基于PLC技術(shù)的智能語音識別垃圾分類系統(tǒng)設(shè)計(jì)

◎王琮澤 李彪 高龍毅 趙慎書 蘇哲

（作者單位：1.吉林建筑大學(xué)電氣與計(jì)算機(jī)學(xué)院；2.榆樹市住房和城鄉(xiāng)建設(shè)局）

近年來PLC技術(shù)日益精進(jìn)，社會需求量也越來越多。PLC即可編程控制器，其內(nèi)部緩存執(zhí)行邏輯計(jì)算、數(shù)數(shù)和四則運(yùn)算等內(nèi)部執(zhí)行命令。越來越多的產(chǎn)品與PLC結(jié)合創(chuàng)造出了更多的可能性，此外隨著全世界環(huán)保意思的逐漸增強(qiáng)，我國實(shí)施了藍(lán)天保衛(wèi)戰(zhàn)的戰(zhàn)略措施，加強(qiáng)了對環(huán)境保衛(wèi)的意識，全國各大城市已經(jīng)實(shí)施了對垃圾分類的措施，基于這兩大趨勢，基于PLC技術(shù)的智能語音識別垃圾分類系統(tǒng)設(shè)計(jì)項(xiàng)目應(yīng)運(yùn)而生。

引言：隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的提高，在這個信息時代，PLC控制技術(shù)與人工智能語音識別系統(tǒng)飛速發(fā)展和廣泛應(yīng)用，將這些已經(jīng)逐漸融入人們生活的技術(shù)應(yīng)用到智能垃圾分類系統(tǒng)中，能夠極大地方便使用者，便于掌握。

“人工智能”正在潛移默化給予各行業(yè)帶來巨大改變，將最繁瑣、最枯燥、最耗時的工作交給智能系統(tǒng)完成，不僅大大提高效率，而且能更好的把人力資源進(jìn)行分配，減少成本。目前我國仍然存在著許多環(huán)境污染的問題，我國各地區(qū)逐步開始實(shí)施垃圾分類。但垃圾種類復(fù)雜，人們難以準(zhǔn)確快速的進(jìn)行分類，而此時智能垃圾分類系統(tǒng)便可以體現(xiàn)出其使用性和優(yōu)越性，經(jīng)過調(diào)查與研究，我們可以基于PLC技術(shù)設(shè)計(jì)出智能型分類垃圾箱，可以保證在低能耗、低成本的前提下，只需與其對話，便可將垃圾合理分類，并投入對應(yīng)的自動打開的垃圾箱中。可以大大提高人們生活垃圾分類效率并減少垃圾分類指導(dǎo)者和志愿者的勞動。

一、智能語音識別垃圾分類系統(tǒng)的功能

廢物監(jiān)視日志、用戶交互、退出系統(tǒng)、太陽能供能系統(tǒng)，一套完整的綜合自動化軟件，實(shí)現(xiàn)了硬件配置和軟件編譯，該系統(tǒng)在國內(nèi)實(shí)現(xiàn)了垃圾分選過程的實(shí)時數(shù)據(jù)采集與處理、自動控制和數(shù)據(jù)傳輸

二、智能語音識別垃圾分類系統(tǒng)概述

生活垃圾自動分類系統(tǒng)采用經(jīng)典的集散式操作控制系統(tǒng)完成，該系統(tǒng)主要由中央操控室上位機(jī)系統(tǒng)、線上PLC控制站、控制及檢測設(shè)備組成。上位機(jī)集中監(jiān)控整個生活垃圾分選現(xiàn)場設(shè)備的運(yùn)行，并實(shí)現(xiàn)整個操作過程的垃圾分類管理?，F(xiàn)場PLC系統(tǒng)在線實(shí)時采集各各垃圾回收站監(jiān)視的測量參數(shù)，并及時將已填充滿的垃圾箱向管理者匯報并及時進(jìn)行清空。PLC系統(tǒng)采用經(jīng)典的以太網(wǎng)虛擬連接，可以完美實(shí)現(xiàn)實(shí)時檢測問題。并且采用標(biāo)準(zhǔn)的TCP/IP協(xié)議，方便操作與擴(kuò)容。

