스마트 쓰레기통

지능형 쓰레기통용 장치. 이 장치는 여러 센서를 통합하여 쓰레기의 상태를 감시합니다.

스토리

콘텐츠 가이드라인

컨텍스트

좋은 폐기물 관리는 지구의 필수 문제가 되었습니다. 공공 장소와 자연 공간에서 많은 사람들이 그들이 남기고 간 쓰레기에 주의를 기울이지 않습니다. 사용할 수 있는 쓰레기 수거기가 없을 때는 다시 가져오는 것보다 쓰레기를 현장에 버리는 것이 더 쉽습니다. 이른바 보존 공간도 쓰레기로 오염되어 있습니다.

오염된 폐기물

자연 지역을 보존하려면 잘 관리된 폐기물 수거 장소를 제공하는 것이 중요합니다.

• 물이 넘치지 않게 하려면 쓰레기통을 정기적으로 들어 올려야 합니다. 적절한 시기를 넘기기가 어렵습니다. 너무 빠르면 쓰레기가 비워질 수 있고, 너무 늦으면 쓰레기가 넘칠 수 있습니다. 이 문제는 쓰레기통에 접근하기 어려울 때(예:산속의 하이킹 코스) 더욱 중요합니다.

낭비의 범람

• 이런 합리적인 폐기물 관리에서 분류는 주요 과제가 될 수 있습니다. 유기물 폐기물은 퇴비화에서 자연적으로 직접 처리될 수 있습니다. 비유기성 폐기물은 특정 공정에 따라 수거해야 합니다.

프로젝트 목적

우리 프로젝트의 목적은 지능형 쓰레기통에 대한 감독 장치를 제공하는 것입니다. 이 장치는 여러 센서를 통합하여 쓰레기의 상태를 감시합니다.

• 레벨 센서: 초음파 시스템을 기반으로 쓰레기 수거 팀에 경고하여 오버플로를 방지하는 데 사용됩니다.

• 온도 및 습도 센서: 쓰레기 환경을 모니터링하는 데 사용됩니다. 이것은 유기 퇴비의 상태를 관리하고 특정 경우 오염을 방지하는 데 유용할 수 있습니다(매우 습하거나 더운 조건, 매우 건조한 조건에서 화재 위험)

• 화염 센서: 일부는 백열 쓰레기(담배 꽁초 등)를 버리거나 의도적으로 쓰레기통에 불을 붙일 수 있습니다. 쓰레기 화재는 환경에 극적인 영향을 미칠 수 있습니다(예:산불을 일으킬 수 있음). 화염 센서는 문제를 감독 팀에 알릴 수 있습니다.

• 습도 센서: 퇴비화 과정에서 퇴비 재료의 특정 습도 수준을 유지하는 것이 중요합니다. 우리 프로젝트에 포함된 수분 센서는 퇴비의 습도를 측정합니다.

• 개방 센서: 쓰레기 사용에 대한 통계를 얻고 불량 폐쇄를 감지하기 위해 쓰레기 뚜껑에 열림 감지기가 설치됩니다.

• 위치 시스템: 가비지 수집 팀이 관리하는 데 도움이 되도록 가비지를 식별하고 현지화해야 합니다. 임시 쓰레기통을 배치할 수 있는 가능성과 함께 쓰레기 위치 관리에 더 많은 민첩성을 제공합니다(예:여름에는 해변과 하이킹 트랙, 겨울에는 스키 슬로프, 음악 축제의 스포츠 경기와 같은 특별 이벤트)

이 프로젝트는 2개의 구획이 있는 쓰레기통으로 완전한 의미를 갖습니다.

• 비유기 폐기물을 위한 것입니다.

• 퇴비화 과정을 거친 유기성 폐기물을 위한 것입니다.

분리된 쓰레기통

Sigfox 사용

쓰레기는 격리된 지역에 설치됩니다. 전력은 배터리를 통해 제공되며 태양 전지판에 연결될 수 있습니다. 우리에게 Sigfox는 매우 좋은 솔루션입니다.

