Γυμνάσιο Κανήθου – DiPUI (Disabled People Unit Information) – ομάδα βΙμα Ζωής

Γυμνάσιο Κανήθου – DiPUI (Disabled People Unit Information) – ομάδα βΙμα Ζωής

Περιγραφή:

Disabled People Unit Information (DiPUI) – Μονάδα Πληροφόρησης/Ενημέρωσης για ΑμεΑ και ηλικιωμένους με τη χρήση κατάλληλων διατάξεων και με πρόσβαση στο Διαδίκτυο.

Η συσκευή:

  • θα βοηθάει στην ενημέρωση των ΑμεΑ και ηλικιωμένων σχετικά με τις συνθήκες διαβίωσης στο χώρο τους
  • σε περίπτωση ανάγκης θα έχει τη δυνατότητα να καλεί με φωνητική κλήση ή/και με SMS κάποιο/α κοντινό/α πρόσωπο/α.

Η συσκευή αποτελείται από δύο μέρη:

  • την Κεντρική Μονάδα που περιέχει:
    • ένα Arduino UNO
    • αισθητήρα θερμοκρασίας/υγρασίας
    • αισθητήρα ατμοσφαιρικής πίεσης
    • αισθητήρα ποιότητας αέρα
    • RTC module (ημερομηνία και ώρα με δυνατότητα εύκολης πρόσβασης για την αλλαγή της μπαταρίας)
    • οθόνη 1.8 inch TFT LCD
    • ηχείο για την φωνητική απόδοση: α) της ημερομηνίας-ώρας (με επιλογή του χρήστη πατώντας ένα push button “Α” και β) των μετρήσεων από τους αισθητήρες (με επιλογή του χρήστη πατώντας ένα διαφορετικό push button “Β” από αυτό της ημερομηνίας-ώρας)
    • βομβητή (buzzer)
    • κάρτα SIM για την περίπτωση ανάγκης ειδοποίησης ενός ή δύο κοντινών προσώπων με φωνητική κλήση και με συγκεκριμένο φωνητικό μήνυμα ή/και SMS με συγκεκριμένο λεκτικό κειμένου
    • ενσύρματο ή/και ασύρματο network module για ενημέρωση της συσκευής, ειδοποιήσεις, λήψη διαδικτυακών δεδομένων για τον καιρό και πιθανόν για άλλες μελλοντικές χρήσεις
    • ασύρματη επικοινωνία με το περικάρπιο (δέκτης)
    • επιτοίχια ή επιτραπέζια τοποθέτηση
    • τροφοδοσία 220V
  • το περικάρπιο (βραχιόλι):
    • ένα Arduino Nano
    • γυροσκόπιο και επιταχυνσιόμετρο για να αντιλαμβάνονται κάποιες συγκεκριμένες συνθήκες (π.χ. πτώση ή ακινησία για αρκετή ώρα) και να εκτελούν προκαθορισμένες λειτουργίες ή να στέλνουν συγκεκριμένη εντολή στην κεντρική μονάδα (π.χ. για αποστολή SMS σε προκαθορισμένους τηλεφωνικούς αριθμούς)
    • ένα ηχείο ενσωματωμένο στο περικάρπιο για την περίπτωση που ο χρήστης βρίσκεται μακριά από την κεντρική μονάδα
    • ένας αισθητήρας καρδιακών παλμών: στην περίπτωση που οι καρδιακοί παλμοί του χρήστη ανιχνευθούν εκτός των φυσιολογικών ορίων θα στέλνει ηχητική ειδοποίηση ή/και SMS σε προεπιλεγμένους τηλεφωνικούς αριθμούς
    • ασύρματη επικοινωνία με το Σταθμό Βάσης (πομπός)
    • τροφοδοσία με μπαταρία λιθίου των 5 Volt. Θα ληφθεί ιδιαίτερη μέριμνα για την εύκολη αντικατάστασή της.

Εκτιμούμε ότι μια μέγιστη απόσταση 100 μέτρων από την Κεντρική Μονάδα θα είναι ικανοποιητική για την ασύρματη επικοινωνία μεταξύ Κεντρικής Μονάδας και περικαρπίου.

Κατάλογος υλικών για την Κεντρική Μονάδα:

  • ένα Arduino UNO
  • αισθητήρας θερμοκρασίας/υγρασίας – DHT22
  • αισθητήρας ατμοσφαιρικής πίεσης – BMP280
  • αισθητήρας ποιότητας αέρα – MQ-135
  • οθόνη 1.8 inch TFT LCD 128X160
  • ηχείο και φωνητική απόδοση: της ημερομηνίας-ώρας και των μετρήσεων των αισθητήρων ISD1820
  • βομβητής (buzzer) – για ακουστική ειδοποίηση (για άτομα με μειωμένη όραση)
  • led κόκκινο – για οπτική ειδοποίηση (για άτομα με προβλήματα ακοής)
  • για φωνητική κλήση και για SMS – SIM800C GSM / GPRS Round Module
  • ενσύρματο δίκτυο – Ethernet Shield W5100 Network Board For Arduino
  • πομπός/δέκτης για την ασύρματη επικοινωνία μεταξύ Σταθμού Βάσης/περικάρπιο – 433Mhz RF Transmitter & Reciever Kit
  • RTC module
  • τροφοδοτικό 12V DC- 220V AC

