Έργο: Εξοικονόμηση ενέργειας στον Δημοτικό Φωτισμό

Ομάδα Ρομποτικής Α2 Γυμνασίου Πυργετού

Συμμετέχοντες μαθητές

Ντάνου Θεοφανία (Α2), Παπαϊωάννου Δέσποινα (Α2), Ρούσσα Αλεξάνδρα (Α2), Παπαχατζή Παναγιώτα (Α2)

Επιβλέπων καθηγητής

Ρούσσας Γεώργιος

Θεματική ενότητα

Smart Cities -Αυτοματισμοί

Περιγραφή προβλήματος

Ο δημοτικός φωτισμός στα χωριά μας ανάβει αυτόματα χρησιμοποιώντας έναν χρονοδιακόπτη που ρυθμίζεται περιοδικά από κατάλληλο συνεργείο-εργολάβο. Ο χρονοδιακόπτης «ανάβει» τις λάμπες κάποια προγραμματισμένη απογευματινή ώρα κατά τη δύση του και «σβήνει» τις πρώτες πρωινές ώρες όταν ξεπροβάλει ο ήλιος.

Επιπλέον, το συνεργείο συντήρησης, για να βρει ποιοι λαμπτήρες είναι καμένοι, ρυθμίζει τον κεντρικό χρονοδιακόπτη να ανάψει όλες τις λάμπες του οικισμού και στη συνέχεια περνάει κάτω από κάθε κολώνα δημοτικού φωτισμού αντικαθιστώντας τις καμένες.

Το συνεργείο συντήρησης, ρυθμίζει το ρολόι του χρονοδιακόπτη περίπου κάθε δύο μήνες προσαρμόζοντάς το στον φυσικό φωτισμό της περιόδου. Άρα για μεγάλο χρονικό διάστημα οι ώρες λειτουργίας είναι ανεπίκαιρες λόγω της συνεχούς μεταβολής της διάρκειας της ημέρας και τα φώτα παραμένουν αναμμένα σε ώρες που υπάρχει φυσικό φως ή σβήνουν πριν ξημερώσει. Επιπρόσθετα, κάθε διακοπή ρεύματος, αρκετά συχνές στην περιοχή, απορυθμίζει τον χρονοδιακόπτη με συνέπεια μετά από εκτεταμένες διακοπές ρεύματος, ο δημοτικός φωτισμός να ανάβει την ημέρα και τη νύχτα να είναι σβηστός. Επιπλέον, κατά τη συντήρηση, ώσπου να ελεγχθεί η λειτουργία όλων των λαμπτήρων, ο δημοτικός φωτισμός παραμένει αναμμένος.

Περιγραφή προτεινόμενης λύσης

Θέλαμε να ετοιμάσουμε έναν αυτοματισμό που θα επιτρέπει οι λαμπτήρες να ανάβουν όταν ο κεντρικός χρονοδιακόπτης το επιτρέψει αλλά ταυτόχρονα ο φυσικός φωτισμός είναι χαμηλός και να σβήνουν όταν ο φυσικός φωτισμός είναι αρκετός ή ο κεντρικός χρονοδιακόπτης απενεργοποιηθεί.

Θα μπορούσαμε να προτείνουμε να αντικατασταθεί ο κεντρικός χρονοδιακόπτης με έναν φωτοδιακόπτη που θα ελέγχει ολόκληρο το δημοτικό φωτισμό, αλλά η μορφολογία και οι ρυμοτομικές ιδιαιτερότητες είναι τέτοιες που οι συνθήκες φυσικού φωτισμού δεν είναι ίδιες σε ολόκληρο τον οικισμό. Θα ήταν λοιπόν προτιμότερο να υπάρχει ένας αυτοματισμός σε κάθε κολώνα δημοτικού φωτισμού που θα λειτουργεί αυτόνομα όταν οι συνθήκες φυσικού φωτός το επιτρέπουν.

Επιπλέον, για λόγους συντήρησης, θα πρέπει να τοποθετηθεί ένα πλήκτρο σε κάθε κολώνα δημοτικού φωτισμού που ο υπεύθυνος συντηρητής θα πατάει ώστε να ελέγχεται ο συγκεκριμένος λαμπτήρας. Το πλήκτρο ενεργοποιεί για μικρό χρονικό διάστημα το ρεύμα στον λαμπτήρα και αν αυτός δεν ανάψει αντικαθίσταται.

Επειδή η τοποθέτηση ενός πλήκτρου σε θέση που έχει πρόσβαση ο υπεύθυνος συντηρητής μπορεί να γίνει «στόχος» δολιοφθοράς ή κακής χρήσης από μη εξουσιοδοτημένο πρόσωπο, προτείνεται η χρήση μαγνητικού πλήκτρου σε ύψος μεγαλύτερο από εκείνο που μπορεί να έχει πρόσβαση κάποιος διερχόμενος. Ο υπεύθυνος συντηρητής, χρησιμοποιεί ένα ραβδί με μαγνήτη για να ενεργοποιήσει τον διακόπτη απλά πλησιάζοντάς το στον μαγνητικό αισθητήρα.

