Inteligentný kôš IDC2018 IOT: 8 krokov

2025 Autor: John Day | [email protected]. Naposledy zmenené: 2025-01-23 15:05

Dobré nakladanie s odpadom sa stalo zásadným problémom našej planéty. Na verejných a prírodných priestranstvách mnohí nevenujú pozornosť odpadu, ktorý po sebe zanechávajú. Keď nie je k dispozícii žiadny zberač odpadu, je jednoduchšie nechať odpad na mieste, než ho priviezť späť. Dokonca aj takzvané konzervované priestory sú znečistené odpadom.

Prečo potrebujeme inteligentný odpadkový kôš? (Riešenie)

Aby sa zachovali prírodné oblasti, je dôležité zabezpečiť dobre spravované zberné miesta odpadu: Aby sa zabránilo ich pretečeniu, je potrebné koše pravidelne vykladať. Je ťažké prejsť správnym časom: príliš skoro a odpadkový kôš môže byť prázdny, príliš neskoro a môže pretekať. Tento problém je o to kritickejší, keď je kôš ťažko prístupný (napríklad na turistických chodníkoch v horách). V tomto racionálnom nakladaní s odpadom môže byť triedenie veľkou výzvou. Organický odpad môže príroda priamo spracovať pri kompostovaní.

Účel projektu

Cieľom nášho projektu je poskytnúť kontrolné zariadenie pre inteligentný odpadkový kôš. Toto zariadenie integruje niekoľko senzorov, ktoré dohliadajú na stav koša.

• Snímač kapacity: založený na ultrazvukovom systéme, ktorý sa používa na zabránenie pretečeniu tým, že upozorní tím pre zber odpadu.
• Snímač teploty a vlhkosti: slúži na monitorovanie prostredia koša. To môže byť užitočné v niektorých prípadoch na zvládnutie stavu organického kompostu a na zamedzenie kontaminácie (veľmi vlhké alebo horúce podmienky, riziko požiaru vo veľmi suchých podmienkach). Požiar odpadu môže mať dramatický vplyv na životné prostredie (napríklad môže spôsobiť požiar lesa). Kombinácia hodnôt teploty a vlhkosti môže upozorniť dozorný tím na problém.
• Senzor pohybu PIR: na veko koša bude nainštalovaný detektor otvorenia, aby sa získali štatistiky o používaní odpadu a zistilo sa zlé zatvorenie.

Krok 1: Vyžadujú sa hardvérové komponenty

V tejto časti popíšeme hardvér a elektroniku použitú na vytvorenie tohto zariadenia.

Najprv potrebujeme jednoduchý odpadkový kôš s vekom. Ďalej: doska NodeMCU so vstavaným modulom ESP8266 Wifi, ktorá nám pomôže vytvoriť prepojenie s cloudovými službami, a sadou senzorov na dohľad nad stavom koša:

Senzory:

• DHT11 - analógový snímač teploty a vlhkosti
• Sharp IR 2Y0A21 - digitálny snímač vzdialenosti / vzdialenosti
• Servo motor
• Snímač pohybu PIR

Potrebný ďalší hardvér:

• Akýkoľvek odpadkový kôš s vekom
• Breadboard (všeobecné)
• Prepojovacie vodiče (veľa z nich …) Obojstranná lepiaca páska!

Budeme tiež musieť vytvoriť:

• Účet AdaFruit - prijímajte a uchovávajte informácie a štatistiky o stave zásobníka.
• Účet IFTTT - ukladajte prichádzajúce údaje z Adafruit a spúšťajte udalosti v rôznych okrajových prípadoch.
• Účet Blynk - umožňuje používanie aplikácií „Webhooks“na IFTTT.

Krok 2: Naprogramujte NodeMCU ESP8266

Tu je celý kód, neváhajte ho použiť:)

Knižnice, ktoré sme použili, môžete ľahko nájsť online (uvedené v záhlaví).

