سطل زباله هوشمند IDC2018 IOT: 8 مرحله

2024 نویسنده: John Day | [email protected]. آخرین اصلاح شده: 2024-01-30 08:55

مدیریت خوب پسماند به یک مسئله اساسی برای سیاره ما تبدیل شده است. در فضاهای عمومی و طبیعی ، بسیاری به زباله هایی که به جا می گذارند توجه نمی کنند. وقتی هیچ سطل زباله ای در دسترس نباشد ، راحت تر می توان زباله ها را در محل رها کرد تا آنها را به عقب برگرداند. حتی فضاهای به اصطلاح محافظت شده نیز به وسیله زباله آلوده می شوند.

چرا به سطل زباله هوشمند نیاز داریم؟ (راه حل)

برای حفظ مناطق طبیعی ، تهیه نقاط جمع آوری زباله به خوبی مدیریت شده مهم است: برای جلوگیری از سرریز شدن آنها ، سطل ها باید مرتباً بلند شوند. گذراندن زمان مناسب سخت است: خیلی زود ، و سطل زباله می تواند خالی باشد ، خیلی دیر و سطل زباله می تواند سرریز شود. این مشکل هنگامی که دسترسی به سطل زباله دشوار است (مانند مسیرهای پیاده روی در کوه) بسیار مهمتر است. در این مدیریت منطقی پسماند ، مرتب سازی می تواند یک چالش بزرگ باشد. زباله های آلی را می توان مستقیماً توسط طبیعت ، در کمپوست ، پردازش کرد.

هدف پروژه

هدف از پروژه ما تهیه یک دستگاه نظارت برای سطل زباله هوشمند است. این دستگاه چندین سنسور را برای نظارت بر وضعیت سطل زباله ادغام می کند.

• حسگر ظرفیت: بر اساس سیستم اولتراسونیک ، برای جلوگیری از سرریز با هشدار به تیم جمع آوری زباله استفاده می شود.
• سنسور دما و رطوبت: برای نظارت بر محیط زباله استفاده می شود. این می تواند برای مدیریت وضعیت کمپوست آلی و جلوگیری از آلودگی در برخی موارد خاص (شرایط بسیار مرطوب یا گرم ، خطر آتش سوزی در شرایط بسیار خشک) مفید باشد. آتش سوزی زباله می تواند تأثیرات چشمگیری بر محیط زیست داشته باشد (به عنوان مثال می تواند باعث آتش سوزی جنگل شود). ترکیب مقادیر دما و رطوبت می تواند تیم نظارت را در مورد مشکل آگاه کند.
• سنسور حرکت PIR: یک آشکارساز بازکن روی درب سطل زباله نصب می شود تا آمار استفاده از زباله و تشخیص بسته شدن بد را بدست آورد.

مرحله 1: اجزای سخت افزاری مورد نیاز است

در این بخش ، سخت افزار و وسایل الکترونیکی مورد استفاده برای ایجاد این دستگاه را شرح خواهیم داد.

ابتدا به سطل زباله ساده ای با درپوش نیاز داریم. بعد: برد NodeMCU با ماژول WIFI داخلی ESP8266 که به ما در ایجاد ارتباط با سرویس های ابری و مجموعه ای از حسگرها برای نظارت بر وضعیت سطل زباله کمک می کند:

سنسورها:

• DHT11 - سنسور دما و رطوبت آنالوگ
• Sharp IR 2Y0A21 - سنسور دیجیتال مجاورت / فاصله
• سرو موتور
• سنسور حرکت PIR

سخت افزار اضافی مورد نیاز:

• هر سطل زباله با درب
• تخته نان (عمومی)
• سیم های بلوز (تعدادی از آنها …) نوار چسب دو طرفه!

ما همچنین باید ایجاد کنیم:

• حساب AdaFruit - دریافت و نگهداری اطلاعات و آمار در مورد وضعیت سطل زباله.
• حساب IFTTT - داده های دریافتی از Adafruit را ذخیره کرده و رویدادها را در موارد مختلف لبه فعال کنید.
• حساب Blynk - استفاده از برنامه های "Webhooks" را در IFTTT فعال می کند.

مرحله 2: NodeMCU ESP8266 را برنامه ریزی کنید

در اینجا کل کد است ، با خیال راحت از آن استفاده کنید:)

به راحتی می توانید کتابخانه هایی را که استفاده کرده ایم بصورت آنلاین پیدا کنید (در سربرگ ذکر شده است).

