探究基于物聯(lián)網(wǎng)的智能垃圾分類系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

固廢網(wǎng)訊:摘要：在人們生活水平逐漸提高的過(guò)程中，大量生活垃圾的出現(xiàn)給城市帶來(lái)了巨大壓力，從目前的情況來(lái)看，普通分類垃圾桶已經(jīng)無(wú)法滿足城市垃圾分類的基本需求。在垃圾產(chǎn)量不斷增加、垃圾資源持續(xù)浪費(fèi)的過(guò)程中，城市對(duì)垃圾分類提出了更高的要求，如何合理分配垃圾資源是當(dāng)前亟待解決的一個(gè)問(wèn)題。

關(guān)鍵詞：物聯(lián)網(wǎng)；智能垃圾分類系統(tǒng)；設(shè)計(jì)探究

引言：城市現(xiàn)行的垃圾分類系統(tǒng)缺乏合理性，導(dǎo)致城市中垃圾成山，違背了城市生態(tài)環(huán)境建設(shè)的初衷，成為人們追求品質(zhì)生活道路上的一大阻礙。如果不能合理對(duì)垃圾進(jìn)行分類處理，未來(lái)城市環(huán)境將面臨巨大困境。為了加快生態(tài)文明體制改革，建設(shè)中國(guó)美麗城市，本文主要探究智能垃圾分類系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。

垃圾分類的必要性分析

實(shí)際上很多垃圾都是可以再次利用的，我國(guó)是一個(gè)人口大國(guó)，同樣也是一個(gè)垃圾生產(chǎn)大國(guó)。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)現(xiàn)實(shí)，我國(guó)平均每年因垃圾分類問(wèn)題造成的間接經(jīng)濟(jì)損失高達(dá)300億元[1]。所以合理正確的對(duì)垃圾進(jìn)行分類，不但可以緩解城市生態(tài)壓力，還能夠推動(dòng)國(guó)內(nèi)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。我國(guó)當(dāng)前處理垃圾的方式有很多種，如焚燒、填埋等。在垃圾分類不合理的情況下，會(huì)影響處理垃圾的效率，造成更多垃圾資源的浪費(fèi)。比如將水分含量高的垃圾進(jìn)行焚燒，對(duì)影響垃圾焚燒的效率，甚至?xí)欧糯罅坑卸疚镔|(zhì)——二氧雜環(huán)己二烯。在不同的城市，受居民生活習(xí)慣和城市環(huán)境、地理位置等因素的影響，所采用的垃圾分類方式有所差別。城市中主要的垃圾有以下幾種。

