新型智能自動分類垃圾桶設計方案.docx

1、代垃圾桶設 計 方 案(2) 垃圾分類一體化 識別檢測垃圾檢測裝置采用HC-SR501人體感應模塊，并將之接入直流電源(4. 5V- 20V)并通電。當人進入此模塊的感應范圍時輸出高電平，此時分析垃圾信息， 將檢測到的數(shù)據(jù)傳送至單片機，后根據(jù)上述核心功能所述進行處理。 滿溢檢測應用HC-SR04紅外線功能模塊，此傳感可提供2-400cm非接觸式隔閡測基 本功能，測距精確度高達3mm。適用于此設計的桶內測距，可精確測量桶內垃 圾高度，當垃圾高度與桶蓋距離不足10cm時，桶蓋將不再打開，并將信息上傳 至服務器，通過服務器在APP呈現(xiàn)結果以告知工作人員及時清理垃圾桶。 自動開啟使用SG90舵機，垃圾

2、桶蓋的開合需要STM32F407通過PWM信號進行舵機控 制。此過程中，PWM輸出PC6,以實現(xiàn)在信息比對成功后，相應垃圾桶可以實現(xiàn) 自動開合。(3) 了解轄區(qū)內垃圾桶狀態(tài)垃圾桶內置無線傳輸模塊，可以把信息上傳至云端。環(huán)衛(wèi)工人可以通過APP 了解當前垃圾桶的狀態(tài)。一旦垃圾裝滿，該智能分類垃圾桶會通過APP 向環(huán)衛(wèi)工人發(fā)出報警信號，提醒環(huán)衛(wèi)工人進行清理作業(yè)工作。(4) 處理垃圾桶異味在垃圾桶蓋和垃圾桶內筒壁上填充一層活性纖維炭，利用炭良好的吸附性 能凈化空氣，美化周圍環(huán)境，避免招引飛蟲。該物理方法去除異味具有經(jīng)濟, 有效的特點，并且不占用太多內部空間，實現(xiàn)“小空間，大容量”的功能。(5) 垃圾回

3、收再利用智能分類垃圾桶通過對垃圾的分類，可以有效地對可回收的垃圾進行回收 再利用，避免浪費，符合中華民族節(jié)約節(jié)儉的美德，同時響應“不鋪張浪費” 的主要思想。2. 3工作機理2. 3.1自動開蓋實現(xiàn)流程 在每個垃圾桶外側凹槽處安裝垃圾檢測裝置(攝像頭和人體紅外感應模 塊)。當檢測到人進入感應范圍時，將此數(shù)據(jù)傳輸至STM32F407,此時 STM32F407會向攝像頭傳送信號，使攝像頭快速抓拍用戶所攜帶的垃圾，再將 數(shù)據(jù)信息傳至STM32F407。 當接收到信息后，STM32F407會通過ALK8266WIFI模塊再一次將圖像數(shù) 據(jù)上傳至服務器，服務器將通過基于java的Open CV進行圖像處理

4、，精準的識 別用戶所攜帶的垃圾。 服務器將處理后的結果傳回到相應垃圾桶的STM32F407, STM32F407會 將信號傳送至舵機，從而打開垃圾桶蓋。2. 3.2自動分類實現(xiàn)流程(1) 首先準備好垃圾數(shù)據(jù)，并對垃圾數(shù)據(jù)做好標簽分類導入到Tensorflowo(2) Tensorflow將分好類的垃圾數(shù)據(jù)進行封裝成為dataset,并對 dataset進行深度計算、擬合(模型)和訓練。(3) 數(shù)據(jù)被訓練完成后會轉換為數(shù)據(jù)模型文件，會被存為pb圖像文件， 這時就可以運用OpenCV對數(shù)據(jù)進行識別并分類了。(4) 可以通過調用OpenCV的dnn模塊讀取訓練出來的pb圖像文件，并對 攝像頭傳感器捕

