Intelligente Slimme Vuilnisbak: Afvalophaal Optimaliseren met IoT-sensoren

De Slimme Vuilnisbak is een IoT-ingeschakelde oplossing die meerdere sensoren gebruikt om de bakstatus in real-time te monitoreren, overlopen te voorkomen en milieuschade te reduceren.

Verhaal

Inhoudsrichtlijnen

Context

Effectief afvalbeheer is cruciaal voor het beschermen van onze planeet. In publieke ruimtes en natuurreservaten negeren veel mensen het afval dat ze produceren, en zonder tijdige ophaling hopen zich afval op, wat ecosystemen schadeert.zelfs beschermde gebieden lopen risico's als afval onbeheerd blijft.

Vervuild Afval

Om natuurlijke omgevingen te behouden, zijn goed-beheerde afvalophaalpunten essentieel. Bakken moeten geleegd worden voordat ze overlopen, wat uitdagend kan zijn op afgelegen paden of moeilijk bereikbare locaties.

• Frequente leegmaking voorkomt overlopen en vermindert het risico op afvalverspreiding.
• Geautomatiseerde monitoring elimineert gokwerk, en zorgt voor tijdige ophaling.

Overloop van Afval

• Correct sorteren is vitaal: organisch afval kan natuurlijk gecomposteerd worden, terwijl non-organics gespecialiseerde behandeling vereisen.
• Slimme monitoring ondersteunt efficiënte scheiding en resource-herwinning.

Doel van het Project

Ons doel is een toezichthoudend apparaat te leveren dat vuilnisbakken in optimale conditie houdt door diverse sensoren te integreren die continu de status bijhouden.

• Niveausensor (ultrasoon) – waarschuwt het ophaalteam wanneer de bak de capaciteit naderen.
• Temperatuur- & vochtigheidsensor (DHT11) – monitor de interne omgeving, cruciaal voor compostgezondheid en brandpreventie.
• Vlam-sensor (KY‑026) – detecteert potentiële brandrisico's, ter bescherming van omringende ecosystemen.
• Vochtsensor (custom koperen probe) – zorgt voor optimale vochtigheid voor composteren.
• Openings-sensor (mini microswitch) – registreert dekselgebruik en detecteert onjuiste sluiting.
• Locatiesysteem (Sigfox 100m) – identificeert bakpositie, helpt bij snelle respons en stelt tijdelijke implementatie op stranden, skipistes, of evenementen in.

De bak heeft twee compartimenten: één voor non-organisch afval en een ander voor organisch afval dat gecomposteerd wordt.

Gescheiden Afvalbak

Sigfox-gebruik

Geïnstalleerd in geïsoleerde gebieden, draait de bak op batterij, optioneel aangevuld door een zonnepaneel. Sigfox wordt gekozen voor zijn voordelen:

• Groot-dekkerende dekking, ideaal voor grote-schaal implementaties.
• Voldoende payload-capaciteit voor onze databehoeftes.
• 100 m lokalisatie elimineert de noodzaak voor GPS-modules.
• Laag-stroomverbruik, verlengde autonoom operatie.

II. Project Details

Hardware-ontwerpmethode

Hieronder is een hoog-niveau overzicht van het ontwerpproces en hardwarecomponenten.

Projectstappen

Stap 1: Sigfox Begrijpen

Sigfox verbindt apparaten met het IoT-netwerk, opererend in 45+ landen met meer dan 3 miljoen apparaten. Elk bericht is maximaal 12 bytes, met een maximum van 140 uplink en 4 downlink berichten per dag.

Stap 2: Hardware-opslag

• Arduino MKR Fox 1200
• Mini Microswitch
• HC‑SR04 – Ultrasoonsensor
• DHT11 – Temperatuur- & Vochtigheidsensor
• KY‑026 – Vlam-sensor Module
• Custom koperen Vochtsensor (zie details)
• Raspberry Pi 3 Model B (voor backend-server)

Stap 3: Hardware-aansluiting en Layout

Zie het schema hieronder voor pin-verbindingen naar de Arduino MKR Fox 1200.

