Tong Sampah Cerdas Cerdas: Mengoptimalkan Pengumpulan Sampah dengan Sensor IoT

Tong Sampah Cerdas adalah solusi IoT yang menggunakan banyak sensor untuk memantau status tong secara real-time, mencegah meluapan, dan mengurangi dampak lingkungan.

Cerita

Panduan Konten

Konteks

Manajemen sampah yang efektif sangat penting untuk melindungi planet kita. Di ruang umum dan cadangan alam, banyak orang mengabaikan sampah yang dihasilkan, dan tanpa pengumpulan yang tepat, sampah menumpuk, merusak ekosistem. Bahkan area yang dilindungi berada dalam risiko saat sampah ditinggalkan tanpa perawatan.

Sampah Tercemar

Untuk melestarikan lingkungan alam, titik pengumpulan sampah yang terkelola dengan baik sangat penting. Tong harus dikosongkan sebelum meluapan, yang bisa sulit di jalan terpencil atau lokasi yang sulit dijangkau.

• Pengosongan teratur mencegah meluapan dan mengurangi risiko penyebaran sampah.
• Pemantauan otomatis menghilangkan tebakan, memastikan pengumpulan yang tepat waktu.

Meluapan Sampah

• Pengurutan yang tepat sangat penting: sampah organik dapat dikompos secara alami, sementara non-organik memerlukan pengolahan khusus.
• Pemantauan cerdas mendukung segregasi yang efisien dan pemulihan sumber daya.

Tujuan Proyek

Tujuan kami adalah menyampaikan perangkat supervisory yang menjaga tong sampah dalam kondisi optimal dengan mengintegrasikan beberapa sensor untuk terus melacak statusnya.

• Sensor tingkat (ultrasonik) – memberi tahu tim pengumpulan saat tong mendekati kapasitas.
• Sensor suhu & kelembaban (DHT11) – memantau lingkungan internal, krusial untuk kesehatan kompos dan pencegahan kebakaran.
• Sensor nyala (KY‑026) – mendeteksi risiko kebakaran potensial, melindungi ekosistem sekitar.
• Sensor kelembaban (probe tembaga custom) – memastikan kelembaban optimal untuk kompos.
• Sensor pembukaan (mini mikroswitch) – mencatat penggunaan tutup dan mendeteksi penutupan yang tidak tepat.
• Sistem lokasi (Sigfox 100m) – mengidentifikasi posisi tong, membantu respons cepat dan memungkinkan penempatan sementara di pantai, lereng ski, atau acara.

Tong memiliki dua kompartemen: satu untuk sampah non-organik dan yang lain untuk sampah organik yang sedang mengompos.

Tong Sampah Terpisah

Penggunaan Sigfox

Diinstal di area terpencil, tong beroperasi dengan baterai, opsional disematkan oleh panel surya. Sigfox dipilih untuk keuntungannya:

• Cakupan luas, ideal untuk penerapan skala besar.
• Kapasitas payload yang memadai untuk kebutuhan data kami.
• Lokasi 100 m menghilangkan kebutuhan modul GPS.
• Konsumsi daya rendah, memperpanjang operasi otonom.

II. Detail Proyek

Metode Desain Hardware

Di bawah ini adalah gambaran tingginya proses desain dan komponen hardware.

Langkah Proyek

Langkah 1: Pahami Sigfox

Sigfox menghubungkan perangkat ke jaringan IoT, beroperasi di 45+ negara dengan lebih dari 3 juta perangkat. Setiap pesan hingga 12 byte, dengan maksimum 140 uplink dan 4 downlink pesan per hari.

Langkah 2: Pencarian Hardware

• Arduino MKR Fox 1200
• Mini Microswitch
• HC‑SR04 – Sensor Ultrasonik
• DHT11 – Sensor Suhu & Kelembaban
• KY‑026 – Modul Sensor Nyala
• Sensor Kelembaban Tembaga Custom (lihat detail)
• Raspberry Pi 3 Model B (untuk server backend)

Langkah 3: Penghubungan dan Tata Letak Hardware

Lihat skematika di bawah untuk koneksi pin ke Arduino MKR Fox 1200.

