ГБПОУ «Сахалинский промышленно-экономический техникум»

Методический кабинет

ПОСОБИЕ ДЛЯ

УЧАСТНИКОВ

ВНУТРИТЕХНИКУМОВСКОЙ

НАУЧНО-МЕТОДИЧЕСКОЙ

КОНФЕРЕНЦИИ

г. Южно-Сахалинск

2016

Пособие предназначено для участников внутритехникумовской научно-методической конференции преподавателей и студентов. В пособии представлены материалы, которые помогут участникам в написании научной статьи, рассмотрено понятие статьи, структура статьи и алгоритм написания статьи, представлены требования к оформлению статьи и критерии оценивания, а также в Приложении 2 имеется пример статьи.

Составитель: Стёпина С.Н., методист первой квалификационной категории ГБПОУ «СПЭТ»

Оглавление

Пояснительная записка        4

Что такое научная статья?        4

Правила оформления статей к конференции        5

С чего начать?        6

Структура научной статьи        6

Научный стиль изложения        9

Как написать хорошую научную статью? Несколько советов        10

Пишем научную статью. Алгоритм        11

Приложения        14

Пояснительная записка

Сейчас научные статьи пишут не только учёные, аспиранты, преподаватели, но и студенты и даже школьники. Научное движение развивается, к исследованиям привлекают обучающихся институтов, техникумов и колледжей: они с удовольствием изучают сложные материалы, собирают источники, вносят собственные оригинальные идеи. При написании научной статьи необходимо придерживаться чёткого плана, следовать рекомендациям. Зачастую возникают сложности, связанные с так называемыми «подводными камнями». Важно знать ряд нюансов, чтобы написать научную статью, которая будет опубликована, востребована и замечена исследователями и коллегами автора. Работа должна быть интересна, содержать в себе оригинальную идею, наблюдения, выводы, иметь чёткую структуру и хорошую теоретическую базу. Такая статья обязательно вызовет научный интерес, принесёт пользу читателям и автору.

Данные материалы по написанию научных статей будут полезны как преподавателям, так и студентам.

Что такое научная статья?

Статья – это полноценное узкое исследование по определенной узкой теме.

Выделяют следующие виды научных статей:

Научно-теоретические – описывающие результаты исследований, выполненных на основе теоретического поиска и объяснения явлений и их закономерностей.

Научно-практические (эмпирические) – построенные на основе экспериментов и реального опыта.

Обзорные – посвященные анализу научных достижений в определенной области за последние несколько лет.

Научная статья предполагает изложение собственных выводов и промежуточных или окончательных результатов своего научного исследования, экспериментальной или аналитической деятельности. Такая статья должна содержать авторские разработки, выводы, рекомендации.

Это означает, что, прежде всего, научная статья должна обладать эффектом новизны: изложенные в ней результаты не должны быть ранее опубликованы. Публикуя научную статью, автор закрепляет за собой приоритет в выбранной области исследования.

Если Вы готовите статью для внутритехникумовской научно-методической конференции преподавателей и студентов, то необходимо изучить требования к принимаемым статьям: объем, оформление и др.

Правила оформления статей к конференции

Для включения в программу конференции необходимо до 18 февраля сдать в метод. кабинет статью в электронном виде, оформленную в соответствии с требованиями:

• объем статьи до 8 страниц;
• поля – все кроме левого по 2 см, левое – 3 см;
• шрифт – Times New Roman;
• интервал – полуторный;
• размер шрифта – 12 (заголовок – 14);
• выравнивание – по ширине;
• первая строка – отступ 1, 25 см;
• ссылки на литературу даются в тексте статьи в квадратных скобках после цитаты (указывается номер источника, а затем, через запятую – номер страницы), например: [1, с. 12]. Точка ставится после скобок.

Образец оформления раздела «Литература»:

1. Бернет Дж., Мориарти С. Маркетинговые коммуникации: интегрированный подход. – СПб: Питер, 2001.
2. Китчен Ф. Паблик рилейшнз: принципы и практика: Уч. пособие для вузов/ пер. с англ. под ред. Б.Л.Еремина. – М.: ЮНИТИ-ДАНА, 2004.
3. Основы теории коммуникации: Учебник/ под ред. проф. М.А.Василика. – М.: Гардарика, 2005.

