчитан ход лучей во всех частях световода, рассчитаны параметры естественного солнечного освещения. Придумана, смоделирована и просчитана конструкция светильника искусственного освещения, органично связанного с конструкцией световода. В итоге – разработана полноценная система комбинированного освещения реального объекта.

Продуманное освещение повышает безопасность, комфорт, качество визуальной среды,  и физическое здоровье человека. Однако есть еще один аспект освещения, который часто недооценивают, - человеческие эмоции. Все, от цвета до бликов и теней, влияет на психику человека и на то, как он воспринимает окружающий мир и взаимодействует с ним. В работе использован проблемно-ориентированный подход к созданию гармоничного вечернего освещения, в частности – рассматривается пространственное восприятие светлоты/видимости на модели объектно-ландшафтной среды объекта гостинично-рекреационного типа, с развитой ландшафтной территорией и сложным фасадным решением в виде панорамного ленточного остекления. Проведены визуальные оценки 20 смоделированных сцен освещения. Выполнено сопоставление экспертных оценок с расчетами в модели CIECAM02.

Что было нового в работе: 1. использовалось погружение экспертов в среду объекта с помощью VR-технологий. 2. проводились оценки качества освещения с точки зрения анализа целеполагания вечернего архитектурного освещения конкретного объекта, для двух диаметрально противоположных точек раскрытия сцен. 3. качество освещения оценивалось по светлоте, контрастам, видимости.  Получены конкретные данные по оптимальному соотношению яркостей связки фасад здания-ландшафт территории. Методика расчетов может быть применима для современной практики создания архитектурного освещения комплексной среды развития территорий в составе многоквартирных домов, гостиничных и парковых зон.

Работа отличалась от классической светотехнической задачи создания комфортного и эмоционального вечернего архитектурного освещения несколькими моментами: 1.историческая застройка, с современным прочтением и сложным наполнением среды. 2. большое количество уличных инсталляций, точек притяжения, световых форм, с размещением вариантов  уличного искусства. 3. развитая среда со сложной композицией и архитектурными формами.  В части светотехнического проектирования сделано многое: построена сложная цифровая 3D-модель зданий + ландшафта + территории, подобраны приемы освещения для нескольких точек раскрытия, проведены  светотехнические расчеты в Dialux evo. Новое в работе: качество освещения оценивалось комплексно,  с учетом параметров визуального яркостного шума при наличии в поле зрения множества световых поверхностей и объъемов.

Работа по указанной теме началась задолго до начала выполнения ВКР. В процессе выполнялись исследования по разработке концепции «умной опоры», в различных вариантах комплектации не только световыми модулями, но и различными датчиками, камерами, информационным терминалом, датчиками SOS, акустической системой и т.д. На этом этапе автор поработал и в роли наставника со школьниками по программе «Сириус», и эта работа была отмечена комиссией как отличная.

Потом объем решаемых задач был расширен в сторону детальной конструкторской разработки как отдельных светотехнических модулей с различным функционалом в части светотехники, так и мультифункциональной опоры в целом. При этом такое решение позволяет улучшить восприятие пространства, организовать дополнительный функционал системы «опора+световой прибор», позволяет комбинировать приемы освещения. В процессе работы решалось множество задач: светотехнических, конструкторских, в т.ч связанных с оценкой применимости тех или иных материалов, разработаны узлы соединения модулей (эта часть работы является также абсолютно новаторской, аналогов этому решению просто нет). Выполнено прототипирование на основе современных аддитивных технологий 3D-печати, изготовлены реальные металлические корпусные детали по разработанным автором чертежам. Собран действующий протитип многофункциональной опоры, проведены все требуемые измерения и испытания. для оценки эксплуатационной надежности (тепловой режим, прочностные и климатические испытания и т.д.), а также фотометрические измерения.

