Ένα περιβαλλοντικό κοινωνικό δίκτυο, όπου οι χρήστες του θα διαμοιράζονται μετρήσεις σε πραγματικό χρόνο για την ατμοσφαιρική ρύπανση, τις οποίες θα συλλέγουν οι ίδιοι ενώ κάνουν ποδήλατο!

Κινητοί περιβαλλοντικοί σταθμοί

 Το σύστημά μας αποτελείται από μια εφαρμογή για smartphones και μια συσκευή μετρήσεων, η οποία μπορεί να τοποθετηθεί σε ποδήλατα. Έχει τη δυνατότητα να συλλέγει μετρήσεις θερμοκρασίας, υγρασίας, βαρομετρικής πίεσης, μικροσωματιδίων, μονοξειδίου του άνθρακα και ηχορύπανσης. 

Οι μετρήσεις αυτές, κοινοποιούνται μαζί με τις γεωγραφικές συντεταγμένες των διαδρομών στις οποίες λαμβάνονται, μέσω της εφαρμογής. Οι χρήστες της εφαρμογής μπορούν να βλέπουν χάρτες με όλες τις μετρήσεις του δικτύου σε πραγματικό χρόνο, στατιστικά γραφήματα με βάση τον χρόνο και τον τόπο, ειδοποιήσεις για επιβαρυμένες διαδρομές στην περιοχή τους, ενώ παράλληλα έχουν τη δυνατότητα αλληλεπίδρασης και δικτύωσης με άλλα άτομα που διαθέτουν την εφαρμογή.

Ουσιαστικά οι ποδηλάτες θα μετράνε τα επίπεδα ατμοσφαιρικής ρύπανσης, συλλέγοντας πολύτιμες πληροφορίες, που θα ήταν δύσκολο να αντληθούν διαφορετικά, καθώς δεν είναι εύκολο να υπάρχουν παντού σταθμοί μέτρησης και σε επίπεδο μικροκλίματος

Έρευνα θέματος

Η ομάδα μας ξεκίνησε να δουλεύει πάνω σε αυτή την ιδέα από τον Οκτώβριο του 2019. Όλοι γνωριζόμαστε μεταξύ μας από την συμμετοχή στον Όμιλο Μικροί Χάκερ του Πειραματικού Δημοτικού Σχολείου Φλώρινας τα τελευταία χρόνια. Το έναυσμα για να ξεκινήσουμε αυτό το έργο ήταν η συμμετοχή μας στον Πανελλήνιο Διαγωνισμό Ρομποτικής Ανοιχτών Τεχνολογιών καθώς και στον διαγωνισμό της Vodafone Generation Next.

Κλιματική αλλαγή

Η κλιματική αλλαγή μας απασχόλησε από τις πρώτες μας συναντήσεις. Η ανάγκη για δράσεις που θα μειώσουν τις εκπομπές αερίων του θερμοκηπίου και θα αναστρέψουν την πορεία για αύξηση της παγκόσμιας θερμοκρασίας είναι μεγάλη.

Η ορεινή περιοχή της Φλώρινας, όπου κατοικούμε, αποτελούσε πάντα το επίκεντρο της βιομηχανίας Α.Η.Σ. (Ατμοηλεκτρικών Σταθμών) και εξόρυξης λιγνίτη στην Ελλάδα. Επιπλέον, ο τόπος μας χαρακτηρίζεται από ψυχρούς και διαρκείς χειμώνες, που ευθύνονται για την ανάγκη συνεχούς θέρμανσης 8 μήνες το χρόνο (από Σεπτέμβριο έως Απρίλιο). Συνεπώς, η ατμόσφαιρα επιβαρύνεται αισθητά από αιωρούμενα μικροσωματίδια κατά τη διάρκεια της περιόδου αυτής, με πρωτεργάτες τα οικιακά τζάκια και την καύση ξύλου και pellet, καθώς και τους Α.Η.Σ. που τροφοδοτούνται με ορυκτά καύσιμα. Ως αποτέλεσμα της σημαντικής αυτής ρύπανσης, παρατηρείται συχνά ένα “πέπλο” αιθαλομίχλης να καλύπτει την κοιλάδα της Φλώρινας, ενώ ασθένειες όπως οξύς βήχας και άσθμα έχουν ενταχθεί στην καθημερινότητα των πολιτών και υποβαθμίζουν την ποιότητα ζωής τους. Θεωρούμε ιδιαίτερα σημαντική την ευαισθητοποίηση και την ενεργή συμμετοχή όλων των πολιτών σε θέματα που αφορούν την μόλυνση του περιβάλλοντος. Σκοπός μας είναι να δημιουργήσουμε μια εύχρηστη συσκευή η οποία θα δίνει τη δυνατότητα σε όλους να γίνουν “μικροί επιστήμονες” και να συνεισφέρουν γνώση και δεδομένα στην παγκόσμια κοινότητα με ευχάριστο και πρωτότυπο τρόπο.