Если использована статья периодического издания (статьи сборника, журнала, энциклопедии или газеты), то последовательность записи следующая:

4. Кривоносов А. Секреты PR-текста: биография// PR-диалог. № 3-4, 2001. С. 118-119.
5. Шевцов А. Шрифт как элемент фирменного стиля. [Электронный ресурс]// http:// www.soob.ru

Образец оформления «шапки» статьи

Проблема бездомных животных
в г. Южно-Сахалинске

Яковлева Ирина,
студентка 2 курса группы ОС-1401,
специальности «Право и организация социального обеспечение»
Научный руководитель: Иванова И.О.,
преподаватель ПЦК СПД

С чего начать?

Не знаете, с чего начать писать сам текст? Начните с середины. Сначала просто запишите все, что пришло вам в голову. Не старайтесь сразу подобрать нужные слова и правильные фразы, главное – сформулировать скелет будущей статьи. Отложите написанный текст на несколько дней. Все это время ваш мозг будет продолжать трудиться, и когда вы снова откроете файл со своими записями, работа пойдет гораздо быстрее. Сначала напишите основную часть статьи, затем выводы и введение, а после этого приступайте к заголовку, аннотации и ключевым словам.

Структура научной статьи

Научная статья состоит из следующих основных частей: название статьи (заголовок), аннотация, ключевые слова, введение, основная часть, заключение (выводы, анализ, обобщение, критика), список литературы.

Рассмотрим особенности каждой из них.

Заголовок

Заголовок статьи должен выполнять две задачи: отражать содержание статьи и привлекать интерес читателей. Так же, как и сам текст статьи, заголовок пишется в научном стиле и максимально корректно отражает ее содержание.

Желательно включить в заголовок несколько ключевых слов, относящихся к сути вопроса. Длина заголовка статьи не должна превышать 10–12 слов.

Примеры удачных заголовков, которые хорошо раскрывают суть научной статьи:

«Математическое моделирование отрывных течений на основе нестационарных уравнений Навье-Стокса»

«Исследование потерь при распространении радиосигнала сотовой связи на основе статистических моделей»

«Научная деятельность как необходимое условие продуктивности развития индивидуального стиля преподавателя вуза»

Ошибки при составлении заголовка:

1. Заголовок статьи слишком общий и охватывает гораздо более широкий круг вопросов, чем сам текст статьи. Заголовок должен быть как можно более конкретным. Например: «Работа педагога»; «Коучинг» — примеры плохих заголовков.

«Коучинг как инструмент эффективного обучения и развития персонала»; «Из опыта работы с детьми младшего дошкольного возраста» — примеры хороших заголовков

2. Заголовок не отражает сути рассматриваемого вопроса и вводит читателя в заблуждение.

3. Сенсационный заголовок. Такие заголовки хороши в рекламных и новостных текстах, но для научной статьи они не годятся. Пример: «Засорение окружающей среды — как мы за это расплачиваемся» — плохой заголовок.

«Методика расчета платы за экологический ущерб, нанесенный антропогенным воздействием» — хороший.

Если рассматриваемый вопрос не нов и не раз поднимался в научных работах, но вы вносите свой вклад в разработку темы или рассматриваете лишь некоторые аспекты проблемы, то можно начать заголовок со слов: «К вопросу о...», «К проблеме...», «К анализу...».

Аннотация

За заголовком следует аннотация — сжатая характеристика статьи. Наличие аннотации не обязательно, но желательно. Аннотация должна быть краткой, но при этом содержательной. Рекомендуемый размер аннотации — не более 500 символов, т.е. 4-5 предложений. В аннотации дается информация об авторе/авторах статьи, кратко освещается научная проблема, цели и основные авторские выводы в сокращенной форме. Также в аннотации отражается научная новизна статьи.

Аннотация не должна содержать заимствований (цитат), общеизвестных фактов, подробностей. Она должна быть написана простым, понятным языком, короткими предложениями, в безличной форме (рассмотрены, раскрыты, измерены, установлено и т. д.).

Аннотация выполняет две основные задачи:

• она помогает читателю сориентироваться в огромном объеме информации, где далеко не все представляет для него интерес; на основе аннотации потенциальный читатель решает, стоит ли читать саму статью;
• служит для поиска информации в автоматизированных поисковых системах.

Пример аннотации:

В статье раскрывается понятие политической социализации как процесса включения индивида в политическую культуру общества. Даются определения разновидностей политической социализации (прямая, косвенная, стихийная, латентная, партикулярная, прагматичная, унифицирующая, разобщающая и т. д.) Делается вывод, что политическая социализация как социокультурное явление может быть успешно проанализирована только с учетом ряда условий, включая динамический характер анализа и специфику базовых установок.