Verbinding met Arduino MKR Fox 1200

• Mini Microswitch – C naar GND, NC naar Pin 3
• DHT11 – VCC naar 5V, GND naar GND, DATA naar Pin 2
• HC‑SR04 – VCC naar 5V, GND naar GND, Trigger naar Pin 9, Echo naar Pin 10
• KY‑026 – VCC naar 5V, GND naar GND, DATA naar A0
• Vochtsensor – VCC naar 5V, GND naar GND, SIG naar A1

Stap 4: Arduino-code

Arduino IDE Installeren: Download hier

De Code Ophalen: GitHub repository

Board- & Bibliotheek-installatie:

• Board: Arduino SAMD Boards (32-bit ARM Cortex-M0+)
• Bibliotheken: Arduino Low Power, Arduino Sigfox voor MKR Fox 1200, DHT-sensorbibliotheek, Adafruit Unified Sensor Driver, RTCZero

Kernfuncties:

• setup() – initialiseert Sigfox, DHT11, en ultrasoonsensor.
• loop() – controleert dekselstatus; wanneer gesloten, leest sensordata en stuurt payload via Sigfox.
• sendPayload() – pakt sensorwaarden in een 12-byte bericht en transmitteert het.

Compileer en upload de sketch, met het bord ingesteld op Arduino MKR Fox 1200.

Stap 5: Je Apparaat Activeren

Activeer de Sigfox-module hier: https://buy.sigfox.com/activate. Volg de prompts om je apparaat te registreren.

Stap 6: De Data Verzenden

Na activatie, draai de Arduino-sketch opnieuw. Verifieer dat data verschijnt in de Sigfox-backend: https://backend.sigfox.com/device/list.

Stap 7: Applicatieserver

Een Raspberry Pi 3 Model B fungeert als applicatieserver, met Node‑RED, MariaDB, en de webinterface.

Stap 8: Backend met Node‑RED

Installeer Node‑RED volgens de officiële gids: https://nodered.org/docs/getting-started/installation. Voeg het node-red-node-mysql pakket toe via npm.

Node‑RED ontvangt Sigfox-berichten, slaat ze op in MariaDB, en stuurt data door naar het webdashboard.

Stap 9: Database – MariaDB

Installeer MariaDB op de Pi:

• Raspbian: link
• Andere OS: link

Stap 10: Frontend-applicatie (Website)

De website visualiseert real-time data van alle bakken, wat snelle besluitvorming voor afvalophalers mogelijk maakt.

3D-printen

Custom 3D-geprinte behuizingen huisvesten de elektronica en beschermen de sensoren. Assemblage-stappen:

1. Monteur DHT11 op punt 1 en bedek met het "DHT11 maintain" onderdeel.
2. Plaats HC‑SR04 op punt 2, bedek het met het "interieur" onderdeel.
3. Monteur KY‑026 op punt 3 bovenop het interieur-onderdeel.
4. Installeer de vochtsensor op punt 4.
5. Plaats de Arduino MKR Fox 1200 op punt 5.
6. Plaats de mini microswitch in het "middle top" onderdeel, afgedicht met het "opening detector" onderdeel.
7. Bevestig het "support" onderdeel aan de "base" en bedded de antenne erin.
8. Verbind het "support" onderdeel met de hoofddoos en sluit af met de "middle top," "front top," en "back top" panelen.

III. Mogelijke Extra Features

• Instelbare bakhoogte getoond op een monitor, zodat implementatie op bakken van variërende groottes mogelijk is.
• Verbeterde afvalscheiding, onderscheidend tussen organisch en non-organisch materiaal.
• Real-time niveauweergave op een nabijgelegen scherm om gebruikers te informeren wanneer een bak vol is.
• Zonne-energie-gevoede autonoom batterijsysteem voor off-grid operatie.
• Actieve omgevingsbesturing: geautomatiseerde watervoorziening en ventilatiesluiten om composteren te optimaliseren.

IV. Conclusie

De Slimme Vuilnisbak levert een data-gedreven benadering van afvalbeheer, wat menselijke inspanning en milieuschade vermindert. Door real-time inzichten in bakstatus, temperatuur, vochtigheid, vocht, en brandrisico, stelt het systeem proactieve ophaalschema's en efficiënt resource-gebruik in.

Voor live demonstraties, bezoek: https://grit.esiee-amiens.fr:8069/smartbin/

V. Erkenningen

King Mongkut's University of Technology Thonburi (KMUTT) – voor het hosten van ons 7-weken trainingsprogramma en het ondersteunen van studenten uit Electronics & Telecommunication Engineering en Computer Engineering.

ESIEE‑Amiens – voor het leveren van laboratoriumruimte, apparatuur, en mentorship, wat de praktische ontwikkeling van dit project mogelijk maakte.

Speciale dank aan Nicolas DAILLY (begeleider), Thérèse ABY (co-begeleider), Stéphane POMPORTES, Nicolas HENOCQ (vochtsensor-materialen), en Moustapha KEBE (web-ontwikkelingsbegeleiding).

Bron: Slimme Vuilnisbak