Первое мое воспоминание про горные лыжи было примерно в 5 летнем возрасте. Я лечу вниз по горке, а ко мне неумолимо приближается бетонный забор. Несмотря на эту неприятность, я все равно освоил горные лыжи, благо жили мы недалеко от гор. Правда после поступления в Москве в институт временно пришлось забыть об этом. Но оказалось, что и в Москве тоже есть горки и я решил уже попробовать более модное увлечение - сноуборд. И первые самостоятельно заработанные 300$ были потрачены на покупку самого дешевого комплекта. Ближе к окончанию института я уже уверенно катался, так что даже попробовал поучаствовать в реальных соревнованиях. В результате у меня теперь есть даже FIS код и суммарно 7,3 балла, набранные в сезоне 2002-2003 годов, когда я сумел три раза доехать до финиша без падений и гордо занять последние места в результирующих списках. Это была вершина моей спортивной карьеры, после чего я решил дальше сосредоточиться на профессии, полученной в институте - электронике. А сноуборд и горные лыжи окончательно перевести в разряд хобби.
Но любовь к спортивному катанию осталась. И под спортивным катанием на сноуборде я подразумеваю такие дисциплины как слалом или гигантский слалом. Да, да - это те самые "неправильные" сноубордисты, у которых какие-то странные узкие доски, и пластиковые ботинки как и горнолыжников. Но зато они могут делать резанные дуги, ложится на склон в поворотах. А если на склоне поставить вешки (вкрученные в снег пластиковые палки с флажками), то они выстраиваются в очередь и начинают их объезжать на скорости. И как раз с наличием этих вешек и бывают проблемы. Обычно горнолыжные курорты не горят желанием их ставить. Причин для этого много - за ними нужно следить и вкручивать или поправлять, если кто то сбил ее. После двух-трех десятков проехавших возле вешек образуется канава, накатанная при поворотах. Для некоторых расстановка вешек слишком сложная, а для других наоборот легкая. И вообще это все мешает всем остальным отдыхающим. В результате совсем озабоченные спортсмены-любители сбиваются в группировки, записываются в платные секции, и в самое неудобное время (8 утра в среду) на некоторых горках им позволяют поставить трассу на часок-другой для потренироваться.
Я же в силу своей лени занятости мог позволить себе посещение подмосковных горнолыжных курортов только в выходные и праздничные дни. И конечно же ни о каком разрешении от курортов в самый пик посещаемости на постановку трассы и не мечтал. Но зато много экспериментировал.
Если на склоне нельзя поставить вешки, давайте их нарисуем? И конечно же не краской (я за чистый снег), а светом.
Лазеры
Очевидно сразу же напрашивающееся решение, попробовать рисовать разметку трассы лазерными лучами. Вариантов множество, от точечной постоянной подсветки места каждой вешки отдельным лазерным источником, расположив его где-то сбоку от трассы, и заканчивая сложными сканирующими системами, когда разверткой луча на склоне можно нарисовать вообще все что захочешь.
Но есть и сложности, для получения хорошо видимой световой отметки на снегу нужна очень высокая мощность лазера, при которой лазер становится опасным для человеческого глаза. И к каким бы ухищрениям я не прибегал, каждый раз я упирался в предельную безопасную мощность лазера. Самым перспективной была попытка собрать из десятка безопасных лазерных указок "параллельный пучок". Но технически оказалось нереализуемо - любой даже маломальский удар по этой конструкции или изменение температуры сбивало настройку параллельности всех лучей пучка. А с учетом что таких "пучков" нужно 20-30 штук. В общем ничего не получилось.
Сценическое световое оборудование
Конечно же хорошие театральные прожекторы позволяли сформировать хорошее световое пятно. За счет сложной оптической системы и мощной лампы можно добиться луча с очень небольшим углом расхождения в 5-7 градусов.
Но при этом размер и масса такого прожектора начинают сильно расти, что об использовании их на открытом воздухе, зимой и в снегопад не могло быть и речи. Но зато заново была освоена школьная программа по оптике, управление световыми приборами по интерфейсу DMX512 и многое другое.
Дополненная реальность AR
Мечта о собственной спортивной горнолыжной трассе начинала таять в тумане технических проблем и запредельной стоимости. Но слава богу не один я такой одержимый, и на западе появилось несколько стартапов, которые обещали встроить в горнолыжную маску систему дополненной реальности, которая по их заверению позволит дорисовывать всевозможные метки и знаки для пользователя, в том числе и нарисовать трассу.
