一种3R模式的垃圾分类系统设计

蒋沁宏

摘 要：本文设计了一种由智能分类垃圾桶和微信平台共同构成的智能垃圾分类系统。智能分类垃圾桶主要包括自动开合、检测分类、压缩存储三大功能。样机采用皮带传动机构、剪式机构等机械结构，融合红外感应传感器、金属传感器等传感器，采用Arduino Uno Rev3作为控制系统，将各传感器所收集到的信号处理分析，控制各个步进电机带动相应机构运动，实现垃圾桶自动开合、检测分类、压缩储存等功能。微信平台主要推送垃圾分类信息，对公民进行垃圾分类和“3R”概念（Reduce、Recycle、Reuse）的宣传引导。

关键词：垃圾分类；智能家居；Arduino

我国垃圾产量庞大，垃圾分类是一个巨大而系统的工程，它的复杂程度比绝大多数人想象的都要高，结合我国国情，存在着以下几个特点：（1）人口基数大，生活垃圾产生量大，人口平均素质不高，公民缺乏垃圾分类的意识；（2）中国的垃圾分类可操作性太差。 居民日常的生活垃圾分类复杂，可大致分为八类；（3）中國现今对于垃圾分类后的处理机制不足，缺少专业设备和人员的二次分类，垃圾回收后的处理不当。

1 硬件系统

本系统的硬件部分主要由单片机控制部分、人体感应模块、分类检测模块组成。单片机选用Arduino Uno，其编程环境简单，程序开源，性价比高；人体感应模块选用红外感应传感器HC-SR505，其灵敏度高，可靠性强，超小体积，超低电压工作模式；分类检测模块采用LJ30A3-15-Z/BX 接近开关传感器，其灵敏度高，频率响应快，抗干扰性能好。系统设计如图1所示。

2 软件系统

以Arduino Uno Rev3作为控制器，以ATmega326 MCU控制器为基础。采用C设计语言进行算法设计，程序主要分为三个模块，实现垃圾桶自动开合、垃圾检测分类、压缩储存三大功能。当红外感应传感器检测到有人接近时，下降沿触发使电机1工作，将垃圾桶盖打开；当垃圾进入桶内后，由金属传感器检测，通过高低电平控制电机2的正反转，以内部机械结构为基础，时间对垃圾的二次分类；分类后的垃圾将被压缩体积以便存储。系统设计原理图如图2所示。

3 调试及结果分析

图3所示为所设计垃圾桶示意图，在实验室环境下，能按照设计要求完成自动垃圾桶盖自动开合，对进入的垃圾进行金属与非金属的分类以及压缩桶内垃圾减少空间占有率的功能。微信平台为推广“3R”模式，对公民进行垃圾分类知识传播的公益性微信平台。

4 结语

本文中所设计的基于“3R”模式的垃圾分类系统能在实验室环境下，能按照设计要求完成自动开合、检测分类、压缩存储三大功能；在户外条件下，受环境因素影响较大，防雨水性能差，且存在工作噪声较大的问题。但是，所设计的垃圾桶成本低，与公益性的微信垃圾分类普及平台相结合，具有一定的创新性。同时，方案设计的智能垃圾分类箱无法准确识别所投入的垃圾，在未来的发展中，可以尝试使用机器视觉，先对垃圾采集图像并按类建立专属垃圾数据库；当我们将垃圾扔进垃圾桶时，摄像头采集深度图像，与存储在数据库的垃圾图像匹配，再结合大数据处理，从而使智能垃圾分类箱准确快速的识别所投入的垃圾，尽可能的减少分类错误。

参考文献：

[1]何丽娜.基于全自动智能垃圾分类机的研究.哈尔滨工程大学学术交流，2009.07.

[2]陈子恒，周志成，王梦帅.智能分类垃圾桶的设计与实现.东南大学机电信息，2017.09.

[3]王子彦，丁旭，周丹.中国城市生活垃圾分类回收问题研究.东北大学学报（社会科学版），2008.06.