Συμμετοχή και ευαισθητοποίηση

Θεωρούμε ιδιαίτερα σημαντική την ευαισθητοποίηση των ανθρώπων πάνω στο ζήτημα της κλιματικής αλλαγής και για αυτό θέλαμε να σχεδιάσουμε και να κατασκευάσουμε μια λύση που θα προάγει την συμμετοχή όσο το δυνατόν περισσότερων ανθρώπων.

Θέλουμε να δώσουμε την δυνατότητα σε όλους να εμπλακούν ενεργά με το ζήτημα της κλιματικής αλλαγής, να μάθουν περισσότερα και να γίνουν μέρος της λύσης.

Έτσι καταλήξαμε στην ιδέα να φτιάξουμε μια συσκευή που θα είναι απλή στην χρήση και θα μπορεί να συλλέγει δεδομένα περιβαλλοντικών συνθηκών τα οποία μέσω του κινητού τηλεφώνου να δημοσιεύονται σε έναν χάρτη – κοινωνικό δίκτυο.

Ξεκινήσαμε λοιπόν αναζητήσεις και συζητήσεις για το πως θα μπορούσε να είναι αυτή η συσκευή, πως θα γίνει εύχρηστη και διασκεδαστική, ποιες τιμές θα πρέπει να διαβάζει, ποια ηλεκτρονικά στοιχεία θα πρέπει να διαθέτει.

Περιβαλλοντικές συνθήκες

Για να αποφασίσουμε τις τιμές που θα παίρνει η συσκευή μας ζητήσαμε την βοήθεια του κ. Σαχινίδη Βασίλη, που είναι μηχανικός στον Δήμο Φλώρινας και το μεταπτυχιακό του είναι πάνω στον περιβαλλοντικό σχεδιασμό πόλεων. Οι προτάσεις του αφορούσαν διάφορες περιβαλλοντικές μεταβλητές που επηρεάζουν την ποιότητα ζωής σε μια πόλη όπως:

  • Η θερμοκρασία είναι βασική για τα επίπεδα άνεσης που νιώθουμε, ενώ όταν είναι πολύ μεγάλη ή αντίστοιχα πολύ μικρή μπορεί να αποτελεί κίνδυνο ακόμη και για την ζωή των ανθρώπων.
  • Η υγρασία σε συνδυασμό με την θερμοκρασία είναι ιδιαίτερα σημαντική. Τα υψηλά επίπεδα υγρασίας κάνουν την αίσθηση της ζέστης αλλά και του κρύου πολύ πιο έντονη στους ανθρώπους.
  • Τα μικροσωματίδια είναι ιδιαίτερα επικίνδυνα για την υγεία των ανθρώπων όταν βρίσκονται στην ατμόσφαιρα σε μεγάλες συγκεντρώσεις. Δημιουργούνται από την καύση ξύλου, pellet και άλλων καυσίμων, είτε από εργοστάσια (κυρίως ηλεκτρικής ενέργειας λιγνίτη) είτε από σπίτια.
  • Ο θόρυβος μέσα σε μια πόλη είναι πολύ σημαντικός για την ποιότητα ζωής. Αυτοκίνητα και κορναρίσματα, νυχτερινά μαγαζιά, οικοδομικές εργασίες και άλλες δραστηριότητες δημιουργούν θόρυβο ο οποίος μειώνει το επίπεδο άνεσης των ανθρώπων.
  • Η ταχύτητα του ανέμου επηρεάζει την αίσθηση του κρύου και της ζέστης. Το καλοκαίρι όταν έχουμε υψηλές θερμοκρασίες η ύπαρξη αέρα διευκολύνει την κατάσταση, ενώ αντίθετα τον χειμώνα όταν έχουμε χαμηλές θερμοκρασίες ο έντονος αέρας επιδεινώνει τα πράγματα.
  • Τα φώτα από τα σπίτια, τα καταστήματα, τους δρόμους κ.ο.κ τη νύχτα στις πόλεις δημιουργούν το φαινόμενο της φωτορύπανσης.
  • Το μονοξείδιο του άνθρακα είναι ένα τοξικό αέριο, αλλά επειδή είναι άχρωμο, άοσμο, άγευστο και αρχικά μη-ερεθιστικό, είναι πολύ δύσκολα ανιχνεύσιμο. Αν υπάρχει πολύωρη έκθεση του ανθρώπου έστω και σε μικρές συγκεντρώσεις μονοξειδίου του άνθρακα μπορεί να προκαλέσει δηλητηρίαση.
  • Το διοξείδιο του αζώτου, είναι ένα κοκκινωπό-καφετί τοξικό αέριο, έχει μια χαρακτηριστική οξεία, δηκτική οσμή και είναι ένας σημαντικός αέριος ρύπος
  • Το διοξείδιο του θείου απελευθερώνεται στην ατμόσφαιρα κατά τις εκρήξεις των ηφαιστείων και σε μικρότερες ποσότητες από διάφορες βιομηχανίες και την καύση ορυκτών καυσίμων.
  • Το όζον είναι παρόν σε χαμηλές συγκεντρώσεις σε όλην την ατμόσφαιρα της Γης. Στην τροπόσφαιρα (το χαμηλότερο μέρος της ατμόσφαιρας που κατοικούν άνθρωποι) το όζον θεωρείται ατμοσφαιρικός ρύπος και έχει οριστεί σειρά τιμών που αφορούν τη μετρούμενη συγκέντρωσή του.

