Co czai się w naszych lodówkach?

By WafS

  • Share
  • Share URL
  • menu
  • <
  • >
  • 1Short Project Description 
  • 2Summary 
  • 3About MeAbout Our Team 
  • 4Question / Proposal 
  • 5Research 
  • 6Method / Testing and Redesign 
  • 7Results 
  • 8Conclusion / Report 
  • 9Bibliography, References and Acknowledgements 

   Celem naszego projektu jest stworzenie systemu, który będzie informował nas o dacie ważności produktów spożywczych, ich ilości oraz będzie proponował przepisy uwzględniające ilość osób i wykorzystujące jak najwięcej posiadanych przez nas składników. Postanowiliśmy wykorzystać w tym celu tagi RFID. Głównym elementem naszego systemu jest mikrokontroler Arduino oraz moduł MIFARE - SM130 służący do odczytywania tagów RFID. Uzyskiwane w ten sposób dane (daty zakupu/konsumpcji) chcielibyśmy wykorzystać do analizy nawyków żywieniowych.

   Zajęliśmy się rozwiązaniem problemem marnotrawstwa żywności, ponieważ chcieliśmy zrobić coś, co może pomóc wielu ludziom. Problem ten dotyczy nas wszystkich i jest bagatelizowany. Często spowodowany jest lenistwem. Problem ten jest bardzo złożony. Począwszy od procesu produkcji żywności po magazynowanie i sprzedaż, kończąc na przechowywaniu i gotowaniu w domu. Na wszystkich tych etapach żywność jest marnotrawiona. Często niepotrzebnie. Skupiliśmy się na ostatnim ogniwie tego łańcuchu. Niebywała zaletą wprowadzenia tagów RFID na wszystkich produktach jest skrócenie czasu robienia zakupów - wystarczyłoby przejechać wózkiem z zakupami przez bramkę i już moglibyśmy płacić za nasze zakupy. Spodziewamy się, że nasz projekt pomoże ograniczyć marnowanie żywności w krajach wysoko rozwiniętych.

   Po krótkim okresie testowania, udało nam się uzyskać zadowalające efekty.
Dzięki analizie kupowanych produktów i czasu przetrzymywania ich w lodówce (większość wpisywana ręcznie, żeby zaoszczędzić i nie kupować dużej ilości tagów) dowiedziałem się, że w mojej lodówce jest za dużo pieczywa - nie zdażyła się sytuacja, w której nie byłoby w lodówce ani jednej bułki.
Aplikacja na telefon ułatwiała zakupy i pomagała w gotowaniu. A funkcja przypominania o wygaśnięciu daty ważności ocaliła kilka butelek mleka. Nasz projekt cyfryzuje kolejną część naszego życia. Umożliwia zajrzenie do szafki czy lodówki wprost z naszego telefonu. Podpowiada nam co możemy gotować i automatycznie zmienia przepis w zależności od tego dla ilu osób gotujemy. W przyszłości z chęcią rozwinęlibyśmy nasz pomysł.

Zdjęcie nie istnieje

   Nazywamy się WafS (We are from Sosnowiec) i jesteśmy z Sosnowca. Ja (Marcin Muszalski, po środku) wraz z Kamilem Danakiem (po prawej) uczęszczamy do IV LO im. S. Staszica w Sosnowcu. Nasz kolega, Wojtek Grędel (po lewej), uczęszcza do VIII LO im. Marii Skłodowskiej-Curie w Katowicach (chodziliśmy razem do gimnazjum).

   Moim ulubionym zajęciem jest modelarstwo. Ogólniej rzecz ujmując kocham tworzyć nowe rzeczy. Kamil często zamiast spać, programuje - informatyka oraz elektronika to jego pasja. Wojtek jest naszym specjalistą od elektroniki. W wolnych chwilach buduje różne urządzenia i roboty. Nauka i technika zakorzeniła się w naszych sercach już w naszym dzieciństwie. Każdy z nas kochał rozkładać rzeczy, aby sprawdzić jak działają. By potem niekoniecznie skutecznie je poskładać. Dzięki temu od dzieciństwa lubieliśmy przedmioty ścisłe, które pomagały nam poznawać świat, a w późniejszym czasie wygrywać różne konkursy.  

