סל האשפה החכם IDC2018 IOT: 8 שלבים

2024 מְחַבֵּר: John Day | [email protected]. שונה לאחרונה: 2024-01-30 09:15

ניהול פסולת טוב הפך לנושא חיוני לכוכב הלכת שלנו. במרחבים ציבוריים וטבעיים, רבים אינם שמים לב לפסולת שהם משאירים אחריהם. כאשר אין אספן זבל, קל יותר להשאיר פסולת במקום מאשר להחזיר אותם. אפילו המרחבים הנקראים שמורים מזוהמים בפסולת.

מדוע אנו זקוקים לפח פסולת חכם? (פִּתָרוֹן)

כדי לשמור על שטחים טבעיים, חשוב לספק נקודות איסוף פסולת מנוהלות היטב: כדי למנוע את הצפתן, יש להעלות את הפחים באופן קבוע. קשה לעבור את הזמן הנכון: מוקדם מדי, והאשפה יכולה להיות ריקה, מאוחר מדי והאשפה יכולה להציף. בעיה זו היא קריטית יותר כאשר הקשה על הגישה לפח (כגון במסלולי הליכה בהרים). בניהול פסולת רציונלית זו, המיון יכול להיות אתגר גדול. פסולת אורגנית ניתנת לעיבוד ישיר מטבעם, בקומפוסטציה.

מטרת הפרויקט

מטרת הפרויקט שלנו היא לספק מכשיר פיקוח לפח פסולת חכם. מכשיר זה משלב מספר חיישנים המפקחים על מצב האשפה.

• חיישן קיבולת: מבוסס על המערכת הקולית, משמש למניעת הצפות על ידי התראה לצוות איסוף האשפה.
• חיישן טמפרטורה ולחות: משמש לניטור סביבת האשפה. זה יכול להיות שימושי לניהול מצב הקומפוסט האורגני ולמניעת זיהום במקרה ספציפי (תנאים רטובים או חמים מאוד, סכנת שריפה בתנאים יבשים מאוד). לשריפת אשפה יכולות להיות השפעות דרמטיות על הסביבה (למשל היא עלולה לגרום לשריפת יער). השילוב של ערכי הטמפרטורה והלחות יכול להתריע בפני צוות הפיקוח על הבעיה.
• חיישן תנועה PIR: גלאי פתיחה יותקן על מכסה האשפה כדי לקבל נתונים סטטיסטיים על השימוש באשפה ולזהות סגירה לא טובה.

שלב 1: דרושים רכיבי חומרה

בחלק זה נתאר את החומרה והאלקטרוניקה המשמשים ליצירת מכשיר זה.

ראשית, אנו זקוקים לפח אשפה פשוט עם מכסה. הבא: לוח NodeMCU עם מודול WiFi מובנה ESP8266 שיעזור לנו ליצור קישוריות עם שירותי ענן, ומערך חיישנים לפיקוח על מצב האשפה:

חיישנים:

• DHT11 - חיישן אנלוגי של טמפרטורה ולחות
• Sharp IR 2Y0A21 - חיישן דיגיטלי קרבה / מרחק
• מנוע סרוו
• חיישן תנועה PIR

דרושה חומרה נוספת:

• כל פח אשפה עם מכסה
• לוח לחם (כללי)
• חוטי מגשר (חבורה מהם …) סרט הדבקה דו צדדי!

נצטרך ליצור גם:

• חשבון AdaFruit - קבל ושמור מידע וסטטיסטיקות אודות מצב הפח.
• חשבון IFTTT - אחסן נתונים נכנסים מ- Adafruit והפעל אירועים במקרים שונים.
• חשבון Blynk - מאפשר שימוש ביישומי "Webhooks" ב- IFTTT.

שלב 2: תכנת את NodeMCU ESP8266

הנה כל הקוד, אתם מוזמנים להשתמש בו:)

תוכל למצוא בקלות את הספריות בהן השתמשנו באינטרנט (המוזכרות בכותרת העליונה).

