Ονοματεπώνυμο: Ψαράκης Αλέξανδρος
Αριθμός Μητρώου: ΤΛ20333
Θέμα:
Ολοκληρωμένο Σύστημα Έξυπνης Περιβαλλοντικής Παρακολούθησης και Ανάλυσης σε Αστικές Περιοχές
Τίτλος στα αγγλικά: Integrated Smart Environmental Monitoring and Analysis System in Urban Areas
Επιβλέπων:
Ηρακλής Ρηγάκης
Τριμελής Επιτροπή
- Ηρακλής Ρηγάκης
- Ιωάννης Μπαρμπουνάκης
- Αντώνιος Ζερβουδάκης
Περίληψη
Η παρούσα διπλωματική εργασία επικεντρώνεται στην ανάπτυξη ενός Ολοκληρωμένου Συστήματος Έξυπνης Περιβαλλοντικής Παρακολούθησης και Ανάλυσης σε Αστικές Περιοχές, αξιοποιώντας τεχνολογίες του Διαδικτύου των Πραγμάτων (IoT). Στόχος της είναι η συλλογή, επεξεργασία και ανάλυση περιβαλλοντικών δεδομένων σε πραγματικό χρόνο, με σκοπό την κατανόηση των αστικών φαινομένων και τη συμβολή στη βιώσιμη ανάπτυξη των πόλεων.
Το σύστημα βασίζεται στον μικροελεγκτή ESP32-S3, ο οποίος συντονίζει πολλαπλούς αισθητήρες για τη μέτρηση κρίσιμων περιβαλλοντικών παραμέτρων, όπως θερμοκρασία (°C), σχετική υγρασία (RH %), βαρομετρική πίεση (hPa), διοξείδιο του άνθρακα (CO₂), πτητικές οργανικές ενώσεις (TVOC), αιωρούμενα σωματίδια μικρότερα των 2.5 μm (PM2.5), θόρυβο (dB), δείκτη υπεριώδους ακτινοβολίας (UV index) και σεισμικές δονήσεις (g).
Ο προγραμματισμός της μονάδας πραγματοποιήθηκε στο Arduino IDE, αξιοποιώντας το FreeRTOS για πολυδιεργασιακή λειτουργία και βελτιστοποιημένη απόδοση. Η αρχιτεκτονική του συστήματος βασίζεται σε παράλληλα tasks, χρονοπρογραμματιστές (timers) και μηχανισμούς συγχρονισμού (mutexes και semaphores), εξασφαλίζοντας σταθερότητα, χρονική ακρίβεια και αποδοτική κατανομή πόρων μεταξύ των διεργασιών. Τα δεδομένα μεταδίδονται σε τοπικό διακομιστή XAMPP (Apache, MySQL, PHP), όπου αποθηκεύονται και υποβάλλονται σε περαιτέρω επεξεργασία. Παράλληλα, αναπτύχθηκε διαδικτυακή εφαρμογή με HTML, CSS και JavaScript, η οποία επιτρέπει την οπτικοποίηση των δεδομένων σε πραγματικό χρόνο μέσω δυναμικών γραφημάτων.
Συνοψίζοντας, η εργασία αποδεικνύει ότι ο συνδυασμός τεχνολογιών IoT και πολυνηματικού προγραμματισμού μπορεί να προσφέρει μία αξιόπιστη, αποδοτική και οικονομική λύση για την περιβαλλοντική παρακολούθηση, συμβάλλοντας παράλληλα στην ενημέρωση και ευαισθητοποίηση των πολιτών σχετικά με τις περιβαλλοντικές συνθήκες του αστικού περιβάλλοντος, ενισχύοντας τη διαφάνεια, τη λήψη τεκμηριωμένων αποφάσεων και την εξέλιξη των έξυπνων πόλεων.
Abstract
This diploma thesis focuses on the development of an Integrated Smart Environmental Monitoring and Analysis System for Urban Areas, utilizing Internet of Things (IoT) technologies. Its objective is the collection, processing, and analysis of environmental data in real time, aiming to enhance the understanding of urban phenomena and contribute to the sustainable development of cities.
The system is based on the ESP32-S3 microcontroller, which coordinates multiple sensors to measure key environmental parameters such as temperature (°C), relative humidity (RH %), barometric pressure (hPa), carbon dioxide (CO₂), total volatile organic compounds (TVOC), particulate matter smaller than 2.5 μm (PM2.5), noise levels (dB), ultraviolet radiation index (UV index), and seismic vibrations (g).
The unit was programmed using the Arduino IDE, leveraging FreeRTOS for multitasking operation and optimized performance. The system architecture relies on parallel tasks, timers, and synchronization mechanisms (mutexes and semaphores) to ensure stability, temporal accuracy, and efficient resource management among concurrent processes. Data are transmitted to a local XAMPP (Apache, MySQL, PHP) server, where they are stored and further processed. Furthermore, a web application developed with HTML, CSS, and JavaScript enables real-time visualization of the collected data through dynamic graphs.
In summary, this work demonstrates that the combination of IoT technologies and multithreaded programming can provide a reliable, efficient, and cost-effective solution for environmental monitoring, while simultaneously contributing to public awareness and citizen engagement regarding urban environmental conditions, enhancing transparency, data-driven decision making, and the evolution of smart cities.
Λέξεις – Κλειδιά
Διαδίκτυο των Πραγμάτων (IoT), Έξυπνες Πόλεις, ESP32-S3, Αισθητήρες Περιβάλλοντος, Περιβαλλοντική Παρακολούθηση, Δεδομένα σε Πραγματικό Χρόνο, Πολυδιεργασιακός Προγραμματισμός, FreeRTOS, Διεπαφή Ιστού (HTML, CSS, JavaScript), XAMPP, Γραφική Απεικόνιση Δεδομένων, Ενημέρωση και Ευαισθητοποίηση Πολιτών, Βιώσιμη Ανάπτυξη.
Keywords
Internet of Things (IoT), Smart Cities, ESP32-S3, Environmental Sensors, Environmental Monitoring, Real-Time Data, Multithreaded Programming, FreeRTOS, Web Interface (HTML, CSS, JavaScript), XAMPP, Data Visualization, Public Awareness and Citizen Engagement, Sustainable Development.
Ημερομηνία Εξέτασης: 19/11/2025 11.00 – 12.00
Χώρος Εξέτασης: Τμήμα Ηλεκτρονικών Μηχανικών. Αίθουσα 4
Διαδικτυακά: https://meet.google.com/egb-nbah-ovp