刘杨锦浩 朱绪东 杨帅 周慧

摘  要：随着垃圾分类在全国各城市的普及与推广，如何快速有效地完成垃圾分类投放成为市民生活中亟需解决的重要问题。该文针对家用分类垃圾桶进行智能化设计，在大数据的背景下快速识别垃圾类别并进行语音提示，同时实时监测垃圾桶内部环境状态，在发现异常情况时及时通过App反馈至手机终端，可极大地提高垃圾回收的效率。

关键词：WiFi技术  智能分类垃圾桶  垃圾回收  大数据  智能化

中图分类号： TP391.4      文献标识码：A

Abstract： With the popularization and promotion of refuse classification in cities across the country， how to quickly and effectively complete refuse classification and disposal has become an important issue that needs to be solved urgently in the lives of citizens. This article focuses on the intelligent design of household classified trash cans. It quickly identifies the garbage category and gives voice prompts under the background of big data. At the same time， it monitors the internal environment of the trash can in real time， and timely feeds back to the mobile terminal through app when abnormal conditions are found， which can greatly improve the efficiency of garbage collection.

Key Words： WiFi technology; Classification trash can; Garbage collection; Big data; Intellectualization

1 家用智能垃圾桶的意義

随着物联网技术的不断发展，社会各领域的需求逐步呈现科技化特征[1]。 现如今，人们对环境保护日益重视，垃圾分类在可持续发展战略中显得尤为重要[2]。随着国家对垃圾分类的大力宣传以及爱国7个专项行动、各大型城市开展的智慧城市建设都将改革现有垃圾桶的浪潮推向了一个新的高度。根据权威数据统计表明，预计2021年我国生活垃圾产量27 097.2万t。当大量的城市垃圾无法得到及时的处理时，容易滋生各种各类细菌，并且产生各类有害气体，危害人体健康，甚至严重影响市容[3]。

家用智能分类垃圾桶主要是为了简化垃圾分类的过程使其更加智能化，运用AI、物联网、人脸识别、人机触摸等技术形成的“互联网+”智能垃圾分类终端[4]等多项技术已经成为国内外研究的主流方向，如美国Intuitive AI公司设计了以人机交互、提醒居民分类错误为特色的Oscar智能垃圾分类系统;国内vivo的AI助手Jovi增设了语音交互垃圾分类的功能。为此，该文设计了一款具有智能监控、信息感知、精准管理等功能的智能垃圾桶，特别是在一些老年人因记忆衰退或视力减弱等问题无法独立完成垃圾分类时，可以通过调用手机语音助手利用该设计实现对不同垃圾的智能分类[5]，同时智能分类垃圾桶还增加了自动开盖、满溢报警、火灾报警器、有毒气体检测等功能，在使垃圾分类处理方式更加科学化的同时也避免了潜在安全事故的发生[6]。同时，该设计具有无线通信和蓝牙功能，可利用Wi-Fi与互联网相连，及时更新分类垃圾桶的数据库，同时也可以通过移动设备中的App进行实时监控，获取报警信息等，便于对垃圾桶进行管理[7]。

2 家用智能垃圾桶的设计思路

2.1 家用智能分类垃圾桶的功能设计

智能分类垃圾桶智能由垃圾桶身部分、桶盖部分、电源部分、控制系统组成。主控制系统的主要功能：第一，对垃圾进行语音识别分类后对对应的垃圾桶盖进行延时控制，实现智能分类的效果。第二，检测垃圾桶内部垃圾存储量位置，如果垃圾存储为满，则软件端发出提醒垃圾已满请尽快处理垃圾。第三，检测垃圾桶内部是否存在火灾隐患，即通过检测垃圾桶内部温度，判别垃圾桶内是否会存在自燃风险，若发生自燃现象，可通过自身专用的报警系统提醒人们远离，同时喷洒灭火剂，防止火势进一步扩大。第四，检测垃圾桶内部是否存在有毒气体，如果垃圾桶内部有毒气体浓度较高，则将垃圾盖锁死，将有毒气体信息上传到移动端软件中，并通知专业环卫人员进行处理，处理完毕后即可恢复正常使用。

2.2 家用智能分类垃圾桶硬件设计

2.2.1主控模板

主控模板主要是检测各类模块发送的信号后，将信号处理后进行发送。语音识别模块能够将经过语音识别处理之后的信号精准地传送到电机驱动模块，用来执行智能垃分类圾桶将垃圾的种类进行快速分类，实现对垃圾的精准分类。报警以及检测主要是通过温度、湿度、气体浓度以及距离来实现的。