К сожалению все эти попытки провалились, красивые промовидео оказались фейком. И максимум, что умеют сейчас делать "умные" горнолыжные маски - это отображать на стекле значение скорости и расположение по GPS, название трека в проигрывателе и отвечать на звонки телефона. Была надежда, что AR очки от Apple будут иметь достаточную производительность для решения этой задачи, но пока тоже нет...
Пришлось снова брать мечту в свои руки. Точнее как оно брать - листая в прошлом году АлиЭкспресс на предмет подбора новогодних подарков я наткнулся на новый класс фонариков - LEP. Да, именно LEP (Laser-Excited Phosphor), а не LED (Lighting Emitted Diode). Судя по фото и видео на страницах продавцов луч от фонаря выглядел фантастически!
И снова Лазеры
В основе LEP источников света лежит физический эффект, когда фосфор переизлучает (люминесцирует) в белом спектре свет, если на него светить синим лазером. При этом КПД переизлучения значительно выше, даже чем у светодиодов. И значит с единицы площади можно обеспечить большую мощность изучения. В результате, если сфокусировать мощный (несколько ватт) синий лазер в точку на поверхности фосфора, то практически вся энергия лазерного луча преобразуется уже в некогерентный световой поток белого спектра излучаемого этой точкой. А так как излучение происходит из реально маленькой точки, то с помощью уже несложной оптической системы можно сфокусировать этот свет в узкий с расхождением в 1-2 градуса световой луч.
В результате появились LEP фонарики, абсолютно бесполезные игрушки для большинства, использовать их для освещения невозможно. Но при этом реально создается впечатление, как будто в руках световой меч джедая.
Изначально я побоялся купить сразу много фонарей и заказал только пару. И первоначальный результат впечатлил. Даже не смотря на то, что это были самые слабые LEP фонари в 150...200 лм.
Закупавшись на АлиЭкспресе уже большой партией фонариков, а так же мощными прищепками для GoPro-шных камер собрал первые свои полноценные световешки. Которые можно прицепить на ближайший забор и поставить уже полноценную слаломную трассу.
Световешки успешно пережили несколько применений.
На удивление отдыхающим идея тоже пришлась по вкусу. И многие начали пытаться объезжать отметки нарисованные светом на склоне.
На этом в принципе и закончился сезон 2023-2024 года. Промежуточные итоги:
- Световые пятна хорошо видны на склоне и интуитивно воспринимаются как вешки, но буду улучшать заметность.
- Масса световешки около 300 грамм и могут быть установлены на сеточное ограждение трассы, итого 20 вешек рюкзаке ~ 8 кг, что некритично.
- Запаса аккумуляторов хватает на примерно 1,5 часа - очень мало.
- Установка и перестановка трассы занимает 20-25 минут, будем улучшать. Об этом ниже.
- Долгая зарядка после использования (Это как если нужно зарядить разом 20 телефонов)
- Но и к сожалению очень высокая стоимость, что пока исключает массовость.
Поскольку сезон закончился, то можно сконцентрироваться на улучшении проекта.
Заметность
В настоящее время приобретены фонари большей мощности в 400...600 лм. Это позволяет использовать различные светофильтры и раскрасить метки на склоне в красный или например, зеленый цвет. Многие отмечали, что возможно, если пятно будет не белого цвета на белом снеге, а например красное, то будет заметнее.
В следующем сезоне проверим, лично меня устраивали и обычные белые пятна.
Так же собран прототип электронного привода вешки, позволяющий дистанционно менять направление луча и перестраивать трассу. Каждая такая вешка работает под управлением контроллера ESP32. Привод построен на базе двух сервоприводов, которые позволяют менять направление фонаря в двух плоскостях.
Все ESP32 контроллеры связаны между собой по MESH WiFi сети, что позволяет иметь связь с каждой вешкой, даже если она находится на расстоянии более 300-500 метров от вас и обычный WiFi уже не достает.
Для чего эти усложнения? Стоимость световешек и так получается достаточно большой, а теперь станет еще больше. Я вижу, что в будущем такие световешки должны быть установлены на горнолыжном курорте стационарно, например на мачтах освещения. В этом случае можно будет использовать сетевое электропитание. Включение, выключение и размещение пятен на склоне можно будет делать дистанционно с мобильного телефона. В этом случае их стоимость становится не критичной. Возможность за пару кликов усложнить или облегчить сложность трассы позволит привлечь не только спортсменов, но и зажжет интерес у новичков и самое главное у детей к спортивному катанию. Так же в отличии от настоящей пластиковой вешки, в световое пятно нельзя врезаться и первые ошибки в этом случае не такие болезненные.
