于昕梅，周月霞，樊 耘，蔣業(yè)文，譚海曙

（佛山科學(xué)技術(shù)學(xué)院 電子信息工程系，廣東 佛山 528000）

互聯(lián)網(wǎng)+背景下智能垃圾管理系統(tǒng)設(shè)計(jì)

于昕梅，周月霞，樊 耘，蔣業(yè)文，譚海曙

（佛山科學(xué)技術(shù)學(xué)院 電子信息工程系，廣東 佛山 528000）

根據(jù)智慧城市建設(shè)內(nèi)涵，創(chuàng)新提出了對(duì)用戶垃圾分類進(jìn)行激勵(lì)管理的理念，結(jié)合嵌入式系統(tǒng)和數(shù)據(jù)庫(kù)管理技術(shù)，在小區(qū)等人群聚集區(qū)，完成了對(duì)用戶垃圾分類進(jìn)行激勵(lì)智能管理、實(shí)時(shí)檢測(cè)垃圾桶狀態(tài)以及實(shí)現(xiàn)環(huán)保人員智能調(diào)度等功能。該系統(tǒng)將大大提高市民垃圾分類的積極性。

實(shí)時(shí)檢測(cè)；智能管理；SW-M1000

在互聯(lián)網(wǎng)+背景下，智慧城市的基本理念是通過互聯(lián)網(wǎng)將無處不在的、被植入城市物體的智能化傳感器連接起來，最終實(shí)現(xiàn)人們對(duì)物理城市的全面感知，并調(diào)控城市各個(gè)方面資源達(dá)到可持續(xù)健康發(fā)展的目的，為人類創(chuàng)造更美好的城市生活。在這么多城市病的影響下，在現(xiàn)代社會(huì)信息技術(shù)的發(fā)展以及城市化的加快這兩個(gè)形勢(shì)下，城市如何進(jìn)一步發(fā)展，同時(shí)完成低碳轉(zhuǎn)型成為各界關(guān)注的焦點(diǎn)。

據(jù)統(tǒng)計(jì)，目前城市生活垃圾以平均每年8％～10％的速度增長(zhǎng)，我國(guó)668座城市中，有2/3被垃圾環(huán)帶包圍，這些垃圾埋不勝埋，燒不勝燒，造成了一系列嚴(yán)重危害。調(diào)查結(jié)果顯示，垃圾資源化潛力隨著生活水平和經(jīng)濟(jì)發(fā)展也不斷增長(zhǎng)。在垃圾成分中，可直接回收利用的資源占垃圾總量的42.9％，垃圾中的其他物質(zhì)也能轉(zhuǎn)化成資源。

源頭分類是垃圾處理的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，本系統(tǒng)結(jié)合嵌入式技術(shù)和數(shù)據(jù)庫(kù)管理技術(shù)，在小區(qū)等人群聚集區(qū)，完成了對(duì)用戶垃圾分類進(jìn)行激勵(lì)智能管理、實(shí)時(shí)檢測(cè)垃圾桶狀態(tài)以及實(shí)現(xiàn)環(huán)保人員智能調(diào)度等功能。該系統(tǒng)的推廣應(yīng)用將激發(fā)市民參與并實(shí)行垃圾分類的積極性。

1 系統(tǒng)組成

智能垃圾管理系統(tǒng)主要執(zhí)行流程如圖1所示。注冊(cè)用戶打印分類標(biāo)簽貼于分類好的垃圾袋上，系統(tǒng)統(tǒng)計(jì)垃圾正確分類數(shù)據(jù)，根據(jù)規(guī)則對(duì)相應(yīng)用戶進(jìn)行積分獎(jiǎng)勵(lì)，從而有效激發(fā)用戶對(duì)垃圾進(jìn)行分類的積極性。

圖1 智能垃圾管理系統(tǒng)執(zhí)行流程

系統(tǒng)主要包括樓層采集器、物管終端和智能管理3部分。在每一樓層，安裝信息采集器，用戶將垃圾按要求分好類后，用垃圾袋裝好，在采集器處，利用注冊(cè)好的卡便在采集器處獲得一張與用戶身份唯一綁定的標(biāo)簽，用戶將標(biāo)簽貼到垃圾袋上并扔到該系統(tǒng)配置的垃圾桶里，系統(tǒng)檢測(cè)后，進(jìn)行積分獎(jiǎng)勵(lì)、智能調(diào)度和統(tǒng)計(jì)分析等。

