Slimme afvalbak

Apparaat voor intelligente afvalbak. Dit apparaat integreert verschillende sensoren om toezicht te houden op de staat van het afval.

Verhaal

Inhoudsrichtlijnen

Context

Goed afvalbeheer is een essentiële kwestie geworden voor onze planeet. In openbare en natuurlijke ruimtes letten velen niet op het afval dat ze achterlaten. Wanneer er geen afvalophaler aanwezig is, is het makkelijker om afval op de site te laten dan terug te brengen. Zelfs de zogenaamde bewaarde ruimtes zijn vervuild door afval.

Vervuild afval

Om natuurgebieden te behouden, is het belangrijk om goed beheerde afvalinzamelpunten te voorzien:

• Om te voorkomen dat ze overlopen, moeten de bakken regelmatig worden verhoogd. Het is moeilijk om de juiste tijd door te komen:te vroeg en de prullenbak kan leeg zijn, te laat en de prullenbak loopt over. Dit probleem is des te belangrijker wanneer de prullenbak moeilijk toegankelijk is (zoals op wandelpaden in de bergen)

Overlopen van afval

• In dit rationele afvalbeheer kan sorteren een grote uitdaging zijn. Organisch afval kan door de natuur direct worden verwerkt in compostering. Niet-organisch afval moet worden verzameld om door specifieke processen te worden verwerkt.

Doel van het project

Het doel van ons project is om een ​​supervisieapparaat te leveren voor een intelligente afvalbak. Dit apparaat integreert verschillende sensoren om toezicht te houden op de staat van het afval.

• Niveausensor: gebaseerd op ultrasoon systeem, gebruikt om overlopen te voorkomen door het afvalinzamelingsteam te waarschuwen.

• Temperatuur- en vochtigheidssensor:  gebruikt om de afvalomgeving te bewaken. Dit kan handig zijn om de toestand van organische compost te beheersen en om besmetting in bepaalde specifieke gevallen te voorkomen (zeer natte of hete omstandigheden, brandgevaar in zeer droge omstandigheden)

• Vlamsensor: sommigen kunnen gloeiend afval (zoals sigarettenpeuken) deponeren of opzettelijk de prullenbak in brand steken. Een vuilnisbrand kan ingrijpende gevolgen hebben voor het milieu (er kan bijvoorbeeld een bosbrand ontstaan). De vlamsensor kan het supervisieteam op de hoogte stellen van het probleem.

• Vochtsensor : voor het compostproces is het belangrijk om een ​​bepaalde vochtigheidsgraad in het compostmateriaal te handhaven. De vochtsensor, inbegrepen in ons project, zal de vochtigheidsgraad op de compost meten.

• Openingssensor : er wordt een openingsdetector geïnstalleerd op het deksel van de prullenbak om statistieken te krijgen over het gebruik van afval en om een ​​slechte sluiting te detecteren.

• Locatiesysteem : afval moet worden geïdentificeerd en gelokaliseerd om het afvalinzamelingsteam te helpen bij het beheer ervan. Het zal meer wendbaarheid bieden bij het beheer van afvallocaties, met de mogelijkheid om tijdelijke vuilnisbakken in te zetten (bijv. In de zomer op strand- en wandelpaden, in de winter op skihellingen, bij speciale evenementen zoals sportwedstrijden of muziekfestivals)

Het project krijgt zijn volledige betekenis met een afvalbak met twee compartimenten:

• Een voor niet-organisch afval.

• Een voor organisch afval met composteringsproces.

Gescheiden afvalbak

Sigfox-gebruik

De prullenbak wordt in geïsoleerde gebieden geïnstalleerd. De stroom wordt geleverd door een batterij, eventueel aangesloten op een zonnepaneel. Voor ons lijkt Sigfox een zeer goede oplossing te zijn:

• Sigfox-communicatiesysteem heeft een brede dekking:het maakt het mogelijk om het project op grote schaal in te zetten.

• Sigfox-systeem biedt voldoende communicatiemogelijkheden voor ons gebruik.

• Sigfox kan een lokalisatieoplossing van 100 meter bieden:het is niet nodig om een ​​GPS-schild op de bak toe te voegen.

• Sigfox is een energiezuinige oplossing, waardoor het apparaat lange tijd autonoom kan werken.

II. Projectdetails

Hardware-ontwerpmethode

Ons projectontwerpmethodediagram:

Projectstappen

Stap 1:begrijp Sigfox

Sigfox is een oplossing om het apparaat aan te sluiten in het kader van Internet of Things. Het wordt momenteel gebruikt in meer dan 45 landen en meer dan 3 miljoen apparaten. Het bericht kan maximaal 12 bytes zijn waarvan maximaal 140 uplinks en 4 downlinks per dag.

