论智能分类垃圾桶的设计与实现

张光 万木春 刘岩 孟淼

摘要：随着科学技术的快速发展，很多社会问题也都有了更好的解决方法，特别是关系到可持续发展的社会环境问题。尽管人们的环保意识逐渐增强，但是面对复杂的垃圾分类也感到有些难度。在此背景下，智能分类垃圾桶应运而生。而本文就从智能分类垃圾桶的设计理念出发，针对具体设计与以及重要的组成部分和功能进行了说明，希望方便人们的垃圾分类，为社会环境问题的解决提供参考依据。

关键词：智能分类垃圾桶;设计;应用;

随着科学技术的完善，社会生产生活方便了很多，与此同时，越来越多的社会环境问题也出现在人们面前，其中种类繁多的垃圾分类是当代人较为头疼的问题。在这种情况下，设计师设计出了兼具垃圾分类、检测人体接近和远离自动开盖盒盖、垃圾溢满提醒等功能的智能分类垃圾桶。本文就针对智能分类垃圾桶进行系列研究。

1智能分类垃圾桶的设计理念

1.1绿色环保

为满足人们日益增长的环保需求，智能分类垃圾桶在设计之初就非常重视绿色环保。智能分类垃圾桶主要是依靠单片机来完成日常操作的。如果长时间不使用，单片机还能自动关闭红外线感应的电路电源，让垃圾桶进入休眠状态。当有人靠近时，单片机就会立即进入工作状态，快速联通整个线路，有效降低了电能资源的消耗。

1.2干净卫生

智能分类垃圾桶设计必须遵循的原则就是干净卫生，不需要用手掀起桶盖。智能分类垃圾桶会自动感应到人的靠近，当人要扔垃圾时红外线就会产生感应信号，自动开启桶盖。之后再自动关闭。平时整个垃圾桶会处于封闭状态，并在桶内放置活性炭，这样可以最大程度的减少异味的飘出，避免空气污染和蝇虫的滋生，起到保护周围环境的作用。

1.3反应时间短，大容量

智能分类垃圾桶的反应时间也非常人性化，大约需要5秒钟左右的时间，这样可以避免人们靠近时突然开合，对人造成惊吓。而且智能分类垃圾桶的容量相较传统垃圾桶，具有容量大的特点，内部自带的自动压缩装置可以对垃圾进行压缩，从而容纳更多的垃圾，减少了运输前的专门压缩步骤。

1.4个性化设计

智能分类垃圾桶还有一个人性化的设计，就是个性化，可以根据使用环境、使用人群等设计成不同颜色、不同大小和不同形状，避免千篇一律的单调形式。如在写字楼中，垃圾桶就可以设计成简单大气的样子，如果家用就可以设计成温馨的颜色和形状。

1.5具有支付宝刷脸功能，实行积分制

智能分类垃圾桶的智能性还体现在其设置了支付宝刷脸摄像头，人们可以通过刷脸登录并积累相应分数，类似于消费积分，这样可以鼓励人们正确分类垃圾。

2智能分类垃圾桶的主要功能

智能分类垃圾桶具有垃圾分类、检测人体接近和远离自动开盖盒盖、垃圾溢满提醒等功能。这主要是因为垃圾桶内设置了Arduino控制板、具有逆光补偿功能的广角摄像头、负责垃圾桶盖开合的舵机、人体接近传感器和垃圾桶超声波传感器。

2.1图像识别功能

智能分类垃圾桶的图像识别功能主要是在其内部设置Arduino控制板，将垃圾图片快速传输到服务器，服务器借助安装的卷积神经网络对垃圾图片展开分析，提高各种垃圾分类效率。卷积神经网络包括输入层、卷积层、池化层和全连接层，各个功能层之间相互联系，相互配合。输入层主要负责前期的数据处理;卷积层负责提出不同种类垃圾的主要特征;池化层在卷积层的中间位置或者后面，负责将卷积层的特征数据输出，保证不同种类垃圾的主要特征，减少不必要的运算步骤;全连接层包含很多层结构，每层中都具有大量的神经元，而且神经元之间具有特定的连接，能够对池化层传来的数据加以处理，并将处理将结果再传输到Arduino控制板，起到垃圾识别的效果。

2.2自动开、合盖功能

当有人靠近时，智能分类垃圾桶就会通过人体接近传感器和负责垃圾桶盖开合的舵机实现自动开盒盖。人体接近传感器不同于接触性探测的传感器，可以实现非接触性探测，自动检测到垃圾桶与人体的距离，并以传感器为圆心，沿着传感器指向方向以50cm左右的半径范围呈扇形辐射开，半径大小可以人为调整。应用在智能分类垃圾桶中的传感器可以在多种环境中工作，灵敏度和精确度高，受外部环境影响较小。

2.3垃圾满溢提醒功能

垃圾溢满提醒功能主要借助桶内的超声波传感器來发挥作用。垃圾桶内的超声波传感器的检测距离最远可以达到3.5m，可以精确到cm，受温度影响很小。超声波传感器可以精确对桶内的存储空间实行动态监测。超声波传感器是由内部的运行控制模式和外部的数据分析模式共同工作，借助模拟输出、脉宽模拟输出、rs232输出等数据输出形式完成溢满提醒工作，精准分析桶内垃圾情况。

3结束语

针对复杂的社会环境问题，具有垃圾分类、检测人体接近和远离自动开盖盒盖、垃圾溢满提醒等功能的智能分类垃圾桶，可以最大程度的解决人类垃圾分类的烦恼和社会环境问题，推动社会进步，值得全社会的高度重视。

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作者简介：

张光（1987.12—），男，汉族，籍贯：辽宁沈阳人，沈阳城市学院，讲师，硕士学位，专业：环境设计专业，研究方向：景观设计