IDC2018 IOT Smart Trash Bin - Ajarnpa

2024 Auteur: John Day | [email protected]. Laatst gewijzigd: 2024-01-30 11:17

Goed afvalbeheer is een essentiële kwestie geworden voor onze planeet. In openbare en natuurlijke ruimtes letten velen niet op het afval dat ze achterlaten. Wanneer er geen vuilnisophaler aanwezig is, is het makkelijker om afval op de site te laten dan terug te brengen. Zelfs de zogenaamde bewaarde ruimtes zijn vervuild door afval.

Waarom hebben we een slimme afvalbak nodig? (Oplossing)

Voor het behoud van natuurgebieden is het belangrijk om te zorgen voor goed beheerde afvalinzamelpunten: om te voorkomen dat ze overlopen, moeten de bakken regelmatig worden verhoogd. Het is moeilijk om de juiste tijd door te komen: te vroeg en de prullenbak kan leeg zijn, te laat en de prullenbak loopt over. Dit probleem is des te belangrijker wanneer de bak moeilijk toegankelijk is (zoals op wandelpaden in de bergen). Bij dit rationele afvalbeheer kan sorteren een grote uitdaging zijn. Organisch afval kan door de natuur direct worden verwerkt in compostering.

Doel van het project

Het doel van ons project is om een toezichtapparaat te leveren voor een intelligente afvalbak. Dit apparaat integreert verschillende sensoren om toezicht te houden op de staat van het afval.

• Capaciteitssensor: gebaseerd op het ultrasone systeem, gebruikt om overlopen te voorkomen door het afvalophaalteam te waarschuwen.
• Temperatuur- en vochtigheidssensor: gebruikt om de afvalomgeving te bewaken. Dit kan nuttig zijn om de toestand van organische compost te beheersen en om besmetting in bepaalde specifieke gevallen te voorkomen (zeer natte of hete omstandigheden, brandgevaar in zeer droge omstandigheden). Een vuilnisbrand kan dramatische gevolgen hebben voor het milieu (het kan bijvoorbeeld een bosbrand veroorzaken). De combinatie van de temperatuur- en vochtigheidswaarden kan het supervisieteam waarschuwen voor het probleem.
• PIR-bewegingssensor: er wordt een openingsdetector op het deksel van de prullenbak geïnstalleerd om statistieken over afvalgebruik te krijgen en een slechte sluiting te detecteren.

Stap 1: Vereiste hardwarecomponenten

In dit gedeelte beschrijven we de hardware en elektronica die zijn gebruikt om dit apparaat te maken.

Ten eerste hebben we een eenvoudige prullenbak met een deksel nodig. Vervolg: NodeMCU-bord met een ingebouwde ESP8266 Wifi-module die ons zal helpen connectiviteit met cloudservices te creëren, en een set sensoren om toezicht te houden op de staat van de prullenbak:

Sensoren:

• DHT11 - Analoge temperatuur- en vochtigheidssensor
• Sharp IR 2Y0A21 - Nabijheid / Afstand digitale sensor
• Servomotor
• PIR bewegingssensor

Extra hardware nodig:

• Elke prullenbak met een deksel
• Breadboard (generiek)
• Overbruggingsdraden (een heleboel…) Dubbelzijdig plakband!

We moeten ook het volgende maken:

• AdaFruit-account - ontvang en onderhoud informatie en statistieken over de status van de bak.
• IFTTT-account - sla inkomende gegevens van Adafruit op en activeer gebeurtenissen in verschillende randgevallen.
• Blynk-account - maakt het gebruik van "Webhooks" -toepassingen op IFTTT mogelijk.

Stap 2: Programmeer de NodeMCU ESP8266

Hier is de hele code, voel je vrij om hem te gebruiken:)

U kunt de bibliotheken die we hebben gebruikt gemakkelijk online vinden (vermeld in de kop).

