الدرس الأول حادي عشر 2024-2025.pptx

‫الوحدة األولى‬ ‫التقنية في‬ ‫حياتنا‬ ‫إعداد أ‪.‬مريم الراشدية‬  :‫الدرس األول‬ ‫المراقبة والتحكم‬...

‫الوحدة األولى‬ ‫التقنية في‬ ‫حياتنا‬ ‫إعداد أ‪.‬مريم الراشدية‬  :‫الدرس األول‬ ‫المراقبة والتحكم‬ :‫الهدف من الدرس‬ ‫التعرف على مبداء عمل أنظمة المراقبه‬ ‫والتحكم‬ Tip: Use links to go to a different page inside your presentation. How: Highlight text, click on the link symbol on the toolbar, and select the page in your presentation you want to connect.  ‫تقوم البيانات بدور مهم في مختلف جوانب الحياة في عصرنا الحديث‪ ،‬حيث تستخدم للتنبؤ‬ ‫أساسا التخاذ قرارات مدروسة وتحسين العمليات‬ ‫ً‬ ‫بالطقس وإدارة حركة المرور‪ ،‬وتعد‬ ‫المختلفة‪.‬‬ ‫تعتبر أنظمة المراقبة أحد أهم تطبيقات البيانات التي تقوم بجمع البيانات وتحليلها لتتبع‬ ‫األنشطة والظروف المختلفة مما يضمن الكفاءة والسالمة والفاعلية‪.‬‬  ‫أ?ن?ظمة ‪Monitoring Systems‬‬ ‫?بة‬ ‫تعمل على جمع البيانات وتحليلها بشكل‬ ‫منظومة??لمرا?ق‬ ‫متكاملة‬ ‫ا‬ ‫عبارة عن‬ ‫منتظم ومستمر وتقديم معلومات عن التغييرات التي تطرأ لألنظمة‬ ‫بهدف اتخاذ قرارات تسهم في تحسين أداء وكفاءة النظام‬ ‫وتعتمد أنظمة المراقبة على مجموعة من‬ ‫األدوات مثل‪:‬‬ ‫‪1‬‬ ‫‪2‬‬ ‫‪3‬‬ ‫‪4‬‬ ‫أ‪S‬ج‪S‬ه‪S‬ز‪S‬ة‪ S‬ج‪S‬م‪S‬ع‪S‬‬ ‫ا‪S‬ل‪S‬م‪S‬ع‪S‬ا‪S‬ل‪S‬ج‪S‬ا‪S‬ت‪:S‬‬ ‫ب‪S‬ر‪S‬ا‪S‬م‪S‬ج‪S‬‬ ‫أ‪S‬ج‪S‬ه‪S‬ز‪S‬ة‪S‬‬ ‫ا‪S‬ل‪S‬ب‪S‬ي‪S‬ا‪S‬ن‪S‬ا‪S‬ت‪:S‬‬ ‫ا‪S‬ل‪S‬ت‪S‬ح‪S‬ك‪S‬م‪:S‬‬ ‫ا‪S‬ل‪S‬ت‪S‬خ‪S‬ز‪S‬ي‪S‬ن‪:S‬‬ ‫تحلل البيانات‬ ‫تخزن البيانات‬ ‫المجمعة‬ ‫والمعلومات‪.‬‬ ‫ترصد وتجمع‬ ‫وتستخرج‬ ‫تنظم عمل‬ ‫البيانات من‬ ‫المعلومات‬ ‫النظام وتتخذ‬ ‫البيئة المحيطة‬ ‫المهمة‪.‬‬ ‫القرارات بناء‬ ‫مثل‪ :‬الكاميرات‬ ‫على البيانات‬ ‫والرادارات‬  ‫أنظمة التحكم (‪Control‬‬ ‫‪)Systems‬‬ ‫أجهزة تنظم عمل األجهزة األخرى وتوجهها‬ ‫تتكون أنظمة التحكم من مجموعة‬ ‫بهدف أداء المهام المعقدة وتقليل األخطاء البشرية‪ ،‬وتوفير الوقت والجهد‬ ‫ويعمل نظام التحكم على مبدأ دورة‬ ‫(‪ ،)IPO‬كاآلتي‪:‬‬ ‫‪1‬‬ ‫‪2‬‬ ‫‪3‬‬ ‫ا‪S‬إل‪S‬د‪S‬خ‪S‬ا‪S‬ل‪:S‬‬ ‫ا‪S‬ل‪S‬م‪S‬ع‪S‬ا‪S‬ل‪S‬ج‪S‬ة‪: S‬‬ ‫ا‪S‬ل‪S‬م‪S‬خ‪S‬ر‪S‬ج‪S‬ا‪S‬ت‪: S‬‬ ‫‪INPUT‬‬ ‫‪P R O C ESS‬‬ ‫‪OUTPUT‬‬ ‫‪.