基于射頻無線網(wǎng)的城市垃圾回收系統(tǒng)研究

李艷+楊剛+任愛峰

摘 要： 針對目前城市生活垃圾信息化程度不高的現(xiàn)狀，并且結(jié)合當(dāng)下的社會熱點問題，提出一種基于射頻無線網(wǎng)的城市垃圾回收系統(tǒng)，包括系統(tǒng)功能描述、硬件設(shè)計、軟件設(shè)計。該系統(tǒng)運用傳感器技術(shù)與射頻無線網(wǎng)技術(shù)，實現(xiàn)城市垃圾箱的信息采集，達(dá)到城市垃圾桶遠(yuǎn)距離、定點、實時監(jiān)測三大亮點，改進(jìn)垃圾收集過程中運輸費高，耗時長，實現(xiàn)垃圾從產(chǎn)生源頭到處置終端的全程動態(tài)跟蹤與監(jiān)控。

關(guān)鍵詞： 垃圾回收系統(tǒng)； 射頻無線網(wǎng)； 傳感器； 信息采集

中圖分類號： TN911?34 文獻(xiàn)標(biāo)識碼： A 文章編號： 1004?373X（2015）16?0048?03

Study on urban garbage collection system based on RF wireless network

LI Yan， YANG Gang， REN Aifeng

（Xian Peihua University， Xian 710125， China）

Abstract： In view of the present situation that the city life garbage informatization level is not high， a kind of city garbage collection system based on RF wireless network is put forward by combining with the hot spots of society. The system function description， hardware design and software design are introduced. The sensor technology and RF wireless network technology are used in the system to realize information acquisition of city garbage boxes， and achieve remote， fixed?point and real?time monitoring of city garbage boxes. The system decreased the transportation fee and time consumption during garbage collection， and implemented the whole?course dynamic tracking and monitoring from the garbage generating source to treatment terminal.

Keywords： garbage collection system； RF wireless network； sensor； information acquisition

0 引 言

生活垃圾時刻都在產(chǎn)生，而垃圾的收集與運輸過程占到垃圾處理費用的50%～70%。生活垃圾從產(chǎn)生地到處理廠（填埋場或焚燒廠或分選廠），往往需要經(jīng)歷1～7天復(fù)雜的收集和運輸過程，生活垃圾收集點多且分散，達(dá)不到日產(chǎn)日清的目的。

隨著社會經(jīng)濟(jì)水平的發(fā)展，人們對生活環(huán)境的要求不斷提高。近年來城市垃圾的收集與運輸問題也越來越突出，對遠(yuǎn)距離、定點、實時監(jiān)測城市垃圾信息的要求也越來越迫切，因此垃圾回收系統(tǒng)研究迫在眉睫。該設(shè)計秉承了無線射頻網(wǎng)絡(luò)遠(yuǎn)距離、定點、實時監(jiān)測的優(yōu)點，城市垃圾系統(tǒng)的創(chuàng)建，解決了垃圾收集與采集過程中出現(xiàn)的不能及時清理造成垃圾堆積影響居民正常生活、避免了垃圾桶內(nèi)被丟入棄嬰和小動物等生命體沒有及時發(fā)現(xiàn)而造成死亡的社會熱點問題，同時通過遠(yuǎn)距離、定點、實時監(jiān)測預(yù)防了由垃圾桶起火而引發(fā)的火災(zāi)。利用研究垃圾回收系統(tǒng)解決社會中的一些熱點問題，響應(yīng)了目前構(gòu)建環(huán)保清潔城市的主題，同時為改善居住環(huán)境，打造美麗城市增色。

1 系統(tǒng)概述

基于射頻無線網(wǎng)的垃圾回收系統(tǒng)分為3個模塊：

（1） 傳感器采集垃圾點的信息，分別通過熱釋電傳感器和聲音傳感器判斷是否有生命體，避免有人將小孩或小動物丟進(jìn)垃圾桶內(nèi)造成死亡。通過溫度傳感器判斷垃圾桶是否起火，從而避免城市中由垃圾桶引起的火災(zāi)。通過紅外傳感器判斷垃圾桶內(nèi)垃圾的存儲量，從而實時地清理城市垃圾桶的垃圾，構(gòu)建一個清潔環(huán)保型城市。

