스마트 쓰레기통 - 초음파 센서와 MQTT 연동 및 Node-RED 대시보드

프로젝트 개요

스마트 쓰레기통은 초음파 센서를 활용하여 쓰레기통의 채움 상태를 측정하고, MQTT 프로토콜을 통해 데이터를 전송하며, Node-RED 대시보드를 통해 실시간 상태를 시각화하는 IoT 시스템입니다. 이 프로젝트는 자동화된 쓰레기 관리와 원격 모니터링을 통해 효율성을 높이고 사용자의 편의성을 극대화합니다.

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주요 기능

• 쓰레기통 상태 감지: 초음파 센서를 사용해 쓰레기통 내부의 남은 공간을 측정하고 채움 상태를 %로 계산.
• 쓰레기 압축 기능: 특정 채움 상태에 도달하면 모터를 통해 쓰레기를 자동으로 압축.
• 실시간 데이터 전송: ESP8266을 통해 MQTT 브로커로 데이터를 전송.
• Node-RED 대시보드 시각화: 실시간 채움 상태 및 데이터를 대시보드에서 시각적으로 확인.

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Node-RED 대시보드 구성

대시보드 예시

1. 실시간 게이지
   쓰레기통의 채움 상태를 %로 표시.
   

2. 데이터 로그
   MQTT로 수신된 데이터를 시간별로 기록.
   

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설치 및 실행 방법

1. Arduino 및 ESP8266 설정

1. Arduino IDE에서 제공된 코드를 업로드.
2. 초음파 센서, 모터 드라이버, 충격 센서를 Arduino 핀에 연결.
3. ESP8266 모듈을 Arduino 직렬 통신 핀(D1, D2)으로 연결.

2. Node-RED 설정

1. Node-RED 설치: npm install -g node-red 대시보드 플러그인 설치: npm install node-red-dashboard

MQTT 노드 설정:

MQTT 브로커 정보를 입력하여 데이터를 수신하는 mqtt in 노드와 연결.

게이지 및 텍스트 노드 설정:

mqtt in 노드에서 수신한 데이터를 게이지 및 텍스트 노드로 연결.

Node-RED 실행:

node-red

웹 대시보드 접속

http://<Node-RED-서버-IP>:1880/ui

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주요 변수 및 핀 설정

Arduino 핀 설정

핀 이름 용도

trigPin1 (22) 초음파 센서 1 트리거 핀

echoPin1 (23) 초음파 센서 1 에코 핀

trigPin2 (13) 초음파 센서 2 트리거 핀

echoPin2 (12) 초음파 센서 2 에코 핀

extraMotorPin1 (10) 추가 모터 드라이버 IN1 핀

extraMotorPin2 (11) 추가 모터 드라이버 IN2 핀

motorPin1 (6) 모터 드라이버 IN1 핀

motorPin2 (7) 모터 드라이버 IN2 핀

shockSensorPin (A0) 충격 감지 센서 핀

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테스트 결과

1. MQTT 연결 상태

MQTT 브로커와 ESP8266 모듈 간 데이터 전송이 성공적으로 이루어짐.

수신 주제(topic): 202008059/adcValue

예시 수신 데이터: 30 (%)

2. Node-RED 대시보드 상태

게이지에서 쓰레기통의 채움 상태가 **30%**로 표시.

데이터 로그에 수신된 데이터가 시간별로 기록.

3. 시스템 시연

초음파 센서를 통해 쓰레기 높이를 측정.

측정 데이터를 MQTT를 통해 Node-RED 대시보드로 전송.

채움 상태가 임계값을 초과하면 모터로 쓰레기를 자동으로 압축.

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파일 구조

/ 프로젝트 폴더

├── ArduinoCode.ino # Arduino 메인 코드

├── ESP8266Code.ino # ESP8266 메인 코드

├── Node-RED-Flow.json # Node-RED 대시보드 구성 JSON

└── README.md # 프로젝트 설명 파일

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결과

MQTT와 Node-RED 연동 성공: 실시간 쓰레기통 상태 모니터링 구현. 대시보드 시각화: 사용자 친화적인 인터페이스로 채움 상태 확인 및 관리 가능. 쓰레기 관리 자동화: 자동 압축 기능을 통해 쓰레기통의 공간 효율 극대화.