Intelligenter Abfallbehälter

Gerät für intelligenten Abfallbehälter. Dieses Gerät integriert mehrere Sensoren, um den Zustand des Mülls zu überwachen.

Geschichte

Inhaltsrichtlinien

Kontext

Gute Abfallwirtschaft ist zu einem wesentlichen Thema für unseren Planeten geworden. In öffentlichen und natürlichen Räumen achten viele nicht auf den Abfall, den sie hinterlassen. Wenn kein Müllsammler zur Verfügung steht, ist es einfacher, Abfälle vor Ort zu lassen, als sie zurückzubringen. Sogar die sogenannten geschützten Räume sind durch Müll verschmutzt.

Verschmutzter Abfall

Um Naturgebiete zu erhalten, ist es wichtig, gut geführte Abfallsammelstellen bereitzustellen:

• Um ein Überlaufen zu verhindern, müssen die Behälter regelmäßig angehoben werden. Es ist schwer, den richtigen Zeitpunkt zu überstehen:zu früh und der Mülleimer kann leer sein, zu spät und der Mülleimer kann überlaufen. Dieses Problem ist umso kritischer, wenn die Tonne schwer zugänglich ist (z. B. auf Wanderwegen in den Bergen)

Abfallüberlauf

• Bei diesem rationellen Abfallmanagement kann das Sortieren eine große Herausforderung sein. Organische Abfälle können direkt von der Natur in der Kompostierung verarbeitet werden. Nicht organische Abfälle müssen gesammelt und durch spezielle Verfahren behandelt werden.

Zweck des Projekts

Der Zweck unseres Projekts ist es, ein Überwachungsgerät für intelligente Abfallbehälter bereitzustellen. Dieses Gerät integriert mehrere Sensoren, um den Zustand des Mülls zu überwachen.

• Füllstandssensor: basierend auf einem Ultraschallsystem, das verwendet wird, um Überläufe zu verhindern, indem das Müllsammelteam alarmiert wird.

• Temperatur- und Feuchtigkeitssensor:  verwendet, um die Müllumgebung zu überwachen. Dies kann nützlich sein, um den Zustand von organischem Kompost zu kontrollieren und in bestimmten Fällen eine Kontamination zu verhindern (sehr nasse oder heiße Bedingungen, Brandgefahr bei sehr trockenen Bedingungen)

• Flammensensor: einige können glühende Abfälle (wie Zigarettenstummel) ablagern oder den Mülleimer absichtlich in Brand setzen. Ein Müllbrand kann dramatische Auswirkungen auf die Umwelt haben (zum Beispiel kann er einen Waldbrand verursachen). Der Flammensensor kann das Überwachungsteam auf das Problem aufmerksam machen.

• Feuchtigkeitssensor: Für den Kompostierungsprozess ist es wichtig, eine bestimmte Luftfeuchtigkeit im Kompostmaterial aufrechtzuerhalten. Der in unserem Projekt enthaltene Feuchtigkeitssensor misst die Feuchtigkeit auf dem Kompost.

• Öffnungssensor : Auf dem Mülldeckel wird ein Öffnungsdetektor installiert, um Statistiken über den Müllverbrauch zu erhalten und einen schlechten Verschluss zu erkennen.

• Standortsystem: Müll muss identifiziert und lokalisiert werden, um das Müllsammelteam bei der Verwaltung zu unterstützen. Es bietet mehr Flexibilität bei der Müllplatzverwaltung, mit der Möglichkeit, temporäre Mülltonnen einzusetzen (z. B. im Sommer auf Strand- und Wanderwegen, im Winter auf Skipisten, bei Sonderveranstaltungen wie Sportwettkämpfen oder Musikfestivals)

Das Projekt bekommt seine volle Bedeutung mit einem Mülleimer mit zwei Fächern:

• Eine für nicht organische Abfälle.

• Eine für organische Abfälle mit Kompostierungsprozess.