Stap 2:hardware opzoeken

Hardware

De gebruikte hardware:

• Arduino MKR Fox 1200

• Mini-microschakelaar

• HC-SR04 – Ultrasone sensor

• DHT11 – Temperatuur- en vochtigheidssensor

• KY-026 – Vlamsensormodule

• Vochtsensor (op maat gemaakt) - De normale vochtsensor kan worden gebruikt, maar na een paar maanden gebruik zullen de twee twee poten van de sonde gaan roesten en zal de dunne laag koper op de poten volledig zijn weggevreten. We gebruiken dus een op maat gemaakte vochtsensor die is gemaakt van koper om hem langer mee te laten gaan zonder corrosie. http://carrefour-numerique.cite-sciences.fr/fablab/wiki/doku.php?id=projets:moisture_sensor

• Raspberry Pi 3 Model B

In dit project gebruiken we een op maat gemaakte vochtsensor om ervoor te zorgen dat deze lang meegaat voordat er corrosie optreedt.

Stap 3:Hardwareverbinding en lay-out

Schema

Verbinding met Arduino MKR Fox 1200

Microschakelaar -> Arduino MKR Fox 1200

• C -> GND

• NC -> Pin 3

DHT11 -> Arduino MKR Fox 1200

• VCC -> 5V

• GND -> GND

• GEGEVENS -> Pin 2

HC-SR04 -> Arduino MKR Fox 1200

• VCC -> 5V

• GND -> GND

• Trigger -> Pin 9

• Echo -> Pin 10

KY-026 -> Arduino MKR Fox 1200

• VCC -> 5V

• GND -> GND

• GEGEVENS -> Pin A0

Vochtsensor (op maat gemaakt) -> Arduino MKR Fox 1200

• VCC -> 5V

• GND -> GND

• SIG -> A1

Stap 4:Arduino-code

Installeer Arduino IDE:

Installeer arduino IDE via deze link: https://www.arduino.cc/en/Main/Software

Verkrijg de code:

https://github.com/honhon01/Smart-Waste-Bin

Bestuur en bibliotheek:

Voordat je de code begrijpt, moet je het bord en de bibliotheek installeren.

Bestuur:

Ga naar "Extra> Bord> Bordbeheer" om het bord te installeren.

Bordinstallatie

Bord nodig:

• Arduino SAMD-kaarten (32-bits ARM Cortex-M0+)

Bibliotheek :

Als u de bibliotheken wilt installeren, gaat u naar "Schets> Bibliotheek opnemen> Bibliotheken beheren".

Bibliotheekinstallatie

Bibliotheken nodig:

• Arduino laag vermogen

• Arduino Sigfox voor MKR Fox 1200

• DHT-sensorbibliotheek

• Adafruit Unified Sensor-stuurprogramma https://github.com/adafruit/Adafruit_Sensor

• RTCZero

Kijk in de code:

• #include :Gebruiken om de Sigfox-module te beheren en de waarde van het apparaat te verzenden of te ontvangen.

• #include :gebruik om de module in de slaapstand te zetten en de levensduur van de batterij te verlengen.

• #include :normaal gesproken gebruiken om DHT11 te laten werken.

Functies:

• setup() :In deze functie controleren we of de Sigfox is begonnen. Stel ook de DHT11- en ultrasone sensorpinnen in.

• loop() :In deze functie controleren we of de knop is ingedrukt, wat betekent dat de bak gesloten is of niet. Als de knop niet wordt ingedrukt, verzendt de Sigfox de waarde niet, maar als hij wordt ingedrukt, krijgt hij de waarde van alle sensoren en stuurt deze naar de functie sendPayload().

• sendPayload() :Deze functie start de Sigfox-module en stuurt alle waarden als byte naar SigFox. Dan zal het de Sigfox-module beëindigen

Voer de code uit:

Nadat je begrijpt hoe de code werkt. Probeer de code te compileren en te uploaden.

Vergeet niet om het bord naar Arduino MKR Fox 1200 en de poort naar je apparaatpoort te selecteren.

Stap 5:Activeer uw apparaat

Ga nadat je je apparaat hebt ontvangen naar deze link om het apparaat te activerenhttps://buy.sigfox.com/activate. Vul vervolgens de informatie in en u kunt het apparaat installeren.

Activeer het apparaat

Stap 6:de gegevens verzenden

Probeer de Arduino IDE opnieuw uit te voeren en deze keer kan het apparaat de gegevens naar SigFox sturen. U kunt controleren of u gegevens heeft ontvangen in de SigFox-backend. https://backend.sigfox.com/device/list

Berichten in SigFox

Stap 7:Toepassingsserver

Raspberry Pi 3 Model B wordt gebruikt als applicatieserver. Die Node-RED, MariaDB en de webapplicatie bevatten.

Stap 8:Backend met Node-RED

Installeer Node-RED:

Volg de instructies van deze link: https://nodered.org/docs/getting-started/installation

Npm Behoefte:

• node-red-node-mysql

Om de gegevens van SigFox te krijgen, moeten we onze eigen server maken om de gegevens te ontvangen. We gebruiken Node-RED als de tool om de gegevens van SigFox te krijgen.

