論智能分類垃圾桶的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

張光 萬木春 劉巖 孟淼

摘要：隨著科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展，很多社會(huì)問題也都有了更好的解決方法，特別是關(guān)系到可持續(xù)發(fā)展的社會(huì)環(huán)境問題。盡管人們的環(huán)保意識(shí)逐漸增強(qiáng)，但是面對(duì)復(fù)雜的垃圾分類也感到有些難度。在此背景下，智能分類垃圾桶應(yīng)運(yùn)而生。而本文就從智能分類垃圾桶的設(shè)計(jì)理念出發(fā)，針對(duì)具體設(shè)計(jì)與以及重要的組成部分和功能進(jìn)行了說明，希望方便人們的垃圾分類，為社會(huì)環(huán)境問題的解決提供參考依據(jù)。

關(guān)鍵詞：智能分類垃圾桶;設(shè)計(jì);應(yīng)用;

隨著科學(xué)技術(shù)的完善，社會(huì)生產(chǎn)生活方便了很多，與此同時(shí)，越來越多的社會(huì)環(huán)境問題也出現(xiàn)在人們面前，其中種類繁多的垃圾分類是當(dāng)代人較為頭疼的問題。在這種情況下，設(shè)計(jì)師設(shè)計(jì)出了兼具垃圾分類、檢測(cè)人體接近和遠(yuǎn)離自動(dòng)開蓋盒蓋、垃圾溢滿提醒等功能的智能分類垃圾桶。本文就針對(duì)智能分類垃圾桶進(jìn)行系列研究。

1智能分類垃圾桶的設(shè)計(jì)理念

1.1綠色環(huán)保

為滿足人們?nèi)找嬖鲩L(zhǎng)的環(huán)保需求，智能分類垃圾桶在設(shè)計(jì)之初就非常重視綠色環(huán)保。智能分類垃圾桶主要是依靠單片機(jī)來完成日常操作的。如果長(zhǎng)時(shí)間不使用，單片機(jī)還能自動(dòng)關(guān)閉紅外線感應(yīng)的電路電源，讓垃圾桶進(jìn)入休眠狀態(tài)。當(dāng)有人靠近時(shí)，單片機(jī)就會(huì)立即進(jìn)入工作狀態(tài)，快速聯(lián)通整個(gè)線路，有效降低了電能資源的消耗。

1.2干凈衛(wèi)生

智能分類垃圾桶設(shè)計(jì)必須遵循的原則就是干凈衛(wèi)生，不需要用手掀起桶蓋。智能分類垃圾桶會(huì)自動(dòng)感應(yīng)到人的靠近，當(dāng)人要扔垃圾時(shí)紅外線就會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)信號(hào)，自動(dòng)開啟桶蓋。之后再自動(dòng)關(guān)閉。平時(shí)整個(gè)垃圾桶會(huì)處于封閉狀態(tài)，并在桶內(nèi)放置活性炭，這樣可以最大程度的減少異味的飄出，避免空氣污染和蠅蟲的滋生，起到保護(hù)周圍環(huán)境的作用。

1.3反應(yīng)時(shí)間短，大容量

智能分類垃圾桶的反應(yīng)時(shí)間也非常人性化，大約需要5秒鐘左右的時(shí)間，這樣可以避免人們靠近時(shí)突然開合，對(duì)人造成驚嚇。而且智能分類垃圾桶的容量相較傳統(tǒng)垃圾桶，具有容量大的特點(diǎn)，內(nèi)部自帶的自動(dòng)壓縮裝置可以對(duì)垃圾進(jìn)行壓縮，從而容納更多的垃圾，減少了運(yùn)輸前的專門壓縮步驟。

1.4個(gè)性化設(shè)計(jì)

智能分類垃圾桶還有一個(gè)人性化的設(shè)計(jì)，就是個(gè)性化，可以根據(jù)使用環(huán)境、使用人群等設(shè)計(jì)成不同顏色、不同大小和不同形狀，避免千篇一律的單調(diào)形式。如在寫字樓中，垃圾桶就可以設(shè)計(jì)成簡(jiǎn)單大氣的樣子，如果家用就可以設(shè)計(jì)成溫馨的顏色和形狀。

