poubelle intelligente

Dispositif pour poubelle intelligente. Cet appareil intègre plusieurs capteurs pour surveiller l'état de la poubelle.

Histoire

Consignes relatives au contenu

Contexte

La bonne gestion des déchets est devenue un enjeu essentiel pour notre planète. Dans les espaces publics et naturels, beaucoup ne font pas attention aux déchets qu'ils laissent derrière eux. Lorsqu'il n'y a pas d'éboueur disponible, il est plus facile de laisser les déchets sur place que de les rapporter. Même les espaces dits préservés sont pollués par les déchets.

Déchets pollués

Pour préserver les espaces naturels, il est important de prévoir des points de collecte des déchets bien gérés :

• Pour éviter qu'elles ne débordent, les poubelles doivent être relevées régulièrement. Il est difficile de passer le bon moment :trop tôt, et la poubelle peut être vide, trop tard et la poubelle peut déborder. Ce problème est d'autant plus critique lorsque le bac est difficile d'accès (comme sur les sentiers de randonnée en montagne)

Débordement de déchets

• Dans cette gestion rationnelle des déchets, le tri peut être un enjeu majeur. Les déchets organiques peuvent être directement traités par la nature, en compostage. Les déchets non organiques doivent être collectés pour être traités par des procédés spécifiques.

Objectif du projet

Le but de notre projet est de fournir un dispositif de supervision de poubelle intelligente. Cet appareil intègre plusieurs capteurs pour surveiller l'état de la poubelle.

• Capteur de niveau : basé sur un système à ultrasons, utilisé pour éviter les débordements en alertant l'équipe de ramassage des ordures.

• Capteur de température et d'humidité :  utilisé pour surveiller l'environnement des déchets. Cela peut être utile pour gérer l'état du compost organique, et pour éviter la contamination dans certains cas spécifiques (conditions très humides ou chaudes, risque d'incendie dans des conditions très sèches)

• Capteur de flamme : certains peuvent déposer des déchets incandescents (comme des mégots de cigarettes) ou peuvent intentionnellement mettre le feu à la poubelle. Un feu de déchets peut avoir des effets dramatiques sur l'environnement (par exemple, il peut provoquer un feu de forêt). Le capteur de flamme peut alerter l'équipe de supervision du problème.

• Capteur d'humidité : pour le processus de compostage, il est important de maintenir un certain niveau d'humidité dans le matériau de compostage. Le capteur d'humidité, inclus dans notre projet, mesurera le taux d'humidité sur le compost.

• Capteur d'ouverture : un détecteur d'ouverture sera installé sur le couvercle de la poubelle pour obtenir des statistiques sur l'utilisation des déchets et détecter une mauvaise fermeture.

• Système de localisation : les ordures doivent être identifiées et localisées pour aider l'équipe de ramassage des ordures dans leur gestion. Il offrira plus d'agilité sur la gestion de l'emplacement des déchets, avec la possibilité de déployer des poubelles temporaires (par exemple.>

Le projet prend tout son sens avec une poubelle à deux compartiments :

• Un pour les déchets non organiques.

• Un pour les déchets organiques avec processus de compostage.

Poubelle séparée

Utilisation de Sigfox

Les poubelles seront installées dans les zones isolées. L'alimentation sera fournie par batterie, éventuellement reliée à un panneau solaire. Pour nous, Sigfox semble être une très bonne solution :

• Le système de communication Sigfox a une large couverture géographique :il permet de déployer le projet à grande échelle.

• Le système Sigfox offre des capacités de communication suffisantes pour notre cas d'utilisation.

• Sigfox peut fournir une solution de localisation à 100m :pas besoin d'ajouter un bouclier GPS sur la poubelle.

• Sigfox est une solution à faible consommation d'énergie, qui permet à l'appareil de fonctionner de manière autonome pendant longtemps.

II. Détails du projet

Méthode de conception matérielle

Notre schéma de méthode de conception de projet

Étapes du projet

Étape 1 : Comprendre Sigfox

Sigfox est une solution pour connecter l'appareil dans le cadre de l'Internet des objets. Il est actuellement exploité dans plus de 45 pays et plus de 3 millions d'appareils. Le message peut contenir jusqu'à 12 octets dont un maximum de 140 liaisons montantes et 4 liaisons descendantes par jour.