所有采集器的數(shù)據(jù)必須實(shí)時(shí)地發(fā)回管理處的接收終端，在物管終端，主要負(fù)責(zé)實(shí)時(shí)收集用戶數(shù)據(jù)，根據(jù)用戶數(shù)據(jù)庫(kù)，反饋更新采集器內(nèi)用戶信息。同時(shí)，每一個(gè)垃圾桶（包括戶外和戶內(nèi)）都能夠?qū)⑵渥陨淼臓顟B(tài)（空滿程度）傳輸?shù)轿锕芙K端，并在終端上顯示出來，管理處可根據(jù)這些信息對(duì)環(huán)衛(wèi)工人進(jìn)行調(diào)度，可有效地緩解垃圾分類與環(huán)衛(wèi)工人工作量提升的矛盾。

系統(tǒng)硬件部分多選擇典型電路，且系統(tǒng)擴(kuò)展與外圍設(shè)備的配置水平充分滿足應(yīng)用系統(tǒng)的功能要求，使硬件系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)化、模塊化，并留有適當(dāng)?shù)挠嗟?，方便進(jìn)行二次開發(fā)。軟件部分注重接口，上位機(jī)可在多種操作系統(tǒng)上運(yùn)行，符合主流技術(shù)，以利于將來系統(tǒng)的維護(hù)和升級(jí)。

2 系統(tǒng)設(shè)計(jì)

2.1 采集器

采集器采用SW-M1000為控制核心，RF模塊讀取用戶IC卡信息，紅外檢測(cè)模塊獲取垃圾桶狀態(tài)信息，將信息通過RF24L01無線模塊發(fā)送到終端，終端判斷信息種類并根據(jù)Qt編寫的上位機(jī)查詢用戶數(shù)據(jù)，將其反饋到采集器，采集器通過LCD顯示模塊顯示出用戶信息，并且利用熱敏打印機(jī)打印出與用戶唯一對(duì)應(yīng)的標(biāo)簽，對(duì)應(yīng)的系統(tǒng)硬件框圖如圖2所示。

圖2 系統(tǒng)硬件框圖

2.2 系統(tǒng)軟件

系統(tǒng)軟件采用層次化結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，分為數(shù)據(jù)采集層，數(shù)據(jù)鏈路層、用戶管理界面層，這樣方便系統(tǒng)擴(kuò)展與維護(hù)。

（1）下位機(jī)軟件。下位機(jī)軟件負(fù)責(zé)硬件部分采集相關(guān)信息，將采集到的信息送到上位機(jī)中并接收上位機(jī)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理。

圖3 軟件系統(tǒng)框圖

（2）上位機(jī)軟件。上位機(jī)軟件系統(tǒng)的主要框圖如圖3所示。上位機(jī)軟件完成系統(tǒng)數(shù)據(jù)處理、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、數(shù)據(jù)反饋、數(shù)據(jù)顯示等核心工作，是進(jìn)行信息交流的樞紐。主要包括建立用戶數(shù)據(jù)庫(kù)，完成用戶信息的增、刪、查、改等功能；對(duì)下位機(jī)傳來的數(shù)據(jù)進(jìn)行解密接收；利用接收來的數(shù)據(jù)查找對(duì)應(yīng)的用戶信息加密并發(fā)送；根據(jù)接收到的數(shù)據(jù)種類作出相應(yīng)的處理，如垃圾桶狀態(tài)或用戶信息等。

3 系統(tǒng)創(chuàng)新點(diǎn)