‬ت‪SSS‬حليلا ‪S‬لبيانات‬ ‫البيانات التي‬ ‫ل‪SS‬لحصولعلى‬ ‫األوامر التي‬ ‫يتلقاها النظام‬ ‫م‪S‬علوماتت‪SS‬حدد‬ ‫يُرسلها النظام‬ ‫من البيئة‬ ‫ا‪SS‬ألوا‪S‬مر‬ ‫إلى المشغل‬ ‫الخارجية‪ ،‬مثل‪:‬‬ ‫ا‪SS‬لمناس‪S‬بة‪.‬‬ ‫للتحكم‬ ‫درجة الحرارة أو‬  ‫وتتكون أنظمة التحكم من مجموعة أدوات‬ ‫أساسية‬ ‫مستشعرات‪ :‬تجمع البيانات من البيئة الخارجية وتحوّلها إلى إشارات‬ ‫كهربائي‬ ‫وحدة التحكم ‪:‬تُحلّل البيانات وتُرسل األوامر إلى المشغل‬ ‫مشغل ُي??نفذ ا??ألوا?مر و?ي?تحكم ب???ا?ألج?ه?زة? ‪.‬‬ ‫‪:‬‬ ‫ا‪SS‬ل‬  ‫أمثلة عن أنظمة المراقبة‬ ‫أمثلة عن أنظمة التحكم‬ ‫(‪Examples of Monitoring‬‬ ‫‪(Examples of control‬‬ ‫‪)Systems‬‬ ‫)‪system‬‬ ‫ ‪ -1‬نظام الرصد البيئي‪:‬‬ ‫ إشارات المرور ‪:‬‬ ‫المدخالت __ المعالجة __ اإلخراج‬ ‫ ‪ -2‬نظام مراقبة الرعاية الصحية‪:‬‬ ‫ ‪ -3‬أنظمة مراقبة اإلنذار األمني‪:‬‬  ‫‪ -1‬نظام الرصد‬ ‫البيئي‪:‬‬ ‫‪ -3‬أنظمة‬ ‫يمكن للعلماء وضع مستشعرات لقياس جودة الهواء‬ ‫والظروف الجوية‪ ،‬ثم إرسال البيانات إلى جهاز‬ ‫مراقبة اإلنذار‬ ‫حاسوب مركزي لتحليلها‬ ‫األمني‪:‬‬ ‫يمكن لهذه األنظمة حماية المباني من التهديدات‬ ‫المحتملة وهي تتضمن مستشعرات مختلفة‪ ،‬مثل‬ ‫مستشعرات الحركة‪.‬يتم وضع هذه المستشعرات‬ ‫‪ -2‬ن‪SS‬ظام م‪S‬را‪S‬ق‪S‬بة‬ ‫بشكل استراتيجي حول المباني للكشف عن أي‬ ‫نشاط مشبوه تُرسل البيانات التي تجمعها هذه‬ ‫ا‪SS‬لرعاية ا‪SS‬لصحية‪:‬‬ ‫المستشعرات إلى نظام أمني مركزي أو مركز‬ ‫يمكن للمريض ارتداء أجهزة تراقب العالمات‬ ‫مراقبة مركزي حيث يتم تحليلها في الوقت‬ ‫الحيوية لمعدل دقات القلب‪ ،‬والتي ترسل البيانات‬ ‫الفعلي‪.‬إذا تم أكتشاف خطا ما يمكن للنظام إطالق‬ ‫إلى جهاز حاسوب مركزي لتحليلها من قبل طبيب‬ ‫اإلنذارات‪.‬‬ ‫مختص‬  ‫إشارات‬ ‫المرور‬ ‫المدخالت ‪:‬في نظام التحكم في إشارات المرور تكتشف‬ ‫المستشعرات المختلفة المدمجة في الطريق وجود‬ ‫المركبات‪ ،‬وتجمع البيانات في الوقت الفعلي عن تدفق‬ ‫حركة المرور‬ ‫م‪S‬ثلل‪SS‬تغيير ‪.