Так в чем же цель данной статьи?
Чем черт не шутит, может среди читателей есть руководители горнолыжных курортов и им эта тема будет интересна.
К сожалению мои компетенции в программировании под Андройд слишком малы. А разбираться, учится и пробовать самостоятельно потребует много времени. По этому, если среди читателей есть лыжники или сноубордисты увлеченные слаломом и умеющие писать мобильные приложения, то мне нужна ваша помощь.
Нужна программа под Андройд / iOS.
Обеспечивает передачу по WiFi управляющих команд на подключенные через Mesh сеть контроллеры ESP32
Прием и обработку сообщений от контроллеров ESP32 сетовешек
Графическое отображение текущей настройки положения световешек
Возможность графического редактирования положения отметок от световешек на склоне и преобразования этой информации в управляющие команды для контроллеров ESP32
Следующей сезон уже близок. Жду вашей реакции!
Комментарии (28)
select26
04.05.2024 20:31+1позволит привлечь не только спортсменов, но и зажжет интерес у новичков и самое главное у детей к спортивному катанию
Как писал известный (а может уже и знаменитый) нейрофизиолог Дик Свааб:
Любой врач, проходивший практику в приемном покое неотложки скажет вам: хотите заняться спортом - играйте в шахматы!Даже у меня, далёкого от экстремальных видов спорта человека, есть опыт травм на доске и знакомый, погибший на склоне. Интересный, в общем, у вас опыт. Но точка приложения, по моему мнению, не удачная..
DrZlodberg
04.05.2024 20:31+1У меня после спортивных травм есть изрядный опыт общения сдругими травмированными (и в очереди в травме, и лежа в больничке). Так вот в травматологии основной контингент - совершенно неспортивные люди, получившие очень жесткие травмы на ровном месте. Буквально. Даже слегка тренированный человек просто не заметит тех ситуаций, которые калечат многих.
Как известно - всё хорошо в меру. Экстим в разумных дозах больше полезен, чем вреден imho.
select26
04.05.2024 20:31Экстим в разумных дозах больше полезен, чем вреден imho.
Именно на такой комментарий отвечал Д.Свааб 8)
У врачей другая картина.
nikolz
04.05.2024 20:31+1ESP32 это не очень хорошая идея. Надо брать чипы с BLE (без WiFi) и делать на них сеть. В итоге будет дешево и экономично и можно повесить лыжнику как значок. Будет активный узел в сети там, где есть лыжник.
--------------------------
Я бы рассмотрел вариант установки фонариков на квадрокоптер.
Плюсы: не требуется большой мощности для подсветки; легко переместить в другое место; упрощение конструкции фонарика.
Sergei2405 Автор
04.05.2024 20:31QКвадракоптер опасно. Да и его ещё перезаряжать. И так аккумуляторов не хватает. Сам фонарь основной потребитель 4А, так что на его фоне 100 мА контроллера и привода - копейки.
Переделать на ble проблем нет. Если есть программист который напишет мобильное приложение для телефона и скажет, что ble ему проще - переделаю на ble.
nikolz
04.05.2024 20:31+1фонарь потребляющий 4 ампера, это 12 Вт (3 вольта) очевидно дальность метров 300. Квадрокоптер - это высота 5-10 метров.
Т е дальность в 30 раз меньшая и соответственно ток потребления фонарика меньше.
В общем идея в том, чтобы подвесить фонарик над местом освещения без опоры на землю.
Как вариант -на шлеме лыжника.
Если есть стационарные опоры, то можно поставить фонарики на 1500 метров на высокие опоры. потребление при этом не имеет значение.
iqp
04.05.2024 20:31фонарь потребляющий 4 ампера, это 12 Вт (3 вольта) очевидно дальность метров 300
Пару километров, не 300м на диодах типа XM-L2 группы U2 (если я правильно понял автора) при хорошей фиксированной на бесконечность оптике. Больше 1500 честных люмен на декларируемых 4 амперах. Площадь излучения светодиода небольшая, что при хорошей оптике эта автоматическая голова подсвечивает очень далеко, особенно если в городе не работает городское освещение (такое по слухам происходит кое-где уже 2+ лет).
nikolz
04.05.2024 20:31На Али фонарь на 1500 м имеет мощность 60 вт.