В работе представлена компьютерная установка для исследования пороговых характеристик цветового зрения, включающая специализированное программное обеспечение и 10-битный монитор с технологией FRC (Frame Rate Control). Проведены калибровка оборудования, оценка погрешностей и экспериментальные исследования влияния параметров изображений на вероятность опознавания объектов. Установка демонстрирует высокую точность измерений (суммарная погрешность ≤10 %) и может использоваться в светотехнике, медицине и разработке визуальных интерфейсов. Результаты показывают, что технология FRC эффективно имитирует
10-битный цвет, обеспечивая минимальный контраст 0,0027 при яркости 20 кд/м². Эксперименты с участием пяти наблюдателей подтвердили воспроизводимость данных и соответствие классическим исследованиями Блэкуэлла. Особое внимание уделено анализу влияния формы объектов на вероятность их опознавания, что расширяет понимание механизмов зрительного восприятия. Разработанная система предлагает экономичную альтернативу традиционным аналоговым установкам без потери точности измерений.

Современные исследования музейного освещения сосредоточены на параметрах источников света и осветительных установок, тогда как сами произведения искусства остаются недостаточно охарактеризованными. В работе представлена методика определения спектральных коэффициентов отражения картин с использованием яркомера LMK5 и интерференционных фильтров. Исследованы оптические характеристики шести картин, выполненных в различных художественных техниках, в спектральном диапазоне от 450 до 690 нм. Отдельные фрагменты картин исследовались с применением методики выделения областей при помощи программных масок. Определены области возможного применения полученных результатов.

Разработан проект модернизации освещения станции неглубокого заложения «Планерная» московского метрополитена, с использованием ряда современных тенденций и технологий. Было проведено обследование действующих осветительных установок и проанализированы требования к освещению станции. Предлагаемый вариант модернизации предусматривает цифровую систему управления для гармонизации световой среды в кассовых залах при одновременной экономии электроэнергии и увеличении срока службы световых приборов. Кроме этого, для декоративного оформления осветительных установок была разработана конструкция металлического подвесного потолка, световая конструкция в форме планера и особый светильник для эскалаторов. Проведен сравнительный анализ действующего и разработанных вариантов как по светотехническим характеристикам, так и по энергопотреблению.

Исследования влияния параметров облучения на рост и развитие микрозелени дайкона и усовершенствование режимов облучения, а также оценка возможности учёта изменений параметров окружающей среды для фотобиологических исследований на примере листового салата. Было проведено более 50 экспериментов по выращиванию микрозелени дайкона при различных режимах облучения с вариацией фотопериода, времени культивирования, длительности фаз облучения и темноты и отложенным (на 2-3 суток) началом облучения. На основе экспериментальных данных разработана нейросетевая модель для прогнозирования параметров облучения, обеспечивающих заданную биомассу листьев (средняя абсолютная ошибка: фотопериод – 3.5 ч, время выращивания – 1.2 дня). Параллельно была проведена оценка влияния ежедневно регистрируемых температуры, влажности и атмосферного давления на накопление биомассы листового салата сорта «Неженка» к 28-му дню вегетации. В результате исследований было установлено: Отложенный на 3 дня старт облучения сокращает энергопотребление на 42% при незначительной потере урожайности (8-10%). Наилучшие результаты по биомассе листьев микрозелени и энергоэффективности были получены при режиме с чередованием 6 ч облучения/6 ч темноты и отложенном старте. Режимы с длительными непрерывными сеансами облучения (20, 24 ч) демонстрируют наилучшее соотношение сухой массы к сырой. Сделано предположение, что более высокие температуры (24-27°C) на 1-3 неделях способствуют увеличению финальной биомассы, тогда как на 4-й неделе целесообразно ее снижение. Повышенное атмосферное давление на всех этапах вегетации в условиях низкой влажности (15-25%) негативно коррелировало с итоговой массой растений.

На рисунке представлены степени взаимосвязи между парами изучаемых параметров. Стоит отметить четкие положительные корреляции между массой листьев и фотосинтетической фотонной облученностью (0,61) и между массой листьев и освещенностью (0,55). Корреляция между средней массой растения и фотосинтетической фотонной облученностью существенно ниже = 0,18. Корреляция массы стеблей с PPFD и освещенностью отрицательная (-0,18 и -0,14 соответственно), что говорит о сокращении длины стеблей с ростом PPFD.