Το σύστημά μας

Το σύστημα EnviroSocial στηρίζεται στη συνεργασία μεταξύ εφαρμογής και συσκευής, με στόχο τον διαμοιρασμό περιβαλλοντικών μετρήσεων σε μια κοινότητα ενεργών χρηστών. 

Η σημερινή μορφή της συσκευής τοποθετημένη σε ποδήλατο και αποτύπωση οθόνης της εφαρμογής που έχουμε αναπτύξει.

Συσκευή μετρήσεων

Η συσκευή μετρήσεων έχει σχεδιαστεί με την χρήση του Fusion 360 και έχει εκτυπωθεί σε 3D εκτυπωτή με την χρήση υλικού PLA. Είναι μικρή σε μέγεθος και ειδικά διαμορφωμένη ώστε να τοποθετείται εύκολα με τη χρήση ειδικών βάσεων πάνω σε ποδήλατα. Όλα τα ηλεκτρονικά μέρη (κεντρική μονάδα και αισθητήρες)  εφαρμόζουν σε εσοχές στο κουτί και δεν χρειάζεται η χρήση επιπλέον υλικών και συγκολλητικών ουσιών για την σταθερή τοποθέτηση τους. Ο διακόπτης on/off που χρησιμοποιούμε είναι αφής και μπορεί να λειτουργήσει με την πίεση στο εξωτερικό περίβλημα. Επίσης, έχουμε προβλέψει ανοίγματα για την θύρα φόρτισης με USB, καθώς και για τους αισθητήρες μικροσωματιδίων και μονοξειδίου του άνθρακα. Τα δεδομένα των μετρήσεων προέρχονται από: 

Όλοι οι αισθητήρες συνδέονται στην κεντρική μονάδα η οποία είναι ένα TTGO T-Energy ESP32 με ενσωματωμένη υποδοχή μπαταρίας λιθίου 18650 Li-ion 3000mAh 3.7V, που μπορεί να δώσει αυτονομία μέχρι και 8 ώρες. Οι συνδέσεις γίνονται με την χρήση JST connectors που επιτρέπουν την εύκολη συναρμολόγηση. Ο ευέλικτος και αρθρωτός (modular) σχεδιασμός της συσκευής μας, επιτρέπει να αντικαταστήσουμε μέρη του κυκλώματος σε περίπτωση που αντιμετωπίζουν προβλήματα.

Το σχέδιο του κουτιού της συσκευής με τις βάσεις για το ποδήλατο στο Fusion 360.

Η εφαρμογή

Η εφαρμογή Envirosocial αποτελεί το κέντρο δραστηριότητας του συστήματος, γι’ αυτό τον λόγο, έχει δομηθεί λαμβάνοντας υπόψη την εύκολη χρήση της. Η λειτουργία της εστιάζει στον διαμοιρασμό περιβαλλοντικών μετρήσεων σε πραγματικό χρόνο, καθώς και στη σύνδεση των χρηστών μεταξύ τους. 

