關于智能分類垃圾桶設計

包書凝

（重慶市巴蜀中學校，重慶 400054）

1 裝置介紹

1.1 射頻識別模塊

本設計采用射頻識別（RFID）技術實現對垃圾的智能分揀。在用戶投放垃圾時，RFID能夠讀取到垃圾的信息，并根據信息對垃圾進行識別，識別后再利用頻率信號將信息由RFID標簽傳送至RFID閱讀器，通過中間件處理后傳至單片機[1]。如果標簽信息與單片機庫文件里的信息匹配成功，則通過機械結構打開可回收的不同區(qū)域的垃圾桶蓋；若匹配不成功，則打開不可回收區(qū)域的垃圾桶蓋。此模塊具有靈敏度高、操作性強等智能分類的特點。

1.2 普通垃圾分類

非金屬垃圾通過RFID檢測，識別到標簽信息，將標簽信息傳輸到單片機，再通過單片機與其庫文件里信息對比，進而實現垃圾的精確分類。如果未識別到標簽信息，就重新檢查；若還是不能識別，則它為不可回收垃圾。

1.3 金屬垃圾分類

由于普通的RFID電子標簽與金屬混在一起后，會有金屬隔離，標簽信息會出現亂碼。解決辦法有三種：一是當單片機檢測到亂碼時，單片機可以當作檢測到金屬來處理，但電子標簽設計也可能出現技術出錯，導致出現亂碼，因此此方法有一定缺陷；二是用金屬探測儀來檢測金屬，此方法受外界環(huán)境影響較大，若垃圾桶本身是金屬材質，或者人們扔垃圾時檢測到其身上存在金屬物品，就容易出錯；三是使用抗金屬RFID電子標簽，可以有效地避免出現亂碼的情況，但是此類標簽價格比普通的電子標簽貴兩到三倍。

通過比較，采用抗金屬RFID電子標簽符合精準判斷的要求，在一些精確度要求不高的地方可以采用普通標簽。

2 裝置功能

2.1 裝置功能

2.1.1 自動識別及智能分類

通過RFID技術對信息的多幀重復識別后將信息傳遞給單片機。單片機根據接收的標簽信息對各裝置發(fā)出垃圾分類信息指令，使不同類垃圾落入不同區(qū)域，實現垃圾的精準分類回收。

2.1.2 安全環(huán)保智檢

（1）安全監(jiān)測。垃圾桶內安裝溫度傳感器，利用溫度傳感器實時監(jiān)測垃圾桶內部溫度，一旦高于安全溫度，立即通過單片機調用語音報警系統(tǒng)發(fā)出報警信號。

（2）環(huán)保清理。垃圾桶頂部安裝超聲波傳感器，利用超聲波傳感器對垃圾桶存儲狀態(tài)進行實時檢測，通過單片機反饋到LCD顯示屏，顯示屏幕記錄剩余容量。若垃圾桶已滿，則提示人們不能再繼續(xù)投放垃圾，避免垃圾溢出污染環(huán)境，同時便于清潔人員按時清理垃圾。

2.2 功能介紹

2.2.1 射頻技術識別垃圾是否可回收

本設計通過RFID技術將微芯片嵌入產品制造中，產品在制造初期錄入是否可回收的信息，微芯片會向掃描器自動發(fā)出各類產品的既定信息，從而實現本設計對產品的識別以及對已回收垃圾信息的后續(xù)處理。當垃圾桶檢測到電子標簽后，自動錄入產品信息。整個過程不需要像條形碼技術那樣進行人工掃描。

2.2.2 智能分類

垃圾桶對垃圾完成RFID識別后，芯片記錄垃圾的類別信息，然后傳遞給單片機，一旦垃圾進入檢測分類區(qū)，單片機將垃圾信息與其庫文件信息比對，比對成功后就通過控制機械結構運動打開相應區(qū)域；如果比對不成功，則垃圾桶不可回收區(qū)域打開，實現了垃圾檢測分類的功能。

2.2.3 實時檢測垃圾桶內儲存容量與溫度

使用溫度傳感器對垃圾桶內部溫度進行實時監(jiān)控，規(guī)避由于內部器件發(fā)熱以及外部因素所導致的溫度高于安全溫度引起安全問題的風險。置于垃圾桶頂部的超聲波傳感器能實時檢測垃圾桶有效存儲空間，當垃圾桶裝滿時發(fā)出信號，通過單片機控制顯示屏幕，提醒清潔人員對垃圾進行處理。

2.2.4 自動報警

在溫度傳感器的嚴格監(jiān)測下，當垃圾桶溫度高于安全溫度時，垃圾桶的報警裝置立即啟動，同時自行停止一切工作。

3 裝置創(chuàng)新點

3.1 精準識別

RFID技術可以實現對垃圾的精確識別。利用射頻信號空間耦合（電感或電磁耦合）傳輸特性，在閱讀器天線定向波束范圍內實現對被識別物體所攜帶信息的自動化提取和識別，發(fā)射的電磁波碰到目標后反射，同時帶回目標信息的特性，將信息傳遞給單片機。而且只要閱讀器天線布置合理，理論上就不存在檢測死角，可以實現對電子標簽的無漏識別。

3.2 多幀糾錯

在保證閱讀器同時識別、逐個讀取RFID電子標簽信息的條件下，通過針對同一標簽進行多幀重復識別，同時保留所有檢測的數據。最后對所有暫存的各幀標識碼數據進行糾錯處理，即取相同識別度次數最多的數據作為實現智能精準分類的正確標簽數據，從而達到糾錯的目的，將垃圾分類的精度提高到至少99%。

4 結語

中國現在正在建設綠色、美麗的中國，智能分類垃圾桶正符合現在的形勢。此設計的主要目的是逐漸引導人們轉變理念、思想，認識到每一個人都有保護環(huán)境的責任，自發(fā)地保護環(huán)境。