Κατάλογος υλικών για το περικάρπιο:

  • ένα Arduino Nano
  • γυροσκόπιο και επιταχυνσιόμετρο – MPU-6050
  • ένα ηχείο – Small Speaker 8 Ohm 0.5W 40mm (ή μικρότερο)
  • ένας αισθητήρας καρδιακών παλμών – Heart Rate Pulse Sensor Module For Arduino
  • τροφοδοσία με μπαταρία λιθίου των 5 Volt.

 Video (36MB)

Λειτουργία:

Ο αρχικός σχεδιασμός τελικά αποδείχτηκε πέραν των δυνατοτήτων μας λόγω εμπειρίας και χρόνου. Σημειώνεται ότι για τους μαθητές του σχολείου μας είναι η πρώτη φορά που ασχολούνται με Arduino σε ένα τέτοιο project. Μέχρι στιγμής λειτουργούν τα ακόλουθα:

Στον Σταθμό Βάσης:

Όταν δοθεί ηλεκτρικό ρεύμα στο Arduino από το τροφοδοτικό εμφανίζει στην οθόνη την ημερομηνία, ώρα, θερμοκρασία, υγρασία, ατμοσφαιρική πίεση, καθαρότητα αέρα. Στα πρώτα 3-4 δευτερόλεπτα ηχει ο βομβητής και αναβοσβήνει το κόκκινο led λόγω του ότι ο αισθητήρας καθαρότητα αέρα να αντιληφθεί την πραγματική τιμή του χώρου. Μετά την πάροδο των 3-4 δευτερολέπτων δεν ηχεί/αναβοσβήνει τίποτα.

Αν για κάποιο λόγω ο αισθήτηρας ποιότητας αέρα λάβει τιμή >300 – το οποίο σημαίνει ότι ο αέρας στο χώρο αρχίζει να μυρίζει ή συγκεντρώθηκαν διάφορα αέρια (π.χ. από: χλωρίνη, ασετόν, αλκοόλ) – ο βομβητής ηχεί – για άτομα με προβλήματα όρασης – και αναβοσβήνει το κόκκινο led – για τα άτομα με προβλήματα ακοής και εμφανίζεται σχετικό μήνυμα στην οθόνη με κόκκινα γράμματα για 3sec.

Αν το περικάρπιο στείλει:

α) παλμούς καρδιάς πάνω από 160 τότε στην οθόνη εμφανίζεται σχετικό μήνυμα με κόκκινα γράμματα και ηχεί το buzzer

β) μετρήσεις από τον αισθητήρα γυροσκόπιο/επιταχυνσιόμετρο μεγαλύτερη κατά 1% (μπορεί να μεταβληθεί μέσα από το sketch) και στους 3 άξονες από την αρχική τιμή που διάβασε κατά την εκκίνηση του DiPUI και ηχεί το buzzer.

Σημειώνεται ότι η επικοινωνία με το περικάρπιο είναι ασύρματη (433Mhz RF Reciever) και ότι λειτουργεί μέσω τροφοδοτικού.

Επίσης μέχρι στιγμής που γράφεται το παρόν δεν έχει επιλυθεί η αποστολή SMS με το GSM SIM800C για τις δύο παραπάνω περιπτώσεις α και β.

Περικάρπιο:

Επικοινωνεί με τον Σταθμό Βάσης ασύρματα (433Mhz RF Transmitter) και αποστέλλει κάθε 20ms τους παλμούς καρδιάς και τις μετρήσεις από τον αισθητήρα γυροσκόπιο/επιταχυνσιόμετρο και λειτουργεί με μπαταρία 9V.

DiPUI - Γυμνάσιο Κανήθου - Περικάρπιο (Fritzing)
DiPUI – Γυμνάσιο Κανήθου Περικάρπιο (Fritzing)

 

DiPUI - Γυμνάσιο Κανήθου Σταθμός Βάσης (Fritzing)
DiPUI – Γυμνάσιο Κανήθου Σταθμός Βάσης (Fritzing)

