Papelera inteligente

Dispositivo para papelera inteligente. Este dispositivo integra varios sensores para supervisar el estado de la basura.

Historia

Pautas de contenido

Contexto

La buena gestión de residuos se ha convertido en un tema fundamental para nuestro planeta. En los espacios públicos y naturales, muchos no prestan atención a los residuos que dejan. Cuando no hay un recolector de basura disponible, es más fácil dejar los desechos en el sitio que traerlos de regreso. Incluso los llamados espacios preservados están contaminados por desechos.

Residuos contaminados

Para preservar las áreas naturales, es importante proporcionar puntos de recolección de residuos bien gestionados:

• Para evitar que se desborden, los contenedores deben levantarse con regularidad. Es difícil pasar el momento adecuado:demasiado pronto y la basura puede estar vacía, demasiado tarde y la basura puede desbordarse. Este problema es aún más crítico cuando el contenedor es de difícil acceso (como en las rutas de senderismo en las montañas)

Desbordamiento de desechos

• En esta gestión racional de residuos, la clasificación puede ser un gran desafío. Los desechos orgánicos pueden ser procesados ​​directamente por la naturaleza, en compostaje. Los desechos no orgánicos deben recolectarse para ser tratados mediante procesos específicos.

Objetivo del proyecto

El propósito de nuestro proyecto es proporcionar un dispositivo de supervisión para un contenedor de basura inteligente. Este dispositivo integra varios sensores para supervisar el estado de la basura.

• Sensor de nivel: basado en sistema ultrasónico, utilizado para prevenir desbordes alertando al equipo de recolección de basura.

• Sensor de temperatura y humedad: utilizado para monitorear el entorno de basura. Esto puede ser útil para manejar el estado del abono orgánico y para prevenir la contaminación en algún caso específico (condiciones muy húmedas o calurosas, riesgo de incendio en condiciones muy secas)

• Sensor de llama: algunos pueden depositar desechos incandescentes (como colillas de cigarrillos) o pueden prender fuego intencionalmente al contenedor. Un incendio de basura puede tener efectos dramáticos en el medio ambiente (por ejemplo, puede causar un incendio forestal). El sensor de llama puede alertar al equipo de supervisión sobre el problema.

• Sensor de humedad: para el proceso de compostaje, es importante mantener un cierto nivel de humedad en el material de compostaje. El sensor de humedad, incluido en nuestro proyecto, medirá el nivel de humedad en el compost.

• Sensor de apertura: Se instalará un detector de apertura en la tapa de la basura para obtener estadísticas sobre el uso de basura y detectar un mal cierre.

• Sistema de ubicación: la basura debe ser identificada y localizada para ayudar al equipo de recolección de basura en su manejo. Ofrecerá más agilidad en la gestión de la ubicación de la basura, con la posibilidad de desplegar contenedores de basura temporales (por ejemplo, en verano en la playa y pistas de senderismo, en invierno en pistas de esquí, en eventos especiales como competiciones deportivas o festivales de música)

El proyecto adquiere todo su significado con una papelera con dos compartimentos:

• Uno para desechos no orgánicos.

• Uno para residuos orgánicos con proceso de compostaje.

Papelera separada

Uso de Sigfox

La basura se instalará en áreas aisladas. La energía será proporcionada por batería, posiblemente conectada a un panel solar. Para nosotros, Sigfox parece ser una muy buena solución:

• El sistema de comunicación Sigfox tiene una amplia cobertura de área:permite implementar el proyecto a gran escala.

• El sistema Sigfox proporciona suficientes capacidades de comunicación para nuestro caso de uso.

• Sigfox puede proporcionar una solución de localización de 100 m:no es necesario agregar un protector de GPS en el contenedor.

• Sigfox es una solución de bajo consumo de energía, que permite que el dispositivo funcione durante mucho tiempo de forma autónoma.

II. Detalles del proyecto

Método de diseño de hardware

Nuestro diagrama de método de diseño de proyectos

Pasos del proyecto

Paso 1:Comprenda Sigfox

Sigfox es una solución para conectar el dispositivo en el ámbito del Internet de las cosas. Actualmente se opera en más de 45 países y más de 3 millones de dispositivos. El mensaje puede tener hasta 12 bytes, con un máximo de 140 enlaces ascendentes y 4 enlaces descendentes por día.