***Vergeet niet uw WiFi-naam en wachtwoord bovenaan het bestand in te voeren

Stap 3: Bedrading

Verbinding met het NodeMCU ESP8266-bord

DHT11

• + -> 3V3
• - -> GND
• UIT -> Pin A0

Scherpe IR 2Y0A21:

• Rode draad -> 3V3
• Zwarte draad -> GND
• Gele draad -> Pin D3

Servomotor:

• Rode draad -> 3V3
• Zwarte draad -> GND
• Witte draad -> Pin D3

PIR bewegingssensor:

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

Stap 4: Systeemarchitectuur

Cloudcomponenten in architectuur:

• Adafruit IO MQTT: De ESP8266 is via wifi verbonden met de cloudservers van Adafruit. Hiermee kunnen we de door de sensoren verzamelde gegevens op een externe computer en in een overzichtelijk en beknopt dashboard presenteren, de geschiedenis beheren enz.
• IFTTT-services: Hiermee kunnen acties worden geactiveerd op basis van de waarden of gebeurtenissen van sensoren. We hebben IFTTT-applets gemaakt die stabiele gegevensstromen uit de Adafruit-cloud en realtime noodgebeurtenissen rechtstreeks van sensoren verbinden.

Gegevensstroomscenario's in het systeem:

1. Waarden worden verzameld van actieve sensoren die zich op de prullenbak bevinden: prullenbakcapaciteit, baktemperatuur, bakvochtigheid, aantal keren dat de bak vandaag is geopend -> Gegevens publiceren naar MQTT-makelaar -> IFTTT-applet leidt de gegevens naar een dagelijkse rapporttabel Google Vel.
2. Prullenbakcapaciteit is bijna vol (Sharp sensor bereikt een vooraf gedefinieerde capaciteitslimiet) -> Capaciteitsinvoer op het dagelijkse rapport wordt bijgewerkt -> Waste Control Station vergrendelt het deksel van de prullenbak en geeft de tijd weer waarin de vuilnisman arriveert (via Blynk-cloudprotocol en IFTTT-applet).
3. Onregelmatige waarden op sensoren worden gemeten. Brandrisico - hoge temperatuur en lage vochtigheid -> Gebeurtenis wordt bijvoorbeeld vastgelegd op de Blynk-cloud -> IFTTT Activeert alarm naar afvalcontrolestation.

Stap 5: Uitdagingen en tekortkomingen

Uitdagingen:

De belangrijkste uitdaging die we tijdens het project zijn tegengekomen, was om op een redelijke en logische manier alle gegevens te verwerken die onze sensoren hadden verzameld. Na verschillende scenario's voor gegevensstromen te hebben uitgeprobeerd, kwamen we tot onze uiteindelijke beslissing die het systeem beter onderhoudbaar, herbruikbaar en schaalbaar maakt.

Huidige tekortkomingen:

1. Vertrouwend op Blynk-servers, worden de gegevens bijgewerkt na een grote vertraging vanaf de realtime meting.
2. Het systeem is afhankelijk van een externe voeding (aansluiting op een stroomgenerator of batterijen), dus het is nog steeds niet volledig geautomatiseerd.
3. In het geval dat de bak vlam vat, moet deze worden behandeld met behulp van uiterlijke interventie.
4. Momenteel ondersteunt ons systeem slechts één enkele bak.

Stap 6: In de toekomst kijken…

Toekomstige verbeteringen:

1. Opladen van zonne-energie.
2. Zelf-prullenbak-compressiesysteem.
3. Camera's die de prullenbak in de gaten houden, met behulp van op computervisie gebaseerde gebeurtenissen (detectie van brand, overbelasting van afval).
4. Ontwikkel een zelfrijdende auto om tussen vuilnisbakken te toeren en leeg ze op basis van hun capaciteiten.

Mogelijke termijnen:

• Implementeer een zonnestelsel en zelfcompressie (ongeveer 6 maanden).
• Ontwikkel algoritmen voor beelddetectie en sluit een camerasysteem aan, ongeveer een jaar.
• Ontwikkel een algoritme om een optimale tour voor afvalinzameling te bouwen op basis van gegevens van alle bakken in ongeveer 3 jaar.

Stap 7: Laatste foto's …

Stap 8: Over ons

Asaf Getz ---------------------------- Ofir Nesher ------------------ ------ Jonathan Ron

Ik hoop dat je zult genieten van dit project en groeten uit Israël!