IMA4 2016/2017 P46 : Aide anti-gaspillage alimentaire
Cahier des charges
Présentation générale du projet
Contexte
En France, nous jetons en moyenne 21% des aliments que nous achetons, ce qui représente une perte de 100 à 160 euros par an par habitant. Cela est en partie dû à la date limite de consommation associée à chaque produit. En effet, à partir du moment où cette date sera dépassée le consommateur jettera les produits concernés sans réfléchir, même si ceux-ci peuvent parfois être encore mangeables. Plutôt que d'essayer de les convaincre du contraire, il serait judicieux de proposer aux adeptes du gaspillage une aide permettant de gérer tous les aliments dont ils disposent chez eux afin d'éviter la surprise de tomber sur plusieurs produits périmés lorsqu'ils ouvrent la porte de leur frigo.
Objectif du projet
Ce projet permet d'aider les utilisateurs d'une part à mémoriser les denrées périssables qu'ils disposent dans leur réserve alimentaire et d'autre part d'avertir l'utilisateur qu'un événement important a lieu. Ceci peut être une notification qu'un aliment va bientôt dépasser sa date de péremption, que la porte du frigidaire est restée ouverte ou encore que le nombre d'aliments dans la réserve devient critique et qu'il faudra de nouveau l'alimenter. Enfin, le système aidera l'utilisateur à trouver des idées de repas pouvant permettre de consommer les aliments en fin de vie.
Notre prototype permettra d'éviter le gaspillage alimentaire ainsi que d'aider l'utilisateur dans sa gestion du stockage d'aliments.
Description du projet
Notre système sera composé de 3 éléments.
Premièrement, un ou des smartphones appartenant aux utilisateurs. Ces derniers permettront de scanner grâce à son appareil photo, le code barre du produit ainsi que sa date de péremption. Il servira aussi d'interface utilisateur pour notre système. En effet, c'est par cet outil que l'utilisateur pourra lister tous les aliments que l'utilisateur a dans sa base et tout ça en les triant par date de péremption, ou encore voir les recettes possibles pour consommer des aliments en fin de vie.
Deuxièmement, un serveur, de type Raspberry, qui permettra de stocker la base de donnée contenant les aliments de la réserve. Ce serveur sera connecté par wifi.
Troisièmement, un contrôleur (Rfduino) qui comportera une LED pour indiquer la mise sous tension du contrôleur, une LED pour prévenir l'utilisateur qu'un aliment va bientôt passer sa date de péremption et une dernière LED pour prévenir l'utilisateur que son niveau de réserve est critique ainsi qu'un buzzer et un accéléromètre pour buzzer quand la porte du frigo est restée trop longtemps ouverte. Ce dernier sera fixé au frigo par l'intermédiaire d'un dispositif adapté qui sera un système aimanté qui se pose sur le frigo.
Nous implémenterons donc une application mobile Android qui fera le lien entre les 2 autres systèmes.
Pour la partie électronique que nous aurons à réaliser, nous utiliserons une Breadboard pour faire des premiers tests puis nous créerons une carte PCB pour notre montage final.
Choix techniques : matériel et logiciel
On utilisera une Raspberry Pi en guise de serveur pour pouvoir s'occuper du stockage de toutes les données dans notre projet puisque notre contrôleur sera incapable de les contenir, ce n'est d'ailleurs pas son but ici.
Notre smartphone fera donc le lien entre notre base de données et notre système embarqué par l'intermédiaire de l'application mobile.
Nous prendrons ici un RFduino puisque celui-ci nous permet d'ajouter des modules comme bon nous semble afin d'adapter le système aux besoins de notre application. Il est également parfaitement compatible avec les applications Android. De plus, nous avons un Bluetooth directement intégré au RFduino pour s'assurer que les liaisons RFduino-application mobile se fassent correctement. On notera également que ce contrôleur consomme peu de courant et ne demande qu'une faible tension d'alimentation, critères importants pour ce genre de projet. C'est la raison principale de son utilisation pour être utilisé comme interface physique sur le frigo, en ajoutant également sa taille réduite comparée à la Raspberry Pi.
Liste de matériel
Nous avons donc besoin du matériel suivant :
- Raspberry Pi.
- Clef wifi
- RFduino (RFD22102 DIP Board, RFD22121 USB Shield, RFD22126 Dual AAA battery shield).
- 2 piles AAA.
- 3 leds tranversantes.
- 3 Résistances 330 Ohm.
- 1 Résistance 10 kOhm.
- Un buzzer.
- Accéléromètre.
- Aimants
- Un boîtier permettant d'intégrer la RFduino + fixation sur le frigo (modélisation à voir).
