Εισαγωγή
Η διαδικασία της καθημερινής συλλογής των αστικών οικιακών απορριμμάτων στις μεγάλες κυρίως πόλεις, μπορεί να «κρύβει» μια σπατάλη ενέργειας που στην σημερινή εποχή της κλιματικής αλλαγής θα ήταν προτιμότερο να μπορούσαμε να την αποφύγουμε. Πιο συγκεκριμένα οι υπάλληλοι που χειρίζονται τα μηχανήματα αποκομιδής σκουπιδιών από τους γνωστούς μας κάδους, έχουν ένα καθημερινό δρομολόγιο μέσα στους δρόμους μιας μεγαλούπολης, με σκοπό να αδειάσουν τους «πιθανώς» γεμάτους κάδους από τα σκουπίδια. Ο σχεδιασμός της αποκομιδής, υποθέτει βάσει της πρότερης εμπειρίας τους, ότι είναι τόσο γεμάτοι ώστε να μην μπορεί να παραληφθούν για έστω και μία ημέρα , από τα μηχανήματα αποκομιδής. κατά την κυκλοφορία τους καθημερινά μέσα στην πόλη.
Είναι όμως ακριβώς έτσι; Αν για παράδειγμα κάποιοι κάδοι , από τους οποίους περνάνε τα μηχανήματα είναι μισοάδειοι και θα μπορούσαν να παραμείνουν μέχρι και την επόμενη ημέρα, για να αδειάσουν , τότε μήπως το μηχάνημα αποκομιδής σπατάλησε ενέργεια σε καύσιμα, χρόνο, ανθρωποώρες εργασίας από τους υπαλλήλους και τελικώς επιβάρυνε και την κυκλοφορία της πόλης; Επιπλέον αν κάποιοι κάδοι λόγω κάπου ειδικού και έκτακτου γεγονότος στην περιοχή, γέμισαν νωρίτερα από το «προβλεπόμενο» χρόνο, τότε αυτή η «αλάνθαστη» καθημερινή εμπειρία χρήσης δεν είναι τελικά η ενδεδειγμένη διαδικασία αποκομιδής απορριμμάτων μέσα σε μία πόλη;
Σενάριο Χρήσης
Ένας αισθητήρας υπερήχων (ένας αισθητήρας απόστασης) θα τοποθετηθεί στην εσωτερική πλευρά του καπακιού, αυτή που βλέπει τα στερεά απόβλητα. Καθώς τα σκουπίδια αυξάνονται, η απόσταση μεταξύ του υπερήχου και των σκουπιδιών μειώνεται. Αυτά τα ζωντανά δεδομένα θα σταλούν στον μικροελεγκτή μας. Στη συνέχεια, ο μικροελεγκτής μας επεξεργάζεται τα δεδομένα και μέσω της βοήθειας WiFi τα στέλνει σε μια εφαρμογή.
Αυτό που κάνει η εφαρμογή αντιπροσωπεύει οπτικά την ποσότητα των σκουπιδιών στον κάδο με μια μικρή κινούμενη εικόνα.
Αυτή η διαδικασία θα υποδείξει όλους τους κάδους που απαιτούν προσοχή, οδηγώντας τον χρήστη να ακολουθήσει την πιο αποτελεσματική διαδρομή.
Σε κάθε κάδο υπάρχει ένας αισθητήρας , ο οποίος βλέπει πόσο γεμάτος είναι ο κάδος. Όταν ο κάδος είναι γεμάτος τότε το τσιπάκι στέλνει μήνυμα μέσω Wi-Fi στην εφαρμογή.
Υλικά
| Είδος | Ποσότητα |
|---|---|
| Arduino UNO R3 SMD | 5 |
| Ultrasonic distance sensor | 5 |
| 9v Battery | 5 |
| Jumper wires 40pcs | 5 |
| LEDs | 5 |
| Breadboard | 5 |
Στόχος Εφαρμογής
Ο Στόχος αυτής της εφαρμογής είναι να διευκολύνει τους ανθρώπους που μαζεύουν τα σκουπίδια ή ακόμα και τους πολίτες για να πετάξουν τα σκουπίδια τους σε κάποιον κάδο που είναι σχετικά “άδειος” και διαθέσιμος.
Προτεινόμενη Λύση
Η πιλοτική εφαρμογή που προτείνουμε να δημιουργήσαμε αποτελεί μια ιδέα που μπορεί να εξοικονομήσει ενέργεια κατά τη αποκομιδή και διαχείριση των οικιακών αποβλήτων αλλά και να δημιουργήσει ένα πιο φιλικό αστικό και βιώσιμο αστικό περιβάλλον, μειώνοντας την σπατάλη ενέργειας, τον θόρυβο, την επιβάρυνση του κυκλοφοριακού φόρτου της πόλης από την άσκοπη μετακίνηση μηχανημάτων αποκομιδής, όταν αυτό μπορεί να προβλεφθεί και να αποφευχθεί.