5、獲到圖像每一幀進行預測推斷分析。同時考慮到垃圾桶有實時 性，有時候會遇到識別時間問題，而OpenCV支持Openvino,通遏初始化調用 intel -代神經(jīng)網(wǎng)絡計算棒(ncs),可以很容易做到快速推斷，相比普通運算 速度大幅提高。時間約為50ms/幀。(5) 最后OpenCV推斷出攝像機所捕獲的幀，匹配相應的垃圾的數(shù)據(jù)模型 分辨出垃圾種類。直到攝像頭中的幀里檢測不出垃圾后停止工作，并取得不同 類垃圾的xy坐標，分析數(shù)據(jù)返回樹莓派，樹莓派通過GPIO 口控制機械臂移動 并夾取相應的垃圾，配合識別箱的移動將不同垃圾投入對應的投放口，以此實 現(xiàn)垃圾桶的智能垃圾分類。五、分類垃圾桶設計要考慮的要素5

6、. 1實用性分類垃圾桶的實用性至關重要。實用性好的垃圾桶，能夠在市民使用時產(chǎn) 生良好的投遞效果。從實用性的角度出發(fā)，在設計分類垃圾桶時需考慮到用戶 需求、功能、使用方式、使用體驗等。注重實用性，使其在垃圾分類工作中成 為一個好用的工具，滿足使用需求，對垃圾分類起到良好的投遞效果。在設計時，設計師要充分考慮到分類垃圾桶的各部分設計，包括分類垃圾 桶的內部結構、外部形態(tài)、標識信息、投擲口等，注意其設計是否體現(xiàn)實用 性。投遞口盡量采用上開口無蓋形式，且投遞口尺寸大小適中。在垃圾桶整潔 性較差的情況下，用戶采用翻蓋垃圾桶，會產(chǎn)生不愿意觸碰垃圾桶桶蓋的想 法，導致垃圾不容易投進，且垃圾桶周圍臟亂，也不便

7、于清潔工的清理。所以 盡量采用上開口無蓋形式，便于投遞。分類垃圾桶應該體現(xiàn)它的實用性，展示 它應有的功能，讓人們自覺地進行垃圾分類和垃圾投遞，給環(huán)衛(wèi)工人的工作帶 來便利，也降低了垃圾處理的難度和成本。5. 2人性化分類垃圾桶設計應追求人性化。分類垃圾桶在設計時也應考慮到使用者在 扔垃圾情境下的行為習慣和思維方式，對分類垃圾桶的設計不斷優(yōu)化，使其設 計具有人性化，使用起來更加方便。如今分類垃圾桶普遍出現(xiàn)在人們的生活 中，在某些方面卻并沒有體現(xiàn)出產(chǎn)品人性化設計的一面。例如，投遞設計不合 理，分類標識不夠明確、垃圾桶投放容量不夠等。單一化的設計不能滿足垃圾分類的需要，要根據(jù)垃圾桶的擺放地點不同， 確

8、定不同的用戶群，考慮到特定的垃圾源頭。例如，社區(qū)居民投遞的廚余垃圾 較多，有害物質較少；商場、車站附近，人們所投遞的垃圾多為食品包裝袋、 易拉罐、礦泉水瓶等。地點不同，產(chǎn)生的垃圾種類和數(shù)量也有所不同。設計者 可根據(jù)對應場所產(chǎn)生的垃圾，設計特定的分類垃圾桶，確保設計的合理性，提 高利用率。隨著人們生活水平的提高，人們的審美水平也在不斷提升，因此除 了注重設計的多樣化，還應滿足人們的審美需求，這就要求在設計分類垃圾桶 時，使其與其他公共設施和周邊環(huán)境具有關聯(lián)性，與生活環(huán)境相適應。5. 3美觀性一個造型獨特，外形美觀的垃圾桶，會讓人們賞心悅目，也會促使人們自 覺將垃圾分類后再進行投遞。在設計時，設計

9、師應注重款式、造型、色彩搭 配、標語設計等因素，使其外觀更加新穎、獨特、具有設計感。5.4創(chuàng)新性分類垃圾桶在注重其美觀性和實用性以外，也要注重它的創(chuàng)新性，更好地 吸引人的注意，滿足人們的需求，提高分類垃圾桶的有效使用率。創(chuàng)新不僅僅 是意味著簡單地對垃圾桶的造型和結構上進行改變，而是讓產(chǎn)品從根本上改變 人們的心理和行為，結合用戶體驗的痛點，真正實現(xiàn)解決人們需要的創(chuàng)新。六、智能分類垃圾桶可行性分析該產(chǎn)品響應了：垃圾分類工作就是新時尚的想法。2017年3月30日，國家 發(fā)改委、住建部頒布生活垃圾分類制度實施方案，要求在全國46個城市先 行實施生活垃圾強制分類。自2019年7月1日，上海市生活垃圾管理