• Sigfox 통신 시스템은 적용 범위가 넓습니다. 프로젝트를 대규모로 배포할 수 있습니다.

• Sigfox 시스템은 사용 사례에 충분한 통신 기능을 제공합니다.

• Sigfox는 100m 위치 파악 솔루션을 제공할 수 있습니다. 쓰레기통에 GPS 실드를 추가할 필요가 없습니다.

• Sigfox는 기기가 오랫동안 자율적으로 작동할 수 있는 저전력 솔루션입니다.

Ⅱ. 프로젝트 세부정보

하드웨어 설계 방법

우리의 프로젝트 디자인 방법 다이어그램

프로젝트 단계

1단계:Sigfox 이해

Sigfox는 사물 인터넷 범위에서 장치를 연결하는 솔루션입니다. 현재 45개 이상의 국가와 3백만 개 이상의 기기에서 운영되고 있습니다. 메시지는 하루에 최대 140개의 업링크와 4개의 다운링크로 최대 12바이트일 수 있습니다.

2단계:하드웨어 조회

하드웨어

사용된 하드웨어:

• 아두이노 MKR 폭스 1200

• 미니 마이크로스위치

• HC-SR04 – 초음파 센서

• DHT11 – 온도 및 습도 센서

• KY-026 – 화염 센서 모듈

• 습도 센서(맞춤 제작) – 일반 수분 센서를 사용할 수 있지만 몇 개월 사용하면 프로브의 두 다리가 부식되고 다리의 얇은 구리 층이 완전히 벗겨집니다. 그래서 우리는 부식되기 전에 더 오래 지속되도록 구리로 만든 맞춤형 수분 센서를 사용합니다. http://carrefour-numerique.cite-sciences.fr/fablab/wiki/doku.php?id=projets:moisture_sensor

• 라즈베리 파이 3 모델 B

이 프로젝트에서는 맞춤형 수분 센서를 사용하여 부식되기 전에 오래 지속되도록 합니다.

3단계:하드웨어 연결 및 레이아웃

회로도

Arduino MKR Fox 1200에 연결

마이크로 스위치 -> Arduino MKR Fox 1200

• C -> GND

• NC -> 핀 3

DHT11 -> Arduino MKR Fox 1200

• VCC -> 5V

• GND -> GND

• DATA -> 핀 2

HC-SR04 -> Arduino MKR Fox 1200

• VCC -> 5V

• GND -> GND

• 트리거 -> 핀 9

• 에코 -> 핀 10

KY-026 -> Arduino MKR Fox 1200

• VCC -> 5V

• GND -> GND

• DATA -> 핀 A0

수분 센서(맞춤 제작) -> Arduino MKR Fox 1200

• VCC -> 5V

• GND -> GND

• SIG -> A1

4단계:Arduino 코드

Arduino IDE 설치:

다음 링크에서 arduino IDE를 설치하세요. https://www.arduino.cc/en/Main/Software

코드 받기:

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

게시판 및 라이브러리:

코드를 이해하기 전에 보드와 라이브러리를 설치해야 합니다.

보드:

보드를 설치하려면 "도구> 보드> 보드 관리자"로 이동하십시오.

보드 설치

보드 요구 사항:

• Arduino SAMD 보드(32비트 ARM Cortex-M0+)

라이브러리:

라이브러리를 설치하려면 "스케치> 라이브러리 포함> 라이브러리 관리"로 이동하십시오.

라이브러리 설치

라이브러리에 필요한 항목:

• Arduino 저전력

• MKR Fox 1200용 Arduino Sigfox

• DHT 센서 라이브러리

• Adafruit 통합 센서 드라이버 https://github.com/adafruit/Adafruit_Sensor

• RTCZero

코드 살펴보기:

• #include :Sigfox 모듈을 관리하고 디바이스에서 값을 보내거나 받기 위해 사용합니다.

