IDC2018 IOT Smart Trash Bin: 8 خطوات

2024 مؤلف: John Day | [email protected]. آخر تعديل: 2024-01-30 07:39

أصبحت الإدارة الجيدة للنفايات قضية أساسية لكوكبنا. في الأماكن العامة والطبيعية ، لا يهتم الكثيرون بالنفايات التي يتركونها وراءهم. عندما لا يتوفر جهاز جمع القمامة ، يكون من الأسهل ترك النفايات في الموقع بدلاً من إعادتها. حتى ما يسمى بالمساحات المحفوظة ملوثة بالنفايات.

لماذا نحتاج إلى سلة نفايات ذكية؟ (حل)

للحفاظ على المناطق الطبيعية ، من المهم توفير نقاط تجميع نفايات مُدارة جيدًا: لمنع فيضانها ، يجب رفع الصناديق بانتظام. من الصعب تجاوز الوقت المناسب: مبكرًا جدًا ، ويمكن أن تكون سلة المهملات فارغة ومتأخرة جدًا ويمكن أن تفيض سلة المهملات. تزداد هذه المشكلة خطورة عندما يصعب الوصول إلى سلة المهملات (مثل مسارات المشي لمسافات طويلة في الجبال). في هذه الإدارة العقلانية للنفايات ، يمكن أن يكون الفرز تحديًا كبيرًا. يمكن معالجة النفايات العضوية مباشرة بطبيعتها ، في التسميد.

الغرض من المشروع

الغرض من مشروعنا هو توفير جهاز إشراف لصندوق نفايات ذكي. يدمج هذا الجهاز عدة مستشعرات للإشراف على حالة القمامة.

• مستشعر السعة: يعتمد على نظام الموجات فوق الصوتية ، ويستخدم لمنع الفيضانات عن طريق تنبيه فريق جمع القمامة.
• مستشعر درجة الحرارة والرطوبة: يستخدم لمراقبة بيئة القمامة. يمكن أن يكون هذا مفيدًا لإدارة حالة السماد العضوي ولمنع التلوث في بعض الحالات المحددة (ظروف رطبة جدًا أو شديدة الحرارة ، وخطر نشوب حريق في ظروف شديدة الجفاف). يمكن أن يكون لحريق القمامة تأثيرات كبيرة على البيئة (على سبيل المثال ، يمكن أن يتسبب في حريق غابة). يمكن أن يؤدي الجمع بين قيم درجة الحرارة والرطوبة إلى تنبيه فريق الإشراف بشأن المشكلة.
• مستشعر الحركة PIR: سيتم تثبيت كاشف فتح على غطاء القمامة للحصول على إحصائيات حول استخدام القمامة واكتشاف الإغلاق السيئ.

الخطوة 1: مكونات الأجهزة المطلوبة

في هذا القسم ، سنصف الأجهزة والإلكترونيات المستخدمة في إنشاء هذا الجهاز.

أولاً ، نحتاج إلى سلة مهملات بسيطة بغطاء. التالي: لوحة NodeMCU المزودة بوحدة واي فاي ESP8266 مدمجة ستساعدنا في إنشاء اتصال بالخدمات السحابية ومجموعة من أجهزة الاستشعار للإشراف على حالة سلة المهملات:

المستشعرات:

• DHT11 - مستشعر تناظري لدرجة الحرارة والرطوبة
• Sharp IR 2Y0A21 - مستشعر رقمي للقرب / المسافة
• أجهزة السيارات
• مستشعر الحركة PIR

الأجهزة الإضافية المطلوبة:

• أي سلة مهملات بغطاء
• اللوح (عام)
• أسلاك توصيل (حفنة منها…) شريط ربط مزدوج الجوانب!

سنحتاج أيضًا إلى إنشاء:

• حساب AdaFruit - تلقي المعلومات والإحصائيات حول دولة بن والمحافظة عليها.
• حساب IFTTT - يخزن البيانات الواردة من Adafruit ويطلق الأحداث في حالات الحافة المختلفة.
• حساب Blynk - يُمكّن استخدام تطبيقات "Webhooks" على IFTTT.

الخطوة 2: برمجة NodeMCU ESP8266

هذا هو الكود بالكامل ، لا تتردد في استخدامه:)

يمكنك بسهولة العثور على المكتبات التي استخدمناها عبر الإنترنت (المذكورة في العنوان).

