IDC2018 IOT Smart Trash Bin: 8 bước

2025 Tác giả: John Day | [email protected]. Sửa đổi lần cuối: 2025-01-23 15:15

Quản lý chất thải tốt đã trở thành một vấn đề thiết yếu đối với hành tinh của chúng ta. Trong không gian công cộng và thiên nhiên, nhiều người không chú ý đến chất thải mà chúng để lại. Khi không có người thu gom rác, bạn sẽ dễ dàng để lại rác tại chỗ hơn là mang về. Ngay cả những không gian được gọi là bảo tồn cũng bị ô nhiễm bởi chất thải.

Tại sao chúng ta cần thùng rác thông minh? (Dung dịch)

Để bảo tồn các khu vực tự nhiên, điều quan trọng là phải cung cấp các điểm thu gom chất thải được quản lý tốt: Để ngăn chặn chúng tràn ra ngoài, các thùng phải được nâng lên thường xuyên. Thật khó để vượt qua đúng thời điểm: quá sớm và thùng rác trống rỗng, quá muộn và thùng rác tràn. Vấn đề này càng trở nên nghiêm trọng hơn khi thùng rác khó tiếp cận (chẳng hạn như trên những con đường mòn đi bộ trên núi). Rác hữu cơ có thể được xử lý trực tiếp bằng tự nhiên, trong quá trình ủ phân.

Mục đích của Dự án

Mục đích của dự án của chúng tôi là cung cấp thiết bị giám sát thùng rác thông minh. Thiết bị này tích hợp một số cảm biến để giám sát trạng thái của thùng rác.

• Cảm biến dung tích: dựa trên hệ thống siêu âm, được sử dụng để chống tràn bằng cách cảnh báo cho đội thu gom rác.
• Cảm biến nhiệt độ và độ ẩm: dùng để giám sát môi trường thùng rác. Điều này có thể hữu ích để quản lý tình trạng của phân hữu cơ và ngăn ngừa ô nhiễm trong một số trường hợp cụ thể (điều kiện rất ẩm ướt hoặc nóng, nguy cơ cháy trong điều kiện quá khô). Một đám cháy rác có thể gây ra những ảnh hưởng nghiêm trọng đến môi trường (ví dụ như nó có thể gây ra cháy rừng). Sự kết hợp của các giá trị nhiệt độ và độ ẩm có thể cảnh báo cho nhóm giám sát về sự cố.
• Cảm biến chuyển động PIR: một thiết bị phát hiện độ mở sẽ được lắp trên nắp thùng rác để thống kê việc sử dụng rác và phát hiện tình trạng đóng thùng không tốt.

Bước 1: Yêu cầu các thành phần phần cứng

Trong phần này, chúng tôi sẽ mô tả phần cứng và thiết bị điện tử được sử dụng để tạo ra thiết bị này.

Đầu tiên, chúng ta cần một chiếc thùng rác đơn giản có nắp đậy. Tiếp theo: Bo mạch NodeMCU với mô-đun Wifi ESP8266 tích hợp sẽ giúp chúng tôi tạo kết nối với các dịch vụ đám mây và một bộ cảm biến để giám sát trạng thái của thùng rác:

Cảm biến:

• DHT11 - Cảm biến tương tự nhiệt độ và độ ẩm
• Sharp IR 2Y0A21 - Cảm biến kỹ thuật số tiệm cận / Khoảng cách
• Động cơ Servo
• Cảm biến chuyển động PIR

Phần cứng bổ sung cần thiết:

• Bất kỳ thùng rác nào có nắp
• Breadboard (chung)
• Dây nhảy (nhiều loại…) Băng dính hai mặt!

Chúng tôi cũng sẽ cần tạo:

• Tài khoản AdaFruit - nhận và duy trì thông tin và thống kê về trạng thái thùng.
• Tài khoản IFTTT - lưu trữ dữ liệu đến từ Adafruit và kích hoạt các sự kiện trong các trường hợp cạnh khác nhau.
• Tài khoản Blynk - cho phép sử dụng các ứng dụng “Webhooks” trên IFTTT.

Bước 2: Lập trình NodeMCU ESP8266

Đây là toàn bộ mã, hãy thoải mái sử dụng nó:)

Bạn có thể dễ dàng tìm thấy các thư viện chúng tôi đã sử dụng trực tuyến (được đề cập ở phần đầu).