Αρχικά θα πρέπει πρώτα να εισάγουμε (ορίσουμε) το ύψος του κάδου απορριμμάτων. Αυτό θα μας βοηθήσει να υπολογίσουμε το ποσοστό των απορριμμάτων μέσα στον κάδο απορριμμάτων. Στη συνέχεια, έχουμε δύο κριτήρια που πρέπει να πληρούνται για να δείξουμε ότι ο συγκεκριμένος κάδος πρέπει να αδειάσει:
-
Ας πούμε ότι εάν ο κάδος σας είναι μισογεμάτος, δεν χρειάζεται πραγματικά να τον αδειάσετε. Το σημείο πλήρωσης του κάδου, ή η μέγιστη ποσότητα απορριμμάτων που επιτρέπουμε, είναι το 75% του κάδου. (Μπορείτε να οριστεί ανάλογα με τις επιλογές του χρήστη.)
-
Αν υποθέσουμε ότι ένας συγκεκριμένος κάδος απορριμμάτων γεμίζει 20% και μετά για μια εβδομάδα δεν αλλάζει, μπαίνει στο δεύτερο κριτήριό μας, ο χρόνος. Με τον καιρό, ακόμη και η μικρή ποσότητα θα αρχίσει να σαπίζει, οδηγώντας σε ένα δύσοσμο περιβάλλον. Για να αποφύγουμε το επίπεδο ανοχής μας να είναι 2 ημέρες, επομένως εάν ένας κάδος απορριμμάτων είναι μικρότερος από 75% αλλά είναι δύο ημερών, τότε θα πρέπει επίσης να αδειάσει.
Σενάριο Δραστηριότητας
Αριθμός μαθητών: 7
Αριθμός ομάδων: 1
Αριθμός Ατόμων ανά ομάδα: 7
Είδος Δραστηριότητας: Ομαδοσυνεργατική
Ρόλοι: Δεν υπάρχουν διακριτοί ρόλοι στην ομάδα
Ηλικιακή Ομάδα: 11-12
Φάση Προετοιμασίας
Οι μαθητές:
- Βρήκαμε την ιδέα
- Ορίσαμε τις προδιαγραφές της εφαρμογής
- Σκεφτήκαμε τις λειτουργίες της εφαρμογής
- Καταγράψαμε τις ανάγκες για υλικά
- Παραγγείλαμε τα υλικά
- Προετοιμάσαμε και αποστείλαμε την περίληψη για την συμμετοχή μας στον διαγωνισμό
Φάση σχεδιασμού
Η συσκευή που θέλουμε να φτιάξουμε θα είναι φτιαγμένη από έναν αισθητήρα απόστασης (ultrasonic sensor) ο οποίος θα τοποθετηθεί στο καπάκι του κάδου και θα μετράει την ποσότητα των σκουπιδιών στον κάδο. Το μηχάνημα θα ελέγχετε από το Arduino Uno R3. Τα δεδομένα που θα συλλέγει θα τα στέλνει μέσα από το διαδίκτυο σε μία εφαρμογή appinventor για να τα ελέγχει και τα τα παρουσιάζει. Εναλλακτικά μπορεί να εμφανίζονται τα δεδομένα σε ένα κανάλι δημόσιο στο ThingSpeak
Δυσκολίες που αντιμετωπίσαμε
Ήταν αρκετά δύσκολο να δούμε πως συνδέεται το κάθε καλώδιο και το πως να το συνδέσουμε με το Arduino UNO. Επίσης ήταν αρκετά δύσκολο να προσαρμόσουμε τον κώδικα για να ταιριάζει στα δικά μας δεδομένα. Δυσκολευτήκαμε αρκετά επίσης και στην εφαρμογή του Appinventor που έπρεπε να υλοποιήσουμε.
Σε τι μας βοηθάει
Η βοήθειά του θα μπορύσε να είναι πολύ μεγάλη διότι όποιος θέλει να αδειάσει τον κάδο θα μπορεί απλώς να μπει στην εφαρμογή και να δει αν ο κάδος είναι γεμάτος ή άδειος έτσι ώστε να διευκολύνθεί. Η εφαρμογή θα μπορούσε να εφαρμογστεί σε μεγάλη κλίμακα από διάφορους φορείς όπως Δήμοι/Περιφέρειες, διότι θα μπορούσαν με έναν ολοκληρωμένο τρόπο να ελέγχουν όλους τους κάδους μιας περιοχής και να οργάνωναν καλύτερα τα μέσα αποκομιδής σκουπιδιών που διαθέτουν (Αυτοκίνητα συλλογής σκουπιδιών, προσωπικό/εργαζόμενους και πλυστικά μηχανήματα κάδων.
