Dengan peningkatan populasi yang cepat, masalah terkait dengan sanitasi sehubungan dengan pengelolaan sampah sangat menurun. Ini menciptakan kondisi yang tidak higienis bagi warga di sekitarnya, yang mengarah pada penyebaran penyakit menular dan penyakit. Untuk menghindari masalah ini, "Manajemen Sampah Cerdas" berbasis IoT Manajemen Sampah Cerdas" adalah solusi terbaik dan sedang menjadi tren. Di dalam sistem yang diusulkan, tempat sampah umum akan dilengkapi dengan perangkat tertanam yang membantu dalam pemantauan waktu nyata tingkat sampah di tempat sampah. 

Data mengenai tingkat sampah akan digunakan untuk menyediakan rute yang optimal untuk van pengangkut sampah, yang akan mengurangi biaya terkait dengan bahan bakar. Sensor beban akan meningkatkan efisiensi data yang terkait dengan tingkat sampah dan kelembaban sensor akan digunakan untuk menyediakan data pemilahan sampah di tempat sampah. Analisis data tanpa henti yang dikumpulkan akan akan membantu pemerintah kota dan pemerintah untuk meningkatkan rencana yang berkaitan dengan pengelolaan sampah pintar dengan bantuan berbagai laporan yang dihasilkan sistem.

Minat dunia terhadap Kota Cerdas semakin meningkat, didorong oleh kebutuhan untuk menemukan solusi yang efektif untuk tantangan besar yang diperkirakan akan terjadi di tahun-tahun mendatang. Sebagai salah satu penerapan Kota Cerdas, Pengelolaan Sampah di sebuah kota merupakan tantangan berat yang dihadapi oleh pemerintah-pemerintah. Sampah didefinisikan sebagai bahan apa pun yang sesuatu berharga yang tidak digunakan atau tidak dapat digunakan dan tidak memiliki nilai ekonomi bagi pemiliknya, yaitu penghasil sampah. Tergantung dari kondisi fisik sampah tersebut, sampah dikategorikan sebagai sampah padat dan sampah basah.

Dengan bertambahnya jumlah penduduk, skenario kebersihan yang berkaitan dengan pengelolaan sampah menjadi sangat penting. Pengelolaan sampah meliputi perencanaan, pengumpulan, pengangkutan, pengolahan, daur ulang dan pembuangan sampah bersama dengan pemantauan dan regulasi. Sistem pengelolaan sampah yang ada saat ini sistem pengelolaan sampah yang ada, di mana sampah dikumpulkan dari jalan-jalan, rumah-rumah dan tempat usaha lainnya secara secara kuanti dan tidak mampu mengelola sampah yang dihasilkan secara efektif.

Desa Giraud di distrik Raipur, ibu kota Chhattisgarh telah menempatkan tempat sampah di setiap jalan untuk mengumpulkan sampah, melibatkan para pekerja dan kendaraan untuk
membersihkan sampah. Jumlah total limbah padat yang dihasilkan oleh desa adalah 558 kg/hari dan limbah cair adalah 108040 liter/hari, sampah dikumpulkan setiap hari dan dibuang ke tempat pembuangan sampah. Jika ada penduduk desa yang melihat pembuangan sampah secara ilegal sampah, ia dapat mengadukan hal ini ke dinas terkait. Departemen terkait. Karena pembuangan sampah yang tidak tepat menyebabkan dampak serius pada kesehatan, menyebabkan penyebaran penyakit dan masalah pada lingkungan sekitar, perhatian penuh diberikan oleh pemerintah untuk pengumpulan dan pembuangan limbah.

Dalam artikel ini, sebuah model telah diusulkan untuk memantau tingkat sampah dari masing-masing tempat sampah dan untuk mendeteksi tingkat ketika nilai ambang batas tercapai menggunakan kombinasi Sensor dan Raspberry Pi. Data ini akan dikirim ke unit kontrol dan diperbarui tepat waktu dengan bantuan modul WiFi, tergantung pada yang dioptimalkan rute yang harus ditemukan untuk Garbage Collecting Van (GCV), mengurangi konsumsi bahan bakar, biaya, waktu dan tenaga kerja. Data akan diberikan apakah sampah tersebut dipisahkan sepenuhnya atau tidak dengan sensor basah dan kelembaban sensor yang akan membantu untuk daur ulang, pembuangan dan penggunaan kembali limbah. Dengan menggunakan data mining, analisis kualitatif akan dilakukan untuk menghasilkan laporan. Tujuan utama dari sistem yang akan diimplementasikan ini adalah untuk menggantikan sistem-sistem yang ada saat ini yang akan membantu kita untuk menjadi Smart City.