*** Đừng quên nhập tên và mật khẩu WiFi của bạn ở đầu tệp

Bước 3: Đấu dây

Kết nối với bo mạch NodeMCU ESP8266

DHT11

• + -> 3V3
• - -> GND
• OUT -> Pin A0

Sharp IR 2Y0A21:

• Dây đỏ -> 3V3
• Dây đen -> GND
• Dây màu vàng -> Chân D3

Động cơ Servo:

• Dây đỏ -> 3V3
• Dây đen -> GND
• Dây trắng -> Chân D3

Cảm biến chuyển động PIR:

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

Bước 4: Kiến trúc hệ thống

Các thành phần đám mây trong kiến trúc:

• Adafruit IO MQTT: ESP8266 được kết nối qua WiFi với các máy chủ đám mây của Adafruit. Cho phép chúng tôi trình bày dữ liệu được thu thập bởi các cảm biến trong một máy tính từ xa và trong một trang tổng quan có tổ chức và ngắn gọn, quản lý lịch sử, v.v.
• Dịch vụ IFTTT: Cho phép kích hoạt các hành động theo giá trị hoặc sự kiện của cảm biến. Chúng tôi đã tạo các ứng dụng IFTTT kết nối các luồng dữ liệu ổn định từ đám mây Adafruit và các sự kiện khẩn cấp trong thời gian thực trực tiếp từ các cảm biến.

Các kịch bản luồng dữ liệu trong Hệ thống:

1. Các giá trị được thu thập từ các cảm biến đang hoạt động trên thùng: tỷ lệ dung tích thùng rác, nhiệt độ thùng, độ ẩm thùng, số lần thùng được mở hôm nay -> Xuất bản dữ liệu lên MQTT broker -> Ứng dụng IFTTT chuyển dữ liệu đến bảng báo cáo hàng ngày của Google Tờ giấy.
2. Dung lượng thùng rác gần đầy (Cảm biến Sharp đạt đến giới hạn dung lượng xác định trước) -> Cập nhật mục nhập dung lượng trên báo cáo hàng ngày -> Trạm kiểm soát chất thải khóa nắp thùng và hiển thị thời gian người thu gom rác đến (thông qua giao thức đám mây Blynk và IFTTT applet).
3. Các giá trị bất thường trên cảm biến được đo. Ví dụ, rủi ro hỏa hoạn - nhiệt độ cao & Độ ẩm thấp -> Sự kiện được ghi lại trên đám mây Blynk -> IFTTT Kích hoạt cảnh báo đến Trạm kiểm soát chất thải.

Bước 5: Thách thức & Thiếu sót

Những thách thức:

Thách thức chính mà chúng tôi gặp phải trong dự án là xử lý tất cả dữ liệu mà các cảm biến của chúng tôi đã thu thập được theo cách hợp lý và hợp lý. Sau khi thử các kịch bản luồng dữ liệu khác nhau, chúng tôi đã đạt được quyết định cuối cùng là làm cho hệ thống dễ bảo trì hơn, có thể tái sử dụng và có thể mở rộng.

Những thiếu sót hiện tại:

1. Dựa vào máy chủ Blynk, dữ liệu được cập nhật sau một khoảng thời gian trễ lớn so với phép đo thời gian thực của nó.
2. Hệ thống dựa vào nguồn điện bên ngoài (kết nối với máy phát điện hoặc pin), do đó nó vẫn chưa hoàn toàn tự động.
3. Trong trường hợp thùng bắt lửa, phải sử dụng biện pháp can thiệp từ bên ngoài để xử lý.
4. Hiện tại, hệ thống của chúng tôi chỉ hỗ trợ một thùng duy nhất.

Bước 6: Nhìn vào tương lai…

Cải tiến trong tương lai:

1. Sạc năng lượng mặt trời.
2. Hệ thống tự nén rác.
3. Máy ảnh giám sát thùng rác, sử dụng các sự kiện dựa trên tầm nhìn máy tính (phát hiện cháy, quá tải thùng rác).
4. Phát triển một chiếc ô tô tự lái để tham quan giữa các thùng rác và đổ chúng ra khỏi thùng rác dựa trên sức chứa của chúng.

Thời hạn có thể xảy ra:

• Triển khai hệ thống năng lượng mặt trời và tự nén rác (khoảng 6 tháng).
• Phát triển các thuật toán phát hiện hình ảnh và Kết nối hệ thống camera, khoảng một năm.
• Phát triển một thuật toán để xây dựng một chuyến tham quan tối ưu cho việc thu gom rác dựa trên dữ liệu từ tất cả các thùng trong khoảng 3 năm.

Bước 7: Bức ảnh cuối cùng…

Bước 8: Giới thiệu về chúng tôi

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

Hy vọng bạn sẽ thích dự án này và lời chào từ Israel!