Contenedor de basura inteligente IDC2018 IOT: 8 pasos

2024 Autor: John Day | [email protected]. Última modificación: 2024-01-30 08:42

La buena gestión de los residuos se ha convertido en un tema fundamental para nuestro planeta. En los espacios públicos y naturales, muchos no prestan atención a los residuos que dejan atrás. Cuando no hay un recolector de basura disponible, es más fácil dejar los desechos en el sitio que traerlos de regreso. Incluso los llamados espacios preservados están contaminados por residuos.

¿Por qué necesitamos una papelera inteligente? (Solución)

Para preservar los espacios naturales, es importante disponer de puntos de recogida de residuos bien gestionados: para evitar que se desborden, los contenedores deben levantarse con regularidad. Es difícil pasar el momento adecuado: demasiado pronto y la basura puede estar vacía, demasiado tarde y la basura puede desbordarse. Este problema es aún más crítico cuando el contenedor es de difícil acceso (como en las rutas de senderismo en las montañas). En esta gestión racional de residuos, la clasificación puede ser un gran desafío. Los desechos orgánicos pueden ser procesados directamente por la naturaleza, en compostaje.

Objeto del proyecto

El propósito de nuestro proyecto es proporcionar un dispositivo de supervisión para un cubo de basura inteligente. Este dispositivo integra varios sensores para supervisar el estado de la basura.

• Sensor de capacidad: basado en el sistema ultrasónico, se utiliza para prevenir desbordes alertando al equipo de recolección de basura.
• Sensor de temperatura y humedad: utilizado para monitorear el entorno de basura. Esto puede ser útil para manejar el estado del compost orgánico y prevenir la contaminación en algún caso específico (condiciones muy húmedas o calurosas, riesgo de incendio en condiciones muy secas). Un incendio de basura puede tener efectos dramáticos en el medio ambiente (por ejemplo, puede causar un incendio forestal). La combinación de los valores de temperatura y humedad puede alertar al equipo de supervisión sobre el problema.
• Sensor de movimiento PIR: se instalará un detector de apertura en la tapa de la basura para obtener estadísticas sobre el uso de la basura y detectar un mal cierre.

Paso 1: Componentes de hardware necesarios

En esta sección, describiremos el hardware y la electrónica utilizados para crear este dispositivo.

Primero, necesitamos un basurero simple con tapa. Siguiente: Placa NodeMCU con módulo Wifi ESP8266 incorporado que nos ayudará a crear conectividad con servicios en la nube, y un conjunto de sensores para supervisar el estado de la basura:

Sensores:

• DHT11 - Sensor analógico de temperatura y humedad
• Sharp IR 2Y0A21 - Sensor digital de proximidad / distancia
• Servo motor
• Sensor de movimiento PIR

Se necesita hardware adicional:

• Cualquier cubo de basura con tapa.
• Protoboard (genérico)
• Cables de puente (muchos de ellos …) ¡Cinta adhesiva de doble cara!

También necesitaremos crear:

• Cuenta AdaFruit: reciba y mantenga información y estadísticas sobre el estado del contenedor.
• Cuenta IFTTT: almacene los datos entrantes de Adafruit y active eventos en diferentes casos extremos.
• Cuenta Blynk: permite el uso de aplicaciones "Webhooks" en IFTTT.

Paso 2: Programe el NodeMCU ESP8266

Aquí está el código completo, siéntase libre de usarlo:)

Puede encontrar fácilmente las bibliotecas que hemos utilizado en línea (mencionadas en el encabezado).

*** No olvide ingresar su nombre y contraseña de WiFi en la parte superior del archivo

Paso 3: cableado

Conexión a la placa NodeMCU ESP8266

DHT11

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

IR agudo 2Y0A21:

• Cable rojo -> 3V3
• Cable negro -> GND
• Cable amarillo -> Pin D3

Servo motor:

• Cable rojo -> 3V3
• Cable negro -> GND
• Cable blanco -> Pin D3

Sensor de movimiento PIR:

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

Paso 4: Arquitectura del sistema

Componentes de la nube en la arquitectura:

• Adafruit IO MQTT: El ESP8266 está conectado a través de WiFi a los servidores en la nube de Adafruit. Nos permite presentar los datos recopilados por los sensores en una computadora remota y en un tablero organizado y conciso, administrar el historial, etc.
• Servicios IFTTT: permite activar acciones de acuerdo con los valores o eventos de los sensores. Hemos creado subprogramas IFTTT que conectan flujos de datos constantes desde la nube de Adafruit y eventos de emergencia en tiempo real directamente desde los sensores.

Escenarios de flujo de datos en el sistema:

1. Los valores se recopilan de los sensores activos ubicados en el contenedor: tasa de capacidad de basura, temperatura del contenedor, humedad del contenedor, número de veces que se abrió el contenedor hoy -> Publicar datos en el corredor de MQTT -> El subprograma IFTTT canaliza los datos a una tabla de informes diarios Google Hoja.
2. La capacidad de basura está casi llena (el sensor Sharp alcanza un límite de capacidad predefinido) -> La entrada de capacidad en el informe diario se actualiza -> La estación de control de desechos bloquea la tapa del contenedor y muestra la hora en que llega el recolector de basura (a través del protocolo de nube de Blynk y el subprograma IFTTT).
3. Se miden valores irregulares en los sensores. Por ejemplo, riesgo de incendio - alta temperatura y baja humedad -> El evento se registra en la nube de Blynk -> IFTTT activa la alarma en la estación de control de desechos.

Paso 5: desafíos y deficiencias

Desafíos:

El principal desafío que encontramos durante el proyecto fue procesar, de una manera lógica y razonable, todos los datos que habían recopilado nuestros sensores. Después de probar diferentes escenarios de flujos de datos, logramos nuestra decisión final que hace que el sistema sea más fácil de mantener, reutilizable y escalable.

Deficiencias actuales:

1. Al depender de los servidores de Blynk, los datos se actualizan después de un gran retraso desde su medición en tiempo real.
2. El sistema depende de una fuente de alimentación externa (conexión a un generador de energía o baterías), por lo que todavía no está completamente automatizado.
3. En caso de que el contenedor se incendie, debe manipularse con intervención externa.
4. Actualmente, nuestro sistema solo admite un contenedor.

Paso 6: Mirando hacia el futuro …

Mejoras futuras:

1. Carga de energía solar.
2. Sistema de autocompresión de basura.
3. Cámaras que monitorean el contenedor, usando eventos basados en visión por computadora (detectar fuego, sobrecarga de basura).
4. Desarrolle un automóvil autónomo para viajar entre contenedores de basura y vacíelos en función de sus capacidades.

Posibles plazos:

• Implementar un sistema solar y autocompresión de basura (alrededor de 6 meses).
• Desarrollar algoritmos de detección de imágenes y conectar un sistema de cámaras, aproximadamente un año.
• Desarrolle un algoritmo para crear un recorrido óptimo para la recolección de basura basado en datos de todos los contenedores en aproximadamente 3 años.

Paso 7: Fotos finales…

Paso 8: Acerca de nosotros

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

¡Espero que disfrutes de este proyecto y saludos desde Israel!