Ключевые слова

Ключевые слова — своего рода поисковый ключ к статье. Библиографические базы данных обеспечивают поиск по ключевым словам. Ключевые слова могут отражать основные положения, результаты, термины. Они должны представлять определенную ценность для выражения содержания статьи и для ее поиска. Кроме понятий, отражающих главную тему статьи, используйте понятия, отражающие побочную тему. В качестве ключевых слов могут выступать как отдельные слова, так и словосочетания. Обычно достаточно подобрать 5–10 ключевых слов.

Например, для статьи с названием «Дискуссионные моменты интерпретации экспрессивности как категории лексикологии» будут уместны такие ключевые слова: лексическая семантика, экспрессивный, семантические признаки, коннотация, экспрессивная единица.

Введение

Во введении следует познакомить с объектом и предметом исследования, изложить используемые методы исследования (оборудование, параметры измерений и т. д.), сформулировать гипотезу. Не лишним будет отразить результаты работы предшественников, что выяснено, что требует выяснения. Здесь же можно дать ссылки на предыдущие исследования для погружения в тему.

Основная часть

Основная часть — самый обширный и важный раздел научной статьи. В ней поэтапно раскрывается процесс исследования, излагаются рассуждения, которые позволили сделать выводы. Если статья написана по результатам экспериментов, опытов, необходимо эти эксперименты детально описать, отразить стадии и промежуточные результаты. Если какие-то эксперименты оказались неудачными, о них тоже следует рассказать, раскрыв условия, повлиявшие на неудачный исход и методы устранения недостатков.

Все исследования представляются по возможности в наглядной форме. Здесь уместны схемы, таблицы, графики, диаграммы, графические модели, формулы, фотографии. Таблицы должны быть снабжены заголовками, а графический материал — подрисуночными подписями. Каждый такой элемент должен быть непосредственно связан с текстом статьи, в тексте статьи должна содержаться ссылка на него.

Выводы

В этом разделе в тезисной форме публикуются основные достижения автора. Все выводы должны быть объективны, публиковаться как есть, без авторской интерпретации. Это позволяет читателям оценить качество полученных данных и делать на их основе собственные выводы.

Также вы можете предложить свой анализ полученных результатов, а также изложить субъективный взгляд на значение проведенной работы.

Список литературы

В этом разделе приведены ссылки на цитируемые или упоминаемые в тексте статьи работы.

Научный стиль изложения

Для научного стиля изложения характерны целостность, связность, смысловая законченность. Логическим переходам и связности текста способствуют такие слова, как «с другой стороны», «таким образом», «на самом деле», «конечно», «действительно».

Для научной статьи характерно наличие большого количества фактов и доказательств и отсутствие неясностей и разночтений. Неуместно в тексте научной статьи выражать какие-либо эмоции.

Приступая к написанию научной статьи, представьте себе того, для кого вы ее пишете. Трудные и малопонятные для вашей аудитории места снабжайте комментариями, но здесь важно соблюсти баланс и не начать объяснять элементарные и известные истины.

В научном языке используется книжная, нейтральная лексика, а также специальная терминология. Весь материал излагайте в строгой последовательности, каждый вывод подкрепляйте доказательствами и аргументируйте научными положениями.

Не используйте необоснованных заимствований, а те, которые требуются вам для подкрепления своих мыслей, оформляйте в виде цитат со ссылками на первоисточник. Не забывайте делить текст на абзацы. Если статья обширна, используйте подзаголовки. Такая статья легче воспринимается.

Если есть возможность, еще раз отложите статью на несколько дней, а потом снова перечитайте ее свежим взглядом.

Проверьте, соответствует ли статья следующим требованиям:

Заголовок отражает содержание.

• В статье есть введение, основная часть, выводы.
• Есть ссылки на литературу.
• Все заимствования оформлены в виде цитат, отсутствует плагиат (для проверки на плагиат можно пользоваться такими интернет-сервисами, как antiplagiat.ru).
• Соблюдается научный стиль.
• Выполняются правила оформления.

Как написать хорошую научную статью? Несколько советов

Чтобы правильно написать научную статью, необходимо помнить об основных принципах её создания.

