IDC2018 IOT Интелигентна кошче за боклук: 8 стъпки

2024 Автор: John Day | [email protected]. Последно модифициран: 2024-01-30 07:52

Доброто управление на отпадъците се превърна в основен въпрос за нашата планета. В обществените и природни пространства мнозина не обръщат внимание на отпадъците, които оставят след себе си. Когато няма наличен събирач на боклук, е по -лесно да оставите отпадъците на място, отколкото да ги върнете обратно. Дори така наречените запазени пространства са замърсени с отпадъци.

Защо се нуждаем от интелигентна кофа за отпадъци? (Решение)

За да се запазят природните зони, е важно да се осигурят добре управлявани пунктове за събиране на отпадъци: За да се предотврати преливането им, кофите трябва да се повдигат редовно. Трудно е да се премине през подходящия момент: твърде рано и боклукът може да се изпразни, твърде късно и боклукът може да прелее. Този проблем е още по -критичен, когато кошчето е трудно достъпно (например по пешеходни пътеки в планината). При това рационално управление на отпадъците сортирането може да бъде голямо предизвикателство. Органичните отпадъци могат да бъдат директно преработени от природата, при компостиране.

Цел на проекта

Целта на нашия проект е да осигури устройство за наблюдение на интелигентен кош за отпадъци. Това устройство интегрира няколко сензора за наблюдение на състоянието на боклука.

• Сензор за капацитет: базиран на ултразвуковата система, използван за предотвратяване на преливане чрез предупреждение на екипа за събиране на боклук.
• Сензор за температура и влажност: използва се за наблюдение на околната среда. Това може да бъде полезно за управление на състоянието на органичния компост и за предотвратяване на замърсяване в някои специфични случаи (много влажни или горещи условия, риск от пожар в много сухи условия). Пожарът на боклук може да има драматични ефекти върху околната среда (например може да причини горски пожар). Комбинацията от стойности на температура и влажност може да предупреди екипа за надзор за проблема.
• PIR сензор за движение: детектор за отваряне ще бъде инсталиран на капака за боклук, за да получи статистика за използването на боклука и да открие лошо затваряне.

Стъпка 1: Изискват се хардуерни компоненти

В този раздел ще опишем хардуера и електрониката, използвани за създаването на това устройство.

Първо, имаме нужда от обикновена кофа за боклук с капак. Следваща: NodeMCU платка с вграден ESP8266 Wifi модул, който ще ни помогне да създадем връзка с облачни услуги и набор от сензори за наблюдение на състоянието на боклука:

Сензори:

• DHT11 - Аналогов сензор за температура и влажност
• Sharp IR 2Y0A21 - Цифров сензор за близост / разстояние
• Серво мотор
• PIR сензор за движение

Необходим е допълнителен хардуер:

• Кошче за боклук с капак
• Платформа (обща)
• Джъмперни проводници (куп от тях …) Двустранно залепваща лента!

Също така ще трябва да създадем:

• AdaFruit акаунт - получавайте и поддържайте информация и статистика за състоянието на кошчето.
• IFTTT акаунт - съхранява входящи данни от Adafruit и задейства събития в различни крайни случаи.
• Blynk акаунт - позволява използване на приложения „Webhooks“на IFTTT.

Стъпка 2: Програмирайте NodeMCU ESP8266

Ето целия код, не се колебайте да го използвате:)

Можете лесно да намерите библиотеките, които сме използвали онлайн (споменати в заглавката).

*** Не забравяйте да въведете вашето WiFi име и парола в горната част на файла

Стъпка 3: Окабеляване

Свързване към платката NodeMCU ESP8266

DHT11

• + -> 3V3
• - -> GND
• OUT -> ПИН A0

Sharp IR 2Y0A21:

• Червен проводник -> 3V3
• Черен проводник -> GND
• Жълт проводник -> ПИН D3

Серво мотор:

• Червен проводник -> 3V3
• Черен проводник -> GND
• Бял проводник -> ПИН D3

PIR сензор за движение:

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

Стъпка 4: Архитектура на системата

Облачни компоненти в архитектурата:

• Adafruit IO MQTT: ESP8266 е свързан чрез WiFi към облачните сървъри на Adafruit. Позволява ни да представяме данните, събрани от сензорите в отдалечен компютър и в организирано и сбито табло, управление на историята и др.
• Услуги IFTTT: Позволява задействане на действия според стойностите или събитията на сензорите. Създадохме аплети IFTTT, свързващи постоянни потоци от данни от облака Adafruit и аварийни събития в реално време директно от сензори.

Сценарии на потока от данни в системата:

1. Стойностите се събират от активни сензори, разположени в контейнера: процент на капацитет на боклука, температура на контейнера, влажност на контейнера, брой пъти, когато кофата е била отворена днес -> Публикуване на данни в брокер MQTT -> Аплет IFTTT транспортира данните в таблица за ежедневни отчети Google Лист.
2. Капацитетът на боклука е почти пълен (сензорът Sharp достига предварително определена граница на капацитета) -> Актуализира се записът на капацитета в ежедневния отчет -> Станцията за контрол на отпадъците заключва капака на контейнера и показва времето, през което пристига събирачът на боклук (чрез протокол Blynk cloud и аплет IFTTT).
3. Измерват се нередовни стойности на сензорите. Например рискът от пожар -висока температура и ниска влажност -> Събитието се записва в облака Blynk -> IFTTT Активира алармата към станцията за контрол на отпадъците.

Стъпка 5: Предизвикателства и недостатъци

Предизвикателства:

Основното предизвикателство, което срещнахме по време на проекта, беше да обработим по разумен и логичен начин всички данни, които нашите сензори са събрали. След като изпробвахме различни сценарии на потоци от данни, постигнахме окончателното си решение, което прави системата по-поддържана, многократно използваема и мащабируема.

Текущи недостатъци:

1. Разчитайки на сървърите на Blynk, данните се актуализират след голямо забавяне от измерването в реално време.
2. Системата разчита на външно захранване (връзка към генератор на енергия или батерии), поради което все още не е напълно автоматизирана.
3. В случай, че кофата се запали, тя трябва да се борави с външна намеса.
4. Понастоящем нашата система поддържа само един контейнер.

Стъпка 6: Поглед към бъдещето …

Бъдещи подобрения:

1. Зареждане на слънчева енергия.
2. Система за самостоятелно компресиране на боклука.
3. Камери, наблюдаващи кошчето, като използват събития, базирани на компютърно зрение (откриване на пожар, претоварване на боклука).
4. Разработете автономен автомобил за обиколка между кофите за боклук и ги изпразнете според техния капацитет.

Възможни срокове:

• Внедрете слънчева система и самокомпресиране на боклука (около 6 месеца).
• Разработете алгоритми за откриване на изображения и Свържете система от камери, около година.
• Разработете алгоритъм за изграждане на оптимална обиколка за събиране на боклук въз основа на данни от всички контейнери за около 3 години.

Стъпка 7: Последни снимки …

Стъпка 8: За нас

Асаф Гец ---------------------------- Офир Нешер ------------------ ------ Йонатан Рон

Надявам се да се насладите на този проект и поздрави от Израел!