Cestino intelligente IDC2018 IOT: 8 passaggi

2024 Autore: John Day | [email protected]. Ultima modifica: 2024-01-30 10:02

Una buona gestione dei rifiuti è diventata una questione essenziale per il nostro pianeta. Negli spazi pubblici e naturali, molti non prestano attenzione ai rifiuti che lasciano. Quando non c'è un netturbino disponibile, è più facile lasciare i rifiuti sul posto che riportarli indietro. Anche i cosiddetti spazi conservati sono inquinati dai rifiuti.

Perché abbiamo bisogno di un bidone della spazzatura intelligente? (Soluzione)

Per preservare le aree naturali, è importante prevedere punti di raccolta dei rifiuti ben gestiti: per evitare che trabocchino, i cassonetti devono essere sollevati regolarmente. È difficile superare il momento giusto: troppo presto e la spazzatura può essere vuota, troppo tardi e la spazzatura può traboccare. Questo problema è tanto più critico quando il bidone è di difficile accesso (come sui sentieri escursionistici in montagna). In questa gestione razionale dei rifiuti, la raccolta differenziata può essere una grande sfida. I rifiuti organici possono essere trattati direttamente dalla natura, in compostaggio.

Scopo del progetto

Lo scopo del nostro progetto è fornire un dispositivo di supervisione per un cestino intelligente. Questo dispositivo integra diversi sensori per supervisionare lo stato del cestino.

• Sensore di capacità: basato sul sistema ad ultrasuoni, utilizzato per prevenire gli overflow avvisando il team di raccolta dei rifiuti.
• Sensore di temperatura e umidità: utilizzato per monitorare l'ambiente dei rifiuti. Questo può essere utile per gestire le condizioni del compost organico e per prevenire la contaminazione in alcuni casi specifici (condizioni molto umide o calde, rischio di incendio in condizioni molto secche). Un incendio di rifiuti può avere effetti drammatici sull'ambiente (ad esempio può causare un incendio boschivo). La combinazione dei valori di temperatura e umidità può allertare il team di supervisione del problema.
• Sensore di movimento PIR: verrà installato un rilevatore di apertura sul coperchio della spazzatura per ottenere statistiche sull'uso dei rifiuti e rilevare una cattiva chiusura.

Passaggio 1: componenti hardware necessari

In questa sezione, descriveremo l'hardware e l'elettronica utilizzati per creare questo dispositivo.

Per prima cosa, abbiamo bisogno di un semplice cestino della spazzatura con un coperchio. Avanti: Scheda NodeMCU con un modulo WiFi ESP8266 integrato che ci aiuterà a creare connettività con servizi cloud e un set di sensori per supervisionare lo stato del cestino:

Sensori:

• DHT11 - Sensore analogico di temperatura e umidità
• Sharp IR 2Y0A21 - Sensore digitale di prossimità/distanza
• Servomotore
• Sensore di movimento PIR

Hardware aggiuntivo necessario:

• Qualsiasi bidone della spazzatura con coperchio
• Tagliere (generico)
• Cavi per ponticelli (un mucchio di loro…) Nastro adesivo biadesivo!

Dovremo anche creare:

• Account AdaFruit: ricevi e mantieni informazioni e statistiche sullo stato del cestino.
• Account IFTTT: archivia i dati in arrivo da Adafruit e attiva gli eventi in diversi casi limite.
• Account Blynk: consente di utilizzare le applicazioni "Webhooks" su IFTTT.

Passaggio 2: programma il NodeMCU ESP8266

Ecco l'intero codice, sentiti libero di usarlo:)

Puoi facilmente trovare le librerie che abbiamo usato online (menzionate nell'intestazione).

*** Non dimenticare di inserire il nome e la password WiFi nella parte superiore del file

Passaggio 3: cablaggio

Connessione alla scheda NodeMCU ESP8266

DHT11

• + -> 3V3
• - -> GND
• USCITA -> Pin A0

Sharp IR 2Y0A21:

• Filo rosso -> 3V3
• Filo nero -> GND
• Filo giallo -> Pin D3

Servomotore:

• Filo rosso -> 3V3
• Filo nero -> GND
• Filo bianco -> Pin D3

Sensore di movimento PIR:

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

Passaggio 4: architettura di sistema

Componenti cloud in architettura:

• Adafruit IO MQTT: ESP8266 è connesso tramite WiFi ai server cloud di Adafruit. Ci permette di presentare i dati raccolti dai sensori in un computer remoto e in una dashboard organizzata e concisa, gestendo la cronologia ecc.
• Servizi IFTTT: consente di attivare azioni in base ai valori o agli eventi dei sensori. Abbiamo creato applet IFTTT che collegano flussi di dati costanti dal cloud Adafruit ed eventi di emergenza in tempo reale direttamente dai sensori.

Scenari di flusso di dati nel sistema:

1. I valori vengono raccolti dai sensori attivi situati sul cestino: tasso di capacità del cestino, temperatura del cestino, umidità del cestino, numero di volte in cui il cestino è stato aperto oggi -> Pubblica dati sul broker MQTT -> L'applet IFTTT inoltra i dati a una tabella di report giornalieri Google Lenzuolo.
2. La capacità del cestino è quasi piena (il sensore Sharp raggiunge un limite di capacità predefinito) -> L'immissione della capacità nel rapporto su base giornaliera viene aggiornata -> La stazione di controllo dei rifiuti blocca il coperchio del cestino e visualizza l'ora in cui arriva il raccoglitore di rifiuti (tramite il protocollo cloud Blynk e applet IFTTT).
3. Vengono misurati valori irregolari sui sensori. Ad esempio, rischio di incendio - alta temperatura e bassa umidità -> L'evento viene registrato sul cloud Blynk -> IFTTT attiva l'allarme alla stazione di controllo dei rifiuti.

Passaggio 5: sfide e carenze

Sfide:

La sfida principale che abbiamo incontrato durante il progetto è stata quella di elaborare, in modo ragionevole e logico, tutti i dati che i nostri sensori avevano raccolto. Dopo aver provato diversi scenari di flussi di dati, abbiamo raggiunto la nostra decisione finale che rende il sistema più gestibile, riutilizzabile e scalabile.

Carenze attuali:

1. Basandosi sui server Blynk, i dati vengono aggiornati dopo un grande ritardo dalla misurazione in tempo reale.
2. Il sistema si basa su un alimentatore esterno (collegamento a un generatore di corrente o batterie), quindi non è ancora completamente automatizzato.
3. Nel caso in cui il bidone prenda fuoco, deve essere movimentato utilizzando un intervento esterno.
4. Attualmente, il nostro sistema supporta solo un singolo bin.

Passaggio 6: guardare al futuro…

Miglioramenti futuri:

1. Ricarica di energia solare.
2. Sistema di autocompressione dei rifiuti.
3. Telecamere che monitorano il bidone, utilizzando eventi basati sulla visione artificiale (rilevamento di incendi, sovraccarico di rifiuti).
4. Sviluppa un'auto autonoma per viaggiare tra i bidoni della spazzatura e svuotali in base alle loro capacità.

Possibili Scadenze:

• Implementare un sistema solare e autocompressione (circa 6 mesi).
• Sviluppa algoritmi di rilevamento delle immagini e collega un sistema di telecamere, circa un anno.
• Sviluppa un algoritmo per creare un tour ottimale per la raccolta dei rifiuti basato sui dati di tutti i bin in circa 3 anni.

Passaggio 7: foto finali…

Passaggio 8: chi siamo

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

Spero che questo progetto vi piaccia e saluti da Israele!