田冰新 崔珈豪 張浩浩 竇文淼
【摘 要】為了滿足現(xiàn)代城市發(fā)展的基本需要,且基于習(xí)總書記關(guān)于“綠水青山就是金山銀山”一些系列重要講話,由此提出基于ESP8266技術(shù)的智能垃圾桶.本項(xiàng)目采用WIFI的通信方式,實(shí)現(xiàn)手機(jī)與垃圾桶的互聯(lián),達(dá)到人機(jī)互動(dòng)的目的,同時(shí)搭配傳感器檢測(cè)技術(shù)實(shí)現(xiàn)其檢測(cè)垃圾種類及其桶內(nèi)容量的目的。
【關(guān)鍵詞】ESP8266;傳感器;人機(jī)互動(dòng);WIFI
1 緒論
隨著中國(guó)的高速發(fā)展,人們的生活節(jié)奏也隨著提高,生活垃圾也隨之增加,在本就忙碌的生活中增加了一份灰色,隨著人們保護(hù)環(huán)境的意識(shí)愈發(fā)的強(qiáng)烈,垃圾分類便成為了大部分民眾保護(hù)環(huán)境的一種手段。為了方便人民的生活,提高人民的生活質(zhì)量,保護(hù)我們賴以生存的環(huán)境,智能垃圾桶已經(jīng)成為一個(gè)重要的研究課題,這對(duì)于更好地服務(wù)民眾且對(duì)與民眾潛移默化下形成垃圾分類的意識(shí)具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。
2 總體設(shè)計(jì)
此設(shè)計(jì)依托于集成 Wi-Fi 芯片ESP8266為主要控制芯片,輔以金屬檢測(cè)模塊、語(yǔ)音模塊、顯示模塊、光電類傳感器模塊、電源模塊等模塊,以此來(lái)實(shí)現(xiàn)智能垃圾桶的各項(xiàng)功能。硬件設(shè)計(jì)原理圖如圖2-1所示。以下為主要模塊所代表的不同功能:
(1)ESP8266:與移動(dòng)終端進(jìn)行通訊,實(shí)現(xiàn)人機(jī)交互,同時(shí)承擔(dān)整個(gè)系統(tǒng)的中心控制。
(2)金屬檢測(cè)模塊:智能識(shí)別金屬類垃圾,做出判別,實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單的垃圾分類。
(3)光電類傳感器模塊:實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)桶內(nèi)余量狀態(tài),反饋給顯示模塊及移動(dòng)終端。
(4)顯示模塊:實(shí)時(shí)顯示垃圾桶的狀態(tài)。
(5)語(yǔ)音模塊:對(duì)垃圾桶內(nèi)余量警戒值及金屬物的檢測(cè)做出提醒,進(jìn)一步便于人們做出相對(duì)反應(yīng)。
(6)電源模塊:對(duì)整個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行供電,具備太陽(yáng)能充電的功能。
3 具體實(shí)施
本項(xiàng)目所設(shè)計(jì)出的智能垃圾桶如下圖所示,包括:1、ESP8266;2、紅外傳感器;3、WiFi模塊;4、太陽(yáng)能電池板;5、移動(dòng)終端;6、垃圾箱頂蓋;7、頂蓋的支撐柱;8、垃圾箱;9、語(yǔ)音模塊;10、容量檢測(cè)模塊;11、顯示模塊;12、金屬檢測(cè)模塊。
其結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)為:太陽(yáng)能電池板通過(guò)螺栓固定在垃圾箱頂蓋,垃圾箱頂蓋與頂蓋的支撐柱焊接固定,頂蓋的支撐柱與垃圾箱焊接固定.垃圾箱頂蓋通過(guò)螺栓固定有紅外傳感器、金屬檢測(cè)模塊、測(cè)距傳感器、金屬檢測(cè)模塊與ESP8266連接,整個(gè)設(shè)備通過(guò)WiFi的無(wú)線連接方式與移動(dòng)終端進(jìn)行交互。
其具體操作為:桶蓋的自動(dòng)閉合由小型電機(jī)完成,傳感器感應(yīng)到符合條件的“垃圾”,將開蓋的信號(hào)傳入ESP8266,由其發(fā)出指令啟動(dòng)電機(jī)完成開蓋動(dòng)作,完成投放動(dòng)作后斷開電機(jī)的供電使桶蓋閉合,檢測(cè)到金屬類垃圾時(shí)則發(fā)出警告命令,將不會(huì)驅(qū)動(dòng)電機(jī)打開桶蓋;移動(dòng)終端則是通過(guò)WIFI信號(hào)與垃圾桶連接從而監(jiān)測(cè)垃圾桶的實(shí)時(shí)狀態(tài);其整個(gè)設(shè)備的電力系統(tǒng)原理為通過(guò)太陽(yáng)能電池板與電源模塊的配合使用達(dá)到對(duì)蓄電池進(jìn)行充放電的功能,達(dá)到可持續(xù)性使用的目的,減少電池污染,不至于違背設(shè)計(jì)初衷。
各整個(gè)系統(tǒng)各個(gè)模塊的選取為:控制芯片為集成 Wi-Fi 芯片ESP8266,此芯片可滿足本設(shè)計(jì)的控制及通信需求;紅外傳感器采用反射式光電傳感器ITR20001;測(cè)距傳感器采用GY-530;WiFi模塊采用ESP8266通訊模塊.
4 項(xiàng)目?jī)?yōu)缺點(diǎn)
傳統(tǒng)的垃圾桶需要人工的檢查是否裝滿,是否需要清理,而且在進(jìn)行垃圾回收時(shí),還需要人工區(qū)分垃圾種類,人在不經(jīng)意間總會(huì)將垃圾分錯(cuò)類,大大地增加了環(huán)衛(wèi)工人的工作負(fù)擔(dān),因此我們?cè)诖隧?xiàng)目在其缺點(diǎn)上進(jìn)行改進(jìn):加入了金屬檢測(cè)模塊,可以更好的給垃圾做分類和識(shí)別,并且增加了WiFi模塊可以更讓好了解其分類情況,比如檢測(cè)垃圾是否裝滿,金屬檢測(cè)等,對(duì)垃圾桶的后續(xù)開發(fā)奠定了很好的基礎(chǔ)。同時(shí)本項(xiàng)目具有模式創(chuàng)新和科技創(chuàng)新,可以很好的改變現(xiàn)有城市環(huán)衛(wèi)工作方式并為未來(lái)城市規(guī)劃、領(lǐng)導(dǎo)決策提供大數(shù)據(jù)支撐。
但是本設(shè)計(jì)也具有一些不足之處,它目前只能區(qū)分金屬垃圾和非金屬垃圾,并不能更加系統(tǒng)的細(xì)分垃圾的種類,因此我們?cè)谠O(shè)計(jì)之初就具有多個(gè)功能的擴(kuò)充口,以期望在獲取了足夠的知識(shí)后不斷將此設(shè)計(jì)進(jìn)行完善,最終使其成為一個(gè)全面的設(shè)計(jì),為改善我們的生活環(huán)境、促進(jìn)人們垃圾分類的認(rèn)知做出貢獻(xiàn)。
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(作者單位:桂林電子科技大學(xué)信息科技學(xué)院)