EnviroSocial: Ένα κοινωνικό δίκτυο για το μικροκλίμα

Το EnviroSocial αναπτύχθηκε σταδιακά από την ομάδα Coconut Robotics κατά την περίοδο 2019–2022.

Το έργο συνδύασε φορητές συσκευές περιβαλλοντικών μετρήσεων, εφαρμογή Android, γεωγραφική αποτύπωση, διαδικτυακή βάση δεδομένων και λειτουργίες κοινωνικού δικτύου. Οι συσκευές μπορούσαν να τοποθετούνται σε ποδήλατα, ώστε οι χρήστες να συλλέγουν δεδομένα κατά τη μετακίνησή τους και να τα κοινοποιούν μαζί με τη γεωγραφική τους θέση.

Στη διάρκεια της ανάπτυξής του, το EnviroSocial πέρασε από διαδοχικές τεχνικές εκδοχές, αξιοποιήθηκε σε ευρωπαϊκή συνεργασία και παρουσιάστηκε αργότερα ως μαθητική εικονική επιχείρηση.

Το έργο απέσπασε σημαντικές διακρίσεις σε διαγωνισμούς τεχνολογίας, ανοικτών τεχνολογιών, μαθητικής επιχειρηματικότητας και τεχνητής νοημοσύνης στην εκπαίδευση.

Η αρχική ιδέα

Η ανάπτυξη του έργου ξεκίνησε τον Οκτώβριο του 2019 από μαθητές και μαθήτριες που γνωρίζονταν μέσα από τη συμμετοχή τους στους Μικρούς Χάκερ.

Η ομάδα ζούσε σε μια περιοχή με έντονη σύνδεση με την παραγωγή ενέργειας από λιγνίτη, ψυχρούς και μεγάλους χειμώνες και αυξημένη χρήση οικιακής θέρμανσης. Αυτό οδήγησε τα παιδιά να συζητήσουν περισσότερο την ατμοσφαιρική ρύπανση και την ανάγκη να υπάρχουν δεδομένα όχι μόνο από έναν σταθερό σταθμό, αλλά από διαφορετικά σημεία και διαδρομές μιας πόλης.

Η βασική τους ερώτηση ήταν:

Θα μπορούσαν οι ίδιοι οι πολίτες να συλλέγουν περιβαλλοντικές μετρήσεις κατά τις καθημερινές τους μετακινήσεις και να τις μοιράζονται σε έναν κοινό χάρτη;

Από αυτή την ιδέα δημιουργήθηκε το Environment Gets Social, το οποίο αργότερα εξελίχθηκε και υιοθέτησε τη συντομότερη ονομασία EnviroSocial.

Ένα δίκτυο κινητών περιβαλλοντικών σταθμών

Το EnviroSocial σχεδιάστηκε ως ένα σύστημα με δύο βασικά μέρη:

• μια μικρή συσκευή περιβαλλοντικών μετρήσεων που μπορούσε να τοποθετηθεί πάνω σε ποδήλατο,
• μια εφαρμογή κινητού που λάμβανε τις μετρήσεις, πρόσθετε τη γεωγραφική θέση και τις αποθήκευε σε κοινή διαδικτυακή βάση.

Καθώς ο χρήστης κινούνταν στην πόλη, μπορούσε να συλλέγει πληροφορίες από διαφορετικά σημεία της διαδρομής. Οι μετρήσεις εμφανίζονταν πάνω σε ψηφιακό χάρτη και μπορούσαν να συγκριθούν ως προς τον τόπο και τον χρόνο.

Η φιλοσοφία του έργου συνδεόταν με τη συμμετοχική επιστήμη: οι πολίτες δεν θα ήταν μόνο αποδέκτες περιβαλλοντικών πληροφοριών, αλλά θα συμμετείχαν ενεργά στη συλλογή και στον διαμοιρασμό τους.