（2） 通過SI4432組成的無線網(wǎng)，實時地傳達(dá)每個垃圾桶采集到的信息給附近的垃圾中轉(zhuǎn)站實現(xiàn)遠(yuǎn)距離、定點、實時監(jiān)測的目的。

（3） 由中轉(zhuǎn)站將采集到的信息通過GSM網(wǎng)絡(luò)發(fā)送給附近的垃圾運輸車形成一個遠(yuǎn)距離、定點、實時監(jiān)測城市垃圾信息的互聯(lián)垃圾站系統(tǒng)。

2 系統(tǒng)功能

2.1 監(jiān)測垃圾桶內(nèi)是否有生命體

通過熱釋電傳感器和聲音傳感器判斷垃圾桶內(nèi)是否有生命體，如若有則通過SI4432組成的無線網(wǎng)發(fā)送給垃圾中轉(zhuǎn)站，垃圾中轉(zhuǎn)站再通過GSM網(wǎng)絡(luò)實時地調(diào)度人員去救援，如圖1所示。

圖1 檢測垃圾桶內(nèi)是否有生命體

2.2 監(jiān)測垃圾桶內(nèi)垃圾的存儲量

若熱釋電傳感器和聲音傳感器探測到垃圾桶內(nèi)無生命體則垃圾桶進(jìn)行自動壓縮，壓縮后通過紅外傳感器探測垃圾桶內(nèi)垃圾的存儲量，同樣通過SI4432組成的無線網(wǎng)發(fā)送給垃圾中轉(zhuǎn)站，垃圾中轉(zhuǎn)站再通過GSM網(wǎng)絡(luò)與運輸車進(jìn)行交互，調(diào)度運輸車去實時地清理已滿的垃圾，如圖2所示。

圖2 監(jiān)測垃圾桶內(nèi)垃圾的存儲量

2.3 定點采集各個點的垃圾信息

通過定點監(jiān)測垃圾桶內(nèi)的信息，實時的將垃圾桶的地點傳輸給運輸車，節(jié)省垃圾運輸費的同時收集了城市的垃圾。

3 系統(tǒng)硬件設(shè)計

3.1 熱釋電傳感器

熱釋電傳感器主要是由一種高熱電系數(shù)的材料，如鋯鈦酸鉛系陶瓷、鉭酸鋰、硫酸三甘鈦等制成尺寸為2 mm×1 mm的探測元件。在每個探測器內(nèi)裝入1個或2個探測元件，并將2個探測元件以反極性串聯(lián)，以抑制由于自身溫度升高而產(chǎn)生的干擾。由探測元件將探測并接收到的紅外輻射轉(zhuǎn)變成微弱的電壓信號，經(jīng)裝在探頭內(nèi)的場效應(yīng)管放大后向外輸出。

3.2 聲音傳感器

聲音傳感器的作用相當(dāng)于一個話筒（麥克風(fēng)），它用來接收聲波，顯示聲音的振動圖像。

3.3 SI4432無線模塊

SI4432收發(fā)器是新的EZRadioPRO系列產(chǎn)品中的新產(chǎn)品，它保留了以前產(chǎn)品的所有優(yōu)點，比如：高集成度、低成本、靈活性、外圍精簡和很容易設(shè)計等特點。綜合來說，它更適合復(fù)雜的應(yīng)用和提供一些強大的功能和特性。

4 系統(tǒng)軟件設(shè)計

4.1 判斷生命體流程圖

通過熱釋電傳感器和聲音傳感器判斷垃圾桶內(nèi)是否有生命體，如若有則通過SI4432組成的無線網(wǎng)發(fā)送給垃圾中轉(zhuǎn)站，垃圾中轉(zhuǎn)站再通過GSM網(wǎng)絡(luò)實時地調(diào)度人員去救援，流程圖如圖3所示。

