Lixeira inteligente

Dispositivo para lixeira inteligente. Este dispositivo integra vários sensores para supervisionar o estado do lixo.

História

Diretrizes de conteúdo

Contexto

A boa gestão de resíduos se tornou uma questão essencial para o nosso planeta. Em espaços públicos e naturais, muitos não prestam atenção aos resíduos que deixam para trás. Quando não há coletor de lixo disponível, é mais fácil deixar o lixo no local do que trazê-lo de volta. Mesmo os chamados espaços preservados são poluídos por resíduos.


Resíduos poluídos

Para preservar áreas naturais, é importante fornecer pontos de coleta de resíduos bem gerenciados:

• Para evitar que transbordem, as caixas devem ser levantadas regularmente. É difícil passar pela hora certa:muito cedo, e o lixo pode ficar vazio, muito tarde e o lixo pode transbordar. Esse problema é ainda mais crítico quando o lixo é de difícil acesso (como em trilhas para caminhadas nas montanhas)

Transbordamento de resíduos

• Nessa gestão racional de resíduos, a triagem pode ser um grande desafio. Os resíduos orgânicos podem ser processados ​​diretamente pela natureza, na compostagem. Resíduos não orgânicos devem ser coletados para serem tratados por processos específicos.

Objetivo do projeto

O objetivo do nosso projeto é fornecer um dispositivo de supervisão para a lixeira inteligente. Este dispositivo integra vários sensores para supervisionar o estado do lixo.

• Sensor de nível: baseado em sistema ultrassônico, usado para prevenir transbordamentos, alertando a equipe de coleta de lixo.

• Sensor de temperatura e umidade: usado para monitorar o ambiente de lixo. Isso pode ser útil para gerenciar a condição do composto orgânico e para evitar a contaminação em alguns casos específicos (condições muito úmidas ou quentes, risco de incêndio em condições muito secas).

• Sensor de chama: alguns podem depositar resíduos incandescentes (como pontas de cigarro) ou podem incendiar intencionalmente a lixeira. Um incêndio no lixo pode ter efeitos dramáticos no meio ambiente (por exemplo, pode causar um incêndio florestal). O sensor de chama pode alertar a equipe de supervisão sobre o problema.

• Sensor de umidade: para o processo de compostagem, é importante manter um certo nível de umidade no material de compostagem. O sensor de umidade, incluído em nosso projeto, medirá o nível de umidade no composto.

• Sensor de abertura: um detector de abertura será instalado na tampa do lixo para obter estatísticas sobre o uso do lixo e detectar mau fechamento.

• Sistema de localização: o lixo deve ser identificado e localizado para auxiliar a equipe de coleta de lixo em seu gerenciamento. Oferecerá mais agilidade na gestão da localização do lixo, com a possibilidade de implantação de lixeiras temporárias (ex. No verão na praia e trilhas, no inverno na pista de esqui, em eventos especiais como competições esportivas de festivais de música)

O projeto ganha todo o seu significado com uma lixeira com dois compartimentos:

• Um para resíduos não orgânicos.

• Um para lixo orgânico com processo de compostagem.

Caixote de lixo separado

Uso Sigfox

O lixo será instalado em áreas isoladas. A energia será fornecida por bateria, possivelmente conectada a um painel solar. Para nós, Sigfox parece ser uma solução muito boa:

• O sistema de comunicação Sigfox tem uma ampla cobertura de área:permite implantar o projeto em grande escala.

• O sistema Sigfox fornece recursos de comunicação suficientes para nosso caso de uso.

• O Sigfox pode fornecer uma solução de localização de 100 m:não é necessário adicionar um escudo de GPS na lixeira.

• Sigfox é uma solução de baixo consumo de energia, o que permite que o dispositivo opere por muito tempo de forma autônoma.

II. Detalhes do projeto

Método de design de hardware

Nosso diagrama de método de design de projeto

Etapas do projeto

Etapa 1:entenda o Sigfox

Sigfox é uma solução para conectar o dispositivo no âmbito da Internet das Coisas. Atualmente opera em mais de 45 países e mais de 3 milhões de dispositivos. A mensagem pode ter até 12 bytes, sendo no máximo 140 uplink e 4 downlink por dia.