Η πρώτη έκδοση του συστήματος

Η αρχική συσκευή ήταν αρκετά διαφορετική από την τελική μορφή του EnviroSocial.

Στις πρώτες δοκιμές, τα ηλεκτρονικά τοποθετήθηκαν μέσα σε ένα παλιό τσαντάκι ποδηλάτου, στο οποίο ανοίχθηκαν οπές για τους αισθητήρες και τα καλώδια. Η τροφοδοσία γινόταν αρχικά με power bank, με αποτέλεσμα η κατασκευή να είναι σχετικά μεγάλη και δύσχρηστη.

Κεντρική μονάδα της πρώτης έκδοσης ήταν ένα Arduino Nano. Το σύστημα περιλάμβανε:

• αισθητήρα BME280 για θερμοκρασία, σχετική υγρασία και βαρομετρική πίεση,
• οπτικό αισθητήρα GP2Y1010AU0F για αιωρούμενη σκόνη,
• μονάδα Bluetooth HC-05 για επικοινωνία με κινητό τηλέφωνο,
• μπαταρία λιθίου,
• κύκλωμα φόρτισης,
• μικρό φωτοβολταϊκό πάνελ.

Η εφαρμογή αναπτύχθηκε στο MIT App Inventor. Χρησιμοποιούσε Bluetooth για τη λήψη των μετρήσεων, το GPS του κινητού για τη γεωγραφική θέση και το Firebase για την αποθήκευση των δεδομένων. Για την απεικόνιση των αποτελεσμάτων δημιουργήθηκε επίσης διαδικτυακός χάρτης με OpenStreetMap και Leaflet.

Από το τσαντάκι στο σχεδιασμένο περίβλημα

Μετά τις πρώτες επιτυχημένες δοκιμές, η ομάδα άρχισε να σχεδιάζει μια κανονική θήκη για τα ηλεκτρονικά.

Οι πρώτες εκδοχές δημιουργήθηκαν στο Tinkercad. Επειδή ο μοναδικός τρισδιάστατος εκτυπωτής του εργαστηρίου παρουσίαζε τότε αρκετά προβλήματα, η ομάδα δοκίμασε και την κατασκευή ξύλινου κουτιού με CNC router, χρησιμοποιώντας διανυσματικά σχέδια που επεξεργάστηκε στο Inkscape.

Όταν το εργαστήριο απέκτησε πιο αξιόπιστους τρισδιάστατους εκτυπωτές, σχεδιάστηκε νέο περίβλημα με:

• ειδικές θέσεις για τα ηλεκτρονικά,
• ανοίγματα για την κυκλοφορία του αέρα,
• υποδοχές για τους αισθητήρες,
• συρόμενο καπάκι,
• θέση για το φωτοβολταϊκό πάνελ,
• αποσπώμενες βάσεις στήριξης στο ποδήλατο.

Η εξέλιξη αυτή δείχνει ότι το έργο δεν ακολούθησε μια ευθεία πορεία από το σχέδιο στο τελικό προϊόν. Κάθε νέα εκδοχή προέκυπτε από τα προβλήματα που εντοπίζονταν στις προηγούμενες.

Η νεότερη συσκευή EnviroSocial

Στην πιο εξελιγμένη μορφή του έργου, η ομάδα επανασχεδίασε πλήρως τη συσκευή στο Fusion 360.

Το νέο περίβλημα ήταν σημαντικά μικρότερο από την προηγούμενη εκδοχή και περιλάμβανε εσωτερικές εσοχές στις οποίες εφαρμόζονταν τα ηλεκτρονικά εξαρτήματα χωρίς να χρειάζονται πρόσθετα συγκολλητικά υλικά. Δημιουργήθηκαν επίσης ειδικές βάσεις για την τοποθέτηση της συσκευής στον κεντρικό άξονα ενός ποδηλάτου.