• Грамотная научная статья должна быть полезна людям, поэтому ориентируйте её на конкретную целевую аудиторию. Если ваши данные нужны узкому кругу специалистов, обозначьте это во вступительной части.
• Следите за содержанием: научная статья не должна выглядеть как набор выдержек из разных исследований с вашими выводами в конце работы. Статья – это полностью ваше исследование, в котором вы только опираетесь на теоретическую базу.
• Избегайте другой крайности – не пишите текст, напоминающий публицистическую статью или эссе. Научная статья обязательно опирается на фундаментальные исследования, базируется на уже известных достижениях, раскрывая при этом новые факты, наблюдения. Вам обязательно понадобится сослаться на данные статистики, труды других учёных. Если же вы только излагаете собственное мнение по проблеме, свои наблюдения, пусть и ценные, но не опираетесь на теоретическую основу, статья перестанет быть научной.
• Уделите особое внимание стилю изложения. Зачастую молодые учёные стремятся продемонстрировать свои познания, проявить максимум академичности. В результате тексты становятся слишком наукообразными, трудными для восприятия. Тогда даже коллеги, работающие в смежных областях, могут не понять часть используемых сложных терминов и иностранных слов. Скорее всего, такую статью редко будут дочитывать до конца. Применяйте термины и сложные наименования по мере необходимости, поясняйте значение новых в науке слов.
• Раскрывая проблему вашей статьи, обязательно кратко осветите развитие научной мысли по данному вопросу. Даже если поставленная вами проблема абсолютно эксклюзивна, её всё равно можно, так или иначе, связать с конкретной областью, направлением науки.
• Придерживайтесь чёткой логической структуры, создавая текст работы. В научной статье должна прослеживаться хорошо сбалансированная композиция, весь текст выстраивается грамотно: содержание выражается в соответствующей ему форме.
• Подумайте, насколько планируемый объём текста соответствует содержанию, которое вы предполагаете изложить. Не старайтесь «объять необъятное». Лучший вариант – когда в научной статье освещается определённый аспект проблемы, а тема достаточно суженная. Тогда вы будете иметь возможность привести все детали, рассмотреть нюансы и тонкости, исследовать проблему подробно и исчерпывающе, полностью раскрыть тему, не оставив пробелов.
• В процессе написания научной статьи Ваши ссылки, пояснения, комментарии, основная проблема статьи должны быть уместны и понятны читателям, адаптированы для их уровня подготовленности, осведомлённости в освещаемых вопросах. Например, при необходимости можно раскрывать сложные термины, давать развёрнутые пояснения.
• Делите текст на разделы, абзацы – так он будет гораздо лучше восприниматься.
• Следите за соответствием заглавия, темы и содержания, не отходите от рассматриваемого вопроса в сторону.
• Постарайтесь логично подвести изложение материала к окончательным выводам, грамотно и ёмко изложить их. Именно выводы содержат основную научную ценность статьи, а наблюдения, аргументы и доказательства подкрепляют их.

Пишем научную статью. Алгоритм

Соблюдая заданный алгоритм, можно правильно написать научную статью, интересную, полезную и логичную.

1. Сформулируйте проблему, вопрос, который вы будете рассматривать в статье.
2. Если у вас уже есть материалы, тексты, вы работали по данной проблеме раньше, тщательно изучите все свои черновики, перечитайте прошлые публикации.
3. Подумайте, что вы можете сказать нового по этой теме, как это максимально логично оформить.
4. Вновь обратитесь к научным источникам. Обязательно посетите научные библиотеки. Обратите внимание на новые материалы. Желательно, чтобы в научной статье присутствовали ссылки на работы, опубликованные в течение последнего года. Ищите материалы не только в отдельных научных книгах, но и в периодической печати: журналах, сборниках. Много оригинальных материалов содержат сборники конференций. Отправляйтесь в лабораторию, архивы, библиотеку, чтобы собрать недостающие сведения, провести дополнительные эксперименты.
5. Также вы можете сослаться на собственные статьи, опубликованные ранее.
6. В том случае, если вы начинаете писать научную статью впервые и желаете определить конкретную тему в конкретной области, начните с изучения источников в заданном направлении. Очертите для начала круг вопросов, а затем выберите несколько, наиболее актуальных и перспективных. Окончательно формулируйте ту проблему, по которой вы можете внести свои собственные идеи, изложить интересные наблюдения.
7. Затем приступайте к составлению плана статьи. Он должен быть логичным и продуманным. План научной статьи включает в себя:

• вступительную часть;
• основную часть – в ней желательно выделить подразделы;
• заключительную часть, содержащую выводы;
• ссылки;
• список использованной литературы.