10、條例 在上海正式實施，2020年11月1日，南京市生活垃圾管理條例正式施 行，許多居民都不適應垃圾分類的要求，不能準確地將垃圾進行投放。在這個 大的時代背景下，智能分類垃圾桶應運而生，它的出現(xiàn)不僅有利于維護社會良 好的衛(wèi)生環(huán)境，而且有利于督促市民產(chǎn)生環(huán)保綠色的意識，同時有利于環(huán)衛(wèi)工 人工作的效率，節(jié)省了時間和人力物力。如果有企業(yè)進行投資，在垃圾桶的外 觀可以加入企業(yè)的廣告，這不僅可以使智能分類垃圾桶的價值最大化，還可以 使得城市的資源得到合理的利用。同時，本智能分類垃圾桶現(xiàn)在還在不停的優(yōu)化階段，如：分類不徹底，存 在二次整理的可能等。要針對實際發(fā)生的情況不斷的去提升，不然有被取代或 者被市場淘

11、汰的風險?？偨Y垃圾是放錯地方的教育資源，對于教育資源再利用的摸索是我們終究的目 標。本建設項目即是改良了現(xiàn)存的分類垃圾箱，進而使大家養(yǎng)成垃圾分類難的 行為習慣；其次，通過計算機技術對垃圾展開分類，可以大大節(jié)約人力，提升 垃圾分類工作效率;最后利用物聯(lián)網(wǎng)技術手段，將智能管理和分類垃圾桶相結 合，實現(xiàn)一種即時的監(jiān)控，遠程的服務器可以高效快速地將垃圾箱狀態(tài)數(shù)據(jù)傳 輸?shù)浇K端。目錄新型智能自動分類I竣桶設計3方案說明：3一、分類垃圾桶的作用3二、影響市民垃圾分類的主要因素31、個人價值觀、情感因素42、環(huán)境因素43、垃圾桶的布置44、社區(qū)宣傳教育的力度45、分類垃圾桶的設計46、便利性和公共性4三、垃圾

12、分類發(fā)展現(xiàn)狀43. 1國外垃圾分類現(xiàn)狀43. 2國內垃圾分類現(xiàn)狀5四、分類垃圾桶的基本工作原理64.1設計模型簡圖64.2功能模塊介紹84.3工作機理10五、分類垃圾桶設計要考慮的要素115. 1實用性125. 2人性化125. 3美觀性125. 4創(chuàng)新性13六、智能分類垃圾桶可行性分析13總結13新型智能自動分類垃圾桶設計方案說明：隨著文明國家和文明城市的建設與發(fā)展，城市的環(huán)境衛(wèi)生狀況深受國家和 人民的重視，隨手亂扔垃圾的不良風氣漸漸消失，人們將垃圾轉投到垃圾桶。 為了削弱人員妥善處理垃圾的負擔、提升垃圾的二次廢棄利用效率，該文提供 了一種分類垃圾桶的改良辦法。一、分類垃圾桶的作用隨著人們生

13、活質量及思想素質的提高，分類垃圾桶已經(jīng)越來越成為生活中 常見的公共設施，可以在公園、路邊、學校、小區(qū)等地方看見不同顏色、造型 的分類垃圾桶。這些分類垃圾桶具有不同的特質，除了具備垃圾分類功能外， 還有美化和點綴城市環(huán)境作用。當前不論是國內還是國外、城市還是鄉(xiāng)村，對 于推動垃圾分類工作，分類垃圾桶都有其存在的必要性。分類垃圾桶采用優(yōu)質 材料，具備經(jīng)久耐用、造型比較美觀，設計科學，使用方便的特點。分類垃圾 桶的具體作用體現(xiàn)在：1、節(jié)約土地。垃圾經(jīng)過分類處理以后能夠節(jié)省一部分的占地面積，也能減 少土地受到有害垃圾的侵蝕，對土地起到一定的保護作用。2、減少危害。對垃圾進行分類，尤其對有害垃圾進行分類回

