IDC2018 IOT Smart papperskorg: 8 steg

2024 Författare: John Day | [email protected]. Senast ändrad: 2024-01-30 12:44

God avfallshantering har blivit en viktig fråga för vår planet. I offentliga och naturliga utrymmen uppmärksammar många inte det avfall de lämnar efter sig. När det inte finns någon skräpsamlare är det lättare att lämna avfall på plats än att ta tillbaka det. Även de så kallade bevarade utrymmena är förorenade av avfall.

Varför behöver vi en smart papperskorg? (Lösning)

För att bevara naturområden är det viktigt att tillhandahålla väl hanterade avfallsuppsamlingsplatser: För att förhindra att de rinner över måste papperskorgarna lyftas regelbundet. Det är svårt att komma igenom rätt tid: för tidigt, och papperskorgen kan vara tom, för sent och papperskorgen kan flyta över. Detta problem är desto mer kritiskt när papperskorgen är svåråtkomlig (t.ex. på vandringsleder i bergen). I denna rationella avfallshantering kan sortering vara en stor utmaning. Organiskt avfall kan bearbetas direkt av naturen i kompostering.

Syftet med projektet

Syftet med vårt projekt är att tillhandahålla en övervakningsanordning för en intelligent soptunna. Denna enhet integrerar flera sensorer för att övervaka papperskorgen.

• Kapacitetssensor: baserad på ultraljudssystemet, som används för att förhindra överflöd genom att varna skräpinsamlingsteamet.
• Temperatur- och fuktsensor: används för att övervaka papperskorgen. Detta kan vara användbart för att hantera tillståndet för organisk kompost och för att förhindra kontaminering i vissa specifika fall (mycket våta eller varma förhållanden, risk för brand i mycket torra förhållanden). En sopbrand kan ha dramatiska effekter på miljön (till exempel kan det orsaka skogsbrand). Kombinationen av temperatur- och fuktighetsvärden kan varna övervakningsteamet om problemet.
• PIR Rörelsesensor: en öppningsdetektor kommer att installeras på papperskorgen för att få statistik över sopanvändning och upptäcka dålig stängning.

Steg 1: Hårdvarukomponenter krävs

I det här avsnittet kommer vi att beskriva hårdvaran och elektroniken som används för att skapa denna enhet.

Först behöver vi en enkel papperskorg med lock. Nästa: NodeMCU-kort med en inbyggd ESP8266 Wifi-modul som hjälper oss att skapa anslutning med molntjänster och en uppsättning sensorer för att övervaka papperskorgen:

Sensorer:

• DHT11 - Temperatur och luftfuktighet analog sensor
• Sharp IR 2Y0A21 - Digital närhet / distanssensor
• Servomotor
• PIR rörelsesensor

Ytterligare hårdvara behövs:

• Alla papperskorgar med lock
• Brödbräda (generisk)
• Bygeltrådar (ett gäng av dem …) Dubbelsidig tejp!

Vi måste också skapa:

• AdaFruit -konto - ta emot och underhålla information och statistik om papperskorgen.
• IFTTT -konto - lagra inkommande data från Adafruit och trigga händelser i olika kantfall.
• Blynk -konto - möjliggör användning av “Webhooks” -applikationer på IFTTT.

Steg 2: Programmera NodeMCU ESP8266

Här är hela koden, använd den gärna:)

Du kan enkelt hitta de bibliotek vi har använt online (nämns i rubriken).

*** Glöm inte att ange ditt WiFi -namn och lösenord högst upp i filen

Steg 3: Kabeldragning

Anslutning till NodeMCU ESP8266 -kortet

DHT11

• + -> 3V3
• - -> GND
• UT -> Stift A0

Sharp IR 2Y0A21:

• Röd tråd -> 3V3
• Svart tråd -> GND
• Gul tråd -> Stift D3

Servomotor:

• Röd tråd -> 3V3
• Svart tråd -> GND
• Vit tråd -> Stift D3

PIR rörelsesensor:

• VCC -> 3V3
• GND -> GND
• UT -> Stift D1

Steg 4: Systemarkitektur

Molnkomponenter i arkitektur:

• Adafruit IO MQTT: ESP8266 är ansluten via WiFi till Adafruits molnservrar. Tillåter oss att presentera data som samlats in av sensorerna i en fjärrdator och i en organiserad och kortfattad instrumentpanel, hantera historik etc.
• IFTTT -tjänster: Tillåter utlösande åtgärder enligt sensorernas värden eller händelser. Vi har skapat IFTTT-appletar som förbinder stabila dataflöden från Adafruit-molnet och akuta händelser i realtid direkt från sensorer.

Dataflödesscenarier i systemet:

1. Värden samlas in från aktiva sensorer som ligger på papperskorgen: papperskorgen, soptemperatur, behållarfuktighet, antal gånger facket öppnades idag -> Publicera data till MQTT -mäklare -> IFTTT -applet leder data till en daglig rapporttabell Google Ark.
2. Papperskorgen är nästan full (Skarp sensor når en fördefinierad kapacitetsgräns) -> Kapacitetsinmatning i den dagliga rapporten uppdateras -> Avfallskontrollstation låser behållarens lock och visar den tid under vilken sopsamlaren anländer (via Blynks molnprotokoll) och IFTTT -applet).
3. Oregelbundna värden på sensorer mäts. Till exempel brandrisk -hög temperatur och låg luftfuktighet -> Händelse registreras på Blynk -molnet -> IFTTT utlöser larm till avfallskontrollstation.

Steg 5: Utmaningar och brister

Utmaningar:

Den största utmaningen vi har stött på under projektet var att på ett rimligt och logiskt sätt bearbeta all data som våra sensorer hade samlat in. Efter att ha provat olika dataflödesscenarier uppnådde vi vårt slutgiltiga beslut som gör systemet mer underhållbart, återanvändbart och skalbart.

Nuvarande brister:

1. Baserat på Blynks servrar uppdateras data efter en stor fördröjning från dess realtidsmätning.
2. Systemet är beroende av en yttre strömförsörjning (anslutning till en generator eller batterier), så det är fortfarande inte helt automatiserat.
3. Om behållaren fattar eld måste den hanteras med hjälp av yttre ingrepp.
4. För närvarande stöder vårt system bara en enda soptunna.

Steg 6: Titta in i framtiden …

Framtida förbättringar:

1. Solenergiladdning.
2. Självskräpskomprimeringssystem.
3. Kameror övervakar papperskorgen med hjälp av datorsynbaserade händelser (upptäcker brand, överbelastning av papperskorgen).
4. Utveckla en autonom bil för att turnera mellan papperskorgen och töm dem utifrån deras kapacitet.

Möjliga tidsfrister:

• Implementera ett solsystem och självskräpskomprimering (ca 6 månader).
• Utveckla bilddetekteringsalgoritmer och Anslut ett kamerasystem, ungefär ett år.
• Utveckla en algoritm för att bygga en optimal rundtur för sophämtning baserat på data från alla soptunnor på cirka 3 år.

Steg 7: Sista bilder …

Steg 8: Om oss

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

Hoppas du kommer att tycka om detta projekt och hälsningar från Israel!