• #include :모듈을 절전 모드로 전환하고 배터리 수명을 절약하는 데 사용합니다.

• #include :일반적으로 DHT11이 작동하도록 사용합니다.

기능:

• setup() :이 함수에서 Sigfox가 시작되었는지 확인합니다. 또한 DHT11 및 초음파 센서 핀을 설정합니다.

• loop() :이 함수에서 버튼이 눌렸는지 확인합니다. 이는 빈이 닫혔는지 여부를 의미합니다. 버튼을 누르지 않으면 Sigfox는 값을 보내지 않지만, 버튼을 누르면 모든 센서에서 값을 가져와 sendPayload() 함수로 보냅니다.

• sendPayload() :이 함수는 Sigfox 모듈을 시작하고 모든 값을 SigFox에 바이트로 보냅니다. 그러면 Sigfox 모듈이 종료됩니다.

코드 실행:

코드 작동 방식을 이해한 후. 코드를 컴파일하고 업로드해 보세요.

Arduino MKR Fox 1200용 보드와 장치 포트용 포트를 선택하는 것을 잊지 마십시오.

5단계:기기 활성화

기기를 받은 후 이 링크로 이동하여 기기를 활성화하세요.https://buy.sigfox.com/activate. 그런 다음 정보를 입력하면 장치가 설치됩니다.

기기 활성화

6단계:데이터 전송

Arduino IDE를 다시 실행해 보십시오. 그러면 이번에는 장치가 데이터를 SigFox로 보낼 수 있습니다. SigFox 백엔드에서 데이터를 수신했는지 확인할 수 있습니다. https://backend.sigfox.com/device/list

SigFox의 메시지

Step 7:애플리케이션 서버

라즈베리 파이 3 모델 B 응용 프로그램 서버로 사용됩니다. 여기에는 Node-RED, MariaDB 및 웹 애플리케이션이 포함됩니다.

8단계:Node-RED를 사용한 백엔드

Node-RED 설치:

이 링크의 지침을 따르세요. https://nodered.org/docs/getting-started/installation

Npm 필요:

• 노드-레드-노드-mysql

SigFox에서 데이터를 가져오려면 데이터를 수신할 자체 서버를 만들어야 합니다. SigFox에서 데이터를 가져오는 도구로 Node-RED를 사용합니다.

Node-RED 흐름

9단계:데이터베이스 – MariaDB

MariaDB 설치:

라즈비안 라즈베리 파이: https://howtoraspberrypi.com/mariadb-raspbian-raspberry-pi/

기타 OS: https://mariadb.com/downloads

10단계:프런트엔드 애플리케이션(웹사이트)

우리 웹사이트의 홈페이지

이것은 우리 프로젝트의 프론트엔드입니다. 웹사이트는 장치에서 전송되는 정보 및 데이터를 보여줍니다.

3D 프린팅

3D 인쇄 상자에 개체 설치

1. 포인트 1에 DHT11을 놓고 "DHT11 유지" 부분으로 덮습니다.

2. 포인트 2에 HC-SR04를 놓고 "인테리어" 부분으로 덮습니다.

3. "인테리어" 부분 상단의 3번 지점에 KY-026을 놓습니다.

4. 포인트 4에 수분 센서를 배치합니다.

5. 5번 지점에 Arduino MKR Fox 1200을 놓습니다.

6. Mini Microswitch를 "중간 상단" 부분에 놓고 "열림 감지기" 부분으로 닫습니다.

7. "받침" 부분과 "받침" 부분을 연결하고 안테나를 "받침" 안에 넣습니다.

8. "지지" 부분을 메인 박스에 연결하고 "미들 탑", "프론트 탑", "백 탑"으로 박스를 닫습니다.

