Технология внедрения сигнализирующего устройства в верхнюю одежду

АННОТАЦИЯ

В статье рассмотрены основные направления цифровизации швейной промышленности и расширение функций предметов одежды и аксессуаров.  Предложена технология внедрения LED-дисплея в детскую куртку с целью повышения видимости на проезжей части в различных погодных условиях и независимо от времени суток. Определены оптимальные места расположения сигнализирующих элементов. Рассмотрено устройство и принцип работы светодиодных панелей.

ABSTRACT

The article discusses the main directions of fashion industry digitalization and the expansion of clothing and accessories functions. The technology of LED-display introduction into the children's jacket is proposed in order to increase visibility on the roadway in various weather conditions and at any time of the day. Optimal locations of signaling elements are determined. The device and principle of operation of LED panels are considered.

Ключевые слова: цифровизация, одежда, сигнальные элементы, безопасность пешеходов, светодиод, LED, дизайн одежды.

Keywords: digitalization, clothing, signal elements, pedestrian safety, led, LED.

С каждым годом технологии развиваются все быстрее и быстрее: появляются новые технические устройства и расширяются возможности уже существующих. Швейная промышленность старается не отставать от общего прогресса. Ученые разрабатывают новые материалы, формы, методы изготовления одежды и проектирования [8 С. 221-228]. Наиболее актуальным направлением развития, особенно на конец 2020 года, можно считать виртуализацию швейной промышленности.

Виртуальное пространство для модной индустрии, по мнению ведущих модных экспертов, поможет пересмотреть потребности человека, касающиеся швейной промышленности, снизит нагрузку с швейных предприятий, приблизит покупателя к производителю (продавцу), а также благоприятно повлияет на окружающую среду благодаря возможности сокращения отходов [7].

На данном этапе в процесс разработки стремительно внедряются программы 3D- визуализации и проектирования, программы и устройства 3D- сканирования фигуры человека и различных форм [7].

В качестве одного из направлений виртуализации выделяют цифровизацию самой одежды: внедрение устройств, считывающих жизненные показатели, светоизлучающие устройства, звуковые гаджеты, терморегуляторы и другое.

Целью такого расширения функционала одежды являются: разнообразие дизайнерских решений, контроль физического состояния человека, а также повышение безопасности. Безопасность- одна из приоритетных целей разработки умной одежды: встраивание GPS-навигаторов, датчиков контроля температуры, средств вывода информации и т.д.

Большое количество научных трудов посвящено теме безопасности пешеходов на проезжей части, особенно детей [3, 4 С.18-29]. Малозаметность в условиях плохой видимости и плохой освещенности пешеходных зон в близи проезжей части в темное время суток- серьезная проблема безопасности людей.  По этой причине наличие сигнальных элементов рекомендовано в одежде для взрослых людей и обязательно для детской [1 С.13-15, 2].

Наиболее часто встречаются такие сигнализирующие элементы как: светоотражающие нашивки, эмблемы, аксессуары, светоотражающий и светоизлучающий электролюминесцентный текстиль [6 С.2-6]. В качестве альтернативного решения расширения информационной функции одежды предложено внедрить светодиодные пластины в одежду, как средство сигнализирования и транслирования информации на поверхности швейного изделия. В отличие от светоотражающих материалов светоизлучающие приборы будут эффективнее в условиях плохой видимости- тумана, а также в светлое время суток, когда светоотражающие элементы полностью теряют свое главное свойство.

Стремительно развивающаяся компания Pixel предложила своим покупателям рюкзаки со встроенными LED- экранами [5]. Через одноименное приложение на панель можно вывести любое изображение от простых символов до динамической картинки, основной задачей которых является привлечение внимания окружающих. Как раз такие предметы, уже появившиеся на полках магазинов, и свидетельствуют о том, что цифровизация швейной промышленности стремительно идет вперед.

Американскими учеными предложено внедрение светодиодных дисплеев в одежду, как решение контроля состояния человека во время физической активности [10 С. 2833-2842]. В своей научной работе они предложили встроить панель в обычную спортивную футболку, изображенную на рисунке 1. В качестве места расположения выбрана деталь спинки в области талии, так как по мнению авторов статьи в этой позиции панель не будет причинять дискомфорт спортсмену во время интенсивной тренировки. В качестве крепежной системы дисплея использованы липкие ленты, одна часть которых настрочена на деталь спинки, а ответная совмещена с самой панелью. Аккумулятор размещен на дополнительном поясе, фиксирующемся на талии так, чтобы он не мешал во время бега или прыжков.

Рисунок 1. Светодиодные дисплеи в спортивной одежде [10]

На основе изученных научных статей и проведенного опроса среди водителей и покупателей детской одежды определены наиболее подходящие места расположения сигнализирующих светоизлучающих элементов в верхней плечевой одежде [9 С. 52-55, 11 С. 67-74]. К ним относятся: верхняя область спинки, боковая зона рукава и область груди на деталях переда.  Место расположение светоизлучающих сигнализирующих устройств- один из факторов, влияющих на эффективность их использования. Также место расположение должно отвечать эстетическим требованиям и не препятствовать свободе движений, что особенно важно для детей, так как ограничение движений может вызывать эмоциональные перепады.

К разработке с целью повышения видимости на проезжей части предложена модель куртки для девочки школьного возраста с расширенными информационными функциями, представленная на рисунке 2. Куртка оснащена встроенными LED-панелями, расположенными на рукавах выше локтя и в области груди. Отсутствие панелей на спинке изделия обусловлено тем, что эта зона труднодоступна во время носки изделия, а также наиболее контактна. При сидении человек в большинстве случаев прислоняется спиной к вертикальной поверхности, что может привести к сбоям в работе устройства или к поломке.