*** אל תשכח להזין את שם ה- WiFi והסיסמה שלך בראש הקובץ

שלב 3: חיווט

חיבור ללוח NodeMCU ESP8266

DHT11

• + -> 3V3
• - -> GND
• OUT -> סיכה A0

שארפ IR 2Y0A21:

• חוט אדום -> 3V3
• חוט שחור -> GND
• חוט צהוב -> סיכה D3

מנוע סרוו:

• חוט אדום -> 3V3
• חוט שחור -> GND
• חוט לבן -> סיכה D3

חיישן תנועה PIR:

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

שלב 4: ארכיטקטורת מערכת

רכיבי ענן בארכיטקטורה:

• Adafruit IO MQTT: ה- ESP8266 מחובר באמצעות WiFi לשרתי הענן של Adafruit. מאפשר לנו להציג את הנתונים שנאספו על ידי החיישנים במחשב מרוחק ולוח מחוונים מסודר ותמציתי, ניהול היסטוריה וכו '.
• שירותי IFTTT: מאפשר הפעלת פעולות בהתאם לערכים או לאירועים של חיישנים. יצרנו יישומוני IFTTT המחברים זרימות נתונים קבועות מענן Adafruit ואירועי חירום בזמן אמת ישירות מחיישנים.

תרחישי זרימת נתונים במערכת:

1. ערכים נאספים מחיישנים פעילים הנמצאים בפח: קצב קיבולת האשפה, טמפרטורת האשפה, לחות האשפה, מספר הפעמים שהסל נפתח היום -> פרסם נתונים לברוקר MQTT -> יישומון IFTTT מוביל את הנתונים לטבלת דוחות יומית Google דַף.
2. קיבולת האשפה כמעט מלאה (חיישן חד מגיע לגבול קיבולת מוגדר מראש) -> כניסת קיבולת בדוח היומי מתעדכנת -> תחנת בקרת פסולת נועלת את מכסה הפח ומציגה את השעה בה מגיע אספן האשפה (באמצעות פרוטוקול ענן Blynk ויישום IFTTT).
3. ערכים לא סדירים בחיישנים נמדדים. לדוגמה, סיכון אש -טמפרטורה גבוהה ולחות נמוכה -> אירוע נרשם בענן Blynk -> אזעקת IFTTT מפעילה לתחנת בקרת פסולת.

שלב 5: אתגרים וחסרונות

אתגרים:

האתגר העיקרי שנתקלנו בו במהלך הפרויקט היה לעבד בצורה סבירה והגיונית את כל הנתונים שאספו החיישנים שלנו. לאחר שניסינו תרחישי זרימת נתונים שונים, השגנו את ההחלטה הסופית שלנו שהופכת את המערכת לתחזוקה יותר, לשימוש חוזר וניתן להרחבה.

ליקויים שוטפים:

1. בהסתמך על שרתי Blynk, הנתונים מתעדכנים לאחר עיכוב גדול ממדידתם בזמן אמת.
2. המערכת נשענת על ספק כוח חיצוני (חיבור לגנרטור כוח או סוללות), ומכאן שהיא עדיין לא אוטומטית במלואה.
3. במקרה שהאש עולה באש, יש לטפל בה באמצעות התערבות חיצונית.
4. נכון לעכשיו, המערכת שלנו תומכת בפח יחיד בלבד.

שלב 6: הסתכלות אל העתיד …

שיפורים עתידיים:

1. טעינת אנרגיה סולארית.
2. מערכת דחיסת אשפה עצמית.
3. מצלמות המפקחות על הפח, תוך שימוש באירועים מבוססי ראייה ממוחשבת (זיהוי שריפה, עומס יתר באשפה).
4. פיתוח מכונית אוטונומית לסיור בין פחי אשפה ורוקן אותם על סמך היכולות שלהם.

מועדים אפשריים:

• הטמעת מערכת סולארית ודחיסת אשפה עצמית (כ -6 חודשים).
• פיתוח אלגוריתמים לזיהוי תמונות וחיבור מערכת מצלמות, כשנה.
• פיתוח אלגוריתם לבניית סיור אופטימלי לאיסוף אשפה המבוסס על נתונים מכל הפחים תוך כ -3 שנים.

שלב 7: תמונות אחרונות …

שלב 8: אודותינו

אסף גץ ---------------------------- אופיר נשר ------------------ ------ יונתן רון

מקווה שתיהנו מהפרויקט הזה ומברכות מישראל!