Также при публикации обычно требуется написать аннотацию, состоящую примерно из 5-10 предложений, и ключевые слова (для статей в журналах, изданиях, сборниках).

8. Определите методы исследования. Они должны соответствовать направлению работы, теме, отвечать всем современным требованиям.

9. Напишите черновой вариант статьи, изложите в нём основное содержание, аргументы и доказательства, рассмотрите развитие научной мысли и приведите все собственные наблюдения, выводы.

10. После написания основной части приступайте к составлению вступления и заключения. Вступление должно содержать:

• краткие вводные сведения;
• вашу критическую оценку имеющихся работ по проблеме;
• причины исследования;
• суть вашей научной гипотезы;
• актуальность темы;
• план статьи.

11. Перечитайте ещё раз все материалы, вступление и основную часть. Напишите заключение, отразите в нём все ваши основные выводы по теме. Они должны полностью следовать из содержания статьи – не вносите новую информацию, которой не было в основной части. Избегайте пересказа положений статьи, в заключении нужно обобщить материал. Для лучшего восприятия объема проведенной работы и результатов вашей деятельности представьте материал в наглядной форме: составьте схемы, диаграммы, графики, таблицы. Это поможет не только вам самим систематизировать полученную информацию, но и вашим читателям лучше понять вас и использовать ваш материал в своей деятельности.

12. Ещё раз полностью проверьте ваш текст. Обратите внимание на достоверность фактов, логичность изложения, последовательность, связь темы и выводов. Теперь можно приступать к оформлению научной статьи. В процессе работы точно следуйте инструкциям, требованиям, критериям (Приложение 1). Для научной статьи очень важно грамотное оформление.

Учитывайте рекомендации, работайте по чёткому алгоритму, изучайте достаточное количество источников и делайте собственные наблюдения, следуйте требованиям при оформлении текста – тогда ваша научная статья будет грамотной и полезной.

Приложение 1.

НАУЧНО-МЕТОДИЧЕСКАЯ КОНФЕРЕНЦИЯ
ПРЕПОДАВАТЕЛЕЙ И СТУДЕНТОВ
ГБПОУ «САХАЛИНСКИЙ ПРОМЫШЛЕННО-ЭКОНОМИЧЕСКИЙ ТЕХНИКУМ»

КАРТА ОЦЕНКИ НАУЧНОЙ СТАТЬИ

ФИО участника         
Научный руководитель         
Название статьи         
        

Член экспертной группы  _______________________________________

(ФИО)

Приложение 2

Реализация системы сбора и обработки информации
с аналоговых и цифровых датчиков на платформе Arduino

Морозов Александр Дмитриевич,
техническое отделение,
специальность: Компьютерные системы и комплексы, IV курс
Научный руководитель: Сохатюк Ю.В.,
Почетный работник СПО,
преподаватель ПЦК информационных и офисных технологий ГБПОУ «СПЭТ»

"Наука начинается с тех пор, как начинают измерять..."

Д.И. Менделеев

Аннотация: в данной статье приведен краткий исторический обзор развития автоматизации измерений, описана платформа Arduino и программные средства, использованные при реализации системы сбора и обработки информации с цифровых и аналоговых датчиков на платформе Arduino, приведены результаты работы и показаны области практического применения разработанной системы.

Ключевые слова: система сбора и обработки информации, Arduino, микроконтроллер.

В век информационных технологий и автоматизации производства одним из важных пунктов повышения скорости и стабильности производственного процесса является внедрение компьютеров и микропроцессоров в общую схему рабочего комплекса. Используя компьютерные программы, мы можем добиться автономности процесса сбора и анализа данных с цифровых и аналоговых датчиков. Объединив различные цифровые и аналоговые датчики и компьютер, мы сможем контролировать производственные или исследовательские процессы, делать различные наблюдения, формировать отчеты за отдельные промежутки времени и свободно оперировать базами данных другими интересными и выгодными для нас способами.

В связи с вышесказанным требуется разработать и смоделировать систему сбора и обработки информации с аналоговых и цифровых датчиков, которая должна обеспечить сбор информации, хранение, доступ к ней пользователя посредством веб-интерфейса. Мы предполагаем, что такая система может быть реализована на платформе Arduino.

