新型智能自动分类垃圾桶设计方案 .pdfVIP

代垃圾桶

设计方案

垃圾分类一体

化

①识别检测

垃圾检测装置采用HC-SR501人体感应模块，并将之接入直流电源(4.5V-20V)

并通电。当人进入此模块的感应范围时输出高电平，此时分析垃圾信息，将检测

到的数据传送至单片机，后根据上述核心功能所述进行处理。

②满溢检测

应用HC-SR04红外线功能模块，此传感可提供2-400cm非接触式隔阂测基本

功能，测距精确度高达3mm。适用于此设计的桶内测距，可精确测量桶内垃圾高

度，当垃圾高度与桶盖距离缺乏10cm时，桶盖将不再翻开，并将信息上传至服务

器，通过服务器在APP呈现结果以告知工作人员及时清理垃圾桶。

③自动开启

使用SG90舵机，垃圾桶盖的开合需要STM32F407通过PWM信号进行舵机控制。

此过程中，PWM输出PC6,以实现在信息比对成功后，相应垃圾桶可以实现自动开

合。

(2)了解辖区内垃圾桶状态

垃圾桶内置无线传输模块，可以把信息上传至云端。环卫工人可以通过APP

了解当前垃圾桶的状态。一旦垃圾装满，该智能分类垃圾桶会通过APP向环卫工

人发出报警信号，提醒环卫工人进行清理作业工作。

(3)处理垃圾桶异味

在垃圾桶盖和垃圾桶内筒壁上填充一层活性纤维炭，利用炭良好的吸附性能

净化空气，美化周围环境，防止招引飞虫。该物理方法去除异味具有经济,有效

的特点，并且不占用太多内部空间，实现“小空间，大容量”的功能。

(4)垃圾回收再利用

智能分类垃圾桶通过对垃圾的分类，可以有效地对可回收的垃圾进行回收再

利用，防止浪费，符合中华民族节约节俭的美德，同时响应“不铺张浪费”的主

要思想。

2.3工作机理

2.3.1自动开盖实现流程

①在每个垃圾桶外侧凹槽处安装垃圾检测装置(摄像头和人体红外感应模块)。

当检测到人进入感应范围时，将此数据传输至STM32F407,此时STM32F407会向摄

像头传送信号，使摄像头快速抓拍用户所携带的垃圾，再将数据信息传至

STM32F407。

②当接收到信息后，STM32F407会通过ALK8266WIFI模块再一次将图像数据

上传至服务器，服务器将通过基于java的OpenCV进行图像处理，精准的识别用

户所携带的垃圾。

③服务器将处理后的结果传回到相应垃圾桶的STM32F407,STM32F407会将

信号传送至舵机，从而翻开垃圾桶盖。

2.3.2自动分类实现流程首先准备好垃圾数据，并对垃圾数据做好标签分类导

入到

Tensorflowo

(1)Tensorflow将分好类的垃圾数据进行封装成为dataset,并对dataset进

行深度计算、拟合(模型)和训练。

(2)数据被训练完成后会转换为数据模型文件，会被存为pb图像文件，这

时就可以运用OpenCV对数据进行识别并分类了。

(3)可以通过调用OpenCV的dnn模块读取训练出来的pb图像文件，并对摄

像头传感器捕获到图像每一帧进行预测推断分析。同时考虑到垃圾桶有实时性，

有时候会遇到识别时间问题，而OpenCV支持Openvino,通遏初始化调用intel-

代神经网络计算棒(ncs),可以很容易做到快速推断，相比普通运算速度大幅提高。

时间约为50ms/帧。

(4)最后OpenCV推断出摄像机所捕获的帧，匹配相应的垃圾的数据模型分

辨出垃圾种类。直到摄像头中的帧里检测不出垃圾后停止工作，并取得不同类垃

圾的xy坐标，分析数据返回树莓派，树莓派通过GPIO口控制机械臂移动并夹取

相应的垃圾，配合识别箱的移动将不同垃圾投入对应的投放口，以此实现垃圾桶

的智能垃圾分类。

五、分类垃圾桶设计要考虑的要素

5.1实用性

分类垃圾桶的实用性至关重要。实用性好的垃圾桶，能够在市民使用时产生

良好的投递效果。从实用性的角