基于無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)的垃圾分類App設(shè)計(jì)與開(kāi)發(fā)

李?yuàn)W永 李 雯

（安徽新華學(xué)院大數(shù)據(jù)與人工智能學(xué)院，安徽 合肥 230088）

0 引言

當(dāng)下，環(huán)境保護(hù)問(wèn)題越來(lái)越受到人們的重視，自2019年開(kāi)始，“垃圾分類”逐漸成為一種新時(shí)尚。實(shí)行垃圾分類，呼吁全民參與從源頭進(jìn)行垃圾減量和資源分類回收利用，既可以有效減少垃圾處理成本，也是一個(gè)行之有效的改善環(huán)境污染的辦法。分類在指間，文明在心間，實(shí)現(xiàn)分類垃圾無(wú)疑對(duì)每一個(gè)人都提出了更高要求，但就目前現(xiàn)狀來(lái)看，仍存在一些問(wèn)題，主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：（1）垃圾分類認(rèn)知程度層次不一。目前垃圾分類推廣和實(shí)施明顯一線城市做法較佳，二三線城市次之，中小型縣城乃至城鄉(xiāng)民眾大多缺乏垃圾分類意識(shí)，垃圾分類標(biāo)準(zhǔn)模糊，宣傳教育不足，垃圾分類意識(shí)還有待提高[1]。（2）垃圾桶清運(yùn)不及時(shí)造成垃圾堆積。受限于資源回收處理的效率和環(huán)衛(wèi)清潔工人人手不足等原因，部分地區(qū)的垃圾桶由于長(zhǎng)時(shí)間得不到及時(shí)有效的清理,各類垃圾往往外溢到路面上，嚴(yán)重影響到周圍的環(huán)境衛(wèi)生。（3）專門(mén)針對(duì)垃圾分類的App應(yīng)用偏少。當(dāng)下，手機(jī)已經(jīng)廣泛應(yīng)用于人們生活中衣食住行的各個(gè)方面，盡管經(jīng)常有各類新聞自媒體宣傳報(bào)道有關(guān)于垃圾分類的話題，但此類話題分散于海量網(wǎng)絡(luò)資訊中，難以被民眾有效關(guān)注。若能將有關(guān)垃圾分類的科普知識(shí)、政策法規(guī)匯聚于一個(gè)手機(jī)App，同時(shí)引導(dǎo)和幫助人們有效實(shí)施正確的垃圾分類，則具有較高的市場(chǎng)應(yīng)用前景。

1 項(xiàng)目創(chuàng)新性

在“智能城市化”步伐日益加速的前景下，傳統(tǒng)的依靠人工分辨垃圾分類的方式已經(jīng)無(wú)法滿足與日俱增的垃圾產(chǎn)量，發(fā)展生活垃圾快速分類技術(shù)已經(jīng)迫在眉睫。為解決生活垃圾數(shù)量多、種類繁、降解慢等問(wèn)題，本文提出開(kāi)發(fā)“智衛(wèi)”App以幫助人們實(shí)現(xiàn)便捷、快速、精準(zhǔn)地投放分類垃圾。在垃圾桶安裝GPS、紅外感應(yīng)等無(wú)線傳感器，智能判斷垃圾桶位置和狀態(tài)，針對(duì)紅外感應(yīng)已經(jīng)被填滿的垃圾桶實(shí)現(xiàn)后臺(tái)自動(dòng)發(fā)送提醒消息通知環(huán)衛(wèi)部門(mén)及時(shí)清理更換[2]；在智能手機(jī)終端通過(guò)App實(shí)現(xiàn)垃圾分類相關(guān)的快速搜索查詢，同時(shí)通過(guò)App推送普及垃圾分類知識(shí)，設(shè)置積分獎(jiǎng)勵(lì)兌換活動(dòng)引導(dǎo)人們正確實(shí)施垃圾分類，助力生態(tài)文明建設(shè)以及國(guó)家的可持續(xù)發(fā)展。本項(xiàng)目具有如下創(chuàng)新性：（1）利用手機(jī)App宣傳推廣垃圾分類科普知識(shí)以及政策法規(guī)等，同時(shí)支持垃圾分類檢索識(shí)別，助力人們正確實(shí)施垃圾分類。（2）可以通過(guò)App快速查詢附近垃圾桶位置和填充狀態(tài)，不僅可以幫助人們快速正確投放垃圾，還可以自動(dòng)提醒環(huán)衛(wèi)清潔工人及時(shí)處理更換已經(jīng)填充滿的垃圾桶。（3）在垃圾桶安裝微型太陽(yáng)能電池及反光板，太陽(yáng)能電池可以為垃圾桶傳感器供電，同時(shí)也為夜間垃圾桶示廓Led燈帶供電，便于人們夜間快速找到垃圾桶[3]。

