無線環保與火警監測智能垃圾箱

摘 要：無線環保與火警監測智能垃圾箱，主要是由JB64主機外聯傳感器，通過傳感器能夠檢測煙霧、氨硫化物等有害氣體，當檢測到的煙霧，氨、硫化物等有害氣體達到預設值，會立刻通過GPS無線發射模塊傳輸到城市環衛監控中心，以達到對垃圾箱內垃圾進行環保監測和環衛人員收到信息后能夠及時處理的目的。如果城市各處均采用我們發明的無線火警監測與智能滅火垃圾箱，該垃圾箱所建立的監測網絡和提供的監視數據也可以作為物聯網智能城市中城市安防的重要組成部分。

關鍵詞：環保；GPS無線發射模塊；智能；物聯網

引言

目前我們城市的垃圾處理仍然存在很大的隱患，傳統的垃圾處理方式仍然不能從根本上解決實際問題，不能及時處理掉的垃圾嚴重污染了環境，同時也會危害人們的健康所以我們要尋找一種更好的辦法來從根本上解決這樣的問題。隨著社會科技水平的逐漸提高，物聯網已成為新一代信息技術的重要組成部分，而且物聯網用途廣泛，遍及智能交通、環境保護、政府工作、公共安全、敵情偵查和情報搜集等多個領域。

所以我們也緊跟物聯網與智能城市的步伐， 設計了這樣一款“無線環保與火警監測智能垃圾箱”，為社會的環保帶來了福音。

1 物聯網技術

物聯網技術是通過射頻識（RFID）、紅外感應器、全球定位系統、激光掃描器等信息傳感設備，按約定的協議，將任何物品與互聯網相連接，進行信息交換和通訊，以實現智能化識別、定位、追蹤、監控和管理的一種網絡技術叫做物聯網技術。實現對“萬物”的“高效、節能、安全、環?！钡摹肮堋⒖?、營”一體化。

基于物聯網的技術作用可以使該系統的設計具有以下優點：

1.1 遠程監控、廣域安防：視頻監控已經推廣一段時間，有良好的產品與市場基礎，加之無線城市的推廣，此切入點較容易規?；?。

1.2 歸碼溯源：食品、藥品等行業通過二維碼、彩碼、射頻等技術，實現全程、局部的物流跟蹤、溯源。普通用戶也可以通過智能手機上的應用實現檢索。此方向也是較容易出規模的方向，但受制因素較多，短期內還需要行業內部的規范。

1.3 環保監測，無線數據采集：環保、森林、水文、國土等部門可以利用此類產品達到遠程監控、遠程信息采集的目的。此方向應用需要較高的專業產品，且規模一般不大。

2 產品功能實現

該無線環保與火警監測智能垃圾箱具有環保、火警監測、自動報警、溫度、濕度監測等功能。該垃圾箱可以自動對垃圾產生的有害氣體進行吸收（如 氨氣、二氧化硫、硫化氫等）；如果有煙霧濃度超過預設值，或溫度過高引燃其他垃圾發生火災，垃圾箱內部的煙霧傳感器會檢測到，同時會通過GPS無線通訊模塊將這一情況以短信的形式發送到環衛監測中心（如圖1）。以便第一時間對垃圾箱進行處理，防止不必要的損失；該垃圾箱還能檢測到垃圾箱內部的溫度和濕度防止存放時間過長導致垃圾腐爛，產生有害氣體污染環境。對于防盜系統，我們借助紅外線監測，同樣以短信的形式發送到環衛中心，以免有人惡意對垃圾箱進行破壞、移動。

該智能垃圾箱的優點是可以對市場上任意的垃圾箱進行簡單改裝，而且操作十分簡單，不需要什么技術特點，所需要的材料都是市場上易得而且廉價的。

3 產品核心模塊

該系統主要包括3個模塊：JB64主機、傳感器模塊、顯示模塊。

3.1 JB64機房短信監控報警系統是基于SMS短信技術開發的系列產品，旨在為企業用戶提供易于上手、價格低廉但功能豐富的環境監控和防盜報警解決方案。使您的手機變成了被監控設備的遙控器。設備一旦發生異常，系統就會及時給您的手機發出短信進行報警，您也可以隨時發短信指令查詢控制設備當前狀態。本系統的使用不會對原有系統有任何副面影響，將有助于提高特定行業的安全系數，為企業提高預警效率、創造安全環境、降低潛在損失、創造無形利潤提供幫助。它將讓您用極小的投入獲得經濟上的長期潛在利潤和心理上的高枕無憂。圖2為其工作原理圖。

