An environmental social network where users will share real-time measurements of air pollution, while cycling!

Mobile air quality stations

 Our system is comprised of a smartphone app and a device that can be placed on bikes. It can measure temperature, moisture, barometric pressure, microparticles, carbon monoxide and noise. 

These measurements are shared with the geographic coordinates of the routes in which they are taken, through the application. App users can view maps with all network metrics in real-time, time and location-based statistical graphs, alerts for congested routes in their area, while also having the ability to interact and network with other people who have the application.

Essentially cyclists will measure air pollution levels, gathering valuable information that would be difficult to obtain otherwise, as it is not easy to have measuring stations everywhere and at the microclimate level

Instructions

1. Install the EnviroSocial App

You can download the app for android phones and install it. You will need to grant location access to the app.

2. Create an account

To be able to upload measurements to the network you will need to create an account through our application.

3. Turn on the device

The device is activated by the small on/off switch located at the bottom and on the board. When it is activated, the LEDs of the ESP and the sensors light up.

4. Pair the device with the smartphone

From your mobile phone, activate bluetooth and pair the device. Its name is EnviroSocial.

5. Place the device on the bike

Place the device on the 2 mounts and then attach the mounts to the center axle of the bike using clamps.

6. Get measurements

Through the application you can take measurements that will appear on the map as you ride your bike.

Το Project μας εντάχθηκε στο πρόγραμμα Erasmus+ με τίτλο What a Wonderful World! (2020-1-EL01-KA229-079225_1). Σε αυτό το πλαίσιο η ομάδα μας κατασκευάζει 6 πρωτότυπα μοντέλα του συστήματος τα οποία και στέλνει σε 6 διαφορετικά σχολεία από 5 Ευρωπαΐκές χώρες (Ελλάδα, Ισπανία, Ιταλία, Πορτογαλία, Φινλανδία).

The European Commission support for the production of this publication does not constitute an endorsement of the contents which reflects the views only of the authors, and the Commission cannot be held responsible for any use which may be made of the information contained therein.

Research

Our team started working on this idea since October 2019. We all know each other from Hackers Robotics Club of the Experimental Primary School of Florina. We decided to work on this project while participating in the Open Educational Technologies Competition and to the Vodafone Generation Next competition.

Climate change

Climate change has preoccupied us since our first meetings. The need for action to reduce greenhouse gas emissions and reverse the course of global warming is great.

The mountainous region of Florina, where we live, has always been the focus of the Electicity production industry. (Steam Power Plants) and lignite mining in Greece. In addition, our place is characterized by cold and lasting winters, which are responsible for the need for continuous heating 8 months a year (from September to April). Consequently, the atmosphere is significantly burdened by suspended microparticles during this period, with domestic fireplaces and wood and pellet burning, as well as power plants powered by fossil fuels. As a result of this significant pollution, a "veil" of smog is often observed covering the valley of Florina, while diseases such as acute cough and asthma have become part of the daily life of citizens and degrade their quality of life. We consider it particularly important to raise awareness and the active participation of all citizens in issues related to environmental pollution. Our aim is to create an easy-to-use device that will enable everyone to become "little scientists" and contribute knowledge and data to the global community in a fun and original way.

Participation

We consider it particularly important to make people aware of the issue of climate change, and for this reason we wanted to design and build a solution that would promote the participation of as many people as possible.

We want to enable everyone to actively engage with the issue of climate change, learn more and become part of the solution.

So we came up with the idea of making a device that would be simple to use and would be able to collect data of environmental conditions which through the mobile phone could be published on a map - social network.

So we started searches and discussions about how this device could be, how it would be easy to use and what measurements should we concentrate on.

Environmental conditions

In order to decide the measurements that the device will get, we asked for the help of Mr. Sahinidis Vassilis, who is an engineer in the Municipality of Florina and his master's degree is in environmental urban planning. His proposals concerned various environmental variables that affect the quality of life in a city such as:

  • The Temperature 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.
  • The 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.
  • The 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.

Our system

The EnviroSocial system relies on app-device collaboration to share environmental metrics with a community of active users. 

The current form of the device mounted on a bicycle and a screenshot of the application we have developed.

The device

Schematic

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.

Το firmware της συσκευής μπορείτε να το δείτε και να το κατεβάσετε από το αποθετήριο μας στο github

The App

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.

History

  • 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.

The future

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.