   Razem podziwiamy jednego naukowca, Nikola Teslę. Zachwicił nas ogromem rzeczy, które odkrył i stworzył.  Niestety nie posiadamy jego talentu, jednak tak samo jak on staramy się odkrywać jak najwięcej rzeczy, które mogą przyczynić się do rozwoju ludzkości. W przyszłości Kamil chce pójść na studia informatyczne, Wojtek na elektronikę, a ja na aeronautykę. Wszyscy nie jesteśmy do końca pewni czego tak naprawdę chcemy. Mamy nadzieje, że udział w tym konkursie choć częściowo upewni lub przekona nas jaki kierunek studiów wybrać. 

   Wygrana w konkursie otwarłaby nam na oścież drzwi na najlepsze zagraniczne uczelnie, a w związku z tym drogę do spełnienia naszych marzeń. 

   Głód jest zjawiskiem, które nęką ludzkość od początku jej istnienia. Co najgorsze, co roku ok. 1.3 mld ton jedzenia (wg. raportu FAO z 05.2011 r.). Żyjemy coraz szybciej, często nie przejmując się tym co jemy. Tym bardziej nie interesujemy się tym co mamy w lodówce. Właśnie w ten sposób olbrzymie ilości żywności są po prostu wyrzucane. Postanowiliśmy rozwiązać ten problem i stworzyć coś, co umożliwi w znacznym stopniu ograniczyć to niepokojące zjawisko. Jednocześnie ułatwić zdrowe odżywianie się w dzisiejszych czasach.

   Celem naszego projektu jest stworzenie systemu monitorującego ilośc produktów w lodówce oraz ich datę ważności. Chcemy sprawdzić jaka technologia RFID będzie najbardziej odpowiednia do tego celu oraz stworzyć aplikację, która będzie umożliwiała przeglądanie zawartości lodówki na telefonie oraz będzie sugerowała co możemy ugotować z dostepnych składników i co powinniśmy kupić przy najbliższej wizycie w sklepie oraz zrobić to jak najtaniej. Ponieważ technologia RFID umożliwia otagowanie wszelkiego rodzaju produktów myślimy, że ciekawe byłoby nadzorowanie w ten sposób również innych przedmiotów, jednak to na lodówce skupimy głównie uwagę.

 

   Dotychczasowe badania na których oparliśmy swój projekt został przeprowadzone przez Organizację Narodów Zjednoczonych do spraw Wyżywienia i Rolnictwa. Pochodzą one z 2011 roku. Jednak tym co początkowo przyczyniło się do powstania naszego projektu są nasze spostrzeżenia. Każdemu z nas zdarzało się zapomnieć co mieliśmy kupić, że otwarliśmy mleko, bądź sok. Raport FAO umocnił nasze przekonanie, że działania przeciwdziałające marnotrawstwu żywności musimy zacząć od nas samych. Zmiana przyzwyczajeń milionów ludzi jest bardzo trudna. Właśnie dlatego nasz projekt opiera się na założeniu, że osoba, która będzie go używała nie chce tracić nawet sekundy lub jest po prostu leniwa.

   Eksperyment zaczęliśmy od skompletowania wszystkich potrzebnych elementów. Płytkę do prototypowania, Arduino i moduł czytnika RFID MIFARE zamówiliśmy gotowe ze sklepu, zaś antenę postanowiliśmy wykonać samemu. Początkowo chcieliśmy przylepić do szklanych półek lodówki anteny wykonane z miedzianej taśmy samoprzylepnej, lecz ze względu na koszty wykonaliśmy je metodą wytrawiania. Podczas tego procesu zachowaliśmy wszelkie środki bezpieczeństwa. Nie dotykaliśmy gorących części laminatora, a proces wytrawiania odbywał się w dobrze wentylowanym pomieszczeniu. Z powodu możliwości kontaktu ze środkiem trawiącym procawoliśmy w rękawicach ochronnych.

   Po złożeniu zestawu nadszedł czas na napisanie programu dla Arduino. Po drobnych poprawkach udało się doprowadzić do działania znaleziony na internecie skrypt. Pierwsze testy przeprowadzone były na biurku - polegały na zmierzeniu maksymalnej odległości z jakiej dało się odczytać dane z karty zbliżeniowej. Sprawdziliśmy również jak odległy w plaszczyźnie anteny może być tag. Innym zagadnieniem było radzenie sobie z nakładajacymi się produktami. Według tabelek znalezionych na internecie standard Mifare powinien radzić sobie z kolizjami - sprawdzenie, czy rzeczywiście nie było większym problemem. Po ustawieniu czytnika tak aby przyłożenie jednej karty powodowało gaśnięcie diody, a drugiej jej zaświecenie przyłożenie dwóch zetkniętych ze sobą kart powodowało naprzemienne gaszenie i świecenie się diody.