Για την χρήση της εφαρμογής, απαιτείται η δημιουργία προσωπικού λογαριασμού στο σύστημα μας. Στη συνέχεια, ο χρήστης μεταφέρεται στην αρχική οθόνη, όπου παρέχονται χρήσιμες πληροφορίες από δεδομένα της ημέρας, αλλά και πρόσβαση σε όλες τις διαθέσιμες οθόνες της εφαρμογής: 

  • Η οθόνη του παγκόσμιου χάρτη (Map Screen) επιτρέπει την προβολή μετρήσεων από όλους τους χρήστες, την καταχώρηση μιας καινούριας μέτρησης και τη δημιουργία διαδρομών με βάση τις περιβαλλοντικές τιμές. Για να καταχωρηθεί  μια μέτρηση στην τοποθεσία του χρήστη, είναι απαραίτητη η σύνδεση της κινητής συσκευής μέσω Bluetooth με τη συσκευή μετρήσεων καθώς και η σύνδεση στο διαδίκτυο.
  • Στην οθόνη στατιστικών (Stats Screen), ο χρήστης έχει τη δυνατότητα αναλυτικής προβολής των περιβαλλοντικών συνθηκών που επικρατούν ανά γεωγραφική περιοχή και χρονικά διαστήματα με την μορφή γραφημάτων.
  • Μέσω της οθόνης επιβραβεύσεων (Achievements Screen) μπορούμε να βλέπουμε την κατάταξη όλων των χρηστών του δικτύου, ανάλογα με την δραστηριότητα τους και την ολοκλήρωση των αποστολών (challenges), που τους ανατίθενται από το σύστημα (π.χ. παροχή 5 μετρήσεων σε μια ημέρα).
  • Η οθόνη συνομιλίας (Global Chat Screen) επιτρέπει την επικοινωνία μεταξύ χρηστών σε μία περιοχή και διευκολύνει την ανταλλαγή εμπειριών και μετρήσεων.
  • H οθόνη προφίλ, όπου οι χρήστες μπορούν να δουν στοιχεία για το λογαριασμό τους, όπως το όνομα χρήστη και τον συνολικό αριθμό μετρήσεων που έχουν πάρει καθώς και την λίστα των φίλων τους.
  • Στην οθόνη ρυθμίσεων (Settings Screen), ο χρήστης έχει την δυνατότητα να προσαρμόσει τον προσωπικό του λογαριασμό και το περιβάλλον της εφαρμογής.

Η εφαρμογή μας λειτουργεί είτε με το πάτημα πλήκτρων στην οθόνη, είτε με φωνητικές εντολές, διευκολύνοντας με αυτόν τον τρόπο τους ποδηλάτες. Η βασική γλώσσα της εφαρμογής είναι η αγγλική ενώ στις προτεραιότητες μας είναι η μετάφραση της στα γαλλικά, γερμανικά, δανικά, ολλανδικά και φινλανδικά.

Η εγγραφή και σύνδεση χρηστών, καθώς και η εμφάνιση περιβαλλοντικών μετρήσεων στον παγκόσμιο χάρτη πραγματοποιείται, με τη χρήση της βάσης δεδομένων (database) που έχουμε αναπτύξει στην πλατφόρμα Firebase. Εκεί αποθηκεύονται στοιχεία λογαριασμού του κάθε χρήστη, που χρησιμεύουν στην επαλήθευση της σύνδεσής του (Login), αλλά και δευτερεύοντα στοιχεία όπως η εικόνα προφίλ, η συγκέντρωση πόντων και οι ρυθμίσεις λογαριασμού. Κατά τη δημιουργία μιας μέτρησης, τα περιβαλλοντικά δεδομένα στέλνονται στη βάση, μαζί με το όνομα χρήστη και την τοποθεσία της μέτρησης σε συντεταγμένες. Έτσι, ο χάρτης που χρησιμοποιείται για την προβολή των περιβαλλοντικών μετρήσεων κι έχει πρόσβαση στη βάση δεδομένων, μπορεί να μετατρέπει τα αποθηκευμένα δεδομένα σε διαδραστικές πινέζες μετρήσεων.