Рисунок 2. Технический рисунок детской куртки с расширенными информационными функциями

В качестве средства совмещения швейного изделия и светодиодных панелей выбраны накладные карманы, выполненные частично или полностью из ПВХ материалов. Такой вариант не снизит качество воспроизводимого изображения и защитит устройство от механических повреждений и влаги.

В области груди световую панель предложено разместить в клапане нагрудного кармана. В этом случае, карман не теряет своей функции. Деталь клапана выполнена из прозрачного материала, а подкладка клапана- из основного материала изделия. Клапан застегивается с внутренней стороны на тесьму- молнию.  Матрица и зарядное устройство размещены в самом кармане для уменьшения толщины клапана и доступности блока управления.

Карманы рукавов выполнены полностью из прозрачного ПВХ материала (пленки) и застегивается на тесьму- молнию. Панели соединены изнутри проводом с блоком управления и зарядным устройством, расположенным в нагрудном кармане, представленном на. На внутренней поверхности куртки предусмотрены держатели для проводов во избежание их спутывания и причинения дискомфорта во время использования изделия. Держатели оснащены липкими лентами, которые позволяют быстро отсоединить устройство при необходимости, например, для стирки. Схема предложенного технического устройства приведена на рисунке 3.

Рисунок 3. Принцип совмещения светодиодных панелей и плечевого изделия

Управляемый светодиодный дисплей состоит из следующих элементов:

• светодиодная матрица из 12 х 48 малоразмерных светодиодов;
• микроконтроллер;
• модуль bluetooth интерфейса;
• модуль управления питанием;
• малогабаритный LiPol аккумулятор.

Управление свечением отдельных светодиодов в матрице осуществляется с помощью встроенного микроконтроллера. В его внутреннем энергонезависимой памяти сохраняется программа последовательности включения отдельных светодиодов для формирования и анимации динамического светового рисунка. Световые рисунки могут создаваться потребителем самостоятельно с помощью специальных приложений, запускаемых на мобильных устройствах на платформах Android или iOS (iPhone). В приложении потребитель может выбрать один их предопределенных световых рисунков, создать собственный используя базовые примитивы (например, произвольный текст) или нарисовать попиксельно свой индивидуальный рисунок.  Сформированный в управляющем приложении растровый световой рисунок и эффекты его трансформации передаются в дисплей по беспроводному интерфейсу Bluetooth и записываются во внутреннюю память микроконтроллера для последующего воспроизведения. Для связи с программами на мобильных устройствах дисплей оснащен модулем интерфейса Bluetooth.  Для автономного питания светодиодной матрицы и других элементов дисплея используется малогабаритный литий-полимерный аккумулятор. Аккумулятор подключается к устройству через специальный контроллер, который также обеспечивает возможность подзарядки аккумулятора от внешнего зарядного устройства с напряжением 5 Вольт (обычное зарядное устройство с подключением через разъем микро-USB). Таким образом, для управления и обслуживания дисплея потребителю требуются только обычные устройства (мобильный телефон и usb зарядное устройство, возможно, от того же телефона). Устройство представлено на рисунке 4.

Рисунок 4. Схема устройства

Предложенное изделие с внедренным техническим устройством вывода информации поможет повысить безопасность на проезжей части не только детей, но и взрослых людей, а также станет предметом выражения своей индивидуальности и проявления фантазии.

Устройство требует проведения анализа эффективности работы на улице в разных условиях видимости и при разных положениях фигуры пешехода.

Список литературы:

1. Базарова К.Э, Хохаеа З.З. Использование светоизлучающего текстиля в проектировании современных коллекций одежды//Всероссийская научная конференция «ДИСК-2018». Сборник материалов 2018 – С.13-15
2. ГОСТ 124219-99 Система стандартов безопасности труда. Одежда специальная сигнальная повышенной видимости. Технические требования. –М.: Госстандарт, 2000. –16 С.
3. ГОСТ 51835-2001 Световозвращающие элементы детской и подростковой одежды. Общие требования. – М.:Госстандарт, 2001. –12 С.
4. Назаров Ю.В., Васильева Т.С. Сигнальные особенности Элементов костюма как фактор безопасности потребителей// Дизайн и технологии. –  №22(64), 2011 – С.18-29
5. Официальный сайт компании Pixel// [Электронный ресурс] – Режим доступа: URL: http://pixel-bag.ru/ (дата обращения 24.04.2020)
6. Петрова Е.И. Световая одежда// Наука и образование: проблемы, идеи, инновации. –2018 – №4– С.2-6
7. Саиди Д.Р., Махмудова Ф.М. Преимущества цифровизации швейной промышленности// Universum: Технические науки: Электронный научный журнал 2020 №1 (70): URL: http://7universum. com/ru/tech/archive/item/8688
8. Самарин А. Электроника, встроенная в одежду- технологии и перспективы// Компьютеры и технологии. – 2017  –  №4 – С. 221-228
9. Шумилина Е.А., Петросова И.А., Мурашова Н.В., Андреева Е.Г. Определение характеристик световых элементов в одежде// Znanstvena misel journal.  – 2020 – №42 – С. 52-55/ [Электронный ресурс] – Режим доступа: URL: http://www.znanstvena-journal.com/wp-content/uploads/2020/05/Znanstvena-misel-journal-№42-2020-VOL.1.pdf
10. Mauriello M., Gubbels M., Froehlich J., Social Fabric Fitness: The Design and Evaluation of Wearable E-Textile Displays to Support Group Running, Departament of Computer Science// CHI 2014. May 2014 – pp. 2833-2842
11. Schneegass S., Ogando S., Alt F. Using on-body displays for extending the output of wearable devices// PerDis’16 Proceedings of the 5^th ACM International Symposium on Pervasive Displays, June 2016 – pp. 67-74