Paperera intel·ligent IDC2018 IOT: 8 passos

2024 Autora: John Day | [email protected]. Última modificació: 2024-01-30 08:14

La bona gestió dels residus s’ha convertit en un tema essencial per al nostre planeta. Als espais públics i naturals, molts no presten atenció als residus que deixen enrere. Quan no hi ha cap col·lector d’escombraries disponible, és més fàcil deixar residus al lloc que recuperar-los. Fins i tot els anomenats espais conservats estan contaminats pels residus.

Per què necessitem una paperera intel·ligent? (Solució)

Per preservar les zones naturals, és important proporcionar punts de recollida de residus ben gestionats: per evitar el seu desbordament, els contenidors s’han d’alçar regularment. És difícil passar el moment adequat: massa aviat, i la brossa pot estar buida, massa tard i la brossa es pot desbordar. Aquest problema és encara més crític quan és difícil accedir a la paperera (com ara a les rutes de senderisme a la muntanya). En aquesta gestió racional de residus, classificar pot ser un repte important. Els residus orgànics es poden processar directament per naturalesa, en compostatge.

Finalitat del projecte

El propòsit del nostre projecte és proporcionar un dispositiu de supervisió per a una paperera intel·ligent. Aquest dispositiu integra diversos sensors per supervisar l’estat de les escombraries.

• Sensor de capacitat: basat en el sistema d'ultrasons, utilitzat per evitar desbordaments alertant l'equip de recollida d'escombraries.
• Sensor de temperatura i humitat: s’utilitza per controlar l’entorn de les escombraries. Això pot ser útil per controlar l’estat del compost orgànic i per evitar la contaminació en algun cas concret (condicions molt humides o caloroses, risc d’incendi en condicions molt seques). Un incendi d’escombraries pot tenir efectes dramàtics sobre el medi ambient (per exemple, pot provocar un incendi forestal). La combinació dels valors de temperatura i humitat pot alertar l’equip de supervisió sobre el problema.
• Sensor de moviment PIR: s’instal·larà un detector d’obertura a la tapa de les escombraries per obtenir estadístiques sobre l’ús d’escombraries i detectar un tancament defectuós.

Pas 1: es requereixen components de maquinari

En aquesta secció, descriurem el maquinari i l’electrònica utilitzats per crear aquest dispositiu.

En primer lloc, necessitem una paperera senzilla amb tapa. Següent: placa NodeMCU amb un mòdul Wifi ESP8266 integrat que ens ajudarà a crear connectivitat amb serveis al núvol i un conjunt de sensors per supervisar l’estat de la paperera:

Sensors:

• DHT11: sensor analògic de temperatura i humitat
• Sharp IR 2Y0A21: sensor digital de proximitat / distància
• Servomotor
• Sensor de moviment PIR

Es necessita maquinari addicional:

• Qualsevol paperera amb tapa
• Tauler de pa (genèric)
• Filferros de pont (un munt d'ells …) Cinta adhesiva de doble cara!

També haurem de crear:

• Compte AdaFruit: rep i manté informació i estadístiques sobre l'estat de la paperera.
• Compte IFTTT: emmagatzema les dades entrants d'Adafruit i desencadena esdeveniments en diferents casos d'avantguarda.
• Compte de Blynk: permet utilitzar aplicacions "Webhooks" a IFTTT.

Pas 2: programa el NodeMCU ESP8266

Aquí teniu tot el codi, no dubteu a utilitzar-lo:)

Podeu trobar fàcilment les biblioteques que hem utilitzat en línia (esmentades a la capçalera).

*** No oblideu introduir el vostre nom i contrasenya WiFi a la part superior del fitxer

Pas 3: cablejat

Connexió a la placa NodeMCU ESP8266

DHT11

• + -> 3V3
• - -> GND
• OUT -> Pin A0

Sharp IR 2Y0A21:

• Fil vermell -> 3V3
• Fil negre -> GND
• Fil groc -> Pin D3

Servomotor:

• Fil vermell -> 3V3
• Fil negre -> GND
• Fil blanc -> Pin D3

Sensor de moviment PIR:

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

Pas 4: Arquitectura del sistema

Components del núvol a l'arquitectura:

• Adafruit IO MQTT: l’ESP8266 està connectat mitjançant WiFi als servidors en núvol d’Adafruit. Ens permet presentar les dades recollides pels sensors en un ordinador remot i en un tauler organitzat i concís, gestionar l'historial, etc.
• Serveis IFTTT: permet activar accions segons els valors o els esdeveniments dels sensors. Hem creat miniaplicacions IFTTT que connecten fluxos de dades constants des del núvol d’Adafruit i esdeveniments d’emergència en temps real directament des dels sensors.

Escenaris de flux de dades al sistema:

1. Els valors es recopilen dels sensors actius ubicats a la paperera: velocitat de capacitat de la paperera, temperatura de la paperera, humitat de la paperera, nombre de vegades que s’ha obert la paperera avui -> Publicar dades al corredor MQTT -> L’applet IFTTT canalitza les dades a una taula d’informes diaris de Google Full.
2. La capacitat de la paperera està gairebé plena (el sensor Sharp arriba a un límit de capacitat predefinit) -> S’actualitza l’entrada de capacitat a l’informe diari -> L’estació de control de residus bloqueja la tapa de la paperera i mostra l’hora en què arriba el col·lector d’escombraries (mitjançant el protocol de núvol Blynk i la miniaplicació IFTTT).
3. Es mesuren els valors irregulars dels sensors. Per exemple, risc d'incendi - alta temperatura i baixa humitat -> L'esdeveniment es registra al núvol de Blynk -> IFTTT activa l'alarma a l'estació de control de residus.

Pas 5: reptes i deficiències

Desafiaments:

El principal repte que ens hem trobat durant el projecte va ser processar, de manera lògica i raonable, totes les dades que havien recollit els nostres sensors. Després de provar diferents escenaris de flux de dades, vam aconseguir la nostra decisió final que fa que el sistema sigui més mantenible, reutilitzable i escalable.

Deficiències actuals:

1. Basant-se en els servidors de Blynk, les dades s’actualitzen després d’un gran retard des del mesurament en temps real.
2. El sistema es basa en una font d’alimentació externa (connexió a un generador d’energia o bateries), de manera que encara no està totalment automatitzada.
3. En cas que el contenidor s’encengui, s’ha de manipular mitjançant intervenció exterior.
4. Actualment, el nostre sistema només admet una única paperera.

Pas 6: Mirar cap al futur …

Millores futures:

1. Càrrega d'energia solar.
2. Sistema de compressió automàtica d’escombraries.
3. Càmeres que controlen la paperera, mitjançant esdeveniments basats en la visió per ordinador (detecten foc, sobrecàrrega de brossa).
4. Desenvolupeu un cotxe autònom per recórrer les escombraries i buidar-los en funció de les seves capacitats.

Terminis possibles:

• Implementar un sistema solar i auto-compressió de brossa (uns 6 mesos).
• Desenvolupeu algorismes de detecció d’imatges i connecteu un sistema de càmeres aproximadament un any.
• Desenvolupeu un algorisme per crear un recorregut òptim per a la recollida d'escombraries basat en dades de tots els contenidors en uns 3 anys.

Pas 7: imatges finals …

Pas 8: Sobre nosaltres

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

Espero que gaudiu d’aquest projecte i de les salutacions d’Israel!