3D 인쇄 상자의 개략도

III. 몇 가지 가능한 추가 기능

• 디스플레이 모니터에서 빈의 총 높이를 설정할 수 있습니다(Arduino에서만 수정할 수 없음). –> bin의 종류마다 높이가 다르기 때문에 사용자가 bin의 높이를 설정할 수 있다면 모든 bin에 설치할 수 있습니다.

• 폐기물의 종류를 분리할 수 있습니다. –> 유기 및 비유기 폐기물에 대한 폐기물 관리가 더 쉬워집니다.

• 수거함 위에 설치된 모니터에 수거함의 쓰레기 수위를 표시합니다. –> 쓰레기통의 쓰레기 수위를 알면 사용자가 더 편안해지며 쓰레기통이 가득 차면 건너뛸 수 있습니다.

• 태양광 패널을 갖춘 자율 배터리 제공 –> 자율 시스템용

• 급수 시스템과 환기 시스템(열거나 닫을 수 있는 셔터)을 제어하여 빈 내부의 온도와 습기를 관리합니다. –> 퇴비화 과정을 감독하고 통제합니다.

IV. 결론

폐기물 관리

"스마트 쓰레기통"에 대한 우리의 아이디어는 폐기물 시스템에 대한 스마트 기술을 제공하고 인간의 시간과 노력을 줄여 건강하고 폐기물이 많은 환경을 만듭니다.

정확한 폐기물 관리를 위한 스마트 쓰레기통으로 자연 지역을 보존하고 폐기물 오염을 줄이기 위해 제안된 아이디어를 통해 어느 지역이 비어 있는지 또는 넘쳤는지 알 수 있습니다. 따라서 이 프로젝트는 쓰레기 수집가의 관리, 좋은 폐기물 관리 및 청소에 도움이 될 수 있습니다. 쓰레기통의 환경과 수위를 알 수 있습니다. 그래서 관리 픽업 일정을 잡을 수 있습니다.

이 프로젝트의 목표는 내부 쓰레기의 레벨, 온도, 습도, 습기 및 화염을 감지하는 스마트 쓰레기통의 센서로 환경을 감지하는 장치와 일치하는 하드웨어를 만드는 것입니다. bin의 각 노드에 대해 주기적으로 bin. 그리고 각 노드를 sigfox 네트워크로 연결하고 노드가 sigfox로 데이터를 전송하고 웹사이트에 값을 표시했습니다.

최종 결과는 다음 웹사이트에서 액세스할 수 있습니다. http://grit.esiee-amiens.fr:8069/smartbin/

V. 감사의 말

KMUTT-태국

King Mongkut 공과대학 톤부리 , 우리에게 기회를 주셨기 때문입니다. 본 활동의 중요성을 고려하여 3학년(전자통신공학부, 컴퓨터공학부)의 후배들을 대상으로 7주간의 연수기간 동안

ESIEE-아미앵

ESIEE-아미앵 , 프로젝트를 개발할 수 있는 장소를 제공하는 데 있어 귀하의 지속적인 협력을 위해, 귀하의 시설에서 엔지니어링 학생들에게 실험실 교육 기회를 제공하고 이 프로젝트를 위한 장비를 제공했습니다. 이것은 교육이 상업 조직에서 수행되는 엔지니어링 활동을 학생들이 배우는 데 도움이 되는 학업 활동의 필수적인 부분임이 분명합니다.

Nicolas DAILLY에게 깊은 감사를 전합니다. , 감독자 및 Therèse ABY , 환자 지도, 열광적인 격려 및 우리 작업에 대한 유용한 비판에 대한 공동 감독자. Stéphane POMPORTES에게 감사드립니다. 그의 조언과 도움을 위해. Nicolas HENOCQ에게도 감사의 말씀을 전합니다. 수분 센서와 Moustapha KEBE를 만드는 데 필요한 재료를 제공하는 사람 웹 개발에 대한 그의 제안에 대해.

출처: 스마트 쓰레기통