Étape 2 :Recherche de matériel

Matériels

Le matériel utilisé :

• Arduino MKR Fox 1200

• Mini microrupteur

• HC-SR04 – Capteur à ultrasons

• DHT11 – Capteur de température et d'humidité

• KY-026 - Module de détection de flamme

• Capteur d'humidité (fait sur mesure) - Le capteur d'humidité normal peut être utilisé mais, après quelques mois d'utilisation, les deux pattes de la sonde seront corrodées et la fine couche de cuivre sur ses pattes sera complètement rongée. Nous utilisons donc un capteur d'humidité sur mesure en cuivre pour le faire durer plus longtemps avant la corrosion. http://carrefour-numerique.cite-sciences.fr/fablab/wiki/doku.php?id=projets:moisture_sensor

• Raspberry Pi 3 modèle B

Dans ce projet, nous utilisons un capteur d'humidité sur mesure pour le faire durer longtemps avant la corrosion.

Étape 3 : connexion matérielle et configuration

Schéma

Connexion à Arduino MKR Fox 1200

Microrupteur -> Arduino MKR Fox 1200

• C -> GND

• NC -> Broche 3

DHT11 -> Arduino MKR Fox 1200

• VCC -> 5V

• GND -> GND

• DONNÉES -> Broche 2

HC-SR04 -> Arduino MKR Fox 1200

• VCC -> 5V

• GND -> GND

• Déclencheur -> Broche 9

• Écho -> Broche 10

KY-026 -> Arduino MKR Fox 1200

• VCC -> 5V

• GND -> GND

• DONNÉES -> Broche A0

Capteur d'humidité (sur mesure) -> Arduino MKR Fox 1200

• VCC -> 5V

• GND -> GND

• SIG -> A1

Étape 4 : Code Arduino

Installer l'IDE Arduino :

Installez arduino IDE à partir de ce lien : https://www.arduino.cc/en/Main/Software

Obtenir le code :

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

Tableau et bibliothèque :

Avant de comprendre le code, vous devez installer la carte et la bibliothèque.

Conseil :

Pour installer la carte, allez dans « Outils > Carte > ​​Gestionnaire de carte ».

Installation de la carte

Besoin de la carte :

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

Bibliothèque :

Pour installer les bibliothèques, allez dans « Sketch > Inclure la bibliothèque > Gérer les bibliothèques ».

Installation de la bibliothèque

Les bibliothèques ont besoin :

• Arduino basse consommation

• Arduino Sigfox pour MKR Fox 1200

• Bibliothèque de capteurs DHT

• Pilote de capteur unifié Adafruit https://github.com/adafruit/Adafruit_Sensor

• RTCZero

Regardez dans le code :

• #include  :permet de gérer le module Sigfox et d'envoyer ou de recevoir la valeur de l'appareil.

• #include  :à utiliser pour mettre le module en veille et économiser la batterie.

• #include  :normalement, utiliser pour que DHT11 fonctionne.

Fonctions :

• setup() :Dans cette fonction, on vérifie si le Sigfox a commencé. Configurez également les broches du capteur DHT11 et à ultrasons.

• loop() :Dans cette fonction, on vérifie si le bouton est enfoncé ce qui signifie que le bac est fermé ou non. Si le bouton n'est pas enfoncé, le Sigfox n'enverra pas la valeur mais, s'il est enfoncé, il obtiendra la valeur de tous les capteurs et l'enverra à la fonction sendPayload().

• sendPayload() :Cette fonction lancera le module Sigfox et enverra toutes les valeurs sous forme d'octet à SigFox. Ensuite, cela mettra fin au module Sigfox

Exécutez le code :

Après avoir compris le fonctionnement du code. Essayez de compiler et de télécharger le code.

N'oubliez pas de sélectionner la carte vers Arduino MKR Fox 1200 et le port vers le port de votre appareil.

Étape 5 :Activez votre appareil

Après avoir obtenu votre appareil, accédez à ce lien pour activer l'appareilhttps://buy.sigfox.com/activate. Ensuite, remplissez les informations et vous obtiendrez l'installation de l'appareil.

Activer l'appareil

Étape 6 :Envoi des données

Essayez d'exécuter à nouveau l'IDE Arduino et cette fois, l'appareil pourra envoyer les données à SigFox. Vous pouvez vérifier si vous avez reçu des données dans le backend SigFox. https://backend.sigfox.com/device/list

Messages dans SigFox

Etape 7 :Serveur d'applications

Raspberry Pi 3 Modèle B est utilisé comme serveur d'applications. Qui contiennent Node-RED, MariaDB et l'application Web.

Étape 8 :Backend utilisant Node-RED

Installer Node-RED :

Suivez les instructions de ce lien : https://nodered.org/docs/getting-started/installation

Npm Besoin :

• node-red-node-mysql

Pour obtenir les données de SigFox, nous devons créer notre propre serveur pour recevoir les données. Nous utilisons Node-RED comme outil pour obtenir les données de SigFox.