   Kolejny test przeprowadzony został już w lodówce - przykleiliśmy antenki do spodów półek, aby sprawdzić, czy uda się odczytać informacje o położonych na nich produktach. Po przeprowadzeniu eksperymentów zostało napisanie aplikacji na Androida - wykorzystaliśmy Pyramida i PhoneGap.

Zasięg w zależności od różnicą pomiędzy obrotem atenką czytnika oraz tagu:

0 i 180 stopni - 3.2 cm
90 i 270 stopni - 3 cm

 

Obszar, w którym musi znaleźć się dowolna krawędź antenki tagu, aby był możliwy odczyt.

Zdjęcie nie istnieje

Ilość pieczywa (bułek) w czasie - dzięki przechowywaniu mniejszej ilości bułek możliwe byłoby ciągłe jedzenie świeższej żywności. Zagrożeniem zabraknięcie bułek na śniadania do szkoły zarządzałaby aplikacja, która mogłaby zaproponować zjedzenie mrożonej pizzy zamiast kanapki na kolację.

Zdjęcie nie istnieje

   Stworzenie w pełni działającego produktu nie udało się - technologia, którą wybraliśmy niepozwalała na objęcie zasięgiem całej lodówki, mimo to był to dobry wybór. Dobra obsługa kolizji pozwoliła zobaczyć, jak to działa w praktyce, znaleziony pod koniec testów soft pozwałał nawet na odczyt kilku tagów jednocześnie (utrudnia to nieco program, więc jeszcze można nad tym popracować). Reszta eksperymentu poszła już w pełni po naszej myśli - informacje o odczytanych kodach trafiały po kablu USB do laptopa z uruchomionym serwerem w Pyramidzie, z którego dane pobierała aplikacja na Androida. Aplikacja prawidłowo wybierała możliwe do wykonania przepisy i dosyć logicznie sortowała je w takiej kolejności, żeby nic się nie zepsuło (trochę problemów powodowały produkty o długiej dacie ważności - rozwiązaniem było odjęcie od daty ważności daty produkty i sprawdzanie ile procent czasu przydatności do spożycia już minęło). Czas podczas którego testowaliśmy zawartość naszych lodówek był krótki (~2 tygodnie) - spożywane w dużych ilościach pieczywo łatwo rzuciło się w oczy, jednak inne produkty wymagają więcej czasu.

   Tagi RFID Mifare dzięki zastosowaniu w telefonach dają genialną możliwość szybkiego uzyskania informacji na temat produku bez konieczności ręcznego przepisywania nazwy. Zastosowanie technologii o mniejszej częstotliwości wydaje się zaś konieczne aby objąć zasięgiem całą lodówkę i przedewszystkim pozbyć się kłopotu powstawania klatki Faradaya po położeniu jednego serka topionego na drugim. Rozwiązaniem byłoby zastosowanie tagów RFID pracujących w dwóch częstotliwościach - mifare i long range do płacenia w kasach samoobsługowych i tytułowej lodówce. Wykorzystanie dodatkowych czujników (np. wagi) mogłoby dostarczyć dokładniejszych danych (ilość mleka w butelce, w odpowiednie zagródce).

   W moim przypadku wyniki sprawią, że będę jadł mniej czerstwego pieczywa - analiza ilości produktów w lodówce dała trochę do myślenia, mimo że technologii RFID nie bd już raczej wykorzystywał do nadzorowania ilości produktów w lodówce, przy odrobinie wysiłku już teraz można uzyskać odpowiedź na trapiące pytanie - co najlepiej zjeść na kolację - ponieważ jestem jednak dość leniwy nie sądzę, że bd mi się chciało wpisywać lodówce listy kupionych produktów. Dalesze badania nawyków żywieniowych byłoby ciekawe - tak samo jak dalszy rozwój aplikacji na Androida/algorytmy proponowania posiłków. Większa wiedza o technologii RFID sprawiła, że chciałbym dowiedzieć się coś więcej o sposobach lokalizacji obiektów wewnątrz budynków z jej użyciem.

Back to Dashboard