‬‬‫ا‪SS‬لمع‪S‬ا‪SS‬لجة‪ :‬ب‪SSS‬ع‪S‬دها ي‪SS‬تم ت‪SSS‬حديد ا ‪S‬لتوق‪S‬يتا‪SS‬أل‬ ‫ً‬ ‫م‪S‬سبقا و‪S‬ب‪S‬يانات‬ ‫إ‪S‬شارا‪S‬تا‪SS‬لمرور ب‪SS‬اس‪S‬تخدا‪S‬م خوارز‪S‬م‪S‬ياتم‪S‬حددة‬ ‫حقيقي ا‪S‬س‪S‬تنادا إ‪SS‬لىظ‪S‬روفحركة‬ ‫‪.‬‬ ‫حركة ا‪SS‬لمرور ف‪SS‬يا‪SS‬لوق‪S‬تا‪SS‬ل‬ ‫ا‪SS‬لمرور‪ ،‬ي‪SS‬قرر ا ‪S‬لنظام م‪S‬تىي‪SS‬تم ت‪SSS‬بدي‪S‬لا‪SS‬إلشارا‪S‬تا‪SS‬لضوئ‪S‬ية‬ ‫إشارة إلى‬ ‫خضر‬ ‫‪S‬فر وا‪SS‬أل‬ ‫بإرسال‬ ‫ذلك‬‫بعد‪S‬ألص‬ ‫حمر وا‪S‬‬ ‫ب‪SSS‬ينا‪SS‬أل‬ ‫النظام‬ ‫اإلخراج‪ :‬يقوم‬ ‫إشارات المرور وتغيير ألوانها اإلدارة حركة المركبات‬ ‫والمشاة‪ ،‬مما يضمن السالمة وتدفق‪ S‬حركة المرور‬ ‫بكفاءة‬  ‫فكر معي؟؟‬ ‫ماذا يحدث إذا فشلت المستشعرات في اكتشاف وجود‬ ‫مركبة؟‬  ‫الط‪S‬ائرات المسيرة أو‬ ‫الطائرات بدون طيار‬ ‫‪)Drones‬‬ ‫بها عن بعد أو يمكنها‬ ‫وهي نوع من (‬ ‫الطائرات التي يمكن التحكم‬ ‫الطيران بصورة تلقائية بالكامل من خالل خطة طيران مبرمجة‬ ‫مسبقا‪.‬‬ ‫أين تستخدم؟‬ ‫على ماذا تعتمد؟‬ ‫كيف تعمل محركاتها؟؟‬ ‫تُجهز هذه الطائرات بكاميرات‬ ‫عادة ما تعتمد الطائرة المسيرة على ما‬ ‫‪ ،‬ويمكنها اتباع مسار دقيق للغاية ما‬ ‫ومستشعرات‪ ،‬ويمكن استخدامها‬ ‫يسمى بالمروحية الرباعية كواد كوبتر)‬ ‫دامت بطاريتها تمنح محركاتها الطاقة‬ ‫ألغراض متنوعة‪ ،‬مثل التصوير الجوي‬ ‫المزودة بمستشعرات للدوران ومقاييس‬ ‫الالزمة‪ ،‬ويمكنها الهبوط بأمان وبدون أي‬ ‫والمراقبة والبحث العلمي ونقل البضائع‪.‬‬ ‫للتسارع‪،‬‬ ‫ضرر في حال نفاد بطارياتها‬  ‫المدنية‬ ‫عمليات اإلغاثة في حاالت الكوارث والحوادث‪ ،‬وعمليات المراقبة لتطبيق القانون‬ ‫االجتماعية‬ ‫تستخدم للتصوير في المناسبات والفعاليات أو ألغراض صحفية‪ ،‬حيث تحتوي على كاميرات عالية الدقة‪.‬‬ ‫بعض‬ ‫التطبيقا‬ ‫العلمية‬ ‫ت‬ ‫السائدة‬ ‫تستخدم في البحث العلمي ومراقبة التلوث‪ ،‬وفي المجاالت العلمية األخرى‪ ،‬مثل‪ :‬المسح‪ ،‬وعلم اآلثار‪ ،‬وغيرها‬ ‫على‬ ‫العسكرية‬ ‫استخدام‬ ‫تستخدم الطائرات العسكرية بدون طيار في المواقف التي تعتبر فيها الرحلة المأهولة محفوفة بالمخاطر ‪ ،‬كما‬ ‫طائرات‬ ‫‪.‬يمكنها أن تقطع مسافات طويلة‬ ‫المسيرة‬ ‫الزراعية‬ ‫تستخدم لرش المحاصيل بالمبيدات وتلقيح المزروعات‪ ،‬مثل‪ :‬أشجار النخيل‪.