Arsitektur

Dalam sistem yang ada, sensor ditempatkan di tingkat paling atas di tempat sampah, merasakan tingkat sampah di tempat sampah itu. Saat mencapai ambang batas, sebuah perintah dihasilkan dan dikirim ke kantor pusat melalui teknologi ZigBee yang memberitahukan pengumpulan sampah. Otoritas di kantor pusat menyampaikan hal ini
pemberitahuan ini ke van pengumpul sampah melalui Modul GSM. GSM terhubung dengan mikrokontroler ARM melalui chip MAX232 yang memeriksa kompatibilitas antara modem GSM dan mikrokontroler ARM.

Arsitektur yang diusulkan akan memiliki master slave konfigurasi tempat sampah. Ini akan mengatasi masalah konektivitas di daerah terpencil. Tempat sampah ini mengkomunikasikan informasi mereka dengan tempat sampah utama. Setiap tempat sampah induk harus dilengkapi dengan pengontrol mikro. Masing-masing tempat sampah memiliki 3 jenis
sensor:
1) Sensor level: Sensor level akan memberikan informasi terus menerus tentang tingkat tempat sampah yang terisi. Pada mencapai ambang batas, peringatan perlu dibuat untuk pengumpulan sampah.
2) Sensor kelembaban: Sensor kelembaban akan memberikan informasi yang berkaitan dengan keberadaan sampah basah di tempat sampah kering.
3) Load cell : Load cell akan memberikan informasi terkait dengan berat sampah di tempat sampah.
4) Saat memeriksa dua parameter sensor level dan sel beban, tingkat kesalahan alarm palsu akan sangat berkurang. Mikrokontroler yang digunakan adalah Raspberry-pi 3, yang memiliki modul WiFi bawaan. Informasi dari tempat sampah utama akan terus menerus dialirkan ke cloud menggunakan WiFi module.

Di cloud, analisis waktu nyata harus dilakukan untuk menghasilkan berbagai laporan seperti- area yang menghasilkan maksimum limbah, laporan musiman atau fungsi tentang limbah, pemisahan laporan dll. yang dapat membantu perusahaan Kota dengan strategi yang lebih baik untuk pengelolaan sampah. Itu arsitektur yang diusulkan mengasumsikan server cadangan disediakan oleh penyedia layanan cloud. 

Bersama dengan analisis waktu nyata, rute yang dioptimalkan untuk mengumpulkan sampah akan ditemukan dengan menggunakan peta Google. Ini akan memberikan keuntungan berupa penghematan biaya bahan bakar. Berbasis web aplikasi dapat di hosting menggunakan cloud. Otoritas di kantor pusat akan melihat semua laporan, rute yang dioptimalkan dioptimalkan dan semua data yang terkait dengan tempat sampah. Orang tersebut orang tersebut akan mengarahkan mobil pengangkut sampah untuk pengumpulan sampah dan membuat rencana yang efisien untuk
pengelolaan sampah.

Deskripsi Hardware

Sensor ultrasonik: Sensor ultrasonik akan digunakan untuk mendeteksi tingkat sampah yang terisi di tempat sampah. Tingkat sampah akan digambarkan dalam bentuk jarak antara antara sensor dan sampah di tempat sampah. Modul ini memiliki 4 pin - VCC (5V), Trig, Gema, dan GND. Trig harus digunakan untuk mengirimkan pulsa tingkat tinggi ultrasonik setidaknya untuk 10μs dan pin Echo kemudian akan secara otomatis mendeteksi mengembalikan pulsa. Sensor akan menghitung interval waktu antara mengirim sinyal dan menerima gema ke menentukan jarak. Frekuensi kerja ultrasonik sensor adalah 40Hz. Kisaran maksimum dan kisaran minimum adalah 4 m dan 2 cm dan sudut pengukuran adalah 15 derajat.

Sensor kelembaban: Suhu dan kelembaban sensor harus digunakan untuk membedakan antara kering dan sampah basah. Untuk tujuan ini, sensor DHT11 akan digunakan. Tergantung pada suhu keluaran, kering dan basah limbah akan dibedakan. DHT11 adalah sensor kelembaban dan suhu digital dengan presisi tinggi. Ini menggunakan sensor kelembaban kapasitif dan termistor untuk mengukur udara di sekitarnya, dan memuntahkan sinyal digital pada pin data. Sensor hanya akan mendapatkan data baru darinya sekali setiap 2 detik. Ini akan baik untuk pembacaan kelembaban 0-100% dengan akurasi 2-5% dan untuk suhu -40 hingga 80°C pembacaan ± akurasi 0,5 ° C.