Etapa 2:Pesquisa de hardware


Hardwares

O Hardware Usado:

• Arduino MKR Fox 1200

• Mini microinterruptor

• HC-SR04 - Sensor ultrassônico

• DHT11 - Sensor de temperatura e umidade

• KY-026 - Módulo Sensor de Chama

• Sensor de umidade (feito sob medida) - O sensor de umidade normal pode ser usado, mas, após alguns meses de uso, as duas pernas da sonda apresentarão corrosão e a fina camada de cobre em suas pernas será completamente corroída. Portanto, usamos um sensor de umidade feito sob medida, feito de cobre, para durar mais tempo antes da corrosão. http://carrefour-numerique.cite-sciences.fr/fablab/wiki/doku.php?id=projets:moisture_sensor

• Raspberry Pi 3 Modelo B

Neste projeto, usamos um sensor de umidade feito sob medida para fazê-lo durar muito antes da corrosão.

Etapa 3:Conexão de hardware e layout


Esquemático

Conexão com Arduino MKR Fox 1200

Micro Switch -> Arduino MKR Fox 1200

• C -> GND

• NC -> Pino 3

DHT11 -> Arduino MKR Fox 1200

• VCC -> 5V

• GND -> GND

• DADOS -> Pino 2

HC-SR04 -> Arduino MKR Fox 1200

• VCC -> 5V

• GND -> GND

• Gatilho -> Pino 9

• Echo -> Pin 10

KY-026 -> Arduino MKR Fox 1200

• VCC -> 5V

• GND -> GND

• DADOS -> Pino A0

Sensor de umidade (feito sob medida) -> Arduino MKR Fox 1200

• VCC -> 5V

• GND -> GND

• SIG -> A1

Etapa 4:Código Arduino

Instale o IDE do Arduino:

Instale o IDE do arduino a partir deste link:https://www.arduino.cc/en/Main/Software

Obtenha o código:

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

Quadro e biblioteca:

Antes de entender o código, você precisa instalar a placa e a biblioteca.

Quadro:

Para instalar a placa, vá para “Ferramentas> Placa> Gerente da placa.”


Instalação da placa

Necessidade da placa:

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

Biblioteca:

Para instalar as bibliotecas, vá para “Sketch> Incluir Biblioteca> Gerenciar Bibliotecas.”


Instalação da biblioteca

Bibliotecas necessárias:

• Arduino de baixo consumo

• Arduino Sigfox para MKR Fox 1200

• biblioteca de sensores DHT

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

• RTCZero

Analise o código:

• #include :Use para gerenciar o módulo Sigfox e enviar ou receber o valor do dispositivo.

• #include :use para colocar o módulo em hibernação e economizar bateria.

• #include :Normalmente, use para o DHT11 funcionar.

Funções:

• setup ():Nesta função, verificamos se o Sigfox começou. Além disso, configure os pinos do sensor DHT11 e ultrassônico.

• loop ():Nesta função, verificamos se o botão está pressionado, o que significa que a lixeira está fechada ou não. Se o botão não for pressionado, o Sigfox não enviará o valor, mas, se pressionado, obterá o valor de todos os sensores e o enviará para a função sendPayload ().

• sendPayload ():Esta função irá iniciar o módulo Sigfox e enviar todos os valores como byte para SigFox. Em seguida, ele encerrará o módulo Sigfox

Execute o código:

Depois de entender como o código funciona. Tente compilar e fazer upload do código.

Não se esqueça de selecionar a placa para Arduino MKR Fox 1200 e a porta para a porta do seu dispositivo.

Etapa 5:ative seu dispositivo

Depois de obter seu dispositivo, acesse este link para ativar o dispositivohttps://buy.sigfox.com/activate. Em seguida, preencha as informações e você fará a instalação do dispositivo.


Ative o dispositivo

Etapa 6:Enviando os dados

Tente executar o IDE do Arduino novamente e desta vez o dispositivo será capaz de enviar os dados para o SigFox. Você pode verificar se recebeu dados no back-end do SigFox. https://backend.sigfox.com/device/list


Mensagens no SigFox

Etapa 7:Servidor de aplicativos

Raspberry Pi 3 Modelo B é usado como servidor de aplicativos. Que contém Node-RED, MariaDB e o aplicativo da web.

Etapa 8:Back-end usando Node-RED

Instalar Node-RED:

Siga as instruções deste link: https://nodered.org/docs/getting-started/installation

Necessidade de Npm:

• node-red-node-mysql

Para obter os dados do SigFox, precisamos criar nosso próprio servidor para receber os dados. Usamos o Node-RED como ferramenta para obter os dados do SigFox.