1.5具有支付寶刷臉功能，實(shí)行積分制

智能分類垃圾桶的智能性還體現(xiàn)在其設(shè)置了支付寶刷臉攝像頭，人們可以通過刷臉登錄并積累相應(yīng)分?jǐn)?shù)，類似于消費(fèi)積分，這樣可以鼓勵(lì)人們正確分類垃圾。

2智能分類垃圾桶的主要功能

智能分類垃圾桶具有垃圾分類、檢測(cè)人體接近和遠(yuǎn)離自動(dòng)開蓋盒蓋、垃圾溢滿提醒等功能。這主要是因?yàn)槔皟?nèi)設(shè)置了Arduino控制板、具有逆光補(bǔ)償功能的廣角攝像頭、負(fù)責(zé)垃圾桶蓋開合的舵機(jī)、人體接近傳感器和垃圾桶超聲波傳感器。

2.1圖像識(shí)別功能

智能分類垃圾桶的圖像識(shí)別功能主要是在其內(nèi)部設(shè)置Arduino控制板，將垃圾圖片快速傳輸?shù)椒?wù)器，服務(wù)器借助安裝的卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)對(duì)垃圾圖片展開分析，提高各種垃圾分類效率。卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)包括輸入層、卷積層、池化層和全連接層，各個(gè)功能層之間相互聯(lián)系，相互配合。輸入層主要負(fù)責(zé)前期的數(shù)據(jù)處理;卷積層負(fù)責(zé)提出不同種類垃圾的主要特征;池化層在卷積層的中間位置或者后面，負(fù)責(zé)將卷積層的特征數(shù)據(jù)輸出，保證不同種類垃圾的主要特征，減少不必要的運(yùn)算步驟;全連接層包含很多層結(jié)構(gòu)，每層中都具有大量的神經(jīng)元，而且神經(jīng)元之間具有特定的連接，能夠?qū)Τ鼗瘜觽鱽淼臄?shù)據(jù)加以處理，并將處理將結(jié)果再傳輸?shù)紸rduino控制板，起到垃圾識(shí)別的效果。

2.2自動(dòng)開、合蓋功能

當(dāng)有人靠近時(shí)，智能分類垃圾桶就會(huì)通過人體接近傳感器和負(fù)責(zé)垃圾桶蓋開合的舵機(jī)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)開盒蓋。人體接近傳感器不同于接觸性探測(cè)的傳感器，可以實(shí)現(xiàn)非接觸性探測(cè)，自動(dòng)檢測(cè)到垃圾桶與人體的距離，并以傳感器為圓心，沿著傳感器指向方向以50cm左右的半徑范圍呈扇形輻射開，半徑大小可以人為調(diào)整。應(yīng)用在智能分類垃圾桶中的傳感器可以在多種環(huán)境中工作，靈敏度和精確度高，受外部環(huán)境影響較小。

2.3垃圾滿溢提醒功能

垃圾溢滿提醒功能主要借助桶內(nèi)的超聲波傳感器來發(fā)揮作用。垃圾桶內(nèi)的超聲波傳感器的檢測(cè)距離最遠(yuǎn)可以達(dá)到3.5m，可以精確到cm，受溫度影響很小。超聲波傳感器可以精確對(duì)桶內(nèi)的存儲(chǔ)空間實(shí)行動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)。超聲波傳感器是由內(nèi)部的運(yùn)行控制模式和外部的數(shù)據(jù)分析模式共同工作，借助模擬輸出、脈寬模擬輸出、rs232輸出等數(shù)據(jù)輸出形式完成溢滿提醒工作，精準(zhǔn)分析桶內(nèi)垃圾情況。

3結(jié)束語

針對(duì)復(fù)雜的社會(huì)環(huán)境問題，具有垃圾分類、檢測(cè)人體接近和遠(yuǎn)離自動(dòng)開蓋盒蓋、垃圾溢滿提醒等功能的智能分類垃圾桶，可以最大程度的解決人類垃圾分類的煩惱和社會(huì)環(huán)境問題，推動(dòng)社會(huì)進(jìn)步，值得全社會(huì)的高度重視。

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作者簡(jiǎn)介：

張光（1987.12—），男，漢族，籍貫：遼寧沈陽人，沈陽城市學(xué)院，講師，碩士學(xué)位，專業(yè)：環(huán)境設(shè)計(jì)專業(yè)，研究方向：景觀設(shè)計(jì)