關于智能分類垃圾桶設計

包書凝

（重慶市巴蜀中學校，重慶 400054）

1 裝置介紹

1.1 射頻識別模塊

本設計采用射頻識別（RFID）技術實現(xiàn)對垃圾的智能分揀。在用戶投放垃圾時，RFID能夠讀取到垃圾的信息，并根據(jù)信息對垃圾進行識別，識別后再利用頻率信號將信息由RFID標簽傳送至RFID閱讀器，通過中間件處理后傳至單片機[1]。如果標簽信息與單片機庫文件里的信息匹配成功，則通過機械結構打開可回收的不同區(qū)域的垃圾桶蓋；若匹配不成功，則打開不可回收區(qū)域的垃圾桶蓋。此模塊具有靈敏度高、操作性強等智能分類的特點。

1.2 普通垃圾分類

非金屬垃圾通過RFID檢測，識別到標簽信息，將標簽信息傳輸?shù)絾纹瑱C，再通過單片機與其庫文件里信息對比，進而實現(xiàn)垃圾的精確分類。如果未識別到標簽信息，就重新檢查；若還是不能識別，則它為不可回收垃圾。

1.3 金屬垃圾分類

由于普通的RFID電子標簽與金屬混在一起后，會有金屬隔離，標簽信息會出現(xiàn)亂碼。解決辦法有三種：一是當單片機檢測到亂碼時，單片機可以當作檢測到金屬來處理，但電子標簽設計也可能出現(xiàn)技術出錯，導致出現(xiàn)亂碼，因此此方法有一定缺陷；二是用金屬探測儀來檢測金屬，此方法受外界環(huán)境影響較大，若垃圾桶本身是金屬材質，或者人們扔垃圾時檢測到其身上存在金屬物品，就容易出錯；三是使用抗金屬RFID電子標簽，可以有效地避免出現(xiàn)亂碼的情況，但是此類標簽價格比普通的電子標簽貴兩到三倍。

通過比較，采用抗金屬RFID電子標簽符合精準判斷的要求，在一些精確度要求不高的地方可以采用普通標簽。

2 裝置功能

2.1 裝置功能

2.1.1 自動識別及智能分類

通過RFID技術對信息的多幀重復識別后將信息傳遞給單片機。單片機根據(jù)接收的標簽信息對各裝置發(fā)出垃圾分類信息指令，使不同類垃圾落入不同區(qū)域，實現(xiàn)垃圾的精準分類回收。

2.1.2 安全環(huán)保智檢

（1）安全監(jiān)測。垃圾桶內安裝溫度傳感器，利用溫度傳感器實時監(jiān)測垃圾桶內部溫度，一旦高于安全溫度，立即通過單片機調用語音報警系統(tǒng)發(fā)出報警信號。

（2）環(huán)保清理。垃圾桶頂部安裝超聲波傳感器，利用超聲波傳感器對垃圾桶存儲狀態(tài)進行實時檢測，通過單片機反饋到LCD顯示屏，顯示屏幕記錄剩余容量。若垃圾桶已滿，則提示人們不能再繼續(xù)投放垃圾，避免垃圾溢出污染環(huán)境，同時便于清潔人員按時清理垃圾。

2.2 功能介紹

2.2.1 射頻技術識別垃圾是否可回收

本設計通過RFID技術將微芯片嵌入產品制造中，產品在制造初期錄入是否可回收的信息，微芯片會向掃描器自動發(fā)出各類產品的既定信息，從而實現(xiàn)本設計對產品的識別以及對已回收垃圾信息的后續(xù)處理。當垃圾桶檢測到電子標簽后，自動錄入產品信息。整個過程不需要像條形碼技術那樣進行人工掃描。

2.2.2 智能分類

垃圾桶對垃圾完成RFID識別后，芯片記錄垃圾的類別信息，然后傳遞給單片機，一旦垃圾進入檢測分類區(qū)，單片機將垃圾信息與其庫文件信息比對，比對成功后就通過控制機械結構運動打開相應區(qū)域；如果比對不成功，則垃圾桶不可回收區(qū)域打開，實現(xiàn)了垃圾檢測分類的功能。

2.2.3 實時檢測垃圾桶內儲存容量與溫度

使用溫度傳感器對垃圾桶內部溫度進行實時監(jiān)控，規(guī)避由于內部器件發(fā)熱以及外部因素所導致的溫度高于安全溫度引起安全問題的風險。置于垃圾桶頂部的超聲波傳感器能實時檢測垃圾桶有效存儲空間，當垃圾桶裝滿時發(fā)出信號，通過單片機控制顯示屏幕，提醒清潔人員對垃圾進行處理。

2.2.4 自動報警

在溫度傳感器的嚴格監(jiān)測下，當垃圾桶溫度高于安全溫度時，垃圾桶的報警裝置立即啟動，同時自行停止一切工作。

3 裝置創(chuàng)新點

3.1 精準識別

RFID技術可以實現(xiàn)對垃圾的精確識別。利用射頻信號空間耦合（電感或電磁耦合）傳輸特性，在閱讀器天線定向波束范圍內實現(xiàn)對被識別物體所攜帶信息的自動化提取和識別，發(fā)射的電磁波碰到目標后反射，同時帶回目標信息的特性，將信息傳遞給單片機。而且只要閱讀器天線布置合理，理論上就不存在檢測死角，可以實現(xiàn)對電子標簽的無漏識別。

3.2 多幀糾錯

在保證閱讀器同時識別、逐個讀取RFID電子標簽信息的條件下，通過針對同一標簽進行多幀重復識別，同時保留所有檢測的數(shù)據(jù)。最后對所有暫存的各幀標識碼數(shù)據(jù)進行糾錯處理，即取相同識別度次數(shù)最多的數(shù)據(jù)作為實現(xiàn)智能精準分類的正確標簽數(shù)據(jù)，從而達到糾錯的目的，將垃圾分類的精度提高到至少99%。

4 結語

中國現(xiàn)在正在建設綠色、美麗的中國，智能分類垃圾桶正符合現(xiàn)在的形勢。此設計的主要目的是逐漸引導人們轉變理念、思想，認識到每一個人都有保護環(huán)境的責任，自發(fā)地保護環(huán)境。