基于树莓派和Modelarts平台智能分类垃圾桶的设计及应用

马志寅

（山东大学（威海），山东 威海 264200）

随着经济的发展和物质生活水平的提高，垃圾的产量也在日益增多，目前大多数城市都面临着垃圾无法高效、资源化处理的问题。城市垃圾没有有效地进行分类处理，需要花费大量的人力、物力、财力[1]。其严重影响了资源化的效率和各大城市的生态文明建设。

目前多个城市已经开始实施垃圾分类政策[2]，但主要是依赖人工进行分类，费时费力且没有达到很好的效果。为此，本文设计了一款基于树莓派和Modelarts平台[3]的智能垃圾分类装置，该装置可通过智能识别方式分辨出垃圾种类并将其上传至树莓派[4]中，通过舵机实现垃圾的智能化、高效化分类。

1 智能分类垃圾桶的硬件结构设计

考虑到使用过程中的实用性和美观性，现设计出一种可自动实现垃圾分类、满载报警、播放环保宣传片的智能分类垃圾桶，具体结构见图1。

图1 智能分类垃圾桶硬件结构示意图

与普通垃圾桶相比，该垃圾桶有以下方面特点：一是垃圾暂存口内设置有红外摄像头，可对投放的垃圾进行拍照并上传，被识别后带动两个舵机旋转不同的角度，从而使垃圾掉落进不同类别的垃圾桶，分类结束后舵机旋转带动轻质上盖返回到初始位置。二是垃圾桶上方的液晶显示屏可以播放垃圾分类宣传片从而增强使用者的环保意识，被识别的垃圾种类也可以通过液晶屏显示。三是4个不同种类的垃圾桶内分别装有红外传感器，可以检测垃圾桶内部的容量，当检测到垃圾桶接近满载时会进行满载报警，提示工作人员及时清理垃圾桶。四是整体采用圆柱体的外形增加了垃圾桶的美观性，底部设置有耐磨防滑垫[5]，可以增加垃圾桶使用的牢固性。垃圾桶取放口的设计方便工作人员拿取垃圾并清理垃圾桶。

2 智能分类垃圾桶的工作流程

智能分类垃圾桶具体的工作流程见第114页图2。

图2 智能分类垃圾桶工作流程图

首先，投入的垃圾将会被红外摄像机检测到并拍照，拍摄好的照片上传至树莓派中，树莓派通过Modelarts平台训练好的模型将分辨出垃圾的种类。其次，分辨出垃圾种类后，树莓派会控制两个舵机相互配合，控制旋转轴旋转不同的角度，从而实现垃圾分类的目的。判断完垃圾种类后会同时在液晶显示屏上显示出垃圾种类并播放垃圾分类宣传片，从而起到增强使用者环保意识的作用。最后，当垃圾桶内部垃圾的容量超过80%时，红外传感器被长时间遮挡，从而激发满载报警[6]的功能，提示工作人员清理垃圾桶。

3 智能分类垃圾桶控制系统的设计

智能分类垃圾桶采用树莓派作为控制核心，使用python作为编程语言，通过Modelarts平台训练成功的模型，导入到树莓派中，从而在树莓派中建立起一个小型数据库。树莓派可以精准控制两个舵机的转动，从而实现垃圾分类的效果。树莓派通过专用接口与液晶显示屏连接，使得显示屏可以显示垃圾种类和播放不同类型的宣传片。具体的控制系统见图3。

图3 智能分类垃圾桶树莓派功能示意图

4 智能分类垃圾桶在实际应用中的优点

智能分类垃圾桶在实际应用方面，结合了智能化和视觉识别技术。解决了人工分类出现的问题和麻烦，同时避免了垃圾分类过程中出现的错分、乱分情况。极大地方便了垃圾的后续处理和资源化循环利用，宣传片的循环播放可以提高用户的环保意识，有利于我国生态文明建设的推进和快速发展，从源头上解决垃圾分类问题。

5 结束语

智能分类垃圾桶设计巧妙，结构合理，完美解决了传统垃圾桶的弊端，方便了用户的生活，也方便了垃圾的处理，符合这个时代对于智能化、生态化产品的需求，可以提高用户环保意识和生活质量，并且为智能化垃圾分类提供了新的思路和方法，有助于垃圾分类政策在全国各地推行。