可回收垃圾：以廢紙、金屬、玻璃、塑料等可以回收利用的垃圾為主。

有害垃圾：包括了會(huì)危害人體健康、重金屬含量超標(biāo)的有毒垃圾，如鋰電池、廢棄藥品等。

易腐垃圾：主要以廚房垃圾為主，包括了其他一些容易腐爛的生活垃圾，如剩飯剩菜、瓜果皮屑等。

其他垃圾：主要以無(wú)二次利用價(jià)值的干垃圾為主，對(duì)環(huán)境污染較小，適合焚燒處理。

二、基于物聯(lián)網(wǎng)的智能垃圾分類系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

（一）移動(dòng)端選擇

智能垃圾分類系統(tǒng)主要由傳感器、移動(dòng)端、電源模塊、無(wú)線通信模塊等部分構(gòu)成，移動(dòng)端具備垃圾分類功能主要是通過(guò)圖像分類、CNN深度學(xué)習(xí)等技術(shù)實(shí)現(xiàn)，這也是智能垃圾分類系統(tǒng)中核心組成部分。在智能垃圾分類系統(tǒng)中，傳感器主要負(fù)責(zé)收集外部信息，是智能垃圾分類系統(tǒng)的“眼睛”，分別采用了紅外傳感器、壓力傳感器、溫度傳感器，負(fù)責(zé)對(duì)智能垃圾分類系統(tǒng)的安全檢測(cè)，為智能垃圾桶的投放提供了較為人性化的服務(wù)。在智能垃圾分類系統(tǒng)中，無(wú)線通信設(shè)備的使用賦予了智能垃圾桶強(qiáng)大的通信功能，利用無(wú)線通信設(shè)備能夠?qū)崿F(xiàn)與移動(dòng)終端數(shù)據(jù)信息的傳輸。物聯(lián)網(wǎng)服務(wù)系統(tǒng)的功能在于，對(duì)傳感器采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，其會(huì)結(jié)合監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)自動(dòng)構(gòu)建數(shù)據(jù)庫(kù)，能夠同時(shí)實(shí)現(xiàn)對(duì)多種數(shù)據(jù)的分析，還具有提示作用，提醒工作人員對(duì)垃圾桶進(jìn)行清理?？偟膩?lái)說(shuō)，智能垃圾分類系統(tǒng)是采用軟、硬件結(jié)合的方式，能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)垃圾的智能投放，可以有效緩解工作人員的工作負(fù)擔(dān)。如果賦予硬件設(shè)備圖像識(shí)別的功能，可能會(huì)加大智能垃圾分類系統(tǒng)的整體能耗，并且想要升級(jí)圖片庫(kù)的難度較大，所以應(yīng)將圖像識(shí)別功能轉(zhuǎn)移到移動(dòng)端上。移動(dòng)端目前有兩大主流的平臺(tái)，分別是Android和IOS，這兩個(gè)平臺(tái)都有成熟的技術(shù)體系，想要配置圖像識(shí)別功能的開發(fā)難度和成本較大，會(huì)加大智能垃圾分類系統(tǒng)的設(shè)計(jì)成本，所以可以利用移動(dòng)端上的小程序?qū)崿F(xiàn)技術(shù)功能轉(zhuǎn)移[2]。

（二）射頻識(shí)別技術(shù)的應(yīng)用

目前，市面上以物聯(lián)網(wǎng)為基礎(chǔ)的智能垃圾分類系統(tǒng)，主要采用的是RFID技術(shù)（射頻識(shí)別技術(shù)）。該技術(shù)的實(shí)現(xiàn)是利用閱讀設(shè)備與相應(yīng)數(shù)據(jù)標(biāo)簽進(jìn)行數(shù)據(jù)通信和識(shí)別的一個(gè)過(guò)程。數(shù)據(jù)標(biāo)簽會(huì)通過(guò)感應(yīng)電流將標(biāo)簽中的數(shù)據(jù)信息發(fā)送至閱讀設(shè)備，閱讀設(shè)備也可以直接接收數(shù)據(jù)標(biāo)簽發(fā)送的數(shù)據(jù)信號(hào)，并將接收的數(shù)據(jù)信息移送至服務(wù)器進(jìn)行處理，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)信息的快速傳輸。RFID技術(shù)的優(yōu)勢(shì)在于可以快速識(shí)別帶有RFID標(biāo)簽的物品，由于RFID標(biāo)簽的體積較小，適用于各種類型的設(shè)備，再加上RFID標(biāo)簽抗污染能力強(qiáng)，且對(duì)材質(zhì)的要求不高，所以應(yīng)用范圍非常廣泛。應(yīng)用了RFID技術(shù)的智能垃圾桶，通常會(huì)搭載RFID芯片，可以通過(guò)RFID技術(shù)有效識(shí)別用戶身份，用戶也可以利用身份識(shí)別卡片到指定位置領(lǐng)取帶有RFID標(biāo)簽的垃圾袋。在進(jìn)行垃圾分類時(shí)，智能垃圾系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)讀取垃圾帶上RFID標(biāo)簽的信息，根據(jù)信息打開對(duì)應(yīng)的垃圾桶，保證用戶合理投放垃圾。RFID技術(shù)的應(yīng)用，還可以利用互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)將數(shù)據(jù)信息傳輸至服務(wù)器，通過(guò)移動(dòng)端實(shí)現(xiàn)對(duì)智能垃圾分類系統(tǒng)的監(jiān)督。

其他技術(shù)模塊的功能

RFID技術(shù)的重要性不言而喻，不過(guò)在智能垃圾分類系統(tǒng)中，通常還設(shè)有其他技術(shù)模塊，在智能垃圾分類系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程中分別行使不同功能。具體有以下幾種：