3.2 傳感器技術，這也是計算機應用中的關鍵技術。大家都知道，到目前為止絕大部分計算機處理的都是數字信號。自從有計算機以來就需要傳感器把模擬信號轉換成數字信號計算機才能處理。借助于各種傳感器，探測和集成包括溫度、濕度、壓力、速度、煙霧濃度等物質現象。煙霧傳感信號處理電路原理圖如圖3所示。采用散射式光感煙霧傳感器CA3302B。J1的1、4引腳連接傳感器內部光源，2、3引腳連接傳感器得光敏元件。正常狀態下J1的2引腳為高電平、由于IC2A的2腳是高電平，由于IC1A 的1引腳是高電平，所以輸出低電平，然后經過IC2B反向輸出高電平；當煙霧進入傳感器得暗室時，光線散射照在光敏元件上，其電阻率降低，IC2A得第2引腳變成低電平，其輸出高電平，經IC2B反向，最后輸出低電平。單片機可以通過檢測的輸出判斷是否有煙霧報警即火災報警。

4 測試

4.1 把SIM卡插入JB64的SIM卡座內，并向右滑動SIMLOCK翻蓋鎖住SIM卡，接通主電源和后備電源。

4.2 JB64的側面有一個黃色發光管LED0，它用來指示是否已經成功登陸GSM網絡。登陸成功以后LED0會變成常亮，表示JB64已開機起動成功。

4.3 將所有裝置正確安放在垃圾箱內部后，進行煙霧監測，在同一環境下，向箱體內小流量持續通入煙霧，監測結果如表1所示。

由表1可得，在外界環境不變的情況下，當煙霧濃度達到0.06%及以上時，產品自動報警。

5 可行性分析

經濟可行性：主要是對該產品的經濟效益進行評價，本產品作為一個科技發明，所需要的材料都是市面上常見的，而且價格低廉，對于們在經濟上是可以接受的，并且本產品投入使用后后可以有效改善空氣質量，有助于環境保護的實施。所以本產品在經濟上是可行的。技術上的可行性：對于該產品在技術上不存在任何問題，該產品采用了JB64主機一個，作為該產品的核心模塊，我們可以在該主機上連接電源、報警器、傳感器等器材達到智能效果，讓人們很容易接受。而且使用起來也特別方便，所以技術上不存在任何問題。時機可行性：目前，城市內大街小巷的垃圾箱隨處可見，很多垃圾發霉了還沒有及時處理，這不僅影響了市容和市貌，同時也危害著人們的健康。而這樣一款智能垃圾箱可以做到大環保、智能，就解決了這樣的窘境。綜上所述，該產品開發目標已明確，在技術和經濟等方面都可行，并且投入少、效果好。因此該產品的開發是完全可行的。

6 結束語

本論文敘述了傳統垃圾箱的歷史、現狀以及現在發明的無線環保與火警監測智能垃圾箱的概況。重點介紹了該智能垃圾箱的設計與實現過程，包括產品需求分析和產品的功能設計、箱體內部內部設計以及調試?？偨Y了本產品的特點：節約開發經費，提高使用效率，具有較好的開發應用前景。本產品主要面向城市使用，大街小巷都要安放這種無線環保與火警監測智能垃圾箱，可以讓城市當中的每一位市民都感受到該產品的帶來的好處。

無線環保與火警監測智能垃圾箱正在等待著每一個市民去體會它那對環保的貢獻！

參考文獻

[1]杜曉通.無線傳感器網絡技術與工程應用[M].北京：機械工業出版社，2010（Du Xiao-tong. Wireless sensor network technology and engineering applications[M].Beijing： Mechanic industry Press， 2010）.

[2]暴建民.物聯網技術與應用導論M]. 北京：人民郵電出版社 ，2011（BaoJianMin. Things networking technology and application introduction [M]. Beijing： people's posts and telecommunications publishing house）

作者簡介：張海寧（1990-），男， 河北省石家莊市人，本科，主修軟件工程。鄭世帥（1991-），男，河北省唐山市人， 本科，主修軟件工程。孫龍鶴（1989-）男，黑龍江省牡丹江市人，本科，主修計算機科學與技術。