Η κεντρική μονάδα αντικαταστάθηκε από μια TTGO T-Energy ESP32, η οποία διέθετε ενσωματωμένη υποδοχή για επαναφορτιζόμενη μπαταρία 18650. Οι συνδέσεις των αισθητήρων έγιναν με JST connectors, ώστε η συσκευή να είναι περισσότερο αρθρωτή και να διευκολύνεται η αντικατάσταση ενός εξαρτήματος σε περίπτωση βλάβης.

Η νεότερη έκδοση μπορούσε να λαμβάνει ενδείξεις για:

• θερμοκρασία,
• σχετική υγρασία,
• βαρομετρική πίεση,
• αιωρούμενη σκόνη,
• μονοξείδιο του άνθρακα,
• επίπεδο περιβαλλοντικού ήχου.

Η γεωγραφική θέση δεν προερχόταν από τη συσκευή, αλλά από το GPS του κινητού τηλεφώνου με το οποίο ήταν συνδεδεμένη.

Από εφαρμογή μετρήσεων σε κοινωνικό δίκτυο

Η μεγαλύτερη εξέλιξη δεν πραγματοποιήθηκε μόνο στη φυσική συσκευή αλλά και στην εφαρμογή.

Η πρώτη έκδοση είχε κυρίως ως στόχο τη λήψη και την αποθήκευση μιας μέτρησης. Στη νεότερη μορφή, η εφαρμογή εξελίχθηκε σε ένα μικρό περιβαλλοντικό κοινωνικό δίκτυο.

Ο χρήστης μπορούσε να δημιουργήσει προσωπικό λογαριασμό και να έχει πρόσβαση σε διαφορετικές ενότητες:

• Χάρτης, για προβολή και καταχώριση μετρήσεων.
• Στατιστικά, για σύγκριση περιβαλλοντικών δεδομένων ανά περιοχή και χρονική περίοδο.
• Επιβραβεύσεις και αποστολές, με πόντους και κατάταξη ανάλογα με τη δραστηριότητα.
• Συνομιλία, για επικοινωνία μεταξύ των χρηστών μιας περιοχής.
• Προφίλ, με τα στοιχεία και το ιστορικό δραστηριότητας του χρήστη.
• Ρυθμίσεις, για την προσαρμογή του λογαριασμού και του περιβάλλοντος της εφαρμογής.

Η εφαρμογή υποστήριζε επίσης φωνητικές εντολές, ώστε να περιορίζεται η ανάγκη χειρισμού της οθόνης κατά τη χρήση του συστήματος πάνω σε ποδήλατο. Τα δεδομένα των λογαριασμών και των μετρήσεων αποθηκεύονταν στο Firebase.

Πώς λειτουργούσε μια καταγραφή

Για να πραγματοποιήσει μια καταγραφή, ο χρήστης:

1. εγκαθιστούσε την εφαρμογή Android,
2. δημιουργούσε λογαριασμό,
3. ενεργοποιούσε τη συσκευή,
4. τη συνέδεε με το κινητό μέσω Bluetooth,
5. τοποθετούσε τη συσκευή πάνω στο ποδήλατο,
6. ξεκινούσε τη διαδρομή και τη λήψη μετρήσεων.

Η εφαρμογή συνδύαζε τις ενδείξεις των αισθητήρων με τις συντεταγμένες του κινητού και τις αποθήκευε στη διαδικτυακή βάση. Έτσι, οι μετρήσεις μπορούσαν να εμφανίζονται ως διαδραστικά σημεία στον κοινό χάρτη.

Από τεχνολογικό έργο σε εικονική επιχείρηση

Το 2022 η ομάδα επανεξέτασε το EnviroSocial όχι μόνο ως τεχνολογικό σύστημα αλλά και ως πιθανό προϊόν και υπηρεσία.