DiPUI - Γυμνάσιο Κανήθου Σχηματικό Διάγραμμα (draw.io)
DiPUI – Γυμνάσιο Κανήθου Σχηματικό Διάγραμμα (draw.io)
DiPUI - Γυμνάσιο Κανήθου - Λειτουργία "ολα οκ"
DiPUI – Γυμνάσιο Κανήθου – Λειτουργία «ολα οκ»
DiPUI - Γυμνάσιο Κανήθου - Λειτουργία "άνοιγμα παράθυρο"
DiPUI – Γυμνάσιο Κανήθου – Λειτουργία «άνοιγμα παράθυρο»
DiPUI - Γυμνάσιο Κανήθου - Λειτουργία "πτώση"
DiPUI – Γυμνάσιο Κανήθου – Λειτουργία «πτώση»
DiPUI - Γυμνάσιο Κανήθου - Λειτουργία "ταχυπαλμία"
DiPUI – Γυμνάσιο Κανήθου – Λειτουργία «ταχυπαλμία»
DiPUI - Γυμνάσιο Κανήθου - Λειτουργία "ταχυπαλμία και πτώση"
DiPUI – Γυμνάσιο Κανήθου – Λειτουργία «ταχυπαλμία και πτώση»

Κόστος υλικών:

Προϊόν Τιμή Ποσότητα Υποσύνολο
Σταθμός Βάσης Arduino UNO R3 ATmega328P Board with USB Cable (DIP Version)(OEM) €7.90 1 7,90 €
1.8 inch TFT LCD Display Module for Arduino – 128X160 SPI Serial with ST7735B €5.85 1 5,85 €
12V 2A DC Power Supply with Barrel Jack €3.62 1 3,62 €
433Mhz RF Transmitter & Reciever Kit for Arduino €1.59 1 1,59 €
BMP280 High Precision Atmospheric Pressure Sensor for Arduino €3.22 1 3,22 €
DHT22/AM2302 Digital Temperature and Humidity Sensor for Arduino €5.43 1 5,43 €
DS3231 AT24C32 IIC RTC Module Clock for Arduino €1.60 1 1,60 €
Ethernet Shield W5100 Network Board For Arduino €9.87 1 9,87 €
ISD1820 Sound Voice Recording Playback Module + Loudspeaker €2.58 1 2,58 €
5V Active Buzzer for Arduino €0.32 1 0,32 €
Super Bright 5MM Red LED – 10pcs €0.03 1 0,03 €
MQ-135 Air Quality Sensor – Hazardous Gas Detection Module For Arduino (MQ135) €2.18 1 2,18 €
  SIM800C GSM / GPRS Round Module for Arduino €8.41 1 8,41 €
52,60 €
ΦΠΑ 24% 12,62 €
65,23 €
Περικάρπιο Arduino Nano v3.0 w/ ATMega328P with Mini USB Cable €4.02 1 4,02 €
Heart Rate Pulse Sensor Module For Arduino €7.26 1 7,26 €
MPU-6050 3 Axis Gyroscope + Accelerometer Module for Arduino GY-521 (MPU6050) €3.87 1 3,87 €
Small Speaker 8 Ohm 0.5W 40mm for Toys €0.96 1 0,96 €
16,11 €
ΦΠΑ 24% 3,87 €
19,98 €
 
Γενικό Σύνολο (Κεντρική Μονάδα + Περικάρπιο):
85,20 €

Προτεινόμενες βελτιώσεις:

  • η υποστήριξη δύο ή τριών περικαρπίων
  • περισσότερες πληροφορίες μέσω της κάρτας δικτύου (π.χ. πρόβλεψη καιρού, εξωτερικές περιβαλλοντικές συνθήκες ανάλογα με τον τόπο διαμονής κλπ)
  • περισσότερα και αναλυτικότερα μηνύματα (οπτικά και ηχητικά) για ενημέρωση
  • εμφάνιση εισερχόμενων SMS/κλήσεων στην οθόνη για άτομα με προβλήματα ακοής – στην περίπτωση αυτή απαιτείται και οπτική ειδοποίηση (blink led)
  • μεγαλύτερη οθόνη
  • κωδικοποίηση/κρυπτογράφηση στην ασυρματη επικοινωνία περικάρπιο/Σταθμού Βάσης

 

 Συμμετέχουν:

Η αρχική ομάδα μαθητών που είχε την ιδέα και ασχολήθηκε με τα πρώτα στάδια της υλοποίησης του project:

  • Αγγελή Μαρία-Ιωάννα – Β τάξη
  • Ασλαματίδης Αριστείδης – Β τάξη
  • Μπογιατζόγλου Ιωάννης – Β τάξη
  • Ντανάση Βασιλική-Μαρία – Β τάξη

Η ομάδα μαθητών που συνέχισαν την υλοποίηση του project αποτελείται από:

  • Μεθενίτη Ελένη – B Τάξη
  • Μπασινά Ιωάννα – Β Τάξη
  • Πατέλη Ζωή – Α Τάξη
  • Πικριδά Μαρία-Μελίνα – Α Τάξη

Υπεύθυνος Εκπαιδευτικός:

Οικονομάκος Ηλίας – Εκπαιδευτικός Πληροφορικής

 

Το αποθετήριο του έργου: https://github.com/ilias-ec/vIma_Zois

Τα δύο sketch: Σταθμός Βάσης   Περικάρπιο