Smart Campus

Πόσες φορές έχει μείνει μια αίθουσα με τα φώτα αναμμένα όλη τη νύχτα ή μια πόρτα ανοιχτή όλο το Σαββατοκύριακο; Τέτοια προβλήματα σπαταλούν ενέργεια και επηρεάζουν την άνεση και την ασφάλεια, όμως κανείς δεν τα αντιλαμβάνεται αν δεν περάσει από κάθε κτίριο. Το Smart Campus κάνει αυτή την πληροφορία διαθέσιμη από απόσταση και συνεχώς: ένα σύστημα Διαδικτύου των Πραγμάτων (IoT) που παρακολουθεί σε πραγματικό χρόνο το περιβάλλον και τη χρήση των αιθουσών του Πανεπιστημίου μας.

Τι παρακολουθεί

Σε κάθε αίθουσα τοποθετείται ένας μικρός κόμβος αισθητήρων που μετρά:

• θερμοκρασία και υγρασία, καθώς και την αισθητή θερμοκρασία (heat index),
• φωτεινότητα σε lux,
• κατάσταση πόρτας — ανοιχτή ή κλειστή,
• ανθρώπινη παρουσία, ακόμα κι όταν οι παρευρισκόμενοι κάθονται ακίνητοι.

Πώς λειτουργεί

Το σύστημα έχει τέσσερα επίπεδα, που επικοινωνούν μεταξύ τους με σαφώς ορισμένα πρωτόκολλα:

1. Αισθητήρες — ένας κόμβος ESP32-S3 ανά αίθουσα διαβάζει τους αισθητήρες του κάθε λίγα δευτερόλεπτα.
2. Μεταφορά — κάθε μέτρηση δημοσιεύεται ως μήνυμα MQTT μέσω του Wi-Fi του campus σε έναν broker Eclipse Mosquitto.
3. Επεξεργασία — το Node-RED συλλέγει τα μηνύματα, τα συνδυάζει σε μία εικόνα ανά αίθουσα και στέλνει αμέσως τις ενημερώσεις μέσω WebSockets.
4. Παρουσίαση — ένα web dashboard σε Next.js και React δείχνει ζωντανά κάθε αίθουσα, με ξεχωριστή καρτέλα για την καθεμία.

Επειδή το MQTT λειτουργεί με publish/subscribe, νέες υπηρεσίες — μια βάση με το ιστορικό ή μια ειδοποίηση όταν μια πόρτα μένει ανοιχτή μετά το ωράριο — μπορούν να προστεθούν αργότερα χωρίς καμία αλλαγή στο firmware των αισθητήρων.

Έξυπνες επιλογές υλικού

• DHT11 για θερμοκρασία και υγρασία, BH1750 για βαθμονομημένες μετρήσεις φωτός σε lux και μαγνητική επαφή στην πόρτα.
• Ένα ραντάρ mmWave 24 GHz για την παρουσία. Ένας συνηθισμένος αισθητήρας κίνησης (PIR) θα «έβλεπε» μια τάξη που γράφει ήσυχα εξετάσεις σαν άδεια αίθουσα· το ραντάρ ανιχνεύει τις μικροκινήσεις της αναπνοής και ξεχωρίζει μια γεμάτη αίθουσα από μια άδεια.
• Φθηνά εξαρτήματα, εύκολα διαθέσιμα, με τροφοδοσία μέσω USB, ώστε να μπορούν να εξοπλιστούν πολλές αίθουσες με χαμηλό κόστος.

Φτιαγμένο να λειτουργεί χωρίς επίβλεψη

Το firmware είναι γραμμένο σε C++ με PlatformIO, χωρισμένο σε ένα module ανά αισθητήρα και σχεδιασμένο να ανακάμπτει μόνο του: η βλάβη ενός αισθητήρα δεν σταματά τους υπόλοιπους, λανθασμένες μετρήσεις δεν δημοσιεύονται ποτέ και οι χαμένες συνδέσεις αποκαθίστανται αυτόματα. Οι κωδικοί Wi-Fi δεν μπαίνουν ποτέ στο δημόσιο αποθετήριο. Το backend ξεκινά με μία μόνο εντολή docker compose up, ο κώδικας τεκμηριώνεται με Doxygen και διατίθεται με άδεια MIT, ώστε να μπορούν να τον χρησιμοποιήσουν και άλλα πανεπιστήμια.

Το dashboard

Κάθε αίθουσα έχει widgets που μετατρέπουν τους αριθμούς σε κάτι που ο διαχειριστής καταλαβαίνει με μια ματιά: θερμοκρασία με ζωντανό γράφημα πραγματικής και αισθητής θερμοκρασίας, πόρτα Ανοιχτή/Κλειστή, αίθουσα Κατειλημμένη/Ελεύθερη, ζώνες υγρασίας από Ξηρή έως Υγρή και επίπεδα φωτός από Αμυδρό έως Πολύ φωτεινό. Λειτουργεί και στο κινητό, ώστε το προσωπικό να ελέγχει τις αίθουσες καθώς κινείται στο campus.

Τι αποκαλύπτει

Ο συνδυασμός των αισθητήρων δίνει απαντήσεις που κανένας αισθητήρας δεν δίνει μόνος του:

• Ξεχασμένα φώτα: φωτεινή αίθουσα χωρίς κανέναν μέσα.
• Ανασφάλιστες αίθουσες: ανοιχτή πόρτα εκτός ωραρίου διδασκαλίας.
• Άνεση: θερμοκρασία και υγρασία που ανεβαίνουν σε γεμάτο αμφιθέατρο σημαίνουν ότι πρέπει να ρυθμιστεί ο αερισμός.
• Χρήση αιθουσών: ποιες αίθουσες χρησιμοποιούνται πραγματικά, για καλύτερο προγραμματισμό κρατήσεων και καθαριότητας.

Το Smart Campus εξελίχθηκε από το παλαιότερο project μας SmartLab και παρουσιάστηκε στο IEEE Day 2025.

Διαβάστε την πλήρη αναφορά

📄 Smart Campus — Design and Implementation Report (PDF, 11 σελίδες, στα αγγλικά): αρχιτεκτονική, υλικό, firmware, MQTT topics, ροές Node-RED, dashboard και εγκατάσταση.

📥 Κατεβάστε την αναφορά (PDF)

Η ομάδα

• Δημήτριος Παπακωνσταντίνου — Project Lead / Software Developer
• Γιώργος Τίγγος — Hardware Design
• Παναγιώτης Καβακόπουλος — Software/Hardware Developer
• Θέμελης Κοκοβίδης — Software/Hardware Developer

Σύνδεσμοι

• Κώδικας: https://github.com/ieeesbkastoria/Smart-Campus
• Δείτε επίσης: SmartLab (Portfolio)