江辉
【摘 要】研究如何使用物联网技术实现垃圾分类投放,利用RFID技术、无线网络技术、传感技术等相关技术设计智能分类垃圾箱,通过识读垃圾袋上的电子标签打开相应的垃圾桶盖,从而实现垃圾分类投放.垃圾箱中的无线模块上传状态信息,为实时掌握垃圾动态信息提供有力保障. 【期刊名称】《安徽电子信息职业技术学院学报》
合成绝缘子
【年(卷),期】2018(017)004
【总页数】4页(P10-13)
【关键词】物联网;RFID;智能垃圾箱
【作 者】江辉
【作者单位】安徽电子信息职业技术学院, 安徽 蚌埠 233030
【正文语种】微波合成萃取仪中 文
【中图分类】TN914
一、前言
随着国家经济的快速发展和人们生活水平的提高，我们城市化建设速度加快，城市人口剧增，随之而来的城市垃圾也成为制约和限制城市发展的重大问题之一。城市生活垃圾主要成分可分为三大类：可腐有机物(以厨余为主)、可燃有机物(塑料、废纸、橡胶、皮革、竹木、布类等)、无机物(煤渣、砖瓦、地灰、玻璃、金属等)。不同城市垃圾的构成是不相同的，解决垃圾问题的目标是将垃圾减量化、资源化及无害化处理。目前主要有三种方法：填埋、堆肥及焚烧处理。三种方法的优缺点如表1所示。
表1 垃圾处理优缺点方法名称 缺点填埋技术 操作简单，可以处理所有种类的垃圾优点占地面积大，同时存在严重的二次污染焚烧技术垃圾进行焚烧处理减容、减量及无害化程度都很高，焚烧过程产生的热量用来发电可以实现垃圾的能源化焚烧条件控制不当会存在烟气污染问题，且设备投资巨大
堆肥技术比较简单，适合于易腐有机质含量较高的垃圾处理，对垃圾中的部分组分进行资源利用，且处理相同质量的垃圾投资比单纯的焚烧处理大大降低。不能处理不可腐烂的有机物和无机物，因此减容、减量及无害化程度低。
城市因地理位置和居民生活习惯不同，垃圾成分所占比例也各不相同，处理垃圾也要因地制宜，将多种垃圾处理技术有机结合在一起使用。综上所述，分析垃圾的成因和垃圾处理机制的建立，表明城市垃圾处理是一项重大的工程，在此过程需要广大居民来对家庭产生的垃圾进行分类投放，如果能有效的配合，科学合理地处理垃圾才是有效的。我国也是最早提出垃圾分类的国家之一，但实施效果并不好，如何有效地促使居民进行垃圾分类，本文提出的观点是一建立垃圾分类的激励机制，二是采用技术手段促使居民进行垃圾分类。
射频识别（RFID）是一种无线通信技术，可以通过无线电讯号识别特定目标并读写相关数据，而无需识别系统与特定目标之间建立机械或者光学接触。射频识别（RFID）有如下特性：
1.快速扫描，可同时辨识读取数个RFID标签。
2.体积小型化、形状多样化，不必设定特定的尺寸。家电控制板
3.抗污染能力和耐久性强，对水、油和化学药品等物质具有很强抵抗性，不会受到折损等影响
乐器架4.穿透性和无屏障阅读，RFID能够穿透纸张、木材和塑料等非金属或非透明的材质，并能够进行穿透性通信。
监视器安装5.安全性高，存数数据内容可经密码保护，使其内容不易被伪造级更改。
二、系统结构设计
垃圾分类是一项长期的工程，需要全民都参与，本文提出的观点是应用于生活小区。居民生活小区产生的垃圾主要是以厨余垃圾为主，因此文章提出采用物联网技术来设计智能分类垃圾箱，通过RFID等物联网技术来促使居民对垃圾进行分类投放，同时，设定一定的激励机制，以投放垃圾的总量按照月份进行积分奖励，从技术和奖励机制的角度来逐步建立垃圾分类投放的良好习惯。