3.1 系統(tǒng)設(shè)計(jì)理念創(chuàng)新

在系統(tǒng)設(shè)計(jì)理念方面，本系統(tǒng)既不依賴外部設(shè)施自成系統(tǒng)，又可以與抄表、停車管理、收費(fèi)系統(tǒng)等進(jìn)行整合，有效地提高了住宅小區(qū)管理的統(tǒng)一性、安全性以及效率。通過用戶注冊(cè)刷卡實(shí)現(xiàn)垃圾管理實(shí)名制，對(duì)正確分類垃圾有償回收，能夠有效地提高市民對(duì)垃圾分類的積極性，并在很大程度上緩解垃圾分類與環(huán)衛(wèi)工人工作量提升的矛盾。

3.2 系統(tǒng)技術(shù)實(shí)現(xiàn)創(chuàng)新

在系統(tǒng)技術(shù)實(shí)現(xiàn)方面，標(biāo)簽與用戶唯一對(duì)應(yīng)，利用采集器打印的標(biāo)簽代替了專用垃圾袋，使用方便，節(jié)約成本。對(duì)用戶注冊(cè)卡，沒有特別限定，任何M1卡都能夠用來注冊(cè)，便于系統(tǒng)整合。實(shí)時(shí)檢測(cè)垃圾桶的空滿狀態(tài)，并反饋到管理處，實(shí)現(xiàn)智能調(diào)度。

4 系統(tǒng)測(cè)試

系統(tǒng)的設(shè)計(jì)是可擴(kuò)展的、易延伸結(jié)構(gòu)。

（1）硬件部分盡可能地選擇了典型電路，且系統(tǒng)擴(kuò)展與外圍設(shè)備的配置水平充分滿足應(yīng)用系統(tǒng)的功能要求，使硬件系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)化、模塊化，并留有適當(dāng)?shù)挠嗟?，方便進(jìn)行二次開發(fā)。

（2）軟件部分可在多種操作系統(tǒng)上運(yùn)行，符合主流技術(shù)，以利于將來系統(tǒng)的維護(hù)和升級(jí)。

其主控電路如圖4所示。

圖4 系統(tǒng)主控電路

5 小結(jié)

新技術(shù)的發(fā)展和城市化的進(jìn)程結(jié)合到一起的時(shí)候，就出現(xiàn)了城市發(fā)展的新的思路，助力城市以低碳和環(huán)保方式發(fā)展，提供和諧宜居的生活環(huán)境，創(chuàng)造綠色城市生活，提高城市的運(yùn)轉(zhuǎn)效率，促進(jìn)城市的可持續(xù)發(fā)展，打造高效城市管理和運(yùn)行。

本系統(tǒng)在互聯(lián)網(wǎng)+背景下，將智能垃圾管理與智能小區(qū)管理進(jìn)行整合，互聯(lián)互通，為智慧城市建設(shè)提供了一個(gè)新的模式和思路。

［1］華芯微特科技有限公司.SW-M1000微控制器手冊(cè)［M］.北京:華芯微特科技有限公司,2011.

［2］趙俊.ARM Cortex-M0從這里開始［M］.北京:航空航天大學(xué)出版社,2012.

［3］郭嘉凱,馬龍,魏小慶.智慧城市插上“互聯(lián)網(wǎng)+”翅膀［J］.軟件和集成電路,2016（377）:50-51.

［4］JASMIN Blanchette.C++GUI Qt4編程［M］.2nd ed.北京:電子工業(yè)出版社,2008.

【責(zé)任編輯：任小平renxp90@163.com】

Intelligent garbage management system based on Internet+

YU Xin-mei,ZHOU Yue-xia,FAN Yun,JIANG Ye-wen,TAN Han-shu
（Department of Electronics and Information Engineering,Foshan University,Foshan 528000,China）

In this paper,the idea of motivation management of garbage classification to users is put forward.In the residential quarter based on the construction of smart city,by using the embedded technology with database management,this system implements garbage management,real-time trash detection and optimizes dustmen dispatching.The system may improve the enthusiasm of the public waste classification.

real-time detection;intelligent management;SW-M1000

TP274.5

A

1008-0171（2016）06-0010-04

2016-03-14

廣東省自然科學(xué)基金資助項(xiàng)目（2015A030313639）；佛山市科技計(jì)劃資助項(xiàng)目（2012HC100291）

于昕梅（1974-），女，內(nèi)蒙赤峰人，佛山科學(xué)技術(shù)學(xué)院高級(jí)工程師。