Paso 2:búsqueda de hardware

Hardwares

El hardware utilizado:

• Arduino MKR Fox 1200

• Mini microinterruptor

• HC-SR04 - Sensor ultrasónico

• DHT11:sensor de temperatura y humedad

• KY-026 - Módulo de sensor de llama

• Sensor de humedad (hecho a medida):se puede usar el sensor de humedad normal, pero después de unos meses de uso, las dos patas de la sonda se corroerán y la fina capa de cobre en sus patas se consumirá por completo. Por lo tanto, utilizamos un sensor de humedad hecho a medida que está hecho de cobre para que dure más tiempo antes de la corrosión. http://carrefour-numerique.cite-sciences.fr/fablab/wiki/doku.php?id=projets:moisture_sensor

• Raspberry Pi 3 Modelo B

En este proyecto usamos un sensor de humedad hecho a medida para que dure mucho antes de la corrosión.

Paso 3:Conexión y distribución del hardware

Esquema

Conexión a Arduino MKR Fox 1200

Microinterruptor -> Arduino MKR Fox 1200

• C -> GND

• NC -> Pin 3

DHT11 -> Arduino MKR Fox 1200

• VCC -> 5V

• GND -> GND

• DATOS -> Pin 2

HC-SR04 -> Arduino MKR Fox 1200

• VCC -> 5V

• GND -> GND

• Activador -> Pin 9

• Eco -> Pin 10

KY-026 -> Arduino MKR Fox 1200

• VCC -> 5V

• GND -> GND

• DATOS -> Pin A0

Sensor de humedad (hecho a medida) -> Arduino MKR Fox 1200

• VCC -> 5V

• GND -> GND

• SIG -> A1

Paso 4:Código Arduino

Instalar Arduino IDE:

Instale arduino IDE desde este enlace:https://www.arduino.cc/en/Main/Software

Obtén el código:

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

Tablero y biblioteca:

Antes de comprender el código, debe instalar la placa y la biblioteca.

Tablero:

Para instalar el tablero, vaya a "Herramientas> Tablero> Administrador del tablero".

Instalación de la placa

Necesidad de la placa:

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

Biblioteca:

Para instalar las bibliotecas, vaya a "Sketch> Incluir biblioteca> Administrar bibliotecas".

Instalación de la biblioteca

Necesidad de bibliotecas:

• Arduino de bajo consumo

• Arduino Sigfox para MKR Fox 1200

• biblioteca de sensores DHT

• Controlador de sensor unificado Adafruit https://github.com/adafruit/Adafruit_Sensor

• RTCZero

Consulta el código:

• #include :Úselo para administrar el módulo Sigfox y enviar o recibir el valor desde el dispositivo.

• #include :Úselo para poner el módulo en suspensión y ahorrar batería.

• #include :normalmente, utilícelo para que DHT11 funcione.

Funciones:

• setup ():En esta función, verificamos si Sigfox ha comenzado. Además, configure los pines del sensor ultrasónico y DHT11.

• loop ():En esta función, verificamos si el botón está presionado, lo que significa que el contenedor está cerrado o no. Si no se presiona el botón, Sigfox no enviará el valor, pero si se presiona obtendrá el valor de todos los sensores y lo enviará a la función sendPayload ().

• sendPayload ():esta función iniciará el módulo Sigfox y enviará todos los valores como byte a SigFox. Luego terminará el módulo Sigfox

Ejecutar el código:

Después de comprender cómo funciona el código. Intente compilar y cargar el código.

No olvide seleccionar la placa para Arduino MKR Fox 1200 y el puerto para el puerto de su dispositivo.

Paso 5:Activa tu dispositivo

Después de obtener su dispositivo, vaya a este enlace para activar el dispositivohttps://buy.sigfox.com/activate. Luego, complete la información y obtendrá la instalación del dispositivo.

Activar el dispositivo

Paso 6:Enviar los datos

Intente ejecutar el IDE de Arduino nuevamente y esta vez el dispositivo podrá enviar los datos a SigFox. Puede verificar si recibió datos en el backend de SigFox. https://backend.sigfox.com/device/list

Mensajes en SigFox

Paso 7:servidor de aplicaciones

Raspberry Pi 3 Modelo B se utiliza como servidor de aplicaciones. Que contienen Node-RED, MariaDB y la aplicación web.

Paso 8:Backend con Node-RED

Instalar Node-RED:

Siga las instrucciones de este enlace: https://nodered.org/docs/getting-started/installation

Npm Necesita:

• nodo-rojo-nodo-mysql

Para obtener los datos de SigFox, necesitamos crear nuestro propio servidor para recibir los datos. Usamos Node-RED como herramienta para obtener los datos de SigFox.