Getrennter Mülleimer

Sigfox-Nutzung

Der Papierkorb wird in isolierten Bereichen installiert. Die Stromversorgung erfolgt über eine Batterie, die eventuell an ein Solarpanel angeschlossen ist. Für uns scheint Sigfox eine sehr gute Lösung zu sein :

• Das Sigfox-Kommunikationssystem hat eine große Flächenabdeckung:Es ermöglicht die Umsetzung des Projekts in großem Maßstab.

• Das Sigfox-System bietet ausreichende Kommunikationsmöglichkeiten für unseren Anwendungsfall.

• Sigfox bietet eine 100-m-Lokalisierungslösung:Es ist nicht erforderlich, ein GPS-Schild am Behälter anzubringen.

• Sigfox ist eine Low-Power-Lösung, die es dem Gerät ermöglicht, lange Zeit autonom zu arbeiten.

II. Projektdetails

Hardware-Design-Methode

Unser Projektdesign-Methodendiagramm

Projektschritte

Schritt 1:Sigfox verstehen

Sigfox ist eine Lösung, um das Gerät im Rahmen des Internet der Dinge zu verbinden. Es wird derzeit in über 45 Ländern und über 3 Millionen Geräten betrieben. Die Nachricht kann bis zu 12 Byte lang sein, maximal 140 Uplink und 4 Downlink pro Tag.

Schritt 2:Hardwaresuche

Hardware

Die verwendete Hardware:

• Arduino MKR Fox 1200

• Mini-Mikroschalter

• HC-SR04 – Ultraschallsensor

• DHT11 – Temperatur- und Feuchtigkeitssensor

• KY-026 – Flammensensormodul

• Feuchtigkeitssensor (nach Maß) – Der normale Feuchtigkeitssensor kann verwendet werden, aber nach einigen Monaten des Gebrauchs sind die beiden Beine der Sonde korrodiert und die dünne Kupferschicht an den Beinen wird vollständig abgetragen. Daher verwenden wir einen maßgefertigten Feuchtigkeitssensor aus Kupfer, damit er länger vor Korrosion hält. http://carrefour-numerique.cite-sciences.fr/fablab/wiki/doku.php?id=projets:moisture_sensor

• Raspberry Pi 3 Modell B

In diesem Projekt verwenden wir einen maßgefertigten Feuchtigkeitssensor, damit er lange vor Korrosion hält.

Schritt 3:Hardwareanschluss und Layout

Schema

Verbindung zum Arduino MKR Fox 1200

Mikroschalter -> Arduino MKR Fox 1200

• C -> GND

• NC -> Pin 3

DHT11 -> Arduino MKR Fox 1200

• VCC -> 5V

• GND -> GND

• DATEN -> 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

• DATEN -> Pin A0

Feuchtigkeitssensor (Sonderanfertigung) -> Arduino MKR Fox 1200

• VCC -> 5V

• GND -> GND

• SIG -> A1

Schritt 4:Arduino-Code

Arduino-IDE installieren:

Installieren Sie die Arduino-IDE von diesem Link: https://www.arduino.cc/en/Main/Software

Code abrufen:

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

Board und Bibliothek:

Bevor Sie den Code verstehen, müssen Sie das Board und die Bibliothek installieren.

Vorstand:

Um das Board zu installieren, gehen Sie zu "Tools> Board> Board Manager."

Board-Installation

Board-Bedarf:

• Arduino SAMD-Boards (32-Bit ARM Cortex-M0+)

Bibliothek:

Um die Bibliotheken zu installieren, gehen Sie zu "Skizze> Bibliothek einschließen> Bibliotheken verwalten".

Bibliotheksinstallation

Bibliotheken benötigen:

• Arduino Low Power

• Arduino Sigfox für MKR Fox 1200

• DHT-Sensorbibliothek

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

• RTCZero

Schauen Sie sich den Kodex an:

• #include :Wird verwendet, um das Sigfox-Modul zu verwalten und den Wert vom Gerät zu senden oder zu empfangen.

• #include :Verwenden Sie diese Option, um das Modul in den Ruhezustand zu versetzen und die Batterielebensdauer zu verlängern.

