Chytrý koš IDC2018 IOT: 8 kroků

2025 Autor: John Day | [email protected]. Naposledy změněno: 2025-01-23 14:38

Dobré nakládání s odpady se stalo základním problémem naší planety. Ve veřejných a přírodních prostorách mnozí nevěnují pozornost odpadu, který po sobě zanechávají. Když není k dispozici žádný popelář, je snazší nechat odpad na místě, než jej přivézt zpět. I takzvané konzervované prostory jsou znečištěny odpadem.

Proč potřebujeme inteligentní odpadkový koš? (Řešení)

Aby byly zachovány přírodní oblasti, je důležité zajistit dobře spravovaná sběrná místa odpadu: Aby se zabránilo jejich přelévání, musí být koše pravidelně zvedány. Je těžké projít správným časem: příliš brzy a odpadky mohou být prázdné, příliš pozdě a odpadky mohou přetékat. Tento problém je o to kritičtější, když je do koše obtížně přístupný (například na turistických stezkách v horách). V tomto racionálním nakládání s odpady může být třídění velkou výzvou. Organický odpad může příroda přímo zpracovávat při kompostování.

Účel projektu

Účelem našeho projektu je poskytnout kontrolní zařízení pro inteligentní odpadkový koš. Toto zařízení integruje několik senzorů, které dohlížejí na stav koše.

• Kapacitní senzor: založený na ultrazvukovém systému, slouží k prevenci přetečení upozorněním týmu pro sběr odpadků.
• Snímač teploty a vlhkosti: slouží k monitorování prostředí koše. To může být užitečné pro zvládnutí stavu organického kompostu a pro prevenci kontaminace v některých konkrétních případech (velmi vlhké nebo horké podmínky, riziko požáru ve velmi suchých podmínkách). Popelářský požár může mít dramatický dopad na životní prostředí (například může způsobit lesní požár). Kombinace hodnot teploty a vlhkosti může upozornit dozorčí tým na problém.
• PIR Pohybový senzor: na víko koše bude nainstalován detektor otevření, aby získal statistiky o používání odpadků a detekoval špatné zavření.

Krok 1: Vyžadovány hardwarové součásti

V této části popíšeme hardware a elektroniku použitou k vytvoření tohoto zařízení.

Nejprve potřebujeme jednoduchý odpadkový koš s víkem. Další: Deska NodeMCU s vestavěným modulem ESP8266 Wifi, který nám pomůže vytvořit propojení s cloudovými službami, a sadou senzorů, které dohlížejí na stav koše:

Senzory:

• DHT11 - analogový snímač teploty a vlhkosti
• Sharp IR 2Y0A21 - digitální snímač vzdálenosti / vzdálenosti
• Servomotor
• PIR pohybový senzor

Potřebný další hardware:

• Libovolný odpadkový koš s víkem
• Breadboard (obecné)
• Propojovací vodiče (spousta z nich…) Oboustranná lepicí páska!

Budeme také muset vytvořit:

• Účet AdaFruit - přijímejte a udržujte informace a statistiky o stavu přihrádky.
• Účet IFTTT - ukládejte příchozí data z Adafruit a spouštějte události v různých okrajových případech.
• Účet Blynk - umožňuje používání aplikací „Webhooks“na IFTTT.

Krok 2: Naprogramujte NodeMCU ESP8266

Zde je celý kód, neváhejte ho použít:)

Knihovny, které jsme použili, můžete snadno najít online (uvedeno v záhlaví).

*** Nezapomeňte v horní části souboru zadat své WiFi jméno a heslo

Krok 3: Zapojení

Připojení k desce NodeMCU ESP8266

DHT11

• + -> 3V3
• - -> GND
• OUT -> Pin A0

Sharp IR 2Y0A21:

• Červený vodič -> 3V3
• Černý drát -> GND
• Žlutý vodič -> Pin D3

Servomotor:

• Červený vodič -> 3V3
• Černý drát -> GND
• Bílý vodič -> Pin D3

Pohybový senzor PIR:

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

Krok 4: Architektura systému

Cloudové komponenty v architektuře:

• Adafruit IO MQTT: ESP8266 je připojen přes WiFi k cloudovým serverům Adafruit. Umožňuje nám prezentovat data shromážděná senzory ve vzdáleném počítači a na organizovaném a stručném hlavním panelu, správě historie atd.
• Služby IFTTT: Umožňuje spouštění akcí podle hodnot nebo událostí senzorů. Vytvořili jsme IFTTT applety spojující stabilní datové toky z cloudu Adafruit a nouzové události v reálném čase přímo ze senzorů.

Scénáře toku dat v systému:

1. Hodnoty jsou shromažďovány z aktivních senzorů umístěných v koši: rychlost kapacity koše, teplota koše, vlhkost koše, počet otevření koše dnes -> publikovat data u makléře MQTT -> applet IFTTT přenáší data do tabulky denních sestav Google Prostěradlo.
2. Kapacita koše je téměř plná (ostrý senzor dosáhne předdefinovaného limitu kapacity) -> Záznam o kapacitě v denní zprávě se aktualizuje -> Stanice pro kontrolu odpadu uzamkne víko koše a zobrazí čas, kdy popelář dorazí (prostřednictvím cloudového protokolu Blynk a IFTTT applet).
3. Na senzorech se měří nepravidelné hodnoty. Například riziko požáru -vysoká teplota a nízká vlhkost -> Událost je zaznamenávána na cloud Blynk -> IFTTT spouští poplach do Waste Control Station.

Krok 5: Výzvy a nedostatky

Výzvy:

Hlavní výzvou, se kterou jsme se během projektu setkali, bylo rozumným a logickým způsobem zpracovat všechna data, která naše senzory shromáždily. Po vyzkoušení různých scénářů toků dat jsme dosáhli konečného rozhodnutí, díky kterému bude systém lépe udržovatelný, opakovaně použitelný a škálovatelný.

Aktuální nedostatky:

1. Data se spoléhají na servery Blynk a jsou aktualizována po velkém zpoždění od měření v reálném čase.
2. Systém se spoléhá na vnější napájecí zdroj (připojení k generátoru energie nebo bateriím), proto stále není plně automatizovaný.
3. V případě, že se koš zapálí, musí se s ním manipulovat pomocí vnějšího zásahu.
4. Náš systém v současné době podporuje pouze jeden koš.

Krok 6: Pohled do budoucnosti…

Budoucí vylepšení:

1. Nabíjení sluneční energií.
2. Systém vlastní komprese koše.
3. Kamery monitorující koš pomocí událostí založených na počítačovém vidění (detekce požáru, přetížení koše).
4. Vyvinout autonomní auto pro cestování mezi odpadkovými koši a vyprázdnit je na základě jejich kapacit.

Možné termíny:

• Implementujte solární systém a vlastní komprimaci odpadu (asi 6 měsíců).
• Vyvinout algoritmy detekce obrazu a připojit kamerový systém, přibližně rok.
• Vyvinout algoritmus pro vybudování optimální cesty pro sběr odpadků na základě údajů ze všech zásobníků přibližně za 3 roky.

Krok 7: Závěrečné obrázky…

Krok 8: O nás

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

Doufám, že se vám tento projekt bude líbit a pozdravy z Izraele!