IDC2018 IOT Lixeira Inteligente: 8 etapas

2024 Autor: John Day | [email protected]. Última modificação: 2024-01-30 11:37

A boa gestão de resíduos tornou-se 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. Até os chamados espaços preservados são poluídos por resíduos.

Por que precisamos de uma lixeira inteligente? (Solução)

Para preservar as áreas naturais, é importante dispor de pontos de coleta de resíduos bem administrados: Para evitar que transbordem, as lixeiras 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 a lata de lixo é de difícil acesso (como em trilhas nas montanhas). Nessa gestão racional de resíduos, a triagem pode ser um grande desafio. Os resíduos orgânicos podem ser processados diretamente pela natureza, na compostagem.

Objetivo do Projeto

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

• Sensor de capacidade: baseado em sistema ultrassônico, utilizado para evitar transbordamentos alertando a equipe de coleta de lixo.
• Sensor de temperatura e umidade: utilizado para monitorar o ambiente de lixo. Isso pode ser útil para gerenciar a condição do composto orgânico e evitar a contaminação em alguns casos específicos (condições muito úmidas ou quentes, o risco de incêndio em condições muito secas). Um incêndio no lixo pode ter efeitos dramáticos no meio ambiente (por exemplo, pode causar um incêndio florestal). A combinação dos valores de temperatura e umidade pode alertar a equipe de supervisão sobre o problema.
• Sensor de movimento PIR: um detector de abertura será instalado na tampa do lixo para obter estatísticas sobre o uso do lixo e detectar mau fechamento.

Etapa 1: componentes de hardware necessários

Nesta seção, descreveremos o hardware e os componentes eletrônicos usados para criar este dispositivo.

Primeiro, precisamos de uma lixeira simples com tampa. A seguir: placa NodeMCU com um módulo Wifi ESP8266 integrado que nos ajudará a criar conectividade com serviços em nuvem e um conjunto de sensores para supervisionar o estado do lixo:

Sensores:

• DHT11 - Sensor analógico de Temperatura e Umidade
• Sharp IR 2Y0A21 - Sensor digital de proximidade / distância
• Servo motor
• Sensor de movimento PIR

Hardware adicional necessário:

• Qualquer lixeira com tampa
• Breadboard (genérico)
• Fios de ligação (um monte deles …) Fita adesiva dupla-face!

Também precisaremos criar:

• Conta AdaFruit - receba e mantenha informações e estatísticas sobre o estado do compartimento.
• Conta IFTTT - armazene dados de entrada da Adafruit e acione eventos em diferentes casos extremos.
• Conta Blynk - permite o uso de aplicativos “Webhooks” no IFTTT.

Etapa 2: programar o NodeMCU ESP8266

Aqui está o código completo, fique à vontade para usá-lo:)

Você pode encontrar facilmente as bibliotecas que usamos online (mencionadas no cabeçalho).

*** Não se esqueça de inserir seu nome de WiFi e senha na parte superior do arquivo

Etapa 3: Fiação

Conexão com a placa NodeMCU ESP8266

DHT11

• + -> 3V3
• - -> GND
• OUT -> Pino A0

Sharp IR 2Y0A21:

• Fio vermelho -> 3V3
• Fio preto -> GND
• Fio amarelo -> Pino D3

Servo motor:

• Fio vermelho -> 3V3
• Fio preto -> GND
• Fio branco -> Pino D3

Sensor de movimento PIR:

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

Etapa 4: Arquitetura do Sistema

Componentes de nuvem na arquitetura:

• Adafruit IO MQTT: O ESP8266 é conectado por WiFi aos servidores em nuvem da Adafruit. Nos permite apresentar os dados coletados pelos sensores em um computador remoto e em um painel organizado e conciso, gerenciando histórico etc.
• Serviços IFTTT: Permite desencadear ações de acordo com os valores ou eventos dos sensores. Criamos miniaplicativos IFTTT conectando fluxos de dados estáveis da nuvem Adafruit e eventos de emergência em tempo real diretamente dos sensores.

Cenários de fluxo de dados no sistema:

1. Os valores são coletados a partir de sensores ativos localizados na lixeira: taxa de capacidade do lixo, temperatura da lixeira, umidade da lixeira, número de vezes que a lixeira foi aberta hoje -> Publicar dados no corretor MQTT -> miniaplicativo IFTTT canaliza os dados para uma tabela de relatório diário Google Folha.
2. A capacidade do lixo está quase cheia (o sensor Sharp atinge um limite de capacidade predefinido) -> A entrada da capacidade no relatório diário é atualizada -> A estação de controle de resíduos trava a tampa da lixeira e exibe a hora em que o coletor de lixo chega (através do protocolo de nuvem Blynk e miniaplicativo IFTTT).
3. Valores irregulares em sensores são medidos. Por exemplo, risco de incêndio - alta temperatura e baixa umidade -> O evento é registrado na nuvem Blynk -> IFTTT dispara alarme para a estação de controle de resíduos.

Etapa 5: Desafios e deficiências

Desafios:

O principal desafio que encontramos durante o projeto foi processar, de forma razoável e lógica, todos os dados que nossos sensores coletaram. Depois de tentar diferentes cenários de fluxos de dados, chegamos à nossa decisão final que torna o sistema mais sustentável, reutilizável e escalonável.

Deficiências atuais:

1. Contando com servidores Blynk, os dados são atualizados após um grande atraso de sua medição em tempo real.
2. O sistema depende de uma fonte de alimentação externa (conexão a um gerador de energia ou baterias), portanto, ainda não é totalmente automatizado.
3. No caso de o caixote do lixo pegar fogo, deve ser manuseado com intervenção externa.
4. Atualmente, nosso sistema suporta apenas um único compartimento.

Etapa 6: Olhando para o futuro …

Aprimoramentos futuros:

1. Carregamento de energia solar.
2. Sistema de auto compressão de lixo.
3. Câmeras monitorando a lixeira, usando eventos baseados em visão computacional (detecção de incêndio, sobrecarga de lixo).
4. Desenvolva um carro autônomo para passear entre lixeiras e esvazie-as de acordo com suas capacidades.

Prazos possíveis:

• Implantar sistema solar e auto-compressão de lixo (cerca de 6 meses).
• Desenvolver algoritmos de detecção de imagem e conectar um sistema de câmeras, cerca de um ano.
• Desenvolva um algoritmo para construir um tour ideal para a coleta de lixo com base nos dados de todas as lixeiras em cerca de 3 anos.

Etapa 7: Fotos finais …

Etapa 8: Sobre nós

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

Espero que gostem deste projeto e saudações de Israel!