Node-RED Flow

Paso 9:Base de datos - MariaDB

Instalar MariaDB:

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

Otros sistemas operativos: https://mariadb.com/downloads

Paso 10:Aplicación de interfaz (sitio web)

Página de inicio de nuestro sitio web

Esta es la interfaz de nuestro proyecto. El sitio web muestra la información y los datos enviados desde los dispositivos.

Impresión 3D

Instalar el objeto en una caja impresa en 3D

1. Coloque DHT11 en el punto 1 y cubra con la pieza "DHT11 mantener".

2. Coloque HC-SR04 en el punto 2 y cubra con la parte "interior".

3. Coloque KY-026 en el punto 3 en la parte superior de la parte "interior".

4. Coloque el sensor de humedad en el punto 4.

5. Coloque Arduino MKR Fox 1200 en el punto 5.

6. Coloque el Mini Microinterruptor en la parte "media superior" y cierre con la parte "detector de apertura".

7. Conecte la parte de "soporte" con la parte de "base" y coloque la antena dentro de la "base".

8. Conecte la parte de "soporte" a la caja principal y cierre la caja con "Parte superior media", "Parte delantera superior" y "Parte superior trasera".

Esquema en caja impresa en 3D

III. Algunas posibles funciones adicionales

• Poder establecer la altura total del contenedor en el monitor de visualización (no solo modificar en Arduino). -> Cada tipo de contenedor tiene una altura diferente, por lo que, si el usuario puede configurar el alto del contenedor, el dispositivo podrá instalarse en cada tipo de contenedor.

• Poder separar el tipo de residuo. -> Será más fácil para la gestión de residuos en residuos orgánicos y no orgánicos.

• Muestre el nivel de basura en el contenedor en un monitor instalado sobre el contenedor. -> Conocer el nivel de basura en el contenedor hace que el usuario se sienta más cómodo y puede saltarse el contenedor si está lleno.

• Proporcionar una batería autónoma con panel solar. -> para un sistema autónomo

• Controle la temperatura y la humedad dentro del contenedor controlando un sistema de suministro de agua y un sistema de ventilación (persianas que se pueden abrir o cerrar). -> Supervisar y controlar el proceso de compostaje.

IV. Conclusión

Gestión de residuos

Nuestra idea de un "cubo de basura inteligente", que proporciona una tecnología inteligente para el sistema de residuos, reduce el tiempo y el esfuerzo humanos y genera un entorno sano y lleno de residuos.

La idea propuesta para preservar las áreas naturales y reducir la contaminación de desechos mediante un contenedor de basura inteligente para la gestión de desechos de pozo, podemos saber qué áreas se vacían o se desbordan. Entonces, este proyecto puede ayudar al recolector de basura en su manejo, buen manejo de desechos y limpieza. Conozca el entorno y el nivel del contenedor. Por lo tanto, podemos gestionar el horario de recogida.

El objetivo de este proyecto es hacer que el hardware que coincida con los dispositivos detecte el entorno mediante sensores de Smart Waste-bin para detectar el nivel, la temperatura, la humedad, la humedad y la llama de la basura en el interior el contenedor periódicamente para cada nodo de contenedores. Y conectamos cada nodo con la red sigfox, el nodo envía datos a sigfox y mostramos los valores en el sitio web.

Se puede acceder al resultado final en el siguiente sitio web:http://grit.esiee-amiens.fr:8069/smartbin/

V. Agradecimientos

KMUTT-Tailandia

Universidad de Tecnología del Rey Mongkut Thonburi , porque nos dio una oportunidad. Dada la importancia de esta actividad, por el tiempo de 7 semanas de periodo formativo a los siguientes alumnos de 3º curso (Ingeniería Electrónica y de Telecomunicación e Ingeniería Informática).

ESIEE-Amiens

ESIEE-Amiens , por su cooperación continua al proporcionar un lugar para desarrollar el proyecto, la oportunidad de capacitación de laboratorio para los estudiantes de ingeniería en sus instalaciones y el equipo provisto para este proyecto. Esto es evidente que la formación es una parte esencial de la actividad académica que ayuda a los estudiantes a aprender las actividades de ingeniería que se llevan a cabo en la organización comercial.

Nos gustaría expresar nuestro profundo agradecimiento a Nicolas DAILLY , nuestra supervisora ​​y Thérèse ABY , co-supervisor por su orientación paciente, aliento entusiasta y críticas útiles de nuestro trabajo. Queremos agradecer a Stéphane POMPORTES por su consejo y ayuda. Mi agradecimiento también se extiende a Nicolas HENOCQ quien nos proporciona materiales para hacer el sensor de humedad y Moustapha KEBE por su sugerencia en el desarrollo web.

Fuente: Papelera inteligente