IDC2018 IOT Smart Mülleimer - Gunook

2025 Autor: John Day | [email protected]. Zuletzt bearbeitet: 2025-01-23 12:52

Gutes Abfallmanagement ist zu einem wesentlichen Thema für unseren Planeten geworden. In öffentlichen und natürlichen Räumen achten viele nicht auf den Abfall, den sie hinterlassen. Wenn kein Müllsammler zur Verfügung steht, ist es einfacher, Abfälle vor Ort zu lassen, als sie zurückzubringen. Auch die sogenannten Naturschutzgebiete sind durch Müll verseucht.

Warum brauchen wir einen intelligenten Abfalleimer? (Lösung)

Um Naturräume zu erhalten, ist es wichtig, gut geführte Abfallsammelstellen bereitzustellen: Um ein Überlaufen zu verhindern, müssen die Behälter regelmäßig angehoben werden. Es ist schwer, den richtigen Zeitpunkt zu überstehen: zu früh und der Müll kann leer sein, zu spät und der Müll kann überlaufen. Dieses Problem ist umso kritischer, wenn die Tonne schwer zugänglich ist (z. B. auf Wanderwegen in den Bergen). Bei dieser rationellen Abfallwirtschaft kann die Sortierung eine große Herausforderung sein. Organische Abfälle können direkt von der Natur in der Kompostierung verarbeitet werden.

Zweck des Projekts

Der Zweck unseres Projekts ist es, ein Überwachungsgerät für einen intelligenten Abfalleimer bereitzustellen. Dieses Gerät integriert mehrere Sensoren, um den Zustand des Mülls zu überwachen.

• Kapazitätssensor: basiert auf dem Ultraschallsystem, das verwendet wird, um Überläufe zu verhindern, indem das Müllsammelteam alarmiert wird.
• Temperatur- und Feuchtigkeitssensor: Wird verwendet, um die Müllumgebung zu überwachen. Dies kann nützlich sein, um den Zustand von organischem Kompost zu kontrollieren und in bestimmten Fällen eine Kontamination zu verhindern (sehr nasse oder heiße Bedingungen, Brandgefahr bei sehr trockenen Bedingungen). Ein Müllbrand kann dramatische Auswirkungen auf die Umwelt haben (zum Beispiel kann er einen Waldbrand verursachen). Die Kombination der Temperatur- und Feuchtigkeitswerte kann das Überwachungsteam auf das Problem aufmerksam machen.
• PIR-Bewegungssensor: Ein Öffnungsdetektor wird auf dem Mülldeckel installiert, um Statistiken über den Müllverbrauch zu erhalten und einen schlechten Verschluss zu erkennen.

Schritt 1: Erforderliche Hardwarekomponenten

In diesem Abschnitt beschreiben wir die Hardware und Elektronik, die zum Erstellen dieses Geräts verwendet werden.

Zuerst brauchen wir einen einfachen Mülleimer mit Deckel. Weiter: NodeMCU-Platine mit einem eingebauten ESP8266 Wifi-Modul, das uns hilft, eine Konnektivität mit Cloud-Diensten herzustellen, und eine Reihe von Sensoren, um den Zustand des Mülls zu überwachen:

Sensoren:

• DHT11 - Analoger Temperatur- und Feuchtigkeitssensor
• Sharp IR 2Y0A21 - Digitaler Näherungs-/Abstandssensor
• Servomotor
• PIR-Bewegungssensor

Benötigte zusätzliche Hardware:

• Jeder Mülleimer mit Deckel
• Steckbrett (allgemein)
• Überbrückungsdrähte (ein Haufen davon…) Doppelseitiges Klebeband!

Wir müssen außerdem Folgendes erstellen:

• AdaFruit-Konto - Erhalten und pflegen Sie Informationen und Statistiken über den Behälterzustand.
• IFTTT-Konto - Speichern Sie eingehende Daten von Adafruit und lösen Sie Ereignisse in verschiedenen Grenzfällen aus.
• Blynk-Konto – ermöglicht die Verwendung von „Webhooks“-Anwendungen auf IFTTT.

Schritt 2: Programmieren Sie die NodeMCU ESP8266

Hier ist der ganze Code, du kannst ihn gerne verwenden:)

Sie können die von uns verwendeten Bibliotheken leicht online finden (in der Kopfzeile erwähnt).