Современная микропроцессорная техника является важнейшим средством при решении самых разнообразных задач в области сбора и обработки данных, систем автоматического управления и др. Знания в этой области становятся необходимыми все более широкому кругу специалистов.

Микропроцессорная техника в науке и технике, промышленности, сельском хозяйстве, военной отрасли, быту и других областях жизнедеятельности человека становится все более востребованной. Практически любая электронная система, обладающая достаточной функциональной сложностью, реализуется с помощью микропроцессорных устройств.

Микроконтроллеры являются наиболее массовым представителем микропроцессорной техники. Интегрируя на одном кристалле высокопроизводительный процессор, память и набор периферийных устройств, микроконтроллеры позволяют с минимальными затратами реализовать широкую номенклатуру систем управления различными объектами и процессами.

Использование микроконтроллеров в системах управления и обработки информации обеспечивает исключительно высокие показатели эффективности при достаточно низкой стоимости. Микроконтроллерам практически нет альтернативы, когда нужно создать качественные и дешевые системы [1].

Необходимость измерения огромного количества разнообразных физических величин потребовала разработки средств измерений, позволяющих получать необходимую информацию без непосредственного участия человека, т.е. выполняющих измерения автоматически. Автоматизация позволяет обеспечить:

• сбор измерительной информации в местах, недоступных для человека;
• длительные, многократные измерения;
• одновременное измерение большого числа величин;
• измерение параметров быстропротекающих процессов;
• измерения, характеризующиеся большими массивами информации и сложными алгоритмами ее обработки.

Следует различать полную и частичную автоматизацию. Процесс измерения, при котором обратная связь управления осуществляется без участия человека, называется автоматическим. Если оператор является одним из звеньев в цепи получения измерительной информации – речь идет об автоматизированных измерениях.

Создание автоматических систем измерений требует не только высокого уровня знаний о средствах измерений, но и тех задач, которые решаются при приеме и обработке измерительной информации, умения заложить оптимальную программу измерений и дать правильное толкование результатов измерения. Автоматические средства измерений в процессе своего развития прошли ряд этапов становления.

На первом этапе развития автоматизации подвергались лишь средства сбора измерительной информации и ее регистрации на аналоговых индицирующих и регистрирующих устройствах. Обработку результатов измерений и выработку соответствующих решений и исполнительных команд осуществлял оператор. В подобных системах управления объектом средства измерений представляли собой набор отдельных измерительных приборов. В результате при измерении большого числа параметров объекта оператор был не в состоянии охватить всю полученную информацию и принять оптимальное решение по управлению объектом. Это приводило к расширению штата обслуживающего персонала, к снижению надежности и качества управления и возрастанию эксплуатационных расходов.

На втором этапе все возрастающие требования к средствам измерений, обусловленные интенсификацией потоков измерительной информации, привели к созданию информационно-измерительных систем. В отличие от измерительного прибора информационно-измерительная система обеспечивает измерение большого количества параметров объекта и осуществляет автоматическую обработку получаемой информации с помощью встроенных в систему вычислительных средств. В задачу оператора системы управления теперь стали входить только принятие решений по результатам измерений и выработка команд управления. Централизованный сбор информации и ее обработка с помощью средств вычислительной техники резко повысили производительность труда, но не освободили человека от ответственности за управление объектом, обслуживаемого системой.

На третьем этапе развития появились информационно-управляющие системы и информационно-вычислительные комплексы, в которых осуществляется полный замкнутый цикл обращения информации от ее получения до обработки, принятия соответствующих решений и выдачи команд управления на объект без участия оператора. Главное достоинство таких систем заключается в том, что алгоритм работы систем стал программно-управляемым, легко перестраиваемым при изменении режимов работы или условий эксплуатации объекта. Труд оператора сводится к диагностике состояния системы управления, разработке методик измерения и программ функционирования. Выделение этапов развития СИ является приближенным и зависит от тех направлений науки и техники, в которых исследуются вопросы применения измерительной техники.

Типовая схема автоматизированных измерений изображена на рис.1.

