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自动感应技术智能垃圾桶技术原理及应用 摘要：基于“物联网”技术的自动感应技术智能垃圾桶，以物联网技术为核心，主要由红外线传感器模块，无线通信模块，金属检测模块，电动驱动模块，稳压模块，太阳能发电模块等6大模块构成整体系统。该系统弥补了市场上各垃圾桶的不足，实现了垃圾桶的自动感应、自动充电、自动发射定位、自动预警以及自动杀菌除臭的功能，给用户带来全新体验的同时，更加响应了国家“绿色、环保”的号召，科技让生活更加美好！ 关键词：物联网，自动感应，垃圾桶 1前言 经相关数据研究中心显示，世界环保市场需求每年高达8000亿美元，其中，环保产品需求高达3000-4000亿美元，环保行业解决的是人们日常活动中产生的垃圾废弃物，属于长久不衰的朝阳产业。目前，我国的城市生活垃圾每年可达到1.6亿吨，且这一数值还在以每年8%-10%的恐怖速度增长，因此，智能垃圾桶在我国有着广阔的市场空间。但是目前国内垃圾桶设计与国外相比还存在差距，由于经济方面的制约和国民整体环保意识的有待提高，国内垃圾桶造价低廉，设计十分简单，极度容易出现损坏现象，在设计方面也未注重垃圾分类要求，而且大部分为开放式垃圾桶，垃圾桶周围环境恶劣，人机工程学的运用不多。出传统垃圾箱外，目前我国市场上也出现了不同种类的智能垃圾箱，例如有利用人们手挡住传感器发出的电磁波或者不可见光等，通过集成芯片检测到并且控制垃圾箱的盖子打开或者关闭，从而实现智能化，例如：中国浙江台州市的欧本电子有限公司制作的智能感应式垃圾桶。虽然这些垃圾桶可以实现不用手开关，但是距离真正地智能化还是有一定的差距。 2系统研究内容 本系统旨在通过技术设计结合物联网，红外线感应以单片机设计并研发生产一套智能垃圾箱，该系统具有自动感应功能，并且可以根据垃圾桶内垃圾存放量进行信息提示及信息传输并且拥有红外线自动感应开关功能。实现垃圾桶自动封袋，套袋。产品技术要求以单片机为核心，通过红外线感应是否与人丢垃圾并且自动打开垃圾盖，利用无线通信模块将垃圾存放情况发送至系统接收站，同时发送地理位置。 主要内容包括 （1）通过热释红外线感应技术判断是否有人丢垃圾，并根据感应情况开关垃圾桶盖。 （2）通过感应垃圾使用情况实现垃圾桶自动套袋，封袋功能。 （3）通过桶内太阳能转化模块将太阳能转换，为垃圾桶实现物联网智能供电。 （4）进一步设计实现物联网无线通信，使得垃圾桶实现通过通信模块向系统接收站发送垃圾存放情况及地理位置获取。 3系统结构设计 （1）该系统运用无线通信和红外线通信，遥控器端的发射器和垃圾桶端的接收器经过对电磁波的调制解调过程完成信息的传输功能，达到对机械设备开关的控制功能。当检测到人体靠近垃圾桶时，红外线发射，接收器则通过对红外光波的调制过程达到信息的传输过程，达到控制开关的目的。 （2）通过超声波模块HY-SRF05检测垃圾含量，利用NRF24L01（NRF24L01数据手册）的多通道接收模式，实现各点垃圾桶信息的无线传输，比如垃圾桶是否装满等信息，判断桶内垃圾是否已满并需要立即清理，若需要立即清理则通过无线通信将信息发往处理中心进行通知，这样有利于绿色环保。 （3）垃圾桶内还可通过正负离子发生器和紫光灯进行杀菌除臭功能。对于保持垃圾桶内清洁卫生起到重要作用。 （4）制作一个总部控制窗口，可以通过电脑实时监测各点垃圾桶报警提醒信息。 （5）系统核心模块包括红外线传感器模块，无线通信模块，金属检测模块，电动驱动模块，稳压模块，太阳能发电模块。其基础具体工作过程为通过热释电红外线传感器感应有垃圾投入信息，并将此信息传递给单片机，单片机接收信息并调用电机驱动模块转动，下图为系统结构图： 图1系统结构图 4硬件方案设计 （1）感应模块 感应部分采用红外线感应，她能够在人的手或物体接近投物口约15cm时，垃圾桶自动开盖，等垃圾投入完毕，垃圾桶桶盖又自动关闭。 （2）金属检测部分 通过电流传感器利用导电物体在接近电磁场开关时，使得物体内部产生涡流，根据涡流反作用到接近开关。使得开关内部电路参数发生变化，进而控制开关的通和断。 （3）电机部分及驱动 图3传感器电路图 此部分采用步进电机为系统的核心动力系统，电机部分采用部分零件 图4程序流程图 高耐压，大电流复合晶体管阵列，内部包含通道逻辑驱动电路，采用封装。此类处理可保证在极低电压下它可实现与其他电路相连。可以直接处理根据标准逻辑缓冲来处理数据。 5软件部分设计 软件部分通过计算机逻辑语言进行编写设计。感应模块感应到有垃圾投入信号时单片机控制垃圾桶盖打开。并可以通过垃圾是否装满判断是否需要发送信息及垃圾桶地理位置。 6结语 本系统旨在将智能垃圾桶引进环卫作业管理工作，提高环卫工作质量，减少人力盲区，降低环卫运营成本，优化环卫工作模式。同时利用智能化的设备，为清洁工作的开展带来一种全新的智能体验，真正实现智能化生活。系统结合新的技术手段和先进的管理模式，综合制定了一项多样化指挥调制系统，可实现环卫作业车辆，人员形成一个信息互通，有机协同作业的一个整体。 参考文献： ［１］朱莹.智能垃圾桶的设计与研究.2019 ［２］刘红.智能垃圾桶的研究与设计.2019 广西大学生创业训练项目立项编号：201910595265 本文来源：https://www.dywdw.cn/62942bb9bcd5b9f3f90f76c66137ee06eef94e16.html
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2023-02-25