Fluxo do Node-RED

Etapa 9:Banco de dados - MariaDB

Instale o MariaDB:

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

Outros sistemas operacionais: https://mariadb.com/downloads

Etapa 10:Aplicativo de front-end (site)


Página inicial do nosso site

Este é o frontend do nosso projeto. O site mostra as informações e dados enviados dos dispositivos.

Impressão 3D

Instale o objeto na caixa impressa em 3D

1. Coloque o DHT11 no ponto 1 e cubra com a peça “DHT11 de manutenção”.

2. Coloque HC-SR04 no ponto 2 e cubra com a parte “interior”.

3. Coloque o KY-026 no ponto 3 na parte superior da parte “interior”.

4. Coloque o sensor de umidade no ponto 4.

5. Coloque o Arduino MKR Fox 1200 no ponto 5.

6. Coloque o Mini Microinterruptor na parte “parte superior do meio” e feche com a parte “detector de abertura”.

7. Conecte a parte “suporte” com a parte “base” e coloque a antena dentro da “base”.

8. Conecte a parte de “suporte” à caixa principal e feche a caixa com “Parte superior intermediária”, “Parte superior frontal” e “Parte superior traseira”.


Esquema na caixa impressa em 3D

III. Alguns recursos extras possíveis

• Ser capaz de definir a altura total do compartimento no monitor (não apenas modificar no Arduino). -> Cada tipo de caixa tem altura diferente, portanto, se a altura da caixa pode ser definida pelo usuário, o dispositivo será capaz de instalar em qualquer tipo de caixa.

• Ser capaz de separar o tipo de resíduo. -> Será mais fácil para a gestão de resíduos orgânicos e não orgânicos.

• Exibir o nível de lixo na lixeira em um monitor instalado sobre a lixeira. -> Conhecer o nível de lixo na lixeira deixa o usuário mais confortável e pode pular a lixeira se estiver cheia.

• Fornece uma bateria autônoma com painel solar. -> para um sistema autônomo

• Gerencie a temperatura e a umidade dentro da caixa controlando um sistema de abastecimento de água e um sistema de ventilação (venezianas que podem ser abertas ou fechadas). -> Supervisionar e controlar o processo de compostagem.

4. Conclusão

Gerenciamento de resíduos

Nossa ideia de “Lixeira inteligente”, fornecendo uma tecnologia inteligente para o sistema de resíduos, reduzindo o tempo e esforço humano e que resulta em um ambiente saudável e cheio de resíduos.

A ideia proposta de preservar áreas naturais e reduzir a poluição de resíduos por meio de lixeira inteligente para gerenciamento de resíduos de poços, podemos saber quais áreas estão vazias ou transbordam. Assim, este projeto pode ajudar o catador de lixo no seu manejo, bom manejo de resíduos e limpeza. Conheça o ambiente e o nível do depósito. Assim, podemos gerenciar o cronograma.

O objetivo deste projeto é fazer com que o hardware que corresponda aos dispositivos detecte o ambiente por sensores da lixeira inteligente para detectar o nível, temperatura, umidade, umidade e chama do lixo dentro o bin periodicamente para cada nó de bins. E conectamos cada nó com a rede sigfox, o nó envia os dados para a sigfox e mostramos os valores no site.

O resultado final está acessível no seguinte site:http://grit.esiee-amiens.fr:8069/smartbin/

V. Agradecimentos

KMUTT-Tailândia

Universidade de Tecnologia do Rei Mongkut Thonburi , para nos deu uma oportunidade. Atendendo à importância desta actividade, pelo tempo de 7 semanas estagio aos alunos subsequentes do 3.º ano (Engenharia Electrónica e de Telecomunicações e Engenharia Informática).


ESIEE-Amiens

ESIEE-Amiens , por sua cooperação contínua em fornecer um local para desenvolver o projeto, oportunidade de treinamento em laboratório para estudantes de engenharia em suas instalações e equipamento fornecido para este projeto. É evidente que a formação é uma parte essencial da atividade acadêmica que ajuda os alunos a aprender as atividades de engenharia que estão sendo realizadas em organizações comerciais.

Gostaríamos de expressar nossa profunda gratidão a Nicolas DAILLY , nosso supervisor e Thérèse ABY , co-supervisor pela orientação do paciente, incentivo entusiástico e críticas úteis ao nosso trabalho. Gostaríamos de agradecer a Stéphane POMPORTES por seu conselho e assistência. Meus agradecimentos também são estendidos a Nicolas HENOCQ que nos fornece materiais para fazer o sensor de umidade e Moustapha KEBE por sua sugestão em desenvolvimento web.

Fonte: Lixeira Inteligente