基于 AI的智能垃圾分類系統(tǒng)

1、基于 AI的智能垃圾分類系統(tǒng)【摘要】“十三五”期間我國的垃圾分類工作作為國家生態(tài)文明建設(shè)、城市環(huán)境保護、資源回收再利用的重要一環(huán)，取得了輝煌的成績。但是進入“十四五”期間隨著垃圾分類工作的穩(wěn)步推進與深化，城鎮(zhèn)的生活垃圾分類和處理設(shè)施開始暴露出了一些問題。本系統(tǒng)結(jié)合AI技術(shù)提高了設(shè)施的智能化與現(xiàn)代化程度?？梢詫χ車h(huán)境與桶內(nèi)情況進行實時智能監(jiān)測，并且改進了設(shè)施的交互方式，使得操作更加簡單、智能，并且利用了邊緣計算技術(shù)使得系統(tǒng)部署更加簡便、快捷，加快了建立支持分類投放、分類收集、分類運輸、分類處理的生活垃圾處理系統(tǒng)的部署速度。【關(guān)鍵字】嵌入式、垃圾分類、人工智能1引言當今社會，人們在追求經(jīng)濟高速發(fā)

2、展的同時，也開始不斷地追求生活的舒適。同時，近年來,隨著經(jīng)濟社會發(fā)展、城市規(guī)模擴大,生活垃圾的產(chǎn)生量不斷增加。早在“十三五”期間，我國就有46個重點城市開展生活垃圾分類先行先試、示范引導(dǎo)，居民小區(qū)覆蓋率達到86.6%，基本建成了生活垃圾分類投放、分類收集、分類運輸、分類處理系統(tǒng)，探索形成了一批可復(fù)制、可推廣的生活垃圾分類模式和經(jīng)驗。全國生活垃圾分類收運能力約50萬噸/日，餐廚垃圾處理試點工作穩(wěn)步推進，廚余垃圾處理能力有較大提升1。但是目前大部分城鎮(zhèn)生活垃圾分類和處理設(shè)施依舊還存在著處理能力不足、存量填埋設(shè)施環(huán)境風(fēng)險隱患大、管理體制機制不健全等急需改進的問題。主要是現(xiàn)有收運和處理設(shè)施體系難以滿足

3、分類要求，分類收運設(shè)施存在突出短板。如今“撤桶并點”已成為垃圾分類的新模式，并已在北京、杭州、長沙、宿遷等市成功試點?！俺吠安Ⅻc”，顧名思義是將大量的、分散的垃圾桶撤除，合并放置在專門的點位，實現(xiàn)分類垃圾桶精準投放、集中管理、減少收運源頭。本系統(tǒng)則致力于設(shè)計了一個智能垃圾分類回收站點，提高了垃圾分類回收的效率令我們在公共空間或家庭等場所能夠享受更加干凈整潔的環(huán)境，使得城市的風(fēng)貌更加文明明亮，助力對資源的回收和循環(huán)利用。2系統(tǒng)結(jié)構(gòu)本系統(tǒng)主要由三個部分構(gòu)成，一是AI視覺系統(tǒng)，由K210主控模塊、顯示模塊、物體放置平臺組成。二是AI語音系統(tǒng)，由LD3320語言識別模塊、聲音采集模塊組成。三是智能垃圾

4、桶系統(tǒng)，由Raspberry pico主控模塊、人體紅外感應(yīng)模塊、超聲波測距模塊、電機驅(qū)動模塊、大扭力舵機組成。AI視覺系統(tǒng)負責對平臺上的垃圾進行識別并分類，并顯示垃圾的分類結(jié)果提示使用者，以便使用者對垃圾進行正確投放。AI語音系統(tǒng)負責與使用者進行語言交互并與pico通信達到語言控制垃圾桶的功能，包括開關(guān)指定垃圾桶、語言喚醒、系統(tǒng)關(guān)鍵詞設(shè)定等功能。智能垃圾桶系統(tǒng)負責整個站點的數(shù)據(jù)交互、根據(jù)語言指令操控電機令垃圾桶完成相應(yīng)動作、人體感應(yīng)、垃圾超限報警等功能。3系統(tǒng)方案攝像頭采集放置平臺上的圖像信號，將信號傳輸至K210經(jīng)過內(nèi)置的垃圾分類模型進行識別，識別成功后根據(jù)分類結(jié)果控制LCD屏顯示不同顏色

5、提示使用者分類結(jié)果。使用者可以通過語音指令打開相應(yīng)的垃圾桶。圖1 流程圖4硬件設(shè)計4.1主控芯片AI視覺系統(tǒng)選用K210作為主控，該芯片采用RISC-V開源指令集架構(gòu)， 是一個600Mhz雙核64位處理器，兩個核心均支持雙精度指令加速，內(nèi)置支持CNN加速的KPU，0.3W的功耗算力高達1TOPS。AI語音系統(tǒng)選用Raspberry Pi pico作為主控模塊與LD3320通信并且控制舵機、超聲波等傳感器。4.2 AI視覺系統(tǒng)本系統(tǒng)在K210的基礎(chǔ)上選用OV5640攝像模組作為圖像采集模塊，OV5640最高支持QSXGA(500W)圖像尺寸輸出，具有自動曝光、自動白平衡、等功能。利用一塊2.4寸的LCD屏顯示分類結(jié)果。4.3 AI語音系統(tǒng)本系統(tǒng)選用LD3320語音識別模塊配合Raspberry Pi pico實現(xiàn)語音控制功能，該模塊敏度高、可靠性強、支持中英文最高50條語音指令、4條控制指令、僅0.3W的靜態(tài)功耗非常適合電池供電的產(chǎn)品。5結(jié)語本文介紹了基于Raspberry Pi p