*** لا تنس إدخال اسم WiFi وكلمة المرور في أعلى الملف

الخطوة 3: الأسلاك

الاتصال بلوحة NodeMCU ESP8266

دهت 11

• + -> 3V3
• - -> GND
• خارج -> دبوس A0

شارب IR 2Y0A21:

• السلك الأحمر -> 3V3
• السلك الأسود -> GND
• السلك الأصفر -> دبوس D3

أجهزة السيارات:

• السلك الأحمر -> 3V3
• السلك الأسود -> GND
• السلك الأبيض -> دبوس D3

مستشعر حركة PIR:

• VCC -> 3V3
• GND -> GND
• خارج -> دبوس D1

الخطوة 4: هندسة النظام

مكونات السحابة في العمارة:

• Adafruit IO MQTT: يتم توصيل ESP8266 عبر WiFi بخوادم Adafruit السحابية. يتيح لنا تقديم البيانات التي تم جمعها بواسطة أجهزة الاستشعار في كمبيوتر بعيد وفي لوحة معلومات منظمة وموجزة ، وإدارة السجل وما إلى ذلك.
• خدمات IFTTT: تسمح بإطلاق الإجراءات وفقًا لقيم أو أحداث أجهزة الاستشعار. لقد أنشأنا تطبيقات IFTTT التي تربط تدفقات البيانات الثابتة من سحابة Adafruit وأحداث الطوارئ في الوقت الفعلي مباشرةً من أجهزة الاستشعار.

سيناريوهات تدفق البيانات في النظام:

1. يتم جمع القيم من المستشعرات النشطة الموجودة في الحاوية: معدل سعة القمامة ودرجة حرارة الصندوق ورطوبة الحاوية وعدد مرات فتح الحاوية اليوم -> نشر البيانات إلى وسيط MQTT -> ينقل التطبيق الصغير IFTTT البيانات إلى جدول التقارير اليومية Google ورقة.
2. سعة سلة المهملات ممتلئة تقريبًا (يصل مستشعر Sharp إلى حد سعة محدد مسبقًا) -> يتم تحديث إدخال السعة في التقرير اليومي -> تغلق محطة التحكم في النفايات غطاء الصندوق وتعرض الوقت الذي تصل فيه أداة تجميع القمامة (من خلال بروتوكول Blynk السحابي و IFTTT الصغير).
3. يتم قياس القيم غير المنتظمة على أجهزة الاستشعار. على سبيل المثال ، مخاطر الحريق - درجة حرارة عالية ورطوبة منخفضة -> يتم تسجيل الحدث على سحابة Blynk -> إنذار IFTTT Triggers إلى محطة التحكم في النفايات.

الخطوة الخامسة: التحديات وأوجه القصور

التحديات:

كان التحدي الرئيسي الذي واجهناه أثناء المشروع هو معالجة جميع البيانات التي جمعتها أجهزة الاستشعار بطريقة معقولة ومنطقية. بعد تجربة سيناريوهات مختلفة لتدفق البيانات ، توصلنا إلى قرارنا النهائي الذي يجعل النظام أكثر قابلية للصيانة وإعادة الاستخدام وقابلية التوسع.

أوجه القصور الحالية:

1. بالاعتماد على خوادم Blynk ، يتم تحديث البيانات بعد تأخير كبير من قياسها في الوقت الفعلي.
2. يعتمد النظام على مصدر طاقة خارجي (اتصال بمولد طاقة أو بطاريات) ، وبالتالي لا يزال غير مؤتمت بالكامل.
3. في حالة اشتعال النار في السلة ، يجب التعامل معها باستخدام التدخل الخارجي.
4. حاليًا ، يدعم نظامنا حاوية واحدة فقط.

الخطوة السادسة: التطلع إلى المستقبل …

التحسينات المستقبلية:

1. شحن الطاقة الشمسية.
2. نظام ضغط النفايات الذاتي.
3. كاميرات تراقب الصندوق ، باستخدام الأحداث القائمة على الرؤية الحاسوبية (الكشف عن الحريق ، والقمامة الزائدة).
4. تطوير سيارة مستقلة للتنقل بين صناديق القمامة وتفريغها حسب سعتها.

المواعيد النهائية الممكنة:

• تطبيق نظام شمسي وضغط النفايات الذاتي (حوالي 6 أشهر).
• تطوير خوارزميات الكشف عن الصور وتوصيل نظام الكاميرات لمدة عام تقريبًا.
• قم بتطوير خوارزمية لإنشاء جولة مثالية لجمع القمامة بناءً على البيانات من جميع الصناديق في حوالي 3 سنوات.

الخطوة 7: الصور النهائية …

الخطوة 8: عنا

آساف جيتز ---------------------------- أوفير نيشر ------------------ ------ يوناثان رون

أتمنى أن تستمتع بهذا المشروع وتحياتي من إسرائيل!