• #include :Normalerweise verwenden, damit DHT11 funktioniert.

Funktionen:

• setup() :In dieser Funktion prüfen wir, ob der Sigfox begonnen hat. Richten Sie auch die DHT11- und Ultraschallsensor-Pins ein.

• loop() :In dieser Funktion prüfen wir, ob die Schaltfläche gedrückt ist, was bedeutet, dass der Behälter geschlossen ist oder nicht. Wenn die Taste nicht gedrückt wird, sendet Sigfox den Wert nicht, aber wenn sie gedrückt wird, wird der Wert von allen Sensoren abgerufen und an die Funktion sendPayload() gesendet.

• sendPayload() :Diese Funktion startet das Sigfox-Modul und sendet alle Werte als Byte an SigFox. Dann wird das Sigfox-Modul beendet

Führen Sie den Code aus:

Nachdem Sie die Funktionsweise des Codes verstanden haben. Versuchen Sie, den Code zu kompilieren und hochzuladen.

Vergiss nicht, das Board für Arduino MKR Fox 1200 und den Port für deinen Geräteport auszuwählen.

Schritt 5:Aktivieren Sie Ihr Gerät

Nachdem Sie Ihr Gerät erhalten haben, gehen Sie zu diesem Link, um das Gerät zu aktivierenhttps://buy.sigfox.com/activate. Geben Sie dann die Informationen ein und Sie können das Gerät installieren.

Gerät aktivieren

Schritt 6:Daten senden

Versuchen Sie, die Arduino-IDE erneut auszuführen, und dieses Mal kann das Gerät die Daten an SigFox senden. Sie können im SigFox-Backend überprüfen, ob Sie Daten erhalten haben. https://backend.sigfox.com/device/list

Nachrichten in SigFox

Schritt 7:Anwendungsserver

Raspberry Pi 3 Modell B wird als Anwendungsserver verwendet. Welche enthalten Node-RED, MariaDB und die Webanwendung.

Schritt 8:Backend mit Node-RED

Node-RED installieren:

Folgen Sie den Anweisungen dieses Links: https://nodered.org/docs/getting-started/installation

Npm-Bedarf:

• node-red-node-mysql

Um die Daten von SigFox zu erhalten, müssen wir unseren eigenen Server erstellen, um die Daten zu empfangen. Wir verwenden Node-RED als Werkzeug, um die Daten von SigFox zu erhalten.

Node-RED Flow

Schritt 9:Datenbank – MariaDB

MariaDB installieren:

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

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

Schritt 10:Frontend-Anwendung (Website)

Homepage unserer Website

Dies ist das Frontend unseres Projekts. Die Website zeigt die von Geräten gesendeten Informationen und Daten an.

3D-Druck

Installieren Sie das Objekt in einer 3D-gedruckten Box

1. DHT11 in Punkt 1 platzieren und mit dem Teil „DHT11 pflegen“ abdecken.

2. HC-SR04 in Punkt 2 platzieren und mit „innerem“ Teil abdecken.

3. Platzieren Sie KY-026 in Punkt 3 oben auf dem „inneren“ Teil.

4. Platzieren Sie den Feuchtigkeitssensor in Punkt 4.

5. Platzieren Sie Arduino MKR Fox 1200 auf Punkt 5.

6. Setzen Sie den Mini-Mikroschalter in den "mittleren oberen" Teil und schließen Sie ihn mit dem "Öffnungsdetektor"-Teil.

7. Verbinden Sie den „Stütz“-Teil mit dem „Basis“-Teil und platzieren Sie die Antenne in der „Basis“.

8. Verbinden Sie das "Support"-Teil mit der Hauptbox und schließen Sie die Box mit "Middle Top", "Front Top" und "Back Top".

Schaltplan in 3D-gedruckter Box

III. Einige mögliche Zusatzfunktionen

• In der Lage sein, die Gesamthöhe des Behälters auf dem Anzeigemonitor einzustellen (nicht nur auf Arduino ändern). –> Jeder Behältertyp hat eine unterschiedliche Höhe. Wenn die Behälterhöhe vom Benutzer eingestellt werden kann, kann das Gerät auf jedem Behältertyp installiert werden.

