包書凝

（重慶市巴蜀中學(xué)校，重慶 400054）

1 裝置介紹

1.1 射頻識(shí)別模塊

本設(shè)計(jì)采用射頻識(shí)別（RFID）技術(shù)實(shí)現(xiàn)對(duì)垃圾的智能分揀。在用戶投放垃圾時(shí)，RFID能夠讀取到垃圾的信息，并根據(jù)信息對(duì)垃圾進(jìn)行識(shí)別，識(shí)別后再利用頻率信號(hào)將信息由RFID標(biāo)簽傳送至RFID閱讀器，通過中間件處理后傳至單片機(jī)[1]。如果標(biāo)簽信息與單片機(jī)庫(kù)文件里的信息匹配成功，則通過機(jī)械結(jié)構(gòu)打開可回收的不同區(qū)域的垃圾桶蓋；若匹配不成功，則打開不可回收區(qū)域的垃圾桶蓋。此模塊具有靈敏度高、操作性強(qiáng)等智能分類的特點(diǎn)。

1.2 普通垃圾分類

非金屬垃圾通過RFID檢測(cè)，識(shí)別到標(biāo)簽信息，將標(biāo)簽信息傳輸?shù)絾纹瑱C(jī)，再通過單片機(jī)與其庫(kù)文件里信息對(duì)比，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)垃圾的精確分類。如果未識(shí)別到標(biāo)簽信息，就重新檢查；若還是不能識(shí)別，則它為不可回收垃圾。

1.3 金屬垃圾分類

由于普通的RFID電子標(biāo)簽與金屬混在一起后，會(huì)有金屬隔離，標(biāo)簽信息會(huì)出現(xiàn)亂碼。解決辦法有三種：一是當(dāng)單片機(jī)檢測(cè)到亂碼時(shí)，單片機(jī)可以當(dāng)作檢測(cè)到金屬來處理，但電子標(biāo)簽設(shè)計(jì)也可能出現(xiàn)技術(shù)出錯(cuò)，導(dǎo)致出現(xiàn)亂碼，因此此方法有一定缺陷；二是用金屬探測(cè)儀來檢測(cè)金屬，此方法受外界環(huán)境影響較大，若垃圾桶本身是金屬材質(zhì)，或者人們?nèi)永鴷r(shí)檢測(cè)到其身上存在金屬物品，就容易出錯(cuò)；三是使用抗金屬RFID電子標(biāo)簽，可以有效地避免出現(xiàn)亂碼的情況，但是此類標(biāo)簽價(jià)格比普通的電子標(biāo)簽貴兩到三倍。

通過比較，采用抗金屬RFID電子標(biāo)簽符合精準(zhǔn)判斷的要求，在一些精確度要求不高的地方可以采用普通標(biāo)簽。

2 裝置功能

2.1 裝置功能

2.1.1 自動(dòng)識(shí)別及智能分類

通過RFID技術(shù)對(duì)信息的多幀重復(fù)識(shí)別后將信息傳遞給單片機(jī)。單片機(jī)根據(jù)接收的標(biāo)簽信息對(duì)各裝置發(fā)出垃圾分類信息指令，使不同類垃圾落入不同區(qū)域，實(shí)現(xiàn)垃圾的精準(zhǔn)分類回收。

2.1.2 安全環(huán)保智檢

（1）安全監(jiān)測(cè)。垃圾桶內(nèi)安裝溫度傳感器，利用溫度傳感器實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)垃圾桶內(nèi)部溫度，一旦高于安全溫度，立即通過單片機(jī)調(diào)用語音報(bào)警系統(tǒng)發(fā)出報(bào)警信號(hào)。

（2）環(huán)保清理。垃圾桶頂部安裝超聲波傳感器，利用超聲波傳感器對(duì)垃圾桶存儲(chǔ)狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時(shí)檢測(cè)，通過單片機(jī)反饋到LCD顯示屏，顯示屏幕記錄剩余容量。若垃圾桶已滿，則提示人們不能再繼續(xù)投放垃圾，避免垃圾溢出污染環(huán)境，同時(shí)便于清潔人員按時(shí)清理垃圾。