*** Vergessen Sie nicht, Ihren WLAN-Namen und Ihr Passwort oben in der Datei einzugeben

Schritt 3: Verkabelung

Verbindung zum NodeMCU ESP8266 Board

DHT11

• + -> 3V3
• - -> GND
• OUT -> Pin A0

Scharfes IR 2Y0A21:

• Rotes Kabel -> 3V3
• Schwarzes Kabel -> GND
• Gelbes Kabel -> Pin D3

Servomotor:

• Rotes Kabel -> 3V3
• Schwarzes Kabel -> GND
• Weißes Kabel -> Pin D3

PIR-Bewegungssensor:

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

Schritt 4: Systemarchitektur

Cloud-Komponenten in der Architektur:

• Adafruit IO MQTT: Der ESP8266 ist über WLAN mit den Cloud-Servern von Adafruit verbunden. Ermöglicht es uns, die von den Sensoren gesammelten Daten auf einem Remote-Computer und in einem organisierten und übersichtlichen Dashboard zu präsentieren, den Verlauf zu verwalten usw.
• IFTTT-Dienste: Ermöglicht das Auslösen von Aktionen gemäß den Werten oder Ereignissen der Sensoren. Wir haben IFTTT-Applets erstellt, die stetige Datenflüsse aus der Adafruit-Cloud und Echtzeit-Notfallereignisse direkt von Sensoren verbinden.

Datenflussszenarien im System:

1. Werte werden von aktiven Sensoren am Behälter gesammelt: Müllvolumenrate, Behältertemperatur, Behälterfeuchtigkeit, Anzahl der Öffnungen des Behälters heute -> Daten an MQTT-Broker veröffentlichen -> IFTTT-Applet leitet die Daten an eine Tagesberichtstabelle weiter Google Blatt.
2. Müllkapazität ist fast voll (Sharp Sensor erreicht eine vordefinierte Kapazitätsgrenze) -> Kapazitätseintrag im Tagesbericht wird aktualisiert -> Waste Control Station verriegelt den Deckel des Mülleimers und zeigt die Ankunftszeit des Müllsammlers an (über das Blynk Cloud-Protokoll und IFTTT-Applet).
3. Unregelmäßige Werte an Sensoren werden gemessen. Zum Beispiel Brandgefahr – hohe Temperatur und niedrige Luftfeuchtigkeit -> Ereignis wird in der Blynk-Cloud aufgezeichnet -> IFTTT löst Alarm an Abfallkontrollstation aus.

Schritt 5: Herausforderungen & Mängel

Herausforderungen:

Die größte Herausforderung während des Projekts bestand darin, alle Daten, die unsere Sensoren gesammelt hatten, auf vernünftige und logische Weise zu verarbeiten. Nachdem wir verschiedene Datenflussszenarien ausprobiert hatten, haben wir unsere endgültige Entscheidung getroffen, die das System wartbarer, wiederverwendbarer und skalierbarer macht.

Aktuelle Mängel:

1. Basierend auf Blynk-Servern werden die Daten nach einer großen Verzögerung von ihrer Echtzeitmessung aktualisiert.
2. Das System ist auf eine externe Stromversorgung (Anschluss an einen Stromgenerator oder Batterien) angewiesen und daher noch nicht vollständig automatisiert.
3. Falls der Behälter Feuer fängt, muss er durch äußere Eingriffe gehandhabt werden.
4. Derzeit unterstützt unser System nur einen einzelnen Behälter.

Schritt 6: Blick in die Zukunft…

Zukünftige Verbesserungen:

1. Laden von Solarenergie.
2. Selbstmüllkompressionssystem.
3. Kameras, die den Mülleimer überwachen, mit computergestützten Ereignissen (Feuer erkennen, Müllüberladung).
4. Entwickeln Sie ein autonomes Auto für die Fahrt zwischen Mülleimern und leeren Sie sie entsprechend ihrer Kapazitäten.

Mögliche Fristen:

• Implementieren Sie eine Solaranlage und Selbstmüllkompression (ca. 6 Monate).
• Entwickeln Sie Bilderkennungsalgorithmen und schließen Sie ein Kamerasystem an, etwa ein Jahr.
• Entwickeln Sie einen Algorithmus, um eine optimale Tour für die Müllabfuhr basierend auf Daten aus allen Behältern in etwa 3 Jahren zu erstellen.

Schritt 7: Letzte Bilder…

Schritt 8: Über uns

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

Ich hoffe, Sie werden dieses Projekt genießen und Grüße aus Israel!