一種3R模式的垃圾分類系統(tǒng)設(shè)計(jì)

蔣沁宏

摘 要：本文設(shè)計(jì)了一種由智能分類垃圾桶和微信平臺(tái)共同構(gòu)成的智能垃圾分類系統(tǒng)。智能分類垃圾桶主要包括自動(dòng)開合、檢測分類、壓縮存儲(chǔ)三大功能。樣機(jī)采用皮帶傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、剪式機(jī)構(gòu)等機(jī)械結(jié)構(gòu)，融合紅外感應(yīng)傳感器、金屬傳感器等傳感器，采用Arduino Uno Rev3作為控制系統(tǒng)，將各傳感器所收集到的信號(hào)處理分析，控制各個(gè)步進(jìn)電機(jī)帶動(dòng)相應(yīng)機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)垃圾桶自動(dòng)開合、檢測分類、壓縮儲(chǔ)存等功能。微信平臺(tái)主要推送垃圾分類信息，對(duì)公民進(jìn)行垃圾分類和“3R”概念（Reduce、Recycle、Reuse）的宣傳引導(dǎo)。

關(guān)鍵詞：垃圾分類；智能家居；Arduino

我國垃圾產(chǎn)量龐大，垃圾分類是一個(gè)巨大而系統(tǒng)的工程，它的復(fù)雜程度比絕大多數(shù)人想象的都要高，結(jié)合我國國情，存在著以下幾個(gè)特點(diǎn)：（1）人口基數(shù)大，生活垃圾產(chǎn)生量大，人口平均素質(zhì)不高，公民缺乏垃圾分類的意識(shí)；（2）中國的垃圾分類可操作性太差。 居民日常的生活垃圾分類復(fù)雜，可大致分為八類；（3）中國現(xiàn)今對(duì)于垃圾分類后的處理機(jī)制不足，缺少專業(yè)設(shè)備和人員的二次分類，垃圾回收后的處理不當(dāng)。

1 硬件系統(tǒng)

本系統(tǒng)的硬件部分主要由單片機(jī)控制部分、人體感應(yīng)模塊、分類檢測模塊組成。單片機(jī)選用Arduino Uno，其編程環(huán)境簡單，程序開源，性價(jià)比高；人體感應(yīng)模塊選用紅外感應(yīng)傳感器HC-SR505，其靈敏度高，可靠性強(qiáng)，超小體積，超低電壓工作模式；分類檢測模塊采用LJ30A3-15-Z/BX 接近開關(guān)傳感器，其靈敏度高，頻率響應(yīng)快，抗干擾性能好。系統(tǒng)設(shè)計(jì)如圖1所示。

2 軟件系統(tǒng)

以Arduino Uno Rev3作為控制器，以ATmega326 MCU控制器為基礎(chǔ)。采用C設(shè)計(jì)語言進(jìn)行算法設(shè)計(jì)，程序主要分為三個(gè)模塊，實(shí)現(xiàn)垃圾桶自動(dòng)開合、垃圾檢測分類、壓縮儲(chǔ)存三大功能。當(dāng)紅外感應(yīng)傳感器檢測到有人接近時(shí)，下降沿觸發(fā)使電機(jī)1工作，將垃圾桶蓋打開；當(dāng)垃圾進(jìn)入桶內(nèi)后，由金屬傳感器檢測，通過高低電平控制電機(jī)2的正反轉(zhuǎn)，以內(nèi)部機(jī)械結(jié)構(gòu)為基礎(chǔ)，時(shí)間對(duì)垃圾的二次分類；分類后的垃圾將被壓縮體積以便存儲(chǔ)。系統(tǒng)設(shè)計(jì)原理圖如圖2所示。

3 調(diào)試及結(jié)果分析

圖3所示為所設(shè)計(jì)垃圾桶示意圖，在實(shí)驗(yàn)室環(huán)境下，能按照設(shè)計(jì)要求完成自動(dòng)垃圾桶蓋自動(dòng)開合，對(duì)進(jìn)入的垃圾進(jìn)行金屬與非金屬的分類以及壓縮桶內(nèi)垃圾減少空間占有率的功能。微信平臺(tái)為推廣“3R”模式，對(duì)公民進(jìn)行垃圾分類知識(shí)傳播的公益性微信平臺(tái)。

4 結(jié)語

本文中所設(shè)計(jì)的基于“3R”模式的垃圾分類系統(tǒng)能在實(shí)驗(yàn)室環(huán)境下，能按照設(shè)計(jì)要求完成自動(dòng)開合、檢測分類、壓縮存儲(chǔ)三大功能；在戶外條件下，受環(huán)境因素影響較大，防雨水性能差，且存在工作噪聲較大的問題。但是，所設(shè)計(jì)的垃圾桶成本低，與公益性的微信垃圾分類普及平臺(tái)相結(jié)合，具有一定的創(chuàng)新性。同時(shí)，方案設(shè)計(jì)的智能垃圾分類箱無法準(zhǔn)確識(shí)別所投入的垃圾，在未來的發(fā)展中，可以嘗試使用機(jī)器視覺，先對(duì)垃圾采集圖像并按類建立專屬垃圾數(shù)據(jù)庫；當(dāng)我們將垃圾扔進(jìn)垃圾桶時(shí)，攝像頭采集深度圖像，與存儲(chǔ)在數(shù)據(jù)庫的垃圾圖像匹配，再結(jié)合大數(shù)據(jù)處理，從而使智能垃圾分類箱準(zhǔn)確快速的識(shí)別所投入的垃圾，盡可能的減少分類錯(cuò)誤。

參考文獻(xiàn)：

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