紅外模塊，當(dāng)有人靠近垃圾桶的時(shí)候，紅外模塊會(huì)自動(dòng)判斷人與垃圾桶的距離，確定是否需要啟動(dòng)垃圾桶。

超聲波模塊，該模塊主要安裝在智能垃圾桶內(nèi)部，不同形狀和大小的智能垃圾桶其內(nèi)部配備的超聲波模塊數(shù)量不同，主要是對(duì)垃圾桶內(nèi)垃圾高度進(jìn)行檢測(cè)，并以此為基礎(chǔ)判斷垃圾桶的飽和程度。在垃圾桶趨于飽和的情況下，指示燈亮起提醒用戶更換垃圾袋。智能垃圾桶在飽和的情況下也可以和服務(wù)器進(jìn)行連接，同時(shí)會(huì)將數(shù)據(jù)傳輸至移動(dòng)端，提醒用戶對(duì)垃圾進(jìn)行清理。

重量模塊，主要針對(duì)的是可回收垃圾，對(duì)可回收垃圾進(jìn)行稱重，智能化計(jì)算垃圾回收量，給垃圾回收提供便利。

風(fēng)扇模塊，垃圾在進(jìn)行分解的過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生一定量的易燃易爆氣體，如甲烷等。風(fēng)扇模塊的作用是防止易燃易爆氣體在垃圾桶里聚集，能夠有效降低火災(zāi)、爆炸等事故發(fā)生的風(fēng)險(xiǎn)。

GPS、無(wú)線模塊，GPS模塊可以幫助用戶快速找到周邊的智能垃圾桶，而無(wú)線模塊主要是利用zigbee技術(shù)，將某一區(qū)域內(nèi)的智能垃圾桶設(shè)定在同一網(wǎng)段下，并對(duì)該智能垃圾桶的數(shù)據(jù)信息進(jìn)行采集，最后將數(shù)據(jù)信息傳輸至移動(dòng)端，便于對(duì)區(qū)域內(nèi)智能垃圾桶進(jìn)行管理，進(jìn)而更好地向用戶提高服務(wù)。

智能垃圾分類系統(tǒng)即某一區(qū)域內(nèi)由多個(gè)智能垃圾桶通過(guò)無(wú)線模塊構(gòu)成，利用無(wú)線通信構(gòu)建智能垃圾分類網(wǎng)絡(luò)，并利用無(wú)線模塊將每一個(gè)智能垃圾桶的數(shù)據(jù)信息上傳至服務(wù)器進(jìn)行保存，隨后利用互聯(lián)網(wǎng)將數(shù)據(jù)信息傳輸?shù)奖O(jiān)管部門[3]。

智能垃圾分類系統(tǒng)的工作流程

在智能垃圾分類系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程中，用戶需要使用帶有RFID標(biāo)簽的垃圾袋，RFID閱讀設(shè)備會(huì)自動(dòng)識(shí)別垃圾袋上的信息。智能垃圾分類系統(tǒng)中，超聲波模塊在檢測(cè)到RFID標(biāo)簽靠近后，會(huì)對(duì)垃圾袋中垃圾類型進(jìn)行識(shí)別，并打開對(duì)應(yīng)的智能垃圾桶，方便用戶投放垃圾。針對(duì)體型較大的垃圾，用戶可采用手動(dòng)輸入的方式。RFID閱讀設(shè)備在識(shí)別到垃圾為可回收垃圾時(shí)，則稱重模塊開始運(yùn)行，自動(dòng)計(jì)算垃圾重量，在智能垃圾桶飽和的情況下，稱重模塊會(huì)停止運(yùn)行，并將數(shù)據(jù)信息傳輸至服務(wù)器，提醒相關(guān)人員對(duì)垃圾進(jìn)行清理。

結(jié)語(yǔ)：綜上所述，城市中每天都會(huì)產(chǎn)生大量生活垃圾，在未對(duì)垃圾進(jìn)行合理分類的情況下，不僅會(huì)影響城市生態(tài)環(huán)境，還會(huì)造成大量垃圾資源浪費(fèi)。智能垃圾分類系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與應(yīng)用，不但可以幫助用戶養(yǎng)成良好的垃圾分類習(xí)慣，還極大緩解了城市垃圾囤積的壓力?；谖锫?lián)網(wǎng)的智能垃圾分類系統(tǒng)，可以對(duì)垃圾投放、分類情況進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)督，幫助用戶養(yǎng)成良好的垃圾分類習(xí)慣，在有效利用垃圾資源的同時(shí)，還具有凈化城市生態(tài)環(huán)境的效果。