Περιγραφή τεχνολογίας που χρησιμοποιήθηκε

Για την επίλυση του προβλήματος επιλέξαμε να χρησιμοποιήσουμε τον μικροελεγκτή Arduino που μπορεί να προγραμματιστεί σύμφωνα με τις απαιτήσεις μας. Δεδομένου ότι εργαζόμαστε πάνω στον συγκεκριμένο μικροελεγκτή κατά τη διάρκεια του μαθήματος της Πληροφορικής και του Εργαστηρίου Δεξιοτήτων, νομίζουμε ότι μπορούμε να δώσουμε λύση στο πρόβλημα.

ΠΡΟΣΟΧΗ!

Επειδή ο δημοτικός φωτισμός χρησιμοποιεί τάση 220V, τάση επικίνδυνη αν γίνει λανθασμένος χειρισμός, στο παράδειγμά μας χρησιμοποιούμε 9V, ακίνδυνη τάση σε κάθε περίπτωση.

Χρησιμοποιήσαμε μια φωτοαντίσταση που «διαβάζει» τον φυσικό φωτισμό, καθώς και ένα πλήκτρο για τη λειτουργία της συντήρησης, που μπορεί να αντικατασταθεί από ένα μαγνητικό αισθητήρα με τα ίδια αποτελέσματα.

Ένα ρελέ μπορεί να «κλείνει» ή να «ανοίγει» το κύκλωμα του δημοτικού φωτισμού αν δεν υπάρχει αρκετός φυσικός φωτισμός ή όταν γίνεται συντήρηση. Το ίδιο το Arduino μπορεί να τροφοδοτείται από την τάση του δημοτικού φωτισμού και να λειτουργεί μόνο κατά την ώρα που επιτρέπει ο κεντρικός χρονοδιακόπτης.

Περιγραφή κοινωνικού αντικτύπου

Η εξοικονόμηση ηλεκτρικής ενέργειας είναι από τους σημαντικότερους παράγοντες για την εφαρμογή ενός τέτοιου αυτοματισμού. Επιπλέον προσδίδει στην κοινωνία ερεθίσματα για την προστασία του περιβάλλοντος με την ορθολογική χρήση της ηλεκτρικής ενέργειας μόνο όταν τη χρειαζόμαστε. Ο πολίτης αντιλαμβάνεται ότι ο Δήμος ενδιαφέρεται για την εξοικονόμηση ενέργειας και την ποιότητα των υπηρεσιών του με όφελος μικρότερους λογαριασμούς στα τιμολόγια του δημοτικού φωτισμού.

Στις συζητήσεις μας κατά την ανάπτυξη του έργου, προτάθηκε, επιπλέον, από τους μαθητές, να λειτουργούν κάποιοι λαμπτήρες και με βάση την ώρα της νύχτας, απενεργοποιώντας κάποιους κατά τις πολύ νυχτερινές ώρες, π.χ. ανά δύο γειτονικές κολώνες δημοτικού φωτισμού, να ανάβει η μία τις μονές ημέρες και η άλλη τις ζυγές ημέρες περιορίζοντας ακόμη περισσότερο την κατανάλωση ενέργειας. Επιπλέον, υπάρχει η δυνατότητα να εξατομικεύσουμε κάθε αυτοματισμό, ανάλογα με τις ιδιαίτερες συνθήκες φωτισμού κάποιας περιοχής.

Περιγραφή ομάδας

Συναντηθήκαμε αρκετές φορές κατά τη διάρκεια των μαθημάτων, σε κενές ώρες εντός του σχολικού ωραρίου, αλλά και εκτός αυτού. Ανατέθηκε κάποιος ρόλος σε κάθε μαθητή μετά από δική του επιλογή. Κάποιοι για την κατασκευή, άλλος για τη δημιουργία του βίντεο, άλλος για τα κείμενα και τις φωτογραφίες και όλοι μαζί για την τελική παρουσίαση, αφού το έργο προσδοκούμε να το παρουσιάσουμε στο Σχολείο μας σε όλες τις τάξεις για να δώσουμε την ευκαιρία να το δουν και άλλοι μαθητές και να αναπτύξουν και εκείνοι τις δικές τους ιδέες στη μέλλον.

Κάποιοι μαθητές εργάστηκαν αρκετά στο σπίτι τους κατά τον ελεύθερο χρόνο τους. Εμπόδιο αποτέλεσε το γεγονός ότι οι μαθητές μας είναι από πολλά χωριά και δεν είναι εύκολο να βρεθούν απογευματινές ώρες σε κοινό χώρο. Παρόλα αυτά, η συνεργασία τους ήταν ικανοποιητική αν λάβουμε υπόψη ότι οι μαθητές της Α τάξης του Γυμνασίου μας δεν είχαν καμία προηγούμενη εμπειρία σε αντίστοιχα συνεργατικά έργα.