14、收，能夠避免 對動植物的危害，對生態(tài)平衡也起到了一定的保護作用。3、減少污染。垃圾對于環(huán)境的危害是很大的，如果不及時進行處理，就會 慢慢腐蝕我們周圍的環(huán)境。4、方便回收再利用。垃圾分類后方便人們對垃圾進行處理和變廢為寶。對 垃圾回收利用，既節(jié)約、又環(huán)保，可給人們的生活帶來很多好處。二、影響市民垃圾分類的主要因素社區(qū)、學校、公共場所等地沒有被及時回收處理的垃圾，會嚴重影響市民 的生活質量。當前有很多人對垃圾分類并不重視，其原因是多方面的，主要體 現(xiàn)在：1、個人價值觀、情感因素每個人對于問題的認識有自己的理解與看法，加上個人所處環(huán)境不同，接 受教育程度和對于環(huán)境保護的意識也各有不同。所以在垃圾分類

15、這一問題上， 短時間內還不能做到人人參與。2、環(huán)境因素當所處環(huán)境的垃圾分類設施還不完善時，人們也很難做到自覺地去進行垃 圾分類，所以環(huán)境也是很重要的一項誘導因素。3、垃圾桶的布置當社區(qū)不具備良好的垃圾桶布置的情況下，市民很難去進行垃圾分類。沒 有基礎設施，就會限制市民的環(huán)境保護意識。4、社區(qū)宣傳教育的力度當市民不能做到自覺進行垃圾分類時，社區(qū)應營造出一個良好的環(huán)境，加 大宣傳教育力度。5、分類垃圾桶的設計分類垃圾桶的外觀設計、結構設計、功能設計都會對使用者造成影響。這 些設計會對使用者起到直接而有效的引導作用。當使用者能夠準確識別分類標 識，且能夠明白分類標識的含義，進而可以對垃圾進行有效分類

16、。6、便利性和公共性進行垃圾分類和投放過程中，對于使用者來說是否便利、是否公用也是影 響社區(qū)垃圾分類的主要因素。三、垃圾分類發(fā)展現(xiàn)狀3.1國外垃圾分類現(xiàn)狀現(xiàn)階段，從發(fā)達國家的垃圾分類情況來說，已經(jīng)達到很高的總體水平且有廣泛的普及度，除此之外尚有專門的政府及一些專門的公司執(zhí)行垃圾分類。對 于外國的市民來說，垃圾分類投放在他們日常生活中很普遍，分類的思想觀念 現(xiàn)已十分深入。以下應是一些事例：1、歐盟：隨意亂倒垃圾是犯罪在歐盟的一些村莊里面，張貼著“隨便亂倒垃圾是犯罪，該類行為將記錄 在案”的告示。而是同樣，假如地方政府不能為社區(qū)居民提供廢物搜集的服 務，將遭到社區(qū)居民的起訴。收取垃圾時，管理人員如

17、看到不能依照規(guī)則對垃 圾展開分類管理，或是把不適當?shù)臇|西置于垃圾里面，將會拒絕搜集這些垃圾 桶甚至罰款。2、日本：各種垃圾分類回收在日本，垃圾分類管理極為清楚，能廢棄的垃圾與生活垃圾均分開投放， 各燒其箱。在有些地方每月廢棄各異的垃圾，包含玻璃制品、不燃物質、玻 璃、家電等等。其好處是垃圾車裝運同一種垃圾，能直接送回處理廠去處理。 日本轉運垃圾的垃圾車還非常考究，全部是自動封閉式、自動加壓式的，裝車 的垃圾可以自動碾壓，易拉罐之類的廢物可以壓扁成片。3、美國:美國的街道、社區(qū)隨處可見分類垃圾桶美國城市的垃圾桶分為藍、灰、綠三色，不同顏色的垃圾桶用來裝不同的 垃圾。美國的一些城市會定期做活動，幫