*** فراموش نکنید که نام WiFi و رمز عبور خود را در بالای فایل وارد کنید

مرحله 3: سیم کشی

اتصال به برد NodeMCU ESP8266

DHT11

• + -> 3V3
• - -> GND
• OUT -> پین A0

شارپ IR 2Y0A21:

• سیم قرمز -> 3V3
• سیم سیاه -> GND
• سیم زرد -> پین D3

سرو موتور:

• سیم قرمز -> 3V3
• سیم سیاه -> GND
• سیم سفید -> پین D3

سنسور حرکت PIR:

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

مرحله 4: معماری سیستم

اجزای ابر در معماری:

• Adafruit IO MQTT: ESP8266 از طریق WiFi به سرورهای ابری Adafruit متصل است. به ما امکان می دهد داده های جمع آوری شده توسط حسگرها را در یک رایانه از راه دور و در یک داشبورد سازمان یافته و مختصر ، مدیریت سابقه و غیره ارائه دهیم.
• خدمات IFTTT: اجازه می دهد تا اقدامات با توجه به مقادیر سنسورها یا رویدادها انجام شود. ما اپلت های IFTTT ایجاد کرده ایم که جریان داده های ثابت از ابر Adafruit و رویدادهای اضطراری در زمان واقعی را مستقیماً از طریق حسگرها متصل می کند.

سناریوهای جریان داده در سیستم:

1. مقادیر جمع آوری شده از حسگرهای فعال موجود در سطل زباله: میزان ظرفیت سطل زباله ، دمای سطل ، رطوبت سطل ، تعداد دفعاتی که سطل زباله امروز باز شده است -> انتشار داده ها به واسطه MQTT -> برنامه کاربردی IFTTT داده ها را به جدول گزارش روزانه Google ارسال می کند ورق
2. ظرفیت سطل زباله تقریباً پر شده است (سنسور شارپ به محدودیت ظرفیت از پیش تعیین شده می رسد) -> ورود ظرفیت در گزارش روزانه به روز می شود -> ایستگاه کنترل پسماند درب سطل زباله را قفل می کند و زمان رسیدن جمع کننده زباله را نشان می دهد (از طریق پروتکل ابری Blynk و اپلت IFTTT).
3. مقادیر نامنظم روی سنسورها اندازه گیری می شود. به عنوان مثال ، خطر آتش سوزی -درجه حرارت بالا و رطوبت کم -> رویداد در ابر Blynk ثبت می شود -> IFTTT زنگ خطر را به ایستگاه کنترل پسماند راه اندازی می کند.

مرحله 5: چالش ها و کمبودها

چالش ها:

اصلی ترین چالشی که ما در طول پروژه با آن روبرو بودیم این بود که تمام داده هایی که سنسورهای ما جمع آوری کرده بودند را به شیوه ای منطقی و منطقی پردازش کنیم. پس از آزمایش سناریوهای مختلف جریان داده ، به تصمیم نهایی خود رسیدیم که باعث می شود سیستم بیشتر قابل نگهداری ، استفاده مجدد و مقیاس پذیر باشد.

کمبودهای فعلی:

1. با تکیه بر سرورهای Blynk ، داده ها پس از تأخیر زیادی در اندازه گیری زمان واقعی به روز می شوند.
2. این سیستم به منبع تغذیه خارجی (اتصال به ژنراتور یا باتری) متکی است ، بنابراین هنوز کاملاً خودکار نیست.
3. در صورت آتش گرفتن سطل ، باید با استفاده از مداخله بیرونی به آن رسیدگی شود.
4. در حال حاضر ، سیستم ما تنها از یک سطل پشتیبانی می کند.

مرحله ششم: نگاه به آینده…

پیشرفت های آینده:

1. شارژ انرژی خورشیدی
2. سیستم فشرده سازی خودکار سطل زباله
3. دوربین هایی که سطل زباله را زیر نظر دارند ، با استفاده از رویدادهای مبتنی بر بینایی رایانه ای (تشخیص آتش ، اضافه بار زباله).
4. یک ماشین مستقل برای گردش بین سطل های زباله تهیه کرده و آنها را بر اساس ظرفیت آنها خالی کنید.

مهلت های احتمالی:

• اجرای سیستم خورشیدی و فشرده سازی سطل زباله (حدود 6 ماه).
• الگوریتم های تشخیص تصویر را توسعه دهید و یک سیستم دوربین را به هم متصل کنید ، حدود یک سال.
• توسعه یک الگوریتم برای ایجاد یک تور مطلوب برای جمع آوری زباله بر اساس داده های همه سطل ها در حدود 3 سال.

مرحله 7: عکس های نهایی…

مرحله 8: درباره ما

آساف گتز ---------------------------- افیر نشر ------------------ ------ یوناتان ران

امیدوارم از این پروژه و تبریک اسرائیل لذت ببرید!