圖3 判斷生命體流程圖

部分代碼如下：

const int buttonPin = 2；
const int ledPin = 13；
void setup（） {
pinMode（ledPin， OUTPUT）；
pinMode（buttonPin， INPUT）；
}
void loop（）
{
if （digitalRead（buttonPin） == HIGH）
{
digitalWrite（ledPin， HIGH）；
}
else {
digitalWrite（ledPin， LOW）；
}
}

4.2 判斷垃圾存儲量流程圖

若熱釋電傳感器和聲音傳感器探測到垃圾桶內(nèi)無生命體則垃圾桶進(jìn)行自動壓縮，壓縮后通過紅外傳感器探測垃圾桶內(nèi)垃圾的存儲量，同樣通過SI4432組成的無線網(wǎng)發(fā)送給垃圾中轉(zhuǎn)站，垃圾中轉(zhuǎn)站再通過GSM網(wǎng)絡(luò)與運輸車進(jìn)行交互，調(diào)度運輸車去實時地清理已滿的垃圾。判斷垃圾存儲量流程如圖4所示。

圖4 判斷垃圾存儲量流程圖

部分代碼如下：

#define uchar unsigned char

#define uchar unsigned char

#define unit unsigned int

Uchar code table[]={0xc0，0xf9，0xa4，0xb0，ox99，0x92，0x82，0xf8，0x80，0x90}；

Sbit a=P1^6；

Sbit gew=p2^0；

Sbit shiw=p2^1；

Sbit baiw=p2^2；

Sbit qianw=p2^3；

Uchar qian，bai，shi，g，e，i，o，p，q；

Unsigned long int temp，zhi，b，c，d；

Void delay（uchar z）

{

Uchar x，y；

For（x=z；x>0；x??）

For（y=27；y>0；y??）；

}

Void bo（）

{

Delay（1）；

Void init（）

{

EA=1；

EX0=1；

TMOD=0X01；

TH0=0；

TL0=0；

IT0=1；

}

Void display（）

{

Temp=zh i；

If （temp>999） q=1；else q=0；

If （temp>99） p=1；else p=0；

If （temp>9） o=1；elseo=0；

Qian=temp/1000；

bai=temp%1000/100；

shi=temp%1000%100/10；

ge=temp%10；

}

5 結(jié) 語

該項目運用傳感器技術(shù)與射頻無線網(wǎng)技術(shù)，實現(xiàn)城市垃圾箱的信息采集（垃圾量、溫度、危險物等），達(dá)到城市垃圾桶遠(yuǎn)距離、定點、實時監(jiān)測的三大亮點，嘗試解決社會中的一些熱點問題，響應(yīng)了目前構(gòu)建環(huán)保清潔城市的主題，同時為改善居住環(huán)境，打造美麗城市增色。

參考文獻(xiàn)

[1] 劉篤仁.傳感器原理及應(yīng)用技術(shù)[M].西安：西安電子科技大學(xué)出版社，2013.

[2] 李建忠.單片機(jī)原理及應(yīng)用[M].西安：西安電子科技大學(xué)出版社，2013.

[3] 李秀麗，周明遠(yuǎn)，樊麗，等.基于物聯(lián)網(wǎng)的城市垃圾分類回收系統(tǒng)研究[J].工業(yè)安全與保護(hù)，2014（7）：64?66.

[4] 吳書超，李新輝.國內(nèi)外生活垃圾源頭分類研究現(xiàn)狀及對我國的啟示[J].環(huán)境衛(wèi)生工程，2010（5）：36?38.

[5] 何麗娜.基于全自動智能垃圾分類的研究[J].機(jī)械工程師，2009（7）：34?35.

[6] 謝川，彭穎.基于RFID技術(shù)的智能垃圾回收協(xié)作研究[J].四川大學(xué)學(xué)報：自然科學(xué)版，2011（3）：556?560.