18、助人們了解垃圾分類的常識。4、德國：在德國，為了便于民眾分類，每個家庭庭院門口都會有不同顏色 的分類垃圾桶，且定期會有專人來家里收垃圾在大部分德國家庭庭院門口，普遍會擺三種垃圾桶（黃色、黑色、綠 色），黃色用來裝生物垃圾，黑色用來裝廢紙，綠色用來收集其他垃圾。除了 用顏色區(qū)別這三種垃圾桶，還要在每一個垃圾桶桶身，貼上垃圾桶的名稱。3.2國內垃圾分類現(xiàn)狀現(xiàn)階段，與國外相比而言，國內的情況令人擔憂。主要有以下幾點：1、居民對于垃圾分類意識淡薄2013年我國強制居民自行投放垃圾并進行分類，促進我國環(huán)境文明建設。 但在實驗中卻只有少部分城市做到，一方面是政府對這一工作的宣傳力度不 夠，很多二、三線城市

19、及農村都不知情，只是應付化走形式，不清楚具體如何 分類，沒有系統(tǒng)的分類標準，不能確保人人做到。另一方面是居民的垃圾分類 回收意識淡薄，抵抗政府的做法，只是單從個人角度覺得扔個垃圾還那么麻 煩，吃力不討好，所以，這是居民普遍綜合素質低下的表現(xiàn)，對垃圾分類回收 意識淡薄，不重視其給生活及環(huán)境帶來的危害。2、缺乏一個完善有效地分類回收系統(tǒng)針對垃圾分類回收，國家在2017年3月頒布了生活垃圾分類制度實施方 案，先行在部分地區(qū)強制實施垃圾分類，到2020年，使得垃圾在可復制、可 推廣的模式下回收利用率達到35%以上。但目前仍無法得到普遍實施。因此提供一種傳統(tǒng)分類垃圾桶的改進方法，進而提高它的分類效率便顯

20、得 尤為重要。3、國內分類垃圾桶現(xiàn)狀在我國鼓勵垃圾分類的情況下，分類垃圾桶在日常生活中幾乎隨處可見。每天路過的車站，逛街的商場，類似于這種人群聚集的公共場合，設置的分類 垃圾桶一般分為可回收垃圾和不可回收垃圾，居民社區(qū)里的分類垃圾桶一般分 為廚余垃圾、可回收垃圾、不可回收垃圾。分類垃圾桶的設計會根據(jù)功能需要 和周圍環(huán)境，對結構和造型進行相應設計。在實際走訪和調查中，在不可回收 垃圾的垃圾箱里仍然會有廢紙、塑料瓶、玻璃瓶等，且有害垃圾箱經(jīng)常見到， 很多廢電池無處投遞。有些社區(qū)采用的是手動翻蓋的垃圾桶，好多人不愿意用 手掀蓋子，而將垃圾直接放在垃圾桶旁邊。有的社區(qū)采用的是“蓋中蓋”垃圾 桶，像這種

21、垃圾桶的便利之處就在于不必用手翻蓋，只需將要扔的垃圾頂開蓋 子，就可以將手中的垃圾丟進桶內。但這種垃圾桶仍然存在缺陷，有些大件垃 圾因垃圾桶的蓋口較小很難扔進桶內。上述現(xiàn)象可見，在我國雖然分類垃圾桶 數(shù)量增多，但垃圾分類工作依然進展困難。四、分類垃圾桶的基本工作原理4. 1設計模型簡圖固定擋板圖1垃圾桶模型圖攝像頭各種傳感器活動隔板電路板固定隔板始回收f愴圖2垃圾桶切面圖圖3工作機理流程圖（感應范圍； /'圖4模型演示圖4. 2功能模塊介紹該分類垃圾桶主要可以分為兩大功能，一是可以實現(xiàn)自動分類的核心功 能，二是使垃圾桶多功能化的其他輔助功能。4. 2. 1核心功能：（1）垃圾分類自動化該款智能分類垃圾箱將傳統(tǒng)的人工分類垃圾轉變?yōu)橹悄芑?，由專門的系統(tǒng) 負責分揀垃圾，這樣的做法將大大地減少人工垃圾分類需要的大量的人力、物 力，不讓垃圾分類再成為令人頭疼的問題，而是如此簡單、如此便利，減少了 人們倒垃圾的負擔。 系統(tǒng)總體結構對