Ιστορικό κατασκευής συστήματος

  • Αρχικά, χρησιμοποιήσαμε ένα παλιό τσαντάκι ποδηλάτου μέσα στο οποίο τοποθετήσαμε τα ηλεκτρονικά στοιχεία και έπειτα του ανοίξαμε τρύπες. Για την τροφοδοσία των ηλεκτρονικών χρησιμοποιούσαμε ένα powerbank, με αποτέλεσμα ο όγκος της συσκευής να είναι αναγκαστικά μεγάλος.
  • Αργότερα ξεκινήσαμε να σχεδιάζουμε το δικό μας κουτί στο TinkerCad (λογισμικό τρισδιάστατης σχεδίασης) με σκοπό να αξιοποιήσουμε τους 3D εκτυπωτές του εργαστηρίου. Παράλληλα χρησιμοποιήσαμε και ένα μηχάνημα CNC Router το οποίο μας διέθεσε ιδιώτης. 
Το σύστημα μας στα αρχικά στάδια σχεδιασμού.
  • Από την στιγμή που αποφασίσαμε να αντικαταστήσουμε το powerbank με μπαταρία λιθίου και ηλιακό πάνελ, αλλάξαμε εντελώς και τον σχεδιασμό του κουτιού. Παράλληλα, το εργαστήριο μας εξοπλίστηκε με άλλους δύο 3D εκτυπωτές που προήλθαν από χορηγίες και πλέον ήταν δυνατό να εκτυπώσουμε με άνεση και ευκολία τα σχέδια μας. Το νέο κουτί είχε τις εξής διαστάσεις: μήκος 12,6 cm, πλάτος 6,6 cm και ύψος 7,6 cm.
Το κουτί και η εφαρμογή στο προηγούμενο στάδιο ανάπτυξης.
  • Σήμερα έχουμε εξελίξει τη μορφή του προϊόντος, με το κουτί να είναι σχεδιασμένο στο Fusion 360 (ένα πιο επαγγελματικό λογισμικό τρισδιάστατης σχεδίασης) με διαστάσεις: μήκος 10 cm, πλάτος 5,3 cm και ύψος 4,7 cm. Η σημαντικότερη βελτίωση έχει γίνει αναφορικά με την εφαρμογή, την οποία αναβαθμίσαμε ώστε σήμερα να λειτουργεί ως ένα κοινωνικό δίκτυο και όχι απλά ως μέσο προβολής των περιβαλλοντικών μετρήσεων.

Μελλοντικά σχέδια

Βασικός μας στόχος είναι η εξέλιξη και βελτίωση του συστήματος. Η επιχείρηση μας συνεχίζει να δουλεύει πάνω σε αυτό το έργο, ενώ ταυτόχρονα αναζητά νέες λύσεις σε καθημερινά προβλήματα, με την χρήση νέων τεχνολογιών.

Στόχος μας είναι, να αναπτύξουμε συνεργασίες με καταστήματα πώλησης ποδηλάτων ώστε, να διαθέτουν το σύστημα μας μέσω των δικών τους δικτύων πώλησης και να διαμορφώσουμε μαζί τους στρατηγικές προώθησης και προσφορών. Παράλληλα, επιδιώκουμε να έρθουμε σε επαφή με φορείς της τοπικής αυτοδιοίκησης που διαθέτουν ενοικιαζόμενα ποδήλατα στους δημότες τους, ώστε να εγκαταστήσουν το σύστημα μας για να τους παρέχει πληροφορίες για τις περιβαλλοντικές συνθήκες της περιοχής τους. Μια ακόμα επιχειρηματική ευκαιρία θα ήταν η πώληση μιας τροποποιημένης μορφής του συστήματος σε βιομηχανίες, έτσι ώστε να μπορούν να ελέγχουν τους ρύπους που εκλύουν. 

Στο πλάνο μας είναι να αξιοποιήσουμε πλατφόρμες προώθησης νεοφυών επιχειρήσεων όπως Kickstarter, Indiegogo και Elevate Greece με σκοπό τη συγκέντρωση κεφαλαίων και την αύξηση της αναγνωρισιμότητας του συστήματος και του εταιρικού μας σήματος. Επίσης η εμπειρία που έχουμε αποκτήσει από την συμμετοχή σε Ευρωπαϊκά προγράμματα Erasmus+, μας οδηγεί στον σχεδιασμό προτάσεων για την συμμετοχή μας σε αντίστοιχα Ευρωπαϊκά προγράμματα νεανικής επιχειρηματικότητας και άλλα που είναι περισσότερα προσανατολισμένα σε επιχειρήσεις (ΕΣΠΑ, Interreg, Erasmus).

Στις σκέψεις της ομάδας μας είναι και η μελλοντική τροποποίηση της προσέγγισης που ακολουθούμε στο μοντέλο πωλήσεων και χρεώσεων, με την εισαγωγή μηνιαίων και ετήσιων συνδρομών πρόσβασης στην χρήση της εφαρμογής, σε άτομα που δεν κατέχουν την συσκευή μας.

Τέλος, μια επιπλέον βελτίωση που επιθυμούμε να υλοποιήσουμε είναι μία σημαντική μείωση του όγκου της συσκευής ώστε να είναι πιο λειτουργική για άλλες χρήσεις, όπως στην ορειβασία ή την πεζοπορία.