2.2.2 有毒气体检测模块

有毒气体检测模块主要用于检测在垃圾分类过程中，因为垃圾桶内的温湿度的变化极易导致垃圾桶内的有害垃圾排放出有毒气体，若此时误开垃圾桶的话极易因为吸入有毒气体之后产生恶心、头晕甚至昏迷的情况，所以该设计中的有毒气体检测模块主要是由气体传感器组成，当有毒气体浓度到达一定阈值后，将异常信号反馈到主控端进行报警提醒并锁死垃圾桶盖，当技术人员将垃圾桶内的有毒气体排空后，即可正常打开。

2.2.3 火情处理模块

火情处理模块主要是用于检测垃圾桶内部是否会产生自燃现象，因为在垃圾分类的过程中一些易燃垃圾的堆积会产生极大的安全隐患，从而导致垃圾桶自燃的现象产生，若此时不能及时处理极易导致火灾事故的发生，所以该设计中的防火灾模块主要是通过烟雾传感器、温度传感器以及一个自动喷洒灭火剂的装置组成，当垃圾桶内出现烟雾以及温度过高的情况出现时，烟雾传感器和温度传感器及时向主控模板发送异常信号后，驱动电机发出警报并喷洒灭火剂，同时关闭垃圾桶。在火情结束后，即可以正常打开垃圾桶。

2.2.4 红外感应模块及语音识别模块

红外感应模块的设计主要分为两个部分，一部分是通过红外传感器来实时感应人体位置，当人体到达垃圾桶附近时，对开关盖做一个判断指令。另外一部分是通过使用红外对管来实时监控垃圾桶内的垃圾是否出现满溢，若出现满溢现象，则红外对管发送信号到主控模块中，在软件端发送请及时清理垃圾的提示。语音识别模块主要用于实现对垃圾分类进行智能分类，通过借助物联网云平台将手机语音助手与主控模块进行互联后，即可通过手机语音助手使用分类垃圾桶的操作。为了防止垃圾桶错误开启，该设计将采用语音识别模块和红外传感模块的双向判定，即当有人靠近时，红外传感器发出信号到主控模块后，进行等待之后当再次接受到手机App中发出的开盖指令后，才能进行开盖操作。

3 智能分类垃圾桶移动端软件设计

智能分类垃圾桶的智能终端核心技术为物联网技术，同时搭载各类传感器，可以实现自动感应、防火、防毒气泄露、满溢报警等功能，移动端软件设计能够极大地帮助用户及时地查看智能分类垃圾桶的状态信息，在智能分类垃圾桶发生异常状态时及时地使用App进行通知，便于进行对垃圾桶的远程操控，实时监控垃圾桶的状态，有效地避免危险情况的发生。在基于Wi-Fi技术下，运用手机端App与物联网平台进行连接后既可以实现与垃圾桶内的主控芯片建立连接，通过App既可以发送控制垃圾桶的指令，也对当下垃圾桶内的数据进行实时反馈监视。

4 结语

基于Wi-Fi技术下的家用智能网联分类垃圾桶的设计，将成为当下未来解决垃圾分类问题的一大突破口，在环境问题日益严重的今天，如何尽快推行垃圾分类以及解决垃圾分类中存在的技术难关等都是亟待解决的重要问题，在今后的研究中将继续针对这些问题进行进一步的改进，结合国内外的新技术完善和优化设计新的功能。

參考文献

[1]胡文帅，徐子晴，李秋燃，等.基于物联网的智能垃圾桶的设计与实现[J].现代工业经济和信息化，2020，10（10）：35-37，55.

[2]刘攀，陆霖波，赵晓艳，等.新型智能垃圾桶控制系统设计[J].电子技术与软件工程，2020（17）：75-76.

[3]张克勇，朱湘萍，包本刚，等.基于 WIFI 环境的智能垃圾桶的设计[J].信息化研究，2020，46（3）：74-78.

[4]刘世卿.一种基于物联网的智能垃圾桶：中国，CN207192005U[P].2018-04-06.

[5]朱莹.智能垃圾桶的设计与研究[D].徐州：中国矿业大学，2019.

[6]曾贤君.智能分类垃圾桶：中国，CN201921105813.1[P].2020-03-31.

[7]李昂.基于云平台的嵌入式垃圾桶监管系统的开发[D].天津：天津科技大学，2020.