三、智能語音識別垃圾分類系統(tǒng)的硬件配置

生活垃圾智能分類PLC控制系統(tǒng)配置有1個現(xiàn)場PLC站，3個智能的I／O從站，根據(jù)生活垃圾箱位置的分布所控制設(shè)備的位置分布，所需要的模擬量I／O點(diǎn)數(shù)、數(shù)字量I／O點(diǎn)數(shù)以及特殊I／O點(diǎn)數(shù)來布置PLC站及I／O從站，并選擇相應(yīng)的硬件模塊配置。在本項(xiàng)目中所用的PLC及其模塊配置如下：

1.CPU處理器：準(zhǔn)備使用西門子的ET200S系列處理器，IM151-8PN／DPCPU；

2.智能輸入/輸出模塊：準(zhǔn)備使用用西門子的IM151-3PN高性能型接口模塊；

3.數(shù)字量模擬信號輸入與輸出模塊：DI×24VDC，將采用8個點(diǎn)源輸入數(shù)字量輸入模塊，DO×24VDC／0.5A，擁有極性反接保護(hù)性質(zhì)的8點(diǎn)輸出數(shù)字量輸出模塊；

4.模擬量數(shù)字通道模塊：4AI×I2WIREST，四通道二線制模擬量的輸入模塊，2AO×IHS，二通道模擬量的輸出模塊；

5.電源模塊：主要由太陽能電池充電模塊和供電模塊組成，白天時由太陽能所儲蓄的電進(jìn)行供電，多余的電由電池存儲，并在晚上無太陽時用存儲的電進(jìn)行供電，沒有應(yīng)用國家電網(wǎng)的電，實(shí)現(xiàn)了電能的節(jié)約運(yùn)用；

6.操作員操作接觸屏：準(zhǔn)備使用西門子TP700緊湊型的接觸屏。可以實(shí)時更改梯形圖控制分類；

7.用戶系統(tǒng)設(shè)置，系統(tǒng)直接獲取用戶語音、多個端點(diǎn)檢測、使用量特征值的篩選與提取、用戶反饋數(shù)據(jù)、控制操作系統(tǒng)運(yùn)行、語音識別。

四、智能語音識別垃圾分類系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖

五、智能語音識別垃圾分類系統(tǒng)的技術(shù)難點(diǎn)

1.HMM隱馬爾科夫模型，基于VC2005編譯環(huán)境下的的多線程編程，實(shí)現(xiàn)算法的并行運(yùn)算。

2.語音識別的效率。

3.壓縮語音編碼比特率與話音存儲、語音識別及語音合成等技術(shù)。

4.Win函數(shù)創(chuàng)建和中止線程。

5.端點(diǎn)檢測及分幀加窗。

六、結(jié)語

目前我國仍然存在著許多環(huán)境污染的問題，我國各地區(qū)逐步開始實(shí)施垃圾分類。但是針對于目前我國分類垃圾的實(shí)施處在初步階段，出現(xiàn)的各類問題，垃圾種類復(fù)雜，人們難以準(zhǔn)確快速的進(jìn)行分類，而此時智能垃圾分類系統(tǒng)便可以體現(xiàn)出其使用性和優(yōu)越性，經(jīng)過調(diào)查與研究，我們可以用基于其內(nèi)部存儲執(zhí)行邏輯運(yùn)算、順序控制、定時、計(jì)數(shù)和算術(shù)運(yùn)算等操作指令的可編程邏輯運(yùn)算器的技術(shù)設(shè)計(jì)出智能型分類垃圾箱，可以保證在低能耗、低成本的前提下，只需與其對話，便可將垃圾合理分類，并投入對應(yīng)的自動打開的垃圾箱中?？梢源蟠筇岣呷藗兩罾诸愋什p少垃圾分類指導(dǎo)者和志愿者的勞動。