Объектом измерения может быть некоторый процесс, явление или устройство. Измеряемые величины воспринимаются датчиками, с выходов которых электрические сигналы поступают на коммутатор. Коммутатор повышает коэффициент использования измерительной установки при многоканальных измерениях. Опрос датчиков может быть циклическим (параметры однородны и стационарны), программным (параметры стационарны, но неоднородны) или адаптивным (параметры нестационарны). Электрический сигнал с выбранного коммутатором датчика преобразуется в цифровой код в АЦП. Интерфейс обеспечивает сопряжение измерительного канала с ЭВМ (компьютер). Далее измерительная информация подвергается обработке по заданной программе в ЭВМ и представляется в удобной форме на экране дисплея или отпечатанной на бумаге. База данных (БД) предназначена для хранения необходимой измерительной и справочной информации.

Рис. 1 Обобщенная структурная схема процесса автоматизированного измерения

ЦАП используется для двух целей: представление результатов измерений в аналоговой форме с дальнейшим их преобразованием в графическую форму и преобразования команд ЭВМ в аналоговые сигналы с целью управления объектом измерений. Канал управления позволяет активно воздействовать на объект (нагревать, охлаждать, облучать, деформировать, перестраивать), следя одновременно за реакцией его на эти воздействия. Наличие ЭВМ позволяет производить вычислительный эксперимент [2].

Добиться реализации такого подхода к автоматизации наблюдений можно различными способами, используя разные вычислительные устройства и микроконтроллеры. В нашем случае целесообразно использовать отдельное устройство на базе платформы Arduino как "прослойку" между датчиками и компьютером. Программа, зашитая в микроконтроллер на плате Arduino, будет выполнять сбор данных с датчиков, который будет обеспечиваться специальными программными функциями и командами. Компьютер же по специальному протоколу будет запрашивать данные у Arduino и, получив их, записывать в базу данных. Так же компьютер будет обеспечивать взаимодействие пользователя с базой данных. Таким образом, весь массив сенсоров и программную оболочку для ПК мы сможем объединить благодаря Arudino, подключив плату к COM-порту ПК.

Arduino – это инструмент для проектирования электронных устройств (электронный конструктор) более плотно взаимодействующих с окружающей физической средой, чем стандартные персональные компьютеры, которые фактически не выходят за рамки виртуальности. Это платформа, предназначенная для «physicalcomputing» с открытым программным кодом, построенная на простой печатной плате с современной средой для написания программного обеспечения.

Arduino применяется для создания электронных устройств с возможностью приема сигналов от различных цифровых и аналоговых датчиков, которые могут быть подключены к нему, и управления различными исполнительными устройствами. Проекты устройств, основанные на Arduino, могут работать самостоятельно или взаимодействовать с программным обеспечением на компьютере (напр.: Flash, Processing, MaxMSP). Платы могут быть собраны пользователем самостоятельно или куплены в сборе. Среда разработки программ с открытым исходным текстом доступна для бесплатного скачивания.

Язык программирования Arduino является реализацией Wiring, схожей платформы для «physicalcomputing», основанной на мультимедийной среде программирования Processing.

Существует множество микроконтроллеров и платформ для осуществления «physicalcomputing».  ParallaxBasicStamp, Netmedia'sBX-24, Phidgets, MIT'sHandyboard и многие другие предлагают схожую функциональность. Все эти устройства объединяют разрозненную информацию о программировании и заключают ее в простую в использовании сборку. Arduino, в свою очередь, тоже упрощает процесс работы с микроконтроллерами, однако имеет ряд преимуществ перед другими устройствами для преподавателей, студентов и любителей:

Низкая стоимость – платы Arduino относительно дешевы по сравнению с другими платформами. Самая недорогая версия модуля Arduino может быть собрана в ручную, а некоторые даже готовые модули стоят меньше 50 долларов.

Кросс-платформенность – программное обеспечение Arduino работает под ОС Windows, MacintoshOSX и Linux. Большинство микроконтроллеров ограничивается ОС Windows.

Простая и понятная среда программирования – среда Arduino подходит как для начинающих пользователей, так и для опытных. Arduino основана на среде программирования Processing, что очень удобно для преподавателей, так как студенты работающие с данной средой будут знакомы и с Arduino.

Программное обеспечение с возможностью расширения и открытым исходным текстом – ПО Arduino выпускается как инструмент, который может быть дополнен опытными пользователями. Язык может дополняться библиотеками C++. Пользователи, желающие понять технические нюансы, имеют возможность перейти на язык AVRC на котором основан C++. Соответственно, имеется возможность добавить код из среды AVR-C в программу Arduino.