Load Cell: Load cell perlu digunakan untuk menimbang tempat sampah. Load cell adalah transduser yang menciptakan sinyal listrik yang besarnya berbanding lurus dengan gaya yang sedang diukur. Load cell berkisar dari beberapa gram hingga 200 kg. Keluaran sinyal listriknya adalah biasanya dalam urutan beberapa milivolt dan akan membutuhkan amplifikasi sebelum dapat digunakan. Load cell HX711 penguat harus digunakan untuk mendapatkan data terukur dari load cell.

Raspberry pi: Informasi yang dikumpulkan oleh sensor akan diproses oleh pengontrol mikro. Untuk tujuan ini raspberry pi 3 model B perlu digunakan. Raspberry-pi 3 didasarkan pada Broadcom BCM2837 SoC dengan prosesor 1,2 GHz 64-bit quad-core ARM Cortex-A53 processor, dengan 512 Cache L2 bersama KB. RAM yang dialokasikan adalah sebesar 1 GB. Sistem operasi yang akan digunakan adalah Raspbian, sistem operasi Linux berbasis Debian sistem operasi, tetapi banyak sistem operasi lain yang bisa juga dapat berjalan di Raspberry Pi seperti RISC OS Pi, FreeBSD, NetBSD.

Serial Wi-Fi wireless transceiver module: ESP8266 adalah chip yang merupakan pengontrol mikro jaringan nirkabel modul. Ini akan menjadi sistem-on-a-chip (SoC) dengan kemampuan untuk WiFi 2,4 GHz, tujuan umum input / output dll

Metodologi Implementasi

Dalam skenario ini, tempat sampah akan diklasifikasikan sebagai master tempat sampah dan tempat sampah slave. Tempat sampah master akan menjadi dilengkapi dengan Raspberry Pi dan slave dengan modul IoT. Setiap tempat sampah baik master atau slave harus diberi id unik. Basis data akan dipertahankan berisi informasi tentang tempat sampah mana yang akan ditempatkan di area mana dengan id yang sesuai. Tempat sampah tempat sampah memiliki sensor UV dan sensor beban untuk deteksi level, dan sensor kelembaban untuk mendeteksi sampah basah dan kering.

Setiap tempat sampah, slave atau master harus berkomunikasi dengan Raspberry pi 3, di mana Raspberry pi 3 akan bertindak sebagai perantara. Pekerjaan Raspberry-pi 3 adalah mengumpulkan data dari sensor yang terpasang pada tempat sampah master dan slave, menerapkan algoritma penghilang noise dan mengirim data ke server menggunakan WiFi. Pesan harus dikirim ke server oleh raspberry pi 3 tentang tingkat sampah di tempat sampah, basah dan tingkat pemisahan sampah basah dan kering beserta id tempat sampah. Server mencocokkan id dengan database tempat sampah, dan akan menemukan tingkat tempat sampah yang terletak di berbagai wilayah kota. Protokol IoT yang berbeda dapat digunakan untuk transmisi data seperti MQTT atau COaP.

Data yang terkumpul di cloud akan dianalisis dengan menggunakan alat analisis seperti Hadoop atau Storm, dan informasi yang berguna informasi yang berguna mengenai pengelolaan sampah akan diekstraksi. Dari data yang terkumpul, pengguna akan mendapatkan mengetahui tingkat sampah secara real-time, dan sampah pengumpulan sampah dapat menemukan rute yang dioptimalkan untuk pengumpulan sampah. Setiap kali tingkat sampah melewati ambang batas tingkat, peringatan akan dihasilkan untuk pengumpulan sampah yang mendesak sampah. Data tingkat pemilahan basah dan kering akan membantu dalam mengevaluasi rencana pengelolaan sampah saat ini dan juga untuk menyempurnakan rencana untuk meningkatkan efisiensi. Web GUI yang sederhana akan membantu pengguna untuk menggunakan sistem ini secara efisien.

Kesimpulan

Artikel ini menunjukkan bagaimana pengelolaan sampah pintar menggunakan IoT dapat diterapkan. Sistem yang diusulkan ini menjamin pengumpulan sampah segera ketika tingkat sampah mencapai tingkat maksimumnya. Dengan demikian, sistem ini akan menyediakan
laporan yang akurat, meningkatkan efisiensi sistem. Pemantauan tingkat sampah secara real-time dengan bantuan sensor dan komunikasi nirkabel akan mengurangi jumlah total perjalanan yang diperlukan GCV dan dengan demikian, akan mengurangi total pengeluaran yang terkait dengan pengumpulan sampah. pengumpulan. Dengan demikian, tempat sampah akan dibersihkan saat dan kapan saja terisi, memberi jalan bagi kota yang lebih bersih, infrastruktur yang lebih baik dan kebersihan yang lebih baik.