Inteligentny kosz na śmieci IDC2018 IOT: 8 kroków

2025 Autor: John Day | [email protected]. Ostatnio zmodyfikowany: 2025-01-23 15:03

Dobra gospodarka odpadami stała się istotną kwestią dla naszej planety. W przestrzeniach publicznych i naturalnych wielu nie zwraca uwagi na odpady, które zostawiają. Gdy nie ma dostępnego śmietnika, łatwiej jest zostawić odpady na miejscu niż przywieźć je z powrotem. Nawet tak zwane przestrzenie konserwowane są zanieczyszczone odpadami.

Dlaczego potrzebujemy inteligentnego kosza na śmieci? (Rozwiązanie)

Aby zachować obszary naturalne, ważne jest zapewnienie dobrze zarządzanych punktów zbiórki odpadów: Aby zapobiec ich przepełnieniu, kosze należy regularnie podnosić. Trudno przebrnąć we właściwym czasie: za wcześnie i kosz może być pusty, za późno i kosz może się przelać. Problem ten jest tym bardziej krytyczny, gdy kosz jest trudno dostępny (np. na szlakach turystycznych w górach). W tej racjonalnej gospodarce odpadami, sortowanie może być dużym wyzwaniem. Odpady organiczne mogą być bezpośrednio przetwarzane przez naturę, w kompostowaniu.

Cel Projektu

Celem naszego projektu jest dostarczenie urządzenia do nadzoru inteligentnego kosza na śmieci. To urządzenie integruje kilka czujników do nadzorowania stanu śmieci.

• Czujnik pojemności: oparty na systemie ultradźwiękowym, używany do zapobiegania przepełnieniom poprzez alarmowanie zespołu zajmującego się wywozem śmieci.
• Czujnik temperatury i wilgotności: służy do monitorowania środowiska śmieci. Może to być przydatne do zarządzania stanem kompostu organicznego i zapobiegania skażeniu w niektórych szczególnych przypadkach (bardzo mokre lub gorące warunki, ryzyko pożaru w bardzo suchych warunkach). Pożar śmieci może mieć dramatyczne skutki dla środowiska (na przykład może spowodować pożar lasu). Połączenie wartości temperatury i wilgotności może ostrzec zespół nadzoru o problemie.
• Czujnik ruchu PIR: czujnik otwarcia zostanie zainstalowany na pokrywie kosza, aby uzyskać statystyki dotyczące wykorzystania śmieci i wykryć nieprawidłowe zamknięcie.

Krok 1: Wymagane komponenty sprzętowe

W tej sekcji opiszemy sprzęt i elektronikę użyte do stworzenia tego urządzenia.

Najpierw potrzebujemy prostego kosza na śmieci z pokrywką. Dalej: Płyta NodeMCU z wbudowanym modułem Wifi ESP8266, który pomoże nam stworzyć łączność z usługami w chmurze, oraz zestawem czujników do nadzorowania stanu kosza:

Czujniki:

• DHT11 - Czujnik analogowy temperatury i wilgotności
• Sharp IR 2Y0A21 - Cyfrowy czujnik zbliżeniowy / odległościowy
• Siłownik
• Czujnik ruchu PIR

Potrzebny dodatkowy sprzęt:

• Dowolny kosz na śmieci z pokrywką
• Deska do krojenia chleba (ogólna)
• Przewody połączeniowe (kilka ich…) Dwustronna taśma klejąca!

Musimy też stworzyć:

• Konto AdaFruit - otrzymywanie i utrzymywanie informacji i statystyk o stanie kosza.
• Konto IFTTT - przechowuj dane przychodzące z Adafruit i wyzwalaj zdarzenia w różnych przypadkach brzegowych.
• Konto Blynk - umożliwia korzystanie z aplikacji „Webhooks” na IFTTT.

Krok 2: Zaprogramuj NodeMCU ESP8266

Oto cały kod, nie krępuj się go używać:)

Możesz łatwo znaleźć biblioteki, z których korzystaliśmy online (wymienione w nagłówku).