Это не 4A, а 20 А. Возможно 4 A это при 15 вольтах?
iqp
04.05.2024 20:31Не стоит сильно доверять декларируемым на Али показателям. У меня на сварочнике написано 200А, а там 110 максимум и то только при нормальном напряжении в сети.
SpiderEkb
04.05.2024 20:31Там надо смотреть на каком диоде сделан и по характеристикам диода понимать что там реально.
Под данную задачу лучше смотреть т.н. "лензеры" - фонари где пучок формируется не рефлектором, а линзой с возможностью фокусировки (подвижная линза). Они позволяют фокусировать узкие пучки с минимальным рассеянием. Именно то, что тут нужно.
Ну и 500-700лм (реальных) сейчас несложно найти. На 1-2 литиевых аккумах 18650. Лучше, конечно, что-то типа 25500, но это редкость.
iqp
04.05.2024 20:31+1Под данную задачу лучше смотреть т.н. "лензеры" - фонари где пучок формируется не рефлектором, а линзой с возможностью фокусировки (подвижная линза). Они позволяют фокусировать узкие пучки с минимальным рассеянием. Именно то, что тут нужно.
У автора дорогущий лазер, насколько я понял, причем не "лазерный" диод типа китайского PM10-TG или GT100, а реальный лазерный фонарь. Много жрет, мало светит, но то что светит - светит узким очень мало расходящимся лучом. Купил осенью фонарь на GT100 за 1090р на Озоне, в городе включать побаиваюсь, еще скажут, что сигнализирую куда-то. Сейчас проверил - пятно на 7 метрах примерно 40 см. Эти светодиоды на радиаторах по деньгам очень немного мелким оптом там. К ним если взять линзу с фокусным расстоянием раза в три больше чем в фонаре, то на 20 метрах пятно будет те же 40 см. Потери сильно не увеличатся, т.к. сам светодиод идет с микролинзой. Эти светодиоды на единицу мощности выдают раз в десять (буквально) мощности, чем фонарь автора. То есть на том же аккуме то же световое пятно будут выдавать многократно дольше, а 20м от фонаря до пятна судя по его видео - с запасом. Перемудрил с лазерами автор, как по мне. Но все равно респект, если еще не закинул плюс, то закину.
Sergei2405 Автор
04.05.2024 20:31+1Скорее наоборот, lep тока жрёт меньше чем led. Хоть и стоит дороже. В остальном верно. После купил несколько узкофокусных светодиодных фонарей, они не могут сравнится с lep.
Goron_Dekar
04.05.2024 20:31Может LoRa выйдет проще? Там чуйка повыше и меш проще возводить?
Sergei2405 Автор
04.05.2024 20:31mesh уже поднят и работает. Тип связи wifi или ble - так как они есть в телефоне сразу. LoRa - это еще инфраструктуру сети поднимать на курорте нужно будет.
NutsUnderline
04.05.2024 20:31Эм, давайте все таки уточнится: тут и так уже целая инфраструктура из прожекторов на трассе? loRa возможно будет чуть дальнобойнее, для меша есть в общем то готовые модули ebyte, которые возьмут радио на себя, (плюс там еще приделали измерение расстояний - в зачаточном виде). Если же бредить то вспомню uwb - эта штука предназначена уже не только для связи, а еще и для локального позиционирования, в теории можно рисовать положение лыжника на карте среди этих самых прожекторов, НО это дорого/сложно
NutsUnderline
04.05.2024 20:31Конкретно для LoRa меши не очень выпячивают, но https://habr.com/ru/articles/811885/#comment_26797399
vbifkol
04.05.2024 20:31+1Идея хорошая, но.
сервы в таком виде конечно права на жизнь не имеют. Снег, дождь, говны. Мне кажется если делать продукт - имеет смысл посмотреть на готовые механизмы PTZ от видеокамер. Вплоть до того, что поискать корпуса с PTZ и в них встраивать элементы.
WiFi в случае устройства, которое один хрен на проводе висит? Да еще и для передачи управляющего сигнала на сервы, где полезная информация исчисляется десятками байт? Кажется, это несерьёзно. RS485 в данном случае за глаза и по скорости передачи, и по надежности. А лавное - можно подключать по топологии шина параллельно питанию.
А бывают такие источники с фильтрами? Так-то для световой разметки есть куча разных применений. Меня однажды просили, например, сделать световую разметку для парковки на зиму. Посчитали на концертных проекторах, прослезились, забили. Но так - для зимней парковки было бы реально круто и применимость сильно выше, чем у горнолыжного оборудования.