Node-RED Flow

Stap 9:Database – MariaDB

MariaDB installeren:

Raspbian Raspberry Pi: https://howtoraspberrypi.com/mariadb-raspbian-raspberry-pi/

Andere besturingssystemen: https://mariadb.com/downloads

Stap 10:Frontend-applicatie (website)

Homepage van onze website

Dit is de frontend van ons project. De website toont de informatie en gegevens die vanaf apparaten worden verzonden.

3D-printen

Installeer het object in een 3D-geprinte doos

1. Plaats DHT11 in punt 1 en dek af met het onderdeel "DHT11 onderhoud".

2. Plaats HC-SR04 in punt 2 en dek af met "binnen" gedeelte.

3. Plaats KY-026 in punt 3 op de bovenkant van het "interieur" gedeelte.

4. Plaats vochtsensor in punt 4.

5. Plaats Arduino MKR Fox 1200 op punt 5.

6. Plaats de mini-microschakelaar in het "middelste bovenste" gedeelte en sluit af met het gedeelte "openingsdetector".

7. Verbind het "ondersteunings"-gedeelte met het "base"-gedeelte en plaats de antenne in de "base".

8. Sluit het “support” gedeelte aan op de hoofdbox en sluit de box af met “Middle top”, “Front top” en “Back top”.

Schema in 3D-geprinte doos

III. Enkele mogelijke extra functies

• In staat zijn om de totale hoogte van de bak op de displaymonitor in te stellen (niet alleen wijzigen op Arduino). -> Elk type bak heeft een andere hoogte, dus als de hoogte van de bak door de gebruiker kan worden ingesteld, kan het apparaat op elk type bak worden geïnstalleerd.

• Het soort afval kunnen scheiden. -> Het wordt eenvoudiger voor afvalbeheer op organisch en niet-organisch afval.

• Geef de hoeveelheid afval in de prullenbak weer op een monitor die boven de prullenbak is geïnstalleerd. -> Bekende hoeveelheid afval in de prullenbak maakt de gebruiker comfortabeler en kan de prullenbak overslaan als deze vol is.

• Voorzie een autonome batterij van zonnepaneel. -> voor een autonoom systeem

• Beheer de temperatuur en vochtigheid in de bak door een watertoevoersysteem en een ventilatiesysteem te regelen (luiken die kunnen worden geopend of gesloten). -> Toezicht houden op en controleren van het composteringsproces.

IV. Conclusie

Afvalbeheer

Ons idee van "Smart Waste-bin", een slimme technologie voor afvalsystemen, die menselijke tijd en moeite vermindert en resulteert in een gezonde en afvalrijke omgeving.

Het voorgestelde idee om natuurgebieden te behouden en afvalvervuiling te verminderen door een slimme afvalbak voor goed afvalbeheer, we kunnen weten welke gebieden leeg zijn of overlopen. Dus dit project kan vuilnismannen helpen bij hun beheer, goed afvalbeheer en schoner. Ken de omgeving en het niveau van de bak. Dus we kunnen het management het schema ophalen.

Het doel van dit project is om de hardware te maken die overeenkomt met de apparaten om de omgeving te voelen door sensoren van Smart Waste-bin om het niveau, de temperatuur, de vochtigheid, het vocht en de vlam van het afval binnenin te detecteren de bak periodiek voor elk knooppunt van bakken. En we hebben elk knooppunt verbonden met het sigfox-netwerk, het knooppunt stuurde gegevens naar sigfox en toonde de waarden op de website.

Het uiteindelijke resultaat is toegankelijk op de volgende website: http://grit.esiee-amiens.fr:8069/smartbin/

V. Dankbetuigingen

KMUTT-Thailand

King Mongkut's University of Technology Thonburi , voor gaf ons een kans. Gezien het belang van deze activiteit, voor de tijd van 7 weken stageperiode aan volgende studenten van het 3e jaar (Elektronica en Telecommunicatie Engineering en Computer Engineering).

ESIEE-Amiens

ESIEE-Amiens , voor uw voortdurende samenwerking bij het bieden van een plaats voor de ontwikkeling van het project, de mogelijkheid tot laboratoriumtraining voor technische studenten in uw instelling en het verstrekken van apparatuur voor dit project. Dit is duidelijk dat training een essentieel onderdeel is van academische activiteiten die studenten helpt bij het leren van technische activiteiten die worden uitgevoerd in commerciële organisaties.

We willen graag onze grote dank uitspreken aan Nicolas DAILLY , onze supervisor en Thérèse ABY , copromotor voor hun geduldige begeleiding, enthousiaste aanmoediging en nuttige kritiek op ons werk. We willen graag Stéphane POMPORTES . bedanken voor zijn advies en hulp. Mijn dank gaat ook uit naar Nicolas HENOCQ die ons materialen levert om de vochtsensor te maken en Moustapha KEBE voor zijn suggestie in webontwikkeling.

Bron:  Slimme afvalbak