*** Nie zapomnij wpisać swojej nazwy Wi-Fi i hasła na górze pliku

Krok 3: Okablowanie

Połączenie z płytą NodeMCU ESP8266

DHT11

• + -> 3V3
• - -> GND
• OUT -> Pin A0

Ostry IR 2Y0A21:

• Czerwony przewód -> 3V3
• Czarny przewód -> GND
• Żółty przewód -> Pin D3

Siłownik:

• Czerwony przewód -> 3V3
• Czarny przewód -> GND
• Przewód biały -> Pin D3

Czujnik ruchu PIR:

• VCC -> 3V3
• GND -> GND
• OUT -> Pin D1

Krok 4: Architektura systemu

Komponenty chmury w architekturze:

• Adafruit IO MQTT: ESP8266 jest podłączony przez Wi-Fi do serwerów w chmurze Adafruit. Pozwala nam prezentować dane zebrane przez czujniki na zdalnym komputerze oraz w zorganizowanym i zwięzłym dashboardzie, zarządzaniu historią itp.
• Usługi IFTTT: Umożliwia wyzwalanie działań zgodnie z wartościami czujników lub zdarzeniami. Stworzyliśmy aplety IFTTT łączące stały przepływ danych z chmury Adafruit oraz zdarzenia awaryjne w czasie rzeczywistym bezpośrednio z czujników.

Scenariusze przepływu danych w Systemie:

1. Wartości są zbierane z aktywnych czujników znajdujących się na koszu: wskaźnik pojemności kosza, temperatura kosza, wilgotność kosza, ile razy dzisiaj kosz został otwarty -> Opublikuj dane do brokera MQTT -> Aplet IFTTT przesyła dane do tabeli raportów dziennych Google Arkusz.
2. Pojemność kosza jest prawie pełna (czujnik Sharp osiąga wstępnie zdefiniowany limit pojemności) -> Wpis pojemności w raporcie dziennym jest aktualizowany -> Stacja Kontroli Odpadów blokuje pokrywę kosza i wyświetla czas przybycia śmieciarza (poprzez protokół chmury Blynk i aplet IFTTT).
3. Mierzone są nieregularne wartości na czujnikach. Na przykład ryzyko pożaru - wysoka temperatura i niska wilgotność -> Zdarzenie jest rejestrowane w chmurze Blynk -> IFTTT Wyzwala alarm do Stacji Kontroli Odpadów.

Krok 5: Wyzwania i braki

Wyzwania:

Głównym wyzwaniem, jakie napotkaliśmy podczas projektu, było przetworzenie w rozsądny i logiczny sposób wszystkich danych, które zebrały nasze czujniki. Po wypróbowaniu różnych scenariuszy przepływu danych podjęliśmy ostateczną decyzję, która sprawi, że system będzie łatwiejszy w utrzymaniu, możliwy do ponownego użycia i skalowalny.

Aktualne braki:

1. Opierając się na serwerach Blynk, dane są aktualizowane z dużym opóźnieniem od pomiaru w czasie rzeczywistym.
2. System opiera się na zewnętrznym zasilaniu (podłączenie do agregatu prądotwórczego lub akumulatorów), dlatego nadal nie jest w pełni zautomatyzowany.
3. Jeśli pojemnik się zapali, należy się z nim obchodzić przy użyciu zewnętrznej interwencji.
4. Obecnie nasz system obsługuje tylko jeden pojemnik.

Krok 6: Patrząc w przyszłość…

Przyszłe ulepszenia:

1. Ładowanie energii słonecznej.
2. Samodzielny system kompresji śmieci.
3. Kamery monitorujące kosz, wykorzystujące zdarzenia komputerowe (wykrywanie pożaru, przeładowanie śmieci).
4. Opracuj autonomiczny samochód do podróżowania między koszami na śmieci i opróżniaj je w oparciu o ich możliwości.

Możliwe terminy:

• Wdrożenie systemu solarnego i samodzielna kompresja śmieci (około 6 miesięcy).
• Opracuj algorytmy wykrywania obrazu i podłącz system kamer, około roku.
• Opracuj algorytm do zbudowania optymalnej trasy do zbierania śmieci na podstawie danych ze wszystkich pojemników w ciągu około 3 lat.

Krok 7: Ostateczne zdjęcia…

Krok 8: O nas

Asaf Getz ---------------------------- Ofir Nesher ------------------ ------ Yonathan Ron

Mam nadzieję, że spodoba Ci się ten projekt i pozdrowienia z Izraela!