具体设计如下：利用新兴的物联网技术来实现智能垃圾回收处理。主要用于帮助用户培养垃圾分类意识以及正确地垃圾分类投放。利用RFID技术为每个用户建卡，通过高频卡领取
贴有RFID标签的垃圾袋，在家里将生活垃圾分别装入相应的垃圾袋里，垃圾回收箱上装有RFID读写器，自动识别垃圾袋上的标签，打开相应的垃圾桶盖。同时，智能垃圾回收处理平台记录用户投放垃圾的信息，对某些可直接回收资源，可以通过垃圾回收箱上的电子称重传感器，将相应的积分写入到用户的账户里。用户可以使用积分换取物品或者抵消物业管理费用。
（一）智能分类垃圾箱的设计
系统硬件框架设计如图1所示。
图1 智能垃圾箱内部结构图
红外模块：主要用来检测垃圾箱周边是否有人，如果检测到有人靠近，在设定的距离内，则红外模块与单片机控制模块进行通信，单片机控制模块通过输出高低电平，控制电机模块进行正传还是反转，从而控制垃圾箱盖的打开和关闭。
超声波模块：在垃圾箱内设计安装3-5个超声波模块，超声波模块主要用来检测垃圾箱内垃圾的高度，也就是用来监控垃圾的满溢程度，在投入使用过程中，实时显示的是上次垃圾
栓剂模具箱盖打开时检测的垃圾高度，每次在用户投放垃圾后，超声波模块都会自动测量垃圾高度，并通过无线模块上传到上位机，用于实时监控各个垃圾箱中垃圾的高度。
温湿度模块：用于监控垃圾箱中的温湿度，用于防止夏季垃圾箱中温度过高，或者出现有烟头明火等现象。
称重模块：用于称量每次用户投放的可回收垃圾，因为设定的场景为小区用户，主要垃圾为厨余垃圾，故设定称重传感器用来称重，因此建立奖励机制。
图2 系统框架图
RFID模块：电子标签读写器，用来识别垃圾袋上的电子标签，通过读取的内容，来判断要打开的垃圾桶盖，同时将称重的结果写入到用户卡中。
无线模块：主要采用ZigBee技术，利用ZigBee自组网特性，将小区内的智能垃圾箱都覆盖在同一个网络下，实时采集各个智能垃圾箱中的数据，供上位机端监控和调度。
（二）系统框架设计
如图2所示，社区中摆放多个智能垃圾箱，每个垃圾箱为一个点，垃圾箱之间通过ZigBee模块组建网络，然后将智能垃圾箱里采集到的数据上传到服务器里，上传的数据在服务器里进行整理和存储。客户端可以通过网络，实时监控各个垃圾箱的信息状态。服务器和客户端，服务器和垃圾箱之间在传递数据是采用MQTT协议，这样就能保证数据的实时更新。
（三）系统软件设计
红外模块的程序流程图如图3所示，当检测到有人靠近时，信号放大，驱动电机将桶盖打开，使桶盖处于打开状态，在检测到人离开后，通过程序设定时间间隔，控制电机将桶盖关闭，处于检测状态。
图3 红外模块程序流程图
RFID模块的程序流程图如图4所示，用户持卡到智能垃圾箱前，首先通过RFID读写器识别用户卡，如果属于小区用户，则将卡内信息在显示屏上显示，用户将贴有电子标签的垃圾袋靠近电子标签阅读器，阅读器读取电子标签的内容，从而决定打开可回收垃圾桶还是不
可回收垃圾桶，当打开可回收垃圾桶后，用户将垃圾投进垃圾桶，此时自动采集称重传感器的值，将此次用户投放垃圾重量通过无线模块上传到服务器，同时将垃圾桶盖关闭，垃圾桶盖关闭后，触发超声波测量，测量此时垃圾桶中垃圾的高度，并通过无线模块上传。
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