Node-RED Flow

Étape 9 :Base de données – MariaDB

Installer MariaDB :

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

Autres OS : https://mariadb.com/downloads

Étape 10 :Application frontale (site Web)

Page d'accueil de notre site web

C'est le frontend de notre projet. Le site Web affiche les informations et les données envoyées par les appareils.

Impression 3D

Installer l'objet dans une boîte imprimée en 3D

1. Placer le DHT11 au point 1 et couvrir avec la partie « maintenir DHT11 ».

2. Placer HC-SR04 au point 2 et couvrir avec la partie « intérieure ».

3. Placer KY-026 au point 3 sur le dessus de la partie "intérieure".

4. Placer le capteur d'humidité au point 4.

5. Placez l'Arduino MKR Fox 1200 sur le point 5.

6. Placer le Mini Microswitch dans la partie « milieu haut » et fermer avec la partie « détecteur d'ouverture ».

7. Connectez la partie "support" avec la partie "base" et placez l'antenne à l'intérieur de la "base".

8. Connectez la partie "support" à la boîte principale et fermez la boîte avec "Middle top", "Front top" et "Back top".

Schéma en boite imprimée en 3D

III. Quelques fonctionnalités supplémentaires possibles

• Être capable de définir la hauteur totale du bac sur le moniteur d'affichage (pas seulement modifier sur Arduino). -> Chaque type de bac a une hauteur différente donc, si la hauteur du bac peut être réglée par l'utilisateur, l'appareil pourra s'installer sur chaque type de bac.

• Être capable de séparer le type de déchets. -> Il sera plus facile pour la gestion des déchets sur les déchets organiques et non organiques.

• Afficher le niveau de déchets dans la poubelle dans un moniteur installé au-dessus de la poubelle. -> Connaître le niveau de déchets dans la poubelle rend l'utilisateur plus à l'aise et peut sauter la poubelle si elle est pleine.

• Fournir une batterie autonome avec panneau solaire. –> pour un système autonome

• Gérer la température et l'humidité à l'intérieur du bac en contrôlant un système d'alimentation en eau et un système de ventilation (volets pouvant être ouverts ou fermés). –> Superviser et contrôler le processus de compostage.

IV. Conclusion

Gestion des déchets

Notre idée de « poubelle intelligente », fournissant une technologie intelligente pour le système de gestion des déchets, réduisant le temps et les efforts humains, et qui se traduit par un environnement sain et riche en déchets.

L'idée proposée pour préserver les espaces naturels et réduire la pollution par les déchets par poubelle intelligente pour bien gérer les déchets, nous permet de savoir quelles zones se vident ou débordent. Ainsi, ce projet peut aider les éboueurs sur leur gestion, une bonne gestion des déchets, et plus propre. Connaître l'environnement et le niveau du bac. Ainsi, nous pouvons gérer le calendrier de ramassage.

Le but de ce projet est de fabriquer le matériel qui correspond aux appareils pour détecter l'environnement par des capteurs de Smart Waste-bin pour détecter le niveau, la température, l'humidité, l'humidité et la flamme des ordures à l'intérieur le bac périodiquement pour chaque nœud de bacs. Et nous avons connecté chaque nœud au réseau sigfox, le nœud a envoyé des données à sigfox et affiché les valeurs sur le site Web.

Le résultat final est accessible sur le site suivant : http://grit.esiee-amiens.fr:8069/smartbin/

V. Remerciements

KMUTT-Thaïlande

Université de technologie King Mongkut Thonburi , pour nous a donné une opportunité. Au vu de l'importance de cette activité, pour le temps de 7 semaines de stage aux étudiants suivants de 3ème année (Génie Electronique et Télécommunications et Génie Informatique).

ESIEE-Amiens

ESIEE-Amiens , pour votre coopération continue en fournissant un lieu pour développer le projet, une opportunité de formation en laboratoire pour les étudiants en génie de votre établissement et l'équipement fourni pour ce projet. Il est évident que la formation est une partie essentielle de l'activité académique qui aide les étudiants à apprendre les activités d'ingénierie menées dans une organisation commerciale.

Nous tenons à exprimer notre profonde gratitude à Nicolas DAILLY , notre superviseur et Thérèse ABY , co-superviseur pour leurs conseils patients, leurs encouragements enthousiastes et leurs critiques utiles de notre travail. Nous remercions Stéphane POMPORTES pour ses conseils et son aide. Mes remerciements vont également à Nicolas HENOCQ qui nous fournit les matériaux pour fabriquer le capteur d'humidité et Moustapha KEBE pour sa suggestion en développement Web.

Source :  Poubelle intelligente