‬‬  ‫حلل معي؟؟‬ ‫حلل األنظمة المستخدمة في الطائرات المسيرة بناء على‬ ‫دوورة المدخالت والمعالجة والمخرجات‪...‬‬  ‫تعتبر هيئة‬ ‫الطيران المدني‬ ‫في سلطنة عمان‬ ‫الجهة المسؤولة‬ ‫عن تنظيم نشاط‬ ‫الطائرات المسيرة‬ ‫(الدرون)‪.‬‬ ‫‪ (Autonomous driving‬ا‪SS‬لقيادة‬ ‫ا‪SS‬لذا‪S‬ت‪S‬يه‪) S‬‬ ‫تعتمد القيادة الذاتية على أنظمة متطو?رة تمكن السيارة من التحكم بنفسها دون‬ ‫الحاجة إلى تدخل بشري‪.‬حيث تتطلب القيادة الذاتية المستشعرات المعرفة‬ ‫المسافة بينها وبين الكائنات المحيطة‪ ،‬والكاميرات المراقبة محيط? السيارة‪ ،‬ونظام‬ ‫تحديد المواقع لتحديد مسارها‪.‬وتو?جد ثالثة مستو?يات من األتمتة للتحكم في‬ ‫القيادة الذاتية‬ ‫مستوى التحكم‪ S‬المنخفض‪ :‬يتم فيه تنشيط? المكابح والتوجيه والتسارع‪.‬‬ ‫مستوى التحكم المشروط‪ :‬يسمح للسيارات بالقيادة الذاتية في المسافات‬ ‫الطويلة تحت شروط معينة كالقيادة على الطرق السريعة‪.‬‬ ‫مستوى التحكم العالي ‪ :‬يوفر إمكانية القيادة الذاتية المستقلة للسيارة بغض‬ ‫النظر عن الظروف المحيطة‪ ،‬حيث تؤدي جميع المهام الخاصة بقيادة السيارة‬ ‫وركنها دون الحاجة إلى سائق‪.‬‬  ‫فكر معي؟؟‬ ‫التحديات التي تواجه القيادة الذاتيه‪.‬‬  ‫‪ (Embedded Systems‬ا ‪S‬ألن‪S‬ظمة‬ ‫ا‪SS‬لمدم‪S‬جه‪)S‬‬ ‫ عبارة عن مجموعة من األجهزة والبرامج المصممة لتؤدي وظائف محددة‪،‬‬ ‫وتتكون األنظمة المدمجة من مزيج بين أنظمة المراقبة والتحكم‪،‬‬ ‫ حيث تعمل على جمع البيانات من البيئة المحيطة (المراقبة) باستخدام‬ ‫المستشعرات‪ ،‬ومعالجتها لتنفيذ وظيفة محددة مسبقا (التحكم)‪،‬‬ ‫غالبا ما تكون هذه األنظمة جزءا من أنظمة أكبر‬  ‫تتكون األنظمة‬ ‫المدمجة من األدوات‬ ‫اآلتية‪:‬‬  ‫أمثلة عن األنظمة المدمجة‬ ‫مي‬ ‫))‪ (GPS‬ن‪SS‬ظام ت‪SS‬حديد ا‪SS‬لموا‪S‬ق‪S‬ع ا‪SS‬لع‪S‬ا‪SS‬ل (‬ ‫تم تصميم هذا النظام ألداء وظيفة تحديد المواقع‪.‬ويتكون من أجهزة الستقبال‬ ‫إشارات األقمار الصناعية والمعالج الذي يعالج هذه اإلشارات‪.‬كما يحتوي على‬ ‫برامج تعمل على ترجمة هذه اإلشارات وتحويلها إلى إحداثيات جغرافية‪،‬‬ ‫وبرامج أخرى تعرض الموقع على خرائط‪.‬ويعتبر نظام تحديد المواقع جزءًا من‬ ‫‪.