Аппаратные средства с возможностью расширения и открытыми принципиальными схемами – микроконтроллеры ATMEGA328P и ATMEGA168 являются основой Arduino. Схемы модулей выпускаются с лицензией CreativeCommons, а значит, опытные инженеры имеют возможность создания собственных версий модулей, расширяя и дополняя их. Даже обычные пользователи могут разработать опытные образцы с целью экономии средств и понимания принципов работы [3].

Таким образом, Arduino становится отличным средством для проектирования модели будущего устройства. Наличие доступных программных библиотек, подключение датчиков и периферийных устройств становится достаточно простой задачей. C-подобный синтаксис языка программирования Arduino дает низкий входной порог в разработку устройств на базе этой платформы.

Что касается реализации программной части для ПК, то от приложения требовалось получать и обрабатывать данные с Arduino, сохранять данные в БД и загружать их, а так же взаимодействовать с пользователем посредством веб-интерфейса. Для решения поставленной задачи был выбран язык программирования Python.

Python – объектно-ориентированный язык сверхвысокого уровня. Python, в отличие от Java, не требует исключительно объектной ориентированности, но классы в Python так просто изучить и так удобно использовать, что даже новые и неискушенные пользователи быстро переходят на объектно-ориентированный.

В Python имеются исключения и механизм их перехвата; таким образом, программист может построить правильную обработку ошибок и создать надежную программу. Встроенные механизмы интроспекции позволяют опрашивать интерфейсы объектов во время выполнения программы.

Из современных языков Python можно сравнить в первую очередь с Java и Perl. Python выполняет все обещания, которые дала, но не выполнила Java. Python очень хорошо переносим, в отличие от Java он работает практически на любой платформе. Мы не говорим про UNIX и Windows, конечно - с точки зрения переносимости куда интереснее такие платформы как Mac, Amiga, Palm, RiscOS, AS/400 и многие другие. В сравнении с Perl, Python как язык ему совершенно равномощен, но избавлен от великого множества неприятностей и неудобств, присущих Perl. Python включает в себя богатую стандартную библиотеку и поддерживает возможность подключения множества модулей, доступных в Интернете [3].

Выбрав Python в качестве основного языка разработки программной части для ПК, мы обеспечили ее кроссплатформенность, надежность, возможность поддержки и расширения функционала в будущем.

Основной функционал приложения обеспечивается несколькими основными модулями Python, среди которых:

1. PySerial для обеспечения обмена данными между ПК и Arduino посредством COM-порта;
2. SQLAlchemy для работы с базой данных в формате SQLite;
3. Tornado как веб-фреймворк для обеспечения взаимодействия пользователя с приложением.

В итоге было разработано устройство, представленное на схеме (рис 2).

Рис. 2 Структурная схема устройства

Устройство работает по следующему принципу: данные с датчиков поступают на Arduino по запросу через заданный промежуток времени (см. рис 3). Далее, от ПК Arduino получает запрос по серийному порту и отсылает показания датчиков на компьютер, который записывает информацию в базу данных. Кроме того, обеспечивает веб-интерфейс для доступа к базе данных.

Рис. 3 Алгоритмы работы программ

Помимо представленных в схеме датчиков, имеется возможность расширять их номенклатуру и количество без существенной доработки конструкции и программы.

В процессе выполнения курсового проекта был собран и испытан экспериментальный макет разработанной системы. Результаты испытания позволяют сделать вывод, что разработанная система сбора и обработки данных с цифровых и аналоговых датчиков на платформе Arduino, полностью соответствует перечисленным требованиям.

Разработанное устройство может быть использована для удаленного мониторинга в системах метеонаблюдений, контроля и управления технологическими процессами.

Список литературы:

1. Микропроцессорные системы [Электронный ресурс]: электрон. учеб. пособие / О.В. Непомнящий, Е.А. Вейсов, Г.А. Скотников, М.В. Савицкая. – Электрон. дан. (4 Мб). – Красноярск: ИПК СФУ, 2009.
2. Парахуда Р.Н., Шевцов В.И. Автоматизация измерений и контроля: Письменные лекции. – СПб, СЗТУ, 75 с, [Электронный ресурс]:// http://windows.edu.ru/resource/490/40490/files/145.pdf
3. Что такое Ардуино? [Электронный ресурс]:// http://www.arduino.ru/About
4. Что такое Python и с чем его едят – Программные продукты [Электронный ресурс]:// http://www.interface.ru/home.asp?artId=2020

Для заметок

________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________