• In der Lage sein, die Art des Abfalls zu trennen. –> Das Abfallmanagement für organische und nicht-organische Abfälle wird einfacher.

• Zeigen Sie die Müllmenge in der Tonne auf einem Monitor an, der über der Tonne installiert ist. –> Das bekannte Niveau des Mülls im Mülleimer macht es dem Benutzer bequemer und kann den Mülleimer überspringen, wenn er voll ist.

• Stellen Sie eine autonome Batterie mit Solarpanel bereit. –> für ein autonomes System

• Regeln Sie Temperatur und Feuchtigkeit im Behälter, indem Sie ein Wasserversorgungssystem und ein Belüftungssystem (Fensterläden, die geöffnet oder geschlossen werden können) steuern. –> Überwachen und kontrollieren Sie den Kompostierungsprozess.

IV. Fazit

Abfallmanagement

Unsere Idee von „Smart Waste-bin“ bietet eine intelligente Technologie für das Abfallsystem, reduziert den menschlichen Zeit- und Arbeitsaufwand und führt zu einer gesunden und abfallreichen Umwelt.

Die vorgeschlagene Idee, natürliche Gebiete zu erhalten und die Abfallverschmutzung durch intelligente Abfallbehälter für die Brunnenabfallwirtschaft zu reduzieren, können wir wissen, welche Gebiete leer oder überlaufen sind. So kann dieses Projekt Müllsammlern bei der Verwaltung, der guten Abfallwirtschaft und der Reinigung helfen. Kennen Sie die Umgebung und das Niveau des Behälters. So können wir den Zeitplan für das Management abholen.

Das Ziel dieses Projekts ist es, die Hardware zu entwickeln, die zu den Geräten passt, um die Umgebung durch Sensoren des intelligenten Abfalleimers zu erfassen, um den Füllstand, die Temperatur, die Feuchtigkeit, die Feuchtigkeit und die Flamme des Mülls im Inneren zu erkennen den Behälter periodisch für jeden Knoten von Behältern. Und wir haben jeden Knoten mit dem sigfox-Netzwerk verbunden, Knoten senden Daten an sigfox und zeigen die Werte auf der Website an.

Das Endergebnis ist auf der folgenden Website verfügbar: http://grit.esiee-amiens.fr:8069/smartbin/

V. Danksagungen

KMUTT-Thailand

König Mongkut's University of Technology Thonburi , denn gab uns eine Gelegenheit. In Anbetracht der Bedeutung dieser Aktivität, für die Dauer von 7 Wochen Ausbildungszeit für folgende Studenten des 3. Jahres (Elektronik und Nachrichtentechnik und Technische Informatik).

ESIEE-Amiens

ESIEE-Amiens , für Ihre fortgesetzte Zusammenarbeit bei der Bereitstellung eines Platzes zur Entwicklung des Projekts, einer Laborausbildungsmöglichkeit für Ingenieurstudenten in Ihrer Einrichtung und der Bereitstellung von Ausrüstung für dieses Projekt. Dies ist offensichtlich, dass die Ausbildung ein wesentlicher Bestandteil der akademischen Tätigkeit ist, die den Schülern hilft, technische Tätigkeiten zu erlernen, die in einer kommerziellen Organisation durchgeführt werden.

Wir möchten Nicolas DAILLY unseren tiefen Dank aussprechen , unsere Betreuerin und Thérèse ABY , Co-Betreuerin für ihre geduldige Anleitung, begeisterte Ermutigung und nützliche Kritik an unserer Arbeit. Wir danken Stéphane POMPORTES für seinen Rat und seine Hilfe. Mein Dank gilt auch Nicolas HENOCQ der uns Materialien für die Herstellung des Feuchtigkeitssensors zur Verfügung stellt und Moustapha KEBE für seinen Vorschlag in der Webentwicklung.

Quelle:  Intelligenter Abfallbehälter