Koneksi ke Arduino MKR Fox 1200

• Mini Microswitch – C ke GND, NC ke Pin 3
• DHT11 – VCC ke 5V, GND ke GND, DATA ke Pin 2
• HC‑SR04 – VCC ke 5V, GND ke GND, Trigger ke Pin 9, Echo ke Pin 10
• KY‑026 – VCC ke 5V, GND ke GND, DATA ke A0
• Sensor Kelembaban – VCC ke 5V, GND ke GND, SIG ke A1

Langkah 4: Kode Arduino

Instal Arduino IDE: Unduh di sini

Dapatkan Kode: Repositori GitHub

Pemasangan Board & Library:

• Board: Arduino SAMD Boards (32-bit ARM Cortex‑M0+)
• Library: Arduino Low Power, Arduino Sigfox for MKR Fox 1200, DHT sensor library, Adafruit Unified Sensor Driver, RTCZero

Fungsi Utama:

• setup() – menginisialisasi Sigfox, DHT11, dan sensor ultrasonik.
• loop() – memeriksa status tutup; saat tertutup, membaca data sensor dan mengirim payload melalui Sigfox.
• sendPayload() – memaketkan nilai sensor menjadi pesan 12-byte dan mentransmisikannya.

Kompilasi dan unggah sketsa, pastikan board diatur ke Arduino MKR Fox 1200.

Langkah 5: Aktifkan Perangkat Anda

Aktifkan modul Sigfox di sini: https://buy.sigfox.com/activate. Ikuti petunjuk untuk mendaftarkan perangkat Anda.

Langkah 6: Mengirim Data

Setelah aktivasi, jalankan sketsa Arduino lagi. Verifikasi bahwa data muncul di backend Sigfox: https://backend.sigfox.com/device/list.

Langkah 7: Server Aplikasi

Raspberry Pi 3 Model B berfungsi sebagai server aplikasi, menjalankan Node‑RED, MariaDB, dan antarmuka web.

Langkah 8: Backend Menggunakan Node‑RED

Instal Node‑RED mengikuti panduan resmi: https://nodered.org/docs/getting-started/installation. Tambahkan paket node-red-node-mysql melalui npm.

Node‑RED menerima pesan Sigfox, menyimpannya di MariaDB, dan meneruskan data ke dasbor web.

Langkah 9: Database – MariaDB

Instal MariaDB di Pi:

• Raspbian: link
• OS Lainnya: link

Langkah 10: Aplikasi Frontend (Situs Web)

Situs web memvisualisasikan data real-time dari semua tong, memungkinkan pengambilan keputusan cepat untuk pengumpul sampah.

3D Printing

Enclosure cetak 3D custom menempatkan elektronika dan melindungi sensor. Langkah rangkaian:

1. Pasang DHT11 di titik 1 dan tutupi dengan bagian “DHT11 maintain”.
2. Letakkan HC‑SR04 di titik 2, tutupi dengan bagian “interior”.
3. Pasang KY‑026 di titik 3 di atas bagian interior.
4. Instal sensor kelembaban di titik 4.
5. Letakkan Arduino MKR Fox 1200 di titik 5.
6. Masukkan mikroswitch mini ke bagian “middle top”, seal dengan bagian “opening detector”.
7. Pasang bagian “support” ke “base” dan sematkan antena di dalam.
8. Hubungkan bagian “support” ke kotak utama dan tutup dengan panel “middle top,” “front top,” dan “back top”.

III. Fitur Tambahan yang Mungkin

• Tinggi tong yang dapat disesuaikan ditampilkan di monitor, memungkinkan penerapan di tong dengan ukuran yang berbeda.
• Segregasi sampah yang ditingkatkan, membedakan antara bahan organik dan non-organik.
• Tampilkan tingkat secara real-time di layar di dekat untuk memberi tahu pengguna saat tong penuh.
• Sistem baterai otonom tenaga surya untuk operasi off-grid.
• Kontrol lingkungan aktif: pasokan air otomatis dan shutters ventilasi untuk mengoptimalkan kompos.

IV. Kesimpulan

Tong Sampah Cerdas menyediakan pendekatan berbasis data untuk manajemen sampah, mengurangi upaya manusia dan kerusakan lingkungan. Dengan memberikan wawasan real-time ke dalam status tong, suhu, kelembaban, kelembaban, dan risiko nyala, sistem ini memungkinkan jadwal pengumpulan proaktif dan penggunaan sumber daya yang efisien.

Untuk demonstrasi langsung, kunjungi: https://grit.esiee-amiens.fr:8069/smartbin/

V. Ucapan Terima Kasih

King Mongkut’s University of Technology Thonburi (KMUTT) – untuk menggelar program pelatihan 7 minggu kami dan mendukung mahasiswa dari Elektro & Telekomunikasi Teknik dan Teknik Komputer.

ESIEE‑Amiens – untuk menyediakan ruang laboratorium, peralatan, dan bimbingan, memungkinkan pengembangan praktis dari proyek ini.

Terima kasih khusus kepada Nicolas DAILLY (pembimbing), Thérèse ABY (pembimbing ko), Stéphane POMPORTES, Nicolas HENOCQ (bahan sensor kelembaban), dan Moustapha KEBE (bimbingan pengembangan web).

Sumber: Smart Waste Bin