Κώδικας Arduino IDE
#include
#include <ESP8266WiFi.h>
#include <ESP8266HTTPClient.h>
#define trigger D5
#define echo D6
float times=0;
int distance=0;
// Replace with your network credentials
const char* ssid = “muthu”;
const char* password = “muthumuthu001”;
void setup() {
Serial.begin(115200);
Serial.print(“Connecting to “);
Serial.println(ssid);
pinMode(trigger,OUTPUT);
pinMode(echo,INPUT);
WiFi.begin(ssid, password);
while (WiFi.status() != WL_CONNECTED) {
delay(500);
Serial.print(“.”);
}
Serial.println(“”);
Serial.println(“WiFi connected.”);
Serial.println(“IP address: “);
Serial.println(WiFi.localIP());
}
void loop() {
digitalWrite(trigger,LOW);
delayMicroseconds(2);
digitalWrite(trigger,HIGH);
delayMicroseconds(10);
digitalWrite(trigger,LOW);
delayMicroseconds(2);
times=pulseIn(echo,HIGH);
int distance=times*340/20000;
//Serial.println(“Distance:”);
Serial.println(distance);
//Serial.println(” cm”);
if (WiFi.status() == WL_CONNECTED) { //Check WiFi connection status
HTTPClient http; //Declare an object of class HTTPClient
http.begin(“http://192.168.43.204/ultrasonic/data.php?cm=”+String(distance)); //Specify request destination
int httpCode = http.GET(); //Send the request
if (httpCode > 0) { //Check the returning code
String payload = http.getString(); //Get the request response payload
Serial.println(payload); //Print the response payload
}
http.end(); //Close connection
}
delay(1000); //Send a request every 30 seconds
}
Μελλοντικές εξελίξεις
Θα θέλαμε πολύ το Project μας να χρησιμοποιηθεί από τον Δήμο Καλαμαριάς όπως και από άλλους Δήμους φυσικά για να διευκολύνει όλους τους εργάτες και το προσωπικό που δουλεύουν στην καθαριότητα.
Πλατφόρμες που χρησιμοποιήθηκαν
- Tinkercad
- Arduino IDE
- Prezi
- Appinventor
Υλοποίηση
Η συσκευή φτιάχτηκε συνδέοντας το Arduino με τον Αισθητήρα Ultrasonic sensor και τα LEDs. Στη συνέχεια τα βάλαμε όλα μέσα στο κουτί και τα τοποθετήσαμε στον κάδο.
Φάση Δοκιμών
Όταν το κύκλωμα ήταν έτοιμο έπρεπε να δούμε αν δούλευε σύμφωνα με τις προδιαγραφές. Όταν κάναμε τις πρώτες δοκιμές δεν ήμασταν και τόσο ευχαριστημένοι. Αργότερα , μετά από τις απαραίτητες διορθώσεις , τα πράγαμτα πήγαν πολύ καλύτερα. Κάποια από τα LEDS μερικές φορές άναβαν ενώ κάποιες άλλες φορές όχι. Όταν πήγαινες πολύ κοντά το αντικείμενο, στον αισθητήρα, τότε άναβε το κόκκινο λαμπάκι, αν το πήγαινες λίγο πιο μακριά άναβε το μπλε, αν ήταν μακριά στο ένα μέτρο άναβε το πράσινο και αν ήταν μακριά από ένα μέτρο τότε δεν άναβε κανένα λαμπάκι.
Συμπεράσματα
Η συμμετοχή μας σε ένα Project με σχετικά υψηλο βαθμό δυσκολίας, μας έβαλε σε ένα καινούργιο κόσμο προγραμματισμού με την χρήση του Arduino και των αισθητήρων που μπορεί να διαχειριστεί. Ήταν ένα δύσκολο εγχείρημα διότι δεν είχαμε προηγούμενη εμεπειρία με τον μικροελεκτή Arduino και αυτό μας δυσκόλεψε αρκετές φορές. Επίσης η συνδεσιμότητα της κατασκευής μας μες το διαδίκτυο είναι μία πρόκληση που μας περιμένει την επόμενη χρονιά. Ενώ σε τοπικό επίπεδο μπορέσαμε να προγραμματίσουμε την συσκευή μας, δεν καταφέραμε τελικά να στείλουμε τα δεδομένα μας διαδικτυακά σε μία εφαρμογή που θα τα διαχειρίζεται.
Παράρτημα
- Βίντεο από το κύκλωμα που σχεδιάσαμε
2) Φωτογραφίες από την σχεδίαση του κυκλώματος στο Tinkercad