*** Nezabudnite v hornej časti súboru zadať svoje WiFi meno a heslo

Krok 3: Zapojenie

Pripojenie k doske NodeMCU ESP8266

DHT11

• + -> 3V3
• - -> GND
• OUT -> Pin A0

Sharp IR 2Y0A21:

• Červený vodič -> 3V3
• Čierny drôt -> GND
• Žltý vodič -> Kolík D3

Servo motor:

• Červený vodič -> 3V3
• Čierny drôt -> GND
• Biely drôt -> Kolík D3

PIR snímač pohybu:

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

Krok 4: Architektúra systému

Cloudové komponenty v architektúre:

• Adafruit IO MQTT: ESP8266 je prostredníctvom WiFi pripojený k cloudovým serverom Adafruit. Umožňuje nám prezentovať údaje zozbierané senzormi vo vzdialenom počítači a na organizovanom a stručnom informačnom paneli, spravovať históriu atď.
• Služby IFTTT: Umožňuje spúšťanie akcií podľa hodnôt alebo udalostí senzorov. Vytvorili sme aplety IFTTT spájajúce stabilné toky dát z cloudu Adafruit a núdzové udalosti v reálnom čase priamo zo senzorov.

Scenáre toku údajov v systéme:

1. Hodnoty sa získavajú z aktívnych senzorov umiestnených v koši: miera kapacity koša, teplota koša, vlhkosť koša, počet otvorení koša dnes -> publikovať údaje u makléra MQTT -> aplet IFTTT prepája údaje do tabuľky denných prehľadov Google List.
2. Kapacita koša je takmer plná (ostrý senzor dosahuje vopred definovaný limit kapacity) -> Záznam o kapacite v dennej správe sa aktualizuje -> Stanica na kontrolu odpadu uzamkne veko koša a zobrazí čas príchodu zberača odpadu (prostredníctvom cloudového protokolu Blynk a IFTTT applet).
3. Merajú sa nepravidelné hodnoty na snímačoch. Napríklad riziko požiaru -vysoká teplota a nízka vlhkosť vzduchu -> Udalosť je zaznamenaná v oblaku Blynk -> IFTTT spustí poplach do stanice na kontrolu odpadu.

Krok 5: Výzvy a nedostatky

Výzvy:

Hlavnou výzvou, s ktorou sme sa počas projektu stretli, bolo rozumným a logickým spôsobom spracovať všetky údaje, ktoré naše senzory zhromaždili. Po vyskúšaní rôznych scenárov toku údajov sme dosiahli naše konečné rozhodnutie, vďaka ktorému bude systém udržiavateľnejší, opakovane použiteľný a škálovateľnejší.

Aktuálne nedostatky:

1. Údaje sa spoliehajú na servery Blynk a aktualizujú sa po veľkom oneskorení z merania v reálnom čase.
2. Systém sa spolieha na vonkajší napájací zdroj (pripojenie k generátoru energie alebo batériám), preto stále nie je plne automatizovaný.
3. V prípade, že sa kôš vznieti, musí sa s ním manipulovať vonkajším zásahom.
4. Náš systém v súčasnosti podporuje iba jeden kôš.

Krok 6: Pohľad do budúcnosti …

Budúce vylepšenia:

1. Nabíjanie slnečnou energiou.
2. Systém vlastnej kompresie koša.
3. Fotoaparáty monitorujúce kôš pomocou udalostí založených na počítačovom videní (detekcia požiaru, preťaženie koša).
4. Vyvinúť autonómne auto na cestovanie medzi odpadkovými košmi a vyprázdniť ho na základe ich kapacít.

Možné termíny:

• Implementujte slnečný systém a vlastnú kompresiu odpadu (asi 6 mesiacov).
• Vyvinúť algoritmy na detekciu obrazu a pripojiť kamerový systém, približne rok.
• Vypracujte algoritmus na vybudovanie optimálnej cesty pre zber odpadu na základe údajov zo všetkých košov za približne 3 roky.

Krok 7: Záverečné obrázky…

Krok 8: O nás

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

Dúfam, že sa vám tento projekt bude páčiť a pozdravy z Izraela!