Στο πλαίσιο του προγράμματος Εικονική Επιχείρηση του Junior Achievement Greece, τα παιδιά ανέπτυξαν επιχειρηματικό σχέδιο και διερεύνησαν πιθανούς χρήστες και συνεργάτες, όπως:

• ποδηλάτες και ομάδες πολιτών,
• σχολεία και εκπαιδευτικά δίκτυα,
• καταστήματα ποδηλάτων,
• δήμοι με κοινόχρηστα ή ενοικιαζόμενα ποδήλατα,
• φορείς που ενδιαφέρονται για συμμετοχική περιβαλλοντική παρατήρηση.

Οι προτάσεις για πωλήσεις, συνδρομές, συνεργασίες με επιχειρήσεις ή αξιοποίηση από βιομηχανίες αποτελούσαν μέρος του επιχειρηματικού σεναρίου της μαθητικής επιχείρησης. Δεν εξελίχθηκαν σε εμπορική παραγωγή ή σε πιστοποιημένη υπηρεσία περιβαλλοντικών μετρήσεων.

Το EnviroSocial επιλέχθηκε ανάμεσα στις 10 καλύτερες εικονικές επιχειρήσεις της Ελλάδας και παρουσιάστηκε στον πανελλήνιο τελικό του JA Greece, ο οποίος πραγματοποιήθηκε στις 13 Μαΐου 2022 στο Κέντρο Πολιτισμού Ίδρυμα Σταύρος Νιάρχος.

Η εξέλιξη του έργου με μια ματιά

Η διαδρομή του EnviroSocial μπορεί να συνοψιστεί σε τέσσερις βασικές φάσεις:

1. Πρώτη διερεύνηση και αυτοσχέδιο πρωτότυπο

Ηλεκτρονικά μέσα σε τσαντάκι ποδηλάτου, Arduino Nano, βασικοί αισθητήρες, Bluetooth και αρχική εφαρμογή App Inventor.

2. Σχεδιασμένη φορητή συσκευή

Νέο τρισδιάστατο περίβλημα, επαναφορτιζόμενη μπαταρία, φωτοβολταϊκό πάνελ, βάσεις ποδηλάτου και διαδικτυακός χάρτης.

3. Πλήρης ανασχεδιασμός

Μικρότερο περίβλημα στο Fusion 360, ESP32, περισσότεροι αισθητήρες, αρθρωτές συνδέσεις και πιο ολοκληρωμένη εφαρμογή.

4. Κοινωνικό δίκτυο και επιχειρηματική πρόταση

Λογαριασμοί χρηστών, στατιστικά, επιβραβεύσεις, συνομιλία, προφίλ, ευρωπαϊκό δίκτυο πρωτοτύπων και παρουσίαση ως εικονική επιχείρηση.

Διακρίσεις

Κατά τη διάρκεια της πολυετούς ανάπτυξής του, το EnviroSocial απέσπασε διαφορετικές διακρίσεις, καθεμία από τις οποίες συνδέθηκε με διαφορετική πλευρά του έργου.

• Διακρίθηκε στον πρώτο Πανελλήνιο Διαγωνισμό Vodafone Generation Next και συμμετείχε στο σχετικό τηλεοπτικό υλικό της διοργάνωσης.
• Κατέκτησε την 1η θέση στον 2ο Πανελλήνιο Διαγωνισμό Ανοιχτών Τεχνολογιών στην Εκπαίδευση το 2020.
• Διακρίθηκε στην ανοικτή κατηγορία του Πανελλήνιου Διαγωνισμού Ρομποτικής WRO 2020.
• Επιλέχθηκε ανάμεσα στις 10 καλύτερες μαθητικές εικονικές επιχειρήσεις της Ελλάδας και συμμετείχε στον τελικό του JA Greece το 2022.
• Κατέκτησε την 1η θέση στην κατηγορία Λυκείων στον διαγωνισμό «Τεχνητή Νοημοσύνη στην Εκπαίδευση» το 2022.

Περισσότερες πληροφορίες στο site της ομάδας!