Sergei2405 Автор
04.05.2024 20:31Планировал механику спрятать в резиновую гофру и загерметизировать с обоих концов. И уличные поворотные механизмы для камер не дёшевы.
На мачтах освещения уже есть 220/380. А вот кидать ещё линию rs485 курорт врятли согласится. Можно подумать в сторону plc конечно... Но пока курорты не горят желанием, и думаю в следующем году будет версия все ещё на прищепка на заборе, но уже управляемая.
Да, есть фонари наикотрроые можноставить фильтры. Зависит от растояния до точки подсветки. Если 2...3 метра, то можно и обычные led фонарь использовать с хорошей фокусировкой. Там проще диод нужного цвета просто взять. Если же десятки метров и чёткий контур пятна, то только lep.
nikolz
04.05.2024 20:31+1Если есть электросеть, то управление можно делать по этим проводам. В данном случае нет надобности в высокой скорости управления.
vbifkol
04.05.2024 20:31Планировал механику спрятать в резиновую гофру и загерметизировать с обоих концов. И уличные поворотные механизмы для камер не дёшевы.
Мне кажется тут всё будет не очень дешево. С другой стороны один выезд ратрака стоит тоже не копейки, деньги у курортов есть.
На мачтах освещения уже есть 220/380. А вот кидать ещё линию rs485 курорт врятли согласится. Можно подумать в сторону plc конечно... Но пока курорты не горят желанием, и думаю в следующем году будет версия все ещё на прищепка на заборе, но уже управляемая.
Ну значит PLC.
FelixTheMagnificent
04.05.2024 20:31+1Имхо: для механики имеет смысл посмотреть в сторону гальванометров.
Плюсы: упаковать можно в герметичный корпус, маленький размер, сравнительно небольшая стоимость (хоть и дороже серв). А самое главное - они шустрые, и можно рисовать светом какие-нибудь геометрические фигуры.
Минусы: чуть сложнее порог входа :)
Насчет управления лично я за Zigbee (есть дешевые сравнительно модули esp32-c6, и zigbee из коробки поддерживает mesh). К тому же, я подозреваю, что особо-то и коммуникаций нету между вешками, кроме включить/выключить/посветить туда-то. Так что любой низкоскоростной протокол будет за глаза.NutsUnderline
04.05.2024 20:31Zigbee явных фишек для задачи не имеет, а вопросы найдутся, так что если уж сделан рабочий прототип то...
FelixTheMagnificent
04.05.2024 20:31Zigbee имеет явную фишку: mesh-сеть из коробки, и отсутствие пересечения с Wi-Fi (которые народ будет раздавать на курорте + сеть курорта).
Но опять же, если судить по постановке задачи - пойдет буквально любой беспроводной протокол, позволяющий иметь соединение самой последней вешке с базой.
DrZlodberg
Это можно делать и на обычной доске (жесткая только нужна), и в обычных ботинках. Было бы желание :)
В целом идея интересная, но баллончик с краской сильно проще. Нужно периодически обновлять, но вполне себе работает.
Sergei2405 Автор
Боюсь охрана курорта за рисование краской на склоне не похвалит. Обычно это в правилах посещения строго запрещено.
SpiderEkb
Из "мягких" чисто режущих видел всего пару раз. И всегда была направленная доска и углы креплений как на жестком.
Обычные мягкие всегда хоть немного, но скребут склон.
Во всей этой теме основное не вешки. Поставить те же чарлики не проблема. Проблема аыделить часть склона куда не будут заезжать "лыжницы в розовом пальто", спускающиеся скоростным плугом. Это небезопасно для всех.
И все проблемы с администрацией как раз в выделении части склона под трассу.
DrZlodberg
Причин две. И основная - большая часть ездить не умеет вообще. Да и научиться даже с инструктором на комплекте, которые рекламируют начинающим, практически нереально. Там обычно мягкая доска. Мне повезло. Знакомые сразу выбрали мне в качестве первой жесткую доску и рядом был пример для подражания. В итоге пришел к направленной стойке (штатные крепления, кстати, для неё не слишком подходят, как оказалось. но терпимо) и вполне с удовольствием гонял. Пока не перешёл на лыжи :D
SpiderEkb
Ну я представляю - дочки обе на бордах.
Сам-то на лыжах (в начале 80-х впервые попробовал, но регулярно где-то с 03-04 катаюсь)