‬أنظمة أكبر‪ ،‬مثل‪ :‬أنظمة الهواتف الذكية‪ ،‬أو الطائرات بدون طيار‪ ،‬أو غيرها‬  ‫نظام الكبح التلقائي‬ ‫(‪)Automatic Braking‬‬ ‫تعتمد تقنيات? هذا النظام على مدخالت المستشعرات?‪.‬تستخدم‬ ‫المستشعرات? مدخالت من أشعة الليزر أو الرادار أو الموجات?‬ ‫فوق الصوتية أو األشعة تحت? الحمراء أو بيانات الفيديو?‪ ،‬الكتشاف‬ ‫ضا‬ ‫المركبات? األخرى أو العوائق في? مسار السيارة‪.‬كما يمكن أي ً‬ ‫لمستشعر نظام تحديد المو?اقع العالمي? (‪ )GPS‬اكتشاف األخطار‬ ‫الثابتة‪ ،‬مثل إشارات التوقف? من خالل قاعدة بيانات الم?وقع‪.‬تم‬ ‫تصميم معظم هذه األنظمة لتقديم المساعدة للسائق في? الكبح‬ ‫على هيئة إشارة أو رسالة صوتية‪ ،‬كما يمكن لهذه األنظمة تنشيط‬ ‫الم?كابح لتقليل سرعة المركبة أو إيقافها تلقائيا عند استشعار‬ ‫وجود عائق‪.‬‬  ‫المستشعر أو المجس جهاز‬ ‫إلكتروني يلتقط إشارة‬ ‫المستشعرات‬ ‫فيزيائية‪ ،‬مثل‪ :‬الحركة‪ ،‬أو‬ ‫مستشعر‬ ‫(‪)Sensors‬‬ ‫الضوء‪ ،‬أو الضغط‪ ،‬أو درجة‬ ‫الدخان‬ ‫مستشعر‬ ‫اللمس‬ ‫الحرارة‪ ،‬أو غيرها‪.‬وتتمثل‬ ‫وظيفته في جمع البيانات‬ ‫مستشعر‬ ‫التقارب‬ ‫أنواع‬ ‫وإرسالها إلى نظام حاسوب‬ ‫المستشعرا‬ ‫مستشعر‬ ‫لمعالجتها واتخاذ اإلجراء‬ ‫الحركة‬ ‫ت‬ ‫المناسب‪.‬وتُعدُّ المستشعرات‬ ‫من العناصر األساسية ألنظمة‬ ‫مستشعر‬ ‫المراقبة والتحكم‪.‬يمكنك‬ ‫الضغط‬ ‫مستشع‬ ‫العثور على المستشعرات في‬ ‫مستشع‬ ‫ر الضوء‬ ‫الكثير من األجهزة التي تحيط‬ ‫ر‬ ‫بك‪ ،‬مثل‪ :‬األجهزة التي تقوم‬ ‫حراري‬ ‫بتشغيل األضواء‪ ،‬وضبط درجة‬ ‫الحرارة‪ ،‬والكشف عن الدخان‬  ‫فكر معي؟؟‬ ‫أمثلة أخرى تستخدم فيها المستشعرات في حياتك اليومية‪.‬‬  ‫جهاز ينبه صاحب المنزل‬ ‫نظام يشغل أضواء‬ ‫مستشعر الدخان‬ ‫في حال نشوب حريق‪.‬‬ ‫الحديقة تلقائيا عندما يحل‬ ‫مستشعر الضوء‬ ‫الظالم في المساء‪.‬‬ ‫‪.‬‬ ‫جهاز يقوم بضبط التكييف‬ ‫مستشعر للغواصين يقيس‬ ‫مستشعر الضغط‬ ‫مستشعر الحرارة‬ ‫أو التدفئة بناءً على درجة‬ ‫ضغط الماء في المحيط‬ ‫حرارة الغرفة الحالية‪.‬‬ ‫نظام أمني ينبه صاحب‬ ‫المنزل إذا كانت هناك‬ ‫صنابير تطلق المياه دون‬ ‫مستشعر الحركة‬ ‫حركة حول المنزل ليال‪.‬‬ ‫الحاجة إلى لمسها‪.‬‬  ‫تدريبات‬ ‫حل تدريبات الكتاب صفحة ‪ 24‬الى ‪26‬‬