2.2 功能介紹

2.2.1 射頻技術(shù)識(shí)別垃圾是否可回收

本設(shè)計(jì)通過RFID技術(shù)將微芯片嵌入產(chǎn)品制造中，產(chǎn)品在制造初期錄入是否可回收的信息，微芯片會(huì)向掃描器自動(dòng)發(fā)出各類產(chǎn)品的既定信息，從而實(shí)現(xiàn)本設(shè)計(jì)對(duì)產(chǎn)品的識(shí)別以及對(duì)已回收垃圾信息的后續(xù)處理。當(dāng)垃圾桶檢測(cè)到電子標(biāo)簽后，自動(dòng)錄入產(chǎn)品信息。整個(gè)過程不需要像條形碼技術(shù)那樣進(jìn)行人工掃描。

2.2.2 智能分類

垃圾桶對(duì)垃圾完成RFID識(shí)別后，芯片記錄垃圾的類別信息，然后傳遞給單片機(jī)，一旦垃圾進(jìn)入檢測(cè)分類區(qū)，單片機(jī)將垃圾信息與其庫(kù)文件信息比對(duì)，比對(duì)成功后就通過控制機(jī)械結(jié)構(gòu)運(yùn)動(dòng)打開相應(yīng)區(qū)域；如果比對(duì)不成功，則垃圾桶不可回收區(qū)域打開，實(shí)現(xiàn)了垃圾檢測(cè)分類的功能。

2.2.3 實(shí)時(shí)檢測(cè)垃圾桶內(nèi)儲(chǔ)存容量與溫度

使用溫度傳感器對(duì)垃圾桶內(nèi)部溫度進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，規(guī)避由于內(nèi)部器件發(fā)熱以及外部因素所導(dǎo)致的溫度高于安全溫度引起安全問題的風(fēng)險(xiǎn)。置于垃圾桶頂部的超聲波傳感器能實(shí)時(shí)檢測(cè)垃圾桶有效存儲(chǔ)空間，當(dāng)垃圾桶裝滿時(shí)發(fā)出信號(hào)，通過單片機(jī)控制顯示屏幕，提醒清潔人員對(duì)垃圾進(jìn)行處理。

2.2.4 自動(dòng)報(bào)警

在溫度傳感器的嚴(yán)格監(jiān)測(cè)下，當(dāng)垃圾桶溫度高于安全溫度時(shí)，垃圾桶的報(bào)警裝置立即啟動(dòng)，同時(shí)自行停止一切工作。

3 裝置創(chuàng)新點(diǎn)

3.1 精準(zhǔn)識(shí)別

RFID技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)對(duì)垃圾的精確識(shí)別。利用射頻信號(hào)空間耦合（電感或電磁耦合）傳輸特性，在閱讀器天線定向波束范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)對(duì)被識(shí)別物體所攜帶信息的自動(dòng)化提取和識(shí)別，發(fā)射的電磁波碰到目標(biāo)后反射，同時(shí)帶回目標(biāo)信息的特性，將信息傳遞給單片機(jī)。而且只要閱讀器天線布置合理，理論上就不存在檢測(cè)死角，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)電子標(biāo)簽的無漏識(shí)別。

3.2 多幀糾錯(cuò)

在保證閱讀器同時(shí)識(shí)別、逐個(gè)讀取RFID電子標(biāo)簽信息的條件下，通過針對(duì)同一標(biāo)簽進(jìn)行多幀重復(fù)識(shí)別，同時(shí)保留所有檢測(cè)的數(shù)據(jù)。最后對(duì)所有暫存的各幀標(biāo)識(shí)碼數(shù)據(jù)進(jìn)行糾錯(cuò)處理，即取相同識(shí)別度次數(shù)最多的數(shù)據(jù)作為實(shí)現(xiàn)智能精準(zhǔn)分類的正確標(biāo)簽數(shù)據(jù)，從而達(dá)到糾錯(cuò)的目的，將垃圾分類的精度提高到至少99%。

4 結(jié)語

中國(guó)現(xiàn)在正在建設(shè)綠色、美麗的中國(guó)，智能分類垃圾桶正符合現(xiàn)在的形勢(shì)。此設(shè)計(jì)的主要目的是逐漸引導(dǎo)人們轉(zhuǎn)變理念、思想，認(rèn)識(shí)到每一個(gè)人都有保護(hù)環(huán)境的責(zé)任，自發(fā)地保護(hù)環(huán)境。