城市垃圾桶智能管理系統分析論文

　　摘要：文章介紹了一種城市垃圾桶智能管理系統。該系統以AT89S52單片機為核心，結合超聲波和溫度傳感器采集垃圾桶狀態，最后通過GPRS模塊將信息傳輸到基于C/S模式的管理系統中，工作人員可根據管理系統中顯示的各垃圾桶狀態對其進行及時且有效的清理。由于本系統的應用能節省大量的人力、物力、財力等，而且方便垃圾桶的管理，因而具有較高的應用價值。

　　關鍵詞：垃圾桶；智能管理

　　1背景

　　目前城市中的小區、校園、工廠、醫院等人員集中場所或者人員稀少的郊區，垃圾的回收基本全部采用露天放置的垃圾桶，需要專門的人員利用垃圾車定時的進行垃圾桶的清理和維護工作，因此，經常會出現垃圾桶滿了得不到及時清理，對公共環境產生負面影響，甚至影響居民的生活；或者環保車來了，垃圾桶卻空空如也，造成不必要的車輛燃油和人工費用；煙頭或熱爐灰落入垃圾桶，導致火災的現象更是不容忽視。因此，迫切需求一種智能化的垃圾桶管理系統[1]。目前，國外在垃圾桶的智能管理方面已取得一定的成就，例如美國的大肚漢垃圾桶被廣泛應用。在國內智能化垃圾桶處理系統的首次亮相是在2010年上海世博會的世博園區，該垃圾桶全稱是“世博園區生活垃圾氣力輸送系統”，集容量檢測、除臭等處理為一體，成本高，難以在城市化推廣和普及[2]。針對上述不足，本文設計了一種成本相對較低，能夠廣泛應用的城市垃圾桶智能管理系統。系統采用超聲波傳感器定時檢測垃圾桶的剩余容量，采用溫度傳感器檢測桶內溫度，通過GPRS模塊將檢測結果傳輸到基于C/S模式的管理系統中，從而提高了垃圾回收的效率，節約了成本。

　　2系統整體功能

　　該系統的功能是實現垃圾桶容量、溫度的檢測，并將檢測結果通過GPRS模塊傳送到監控中心的管理系統中，以便于環衛工人了解所負責區域內垃圾桶的信息，使其能及時而有效的進行垃圾回收，提高了環衛工人的工作效率。另外溫度檢測功能可以使垃圾引發火災的概率降為零。

　　3系統終端設計

　　該系統終端由兩大部分組成：垃圾桶和硬件控制電路。其中垃圾桶為普通物業垃圾桶，桶體裝有傳感器。硬件控制電路由電源模塊、微控制器模塊、傳感模塊、顯示模塊、報警模塊和GPRS無線傳輸模塊等六個模塊組成.

　　3.1微控制器模塊

　　本系統采用STC公司生產一款基于MCS-51內核的低功耗、高性能的STC89C52RC作為微控制器，該芯片具有3個16位定時/計數器，4個外部中斷，全雙工串行口。具有結構簡單、中斷處理能力強的特點[3]。

　　3.2傳感模塊

　　3.2.1超聲波傳感模塊

　　系統采用超聲波測距傳感器測量垃圾桶可用容量，在垃圾桶桶口內邊緣均勻安裝多個超聲波測距傳感器HC-SR04。管理中心管理人員可發出指令，采集當前垃圾桶剩余容量（各超聲波傳感器測量的剩余容量的平均值）；當半數以上的超聲波傳感器檢測到垃圾桶滿時，則會主動發送數據至管理中心。從而實現了垃圾桶可用容量檢測[4]。

　　3.2.2溫度傳感模塊

　　溫度傳感模塊的傳感器為數字溫度傳感器DS18B20，系統采用多個DS18B20并均勻安裝在垃圾桶桶體內部表面，以獲取桶體內部溫度，當某個傳感器采集的溫度大于50℃，則垃圾桶內就有可能被投入煙頭或熱爐灰，則觸發單片機發出警報聲，當警報發出5分鐘，未得到及時處理，則會發送警報至管理中心。從而實現了對垃圾桶桶體溫度的檢測[5]。

　　3.3顯示和報警模塊

　　系統終端采用數碼管進行顯示，前四位數碼管顯示垃圾桶當前平均溫度（℃），后四位數碼管顯示垃圾桶當前剩余容量（mm），簡單方便，易讀取[6]。系統終端的報警模塊采用簡單的蜂鳴器報警，當垃圾桶桶體內某個溫度傳感器采集的溫度大于50℃，蜂鳴器會發出報警聲，警示居民倒入的垃圾有引發火災的危險。

　　3.4GPRS無線傳輸模塊

　　與有線方式相比，GPRS無線傳輸方式具有很好的抗干擾性能，較低的功率，較高的數據傳輸速率等特點。系統中，GPRS無線傳輸模塊采用SIM900A，以短信收發方式，將采集的桶體剩余容量以及桶體內溫度傳送到監控中心的上位機。

　　3.5電源模塊

　　對于整個系統而言，電源供電模塊的穩定可靠是系統平穩運行的前提和基礎。系統中單片機供電電壓為直流5V，電源的獲取是由交流電220V經過降壓、整流、濾波、穩壓幾個步驟得到，穩壓部分采用7805穩壓模塊。

　　4系統的軟件設計

　　在城市垃圾桶智能管理系統中，垃圾桶終端信息通過GPRS模塊傳輸到監控中心的上位機管理系統中。管理系統是以Visualstudio2010作為開發平臺，Microsoftsqlserver2008作為數據庫開發平臺。采用C#語言編程開發的C/S架構的系統軟件。在系統中，可以對采集的各垃圾桶信息每隔20分鐘重新更新顯示，也可以由上位機系統主動發出命令進行信息采集，當垃圾桶將滿時會有信息提示。系統主界面包括小區管理、端口設置、信息采集，界面友好且操作方面。

　　5結束語

　　該項目能夠實現城市垃圾桶的智能管理，很大程度的提高了垃圾的回收效率，節省了一定的人力、物力和財力。該設計方案能夠實現基本功能，但在實際應用中，由于垃圾桶內、外環境較差，所以還有很多問題需要解決。例如，終端硬件電子線路保護等問題仍需要繼續探究與改善，最終使系統符合智能化的要求。

　　參考文獻：

　　[1]辛政華，路紅梅，胡良益，等.基于物聯網的智能垃圾桶系統設計[J].儀器儀表用戶，2011，06:37-39.

　　[2]馬國玉，江冰，李光云，等.基于射頻技術的智能清潔管理系統研究[J].微處理機，2014，02:77-80.

　　[3]宋睿.單片機應用系統開發現狀研究[J].科技創新與應用，2016，14:144.

　　[4]劉義杰，王薪巖，錢躍.基于單片機的超聲波測距裝置設計[J].電子測試，2016，13:7-8.

　　[5]曾思通.基于STC89C52單片機的智能溫度控制器設計[J].科技創新與應用，2013，35:28-29.

　　[6]陳忠平.51單片機c語言程序設計經典實例[M].北京:中國鐵道出版社，2012.

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