Pour le buzzer, l'accéléromètre et les résistances, nous choisirons des composants CMS pour nous permettre d'avoir une carte plus petite.
Calendrier prévisionnel
Liste des tâches à effectuer
- Configurer la Raspberry :
- Installer et configurer le serveur.
- Créer le diagramme UML de notre future base de données.
- Créer la base sur le serveur.
- Configurer la connexion WiFi.
- Monter et programmer la RFduino :
- Connecter les différents modules au RFduino (accéléromètre, LEDs, buzzer, Batterie, module Bluetooth).
- Récupérer les consignes du smartphone grâce au Bluetooth.
- Programmer le comportement du RFduino en fonction des consignes.
- Construire le boitier final.
- Implémenter l'application mobile Android :
- Une première activité permettant de se connecter au RFduino et à la Raspberry.
- Scanner une date et un code barre.
- Ajout/suppression d'un aliment dans la base de donnée.
- Envoi d'une consigne au RFduino.
- Rendre l'interface utilisateur ergonomique (lister aliments, envoyer vers page de recettes avec l'utilisation des aliments bientôt périmés...).
Calendrier
Répartition du temps consacré au projet (120h *2) :
- Partie Raspberry : 60h
- Partie RFduino : 60h
- Partie développement mobile : 120h
Avancement du Projet
Résumé
Semaine 1
23/01 :
- Installation du logiciel Android Studio pour être prêt à commencer l'application mobile.
- Création du Repository Git sur GitHub : https://github.com/FrancoisLefevre12/Optali.git
- Réalisation de différents schémas fonctionnels pour se donner une idée du travail à effectuer, aussi bien du software que du hardware.
- Quelques précisions supplémentaires apportées sur le cahier des charges.
- Ajout de liens de référence pour la liste de matériel à acheter.
25/01 :
- Précision des composants requis (accéléromètre, buzzer, LEDs, résistances).
- Écriture du montage à la main.
- Étude du fonctionnement de l'accéléromètre, du buzzer.
- Écriture de la structure de l'application à la main.
26/01 :
- Réalisation graphique de la première page de l'application.
- Conception du schéma électrique pour tous les composants connectés au RFduino.
Semaine 2
30/01 :
- Réalisation du diagramme UML de la base de données qui sera stockée sur la Raspberry Pi
- installation de l'outil de développement mobile sur le second PC
Premières idées
Voici les premières idées de l'application mobile et du composant fixé sur le frigo.
En s'intéressant aux différentes datasheets ou données constructeur des composants que nous voulons utiliser, nous trouvons indispensable d'utiliser des résistances de 330 Ohms pour l'utilisation des LEDs, pour éviter de les griller.
Concernant l'accéléromètre, nous avons choisi un modèle qui nous permet de brancher directement ce module sur une broche du RFDuino. On branchera directement les GPIOs de la RFduino sur les ports SDA et SCL de l'accéléromètre qui correspondent à l'interface I2C pour pouvoir communiquer. On utilisera aussi la broche INT1 pour pouvoir générer des interruptions directement depuis l'accéléromètre.
On connectera le buzzer directement à une broche de la RFduino aussi. Concernant celui-ci il reste une incertitude puisqu'on ne trouve aucune information sur le courant à fournir pour l'alimentation de ce composant sur sa datasheet. Après différentes recherches sur Internet, il pourrait être nécessaire d'utiliser un montage amplificateur à transistor comme un émetteur commun pour booster le courant en sortie d'une broche GPIO. Quelques buzzers trouvés avec des données constructeur montrent que ce type de composant nécessite généralement un courant d'environ 30 mA. Nous verrons dans la pratique si cela sera vraiment nécessaire. Par sécurité, on ajoutera un transistor bipolaire par sécurité dans la liste de matériel.
Base de donnée
Nos données alimentaires disponibles par toute la famille doivent être stocké sur un serveur de base de donnée externe (tel une Raspberry pi). Nous nous proposons de créer le diagramme UML représentant cette future base de donnée.
On créera donc 3 entités. Date, Product et Recipe.
- Product rassemble les aliments qui sont ou ont été dans la réserve alimentaire. NbProdIn permet de connaître le nombre de produits identiques (possibilité de date différentes mais pas de doublons et on garde l'information de quantité. NbProdBought donne une information sur le nombre de produits identique ayant été acheté depuis la mise en service de la base de donnée. Ainsi nous pourrons par la suite proposer une liste de course à l'utilisateur en fonction de la fréquence d'achat des produits.
- Recipe contient les recettes que pourra rentrer l'utilisateur sur l'application. L'utilisateur pourra ainsi se voir proposer des recettes en fonction de ce qu'il a dans son frigo et de ses recettes personnelles.