2 無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)技術(shù)原理

無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)是一種通過(guò)無(wú)線的通信技術(shù)把很多的傳感器以任意方式進(jìn)行聯(lián)合后而形成的網(wǎng)絡(luò)，無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)點(diǎn)只有“匯聚節(jié)點(diǎn)”和“傳感器節(jié)點(diǎn)”兩種，傳感器節(jié)點(diǎn)是分布在各個(gè)數(shù)據(jù)收集設(shè)備上的傳感器，起到數(shù)據(jù)收集的作用；匯聚節(jié)點(diǎn)則主要負(fù)責(zé)無(wú)線傳感器與網(wǎng)絡(luò)的連接，使整個(gè)系統(tǒng)通過(guò)任務(wù)管理器來(lái)管理和控制。構(gòu)成傳感器節(jié)點(diǎn)的主要有數(shù)據(jù)收集模塊單元、數(shù)據(jù)傳輸模塊單元、數(shù)據(jù)處理模塊單元以及能量供應(yīng)模塊單元，其中數(shù)據(jù)收集模塊的作用主要是采集傳感器周圍區(qū)域內(nèi)的各種信息并加以處理和轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的數(shù)據(jù)；數(shù)據(jù)傳輸模塊主要以無(wú)線通信技術(shù)利用電磁波信號(hào)和交流信息技術(shù)將傳感器所收集的數(shù)據(jù)信息傳輸和發(fā)送到各個(gè)節(jié)點(diǎn)上；數(shù)據(jù)處理模塊處理的是所有傳感器節(jié)點(diǎn)的路由協(xié)議、管理任務(wù)以及配置的定位裝置等；能量供應(yīng)模塊在一般情況下通常會(huì)為了減小傳感器所占的空間而選擇以小型電池為主的結(jié)構(gòu)樣式。

3 “智衛(wèi)”Ap p設(shè)計(jì)

3.1 功能模塊設(shè)計(jì)

“智衛(wèi)”App的功能模塊主要分為以下四個(gè)模塊：垃圾檢索模塊、定位查找模塊、用戶中心模塊和知識(shí)科普模塊。

垃圾檢索模塊：在該模塊中垃圾分類檢索支持語(yǔ)音檢索、AR檢索和拍照檢索，結(jié)合后臺(tái)MySQL垃圾分類數(shù)據(jù)庫(kù)智能讀取相關(guān)信息，從而在界面輸出垃圾分類檢索結(jié)果和簡(jiǎn)介說(shuō)明。

定位查找模塊：通過(guò)GPS定位查詢附近垃圾桶的位置信息，并將定位結(jié)果顯示在界面，若附近查詢不到垃圾桶位置信息，可以向后臺(tái)提交異常信息報(bào)告反饋給環(huán)衛(wèi)部門(mén)及時(shí)核實(shí)整改。同時(shí)，利用紅外感應(yīng)智能判定垃圾是否已投滿，實(shí)現(xiàn)垃圾含量的檢測(cè),若紅外感應(yīng)垃圾桶已經(jīng)被填滿則后臺(tái)自動(dòng)發(fā)送提醒消息通知環(huán)衛(wèi)部門(mén)及時(shí)清理更換[4]。

用戶中心模塊：在該模塊中用戶可以查詢修改個(gè)人資料信息，同時(shí)用戶也可以進(jìn)行垃圾分類測(cè)試趣味答題，在豐富垃圾分類知識(shí)的同時(shí)賺取積分，當(dāng)積分累積到一定數(shù)值即可以在積分商城兌換相應(yīng)禮品。

知識(shí)科普模塊：主要向用戶推送一些有關(guān)垃圾分類、環(huán)境保護(hù)的科普知識(shí)以及政策法規(guī)文章或短視頻，以喚醒增強(qiáng)人們的環(huán)境保護(hù)意識(shí)。

3.2 數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)

“智衛(wèi)”App后臺(tái)數(shù)據(jù)庫(kù)采用開(kāi)源的嵌入式關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)MySQL，主要數(shù)據(jù)表設(shè)計(jì)如下：

3.2.1 用戶表

用于記錄注冊(cè)用戶的信息，主要字段包括：用戶名、密碼、電話、郵箱、身份證號(hào)、地址、文明記錄、文明測(cè)試積分，如表1所示。

表1 用戶表

3.2.2 垃圾分類表

用于記錄垃圾分類具體信息，主要字段包括：垃圾名稱、垃圾編號(hào)、垃圾回收率、垃圾類型、垃圾簡(jiǎn)介說(shuō)明，如表2所示。

表2 垃圾分類表

3.2.3 垃圾桶表

用于記錄垃圾桶狀態(tài)信息，主要字段包括：垃圾桶編號(hào)、垃圾桶位置、垃圾桶填滿狀態(tài)、垃圾桶大小、垃圾桶類型、垃圾桶電池電量，如表3所示。其中垃圾桶填滿狀態(tài)為1時(shí)表示空閑，狀態(tài)為5時(shí)表示填滿。

表3 垃圾桶表

3.3 界面設(shè)計(jì)

“智衛(wèi)”App主要采用Eclipse開(kāi)發(fā)工具進(jìn)行設(shè)計(jì)，具體使用了Eclipse集成開(kāi)發(fā)環(huán)境（IDE）、Eclipse的Android開(kāi)發(fā)工具（ADT）和Android軟件開(kāi)發(fā)工具包（SDK）。當(dāng)用戶手機(jī)正確接入互聯(lián)網(wǎng)的情況下，打開(kāi)“智衛(wèi)”App即進(jìn)入登錄界面，如圖1所示，在該界面用戶可以進(jìn)行登錄或注冊(cè)操作，后臺(tái)自動(dòng)將用戶輸入的賬號(hào)和密碼與數(shù)據(jù)庫(kù)表進(jìn)行比對(duì)驗(yàn)證，如果驗(yàn)證結(jié)果不一致，系統(tǒng)會(huì)彈出信息框提示“賬戶名或密碼有錯(cuò)誤，請(qǐng)?jiān)俅屋斎搿?，登錄流程圖如圖2所示。

圖1 “智衛(wèi)”App登錄界面

圖2 “智衛(wèi)”App登錄流程圖

當(dāng)用戶輸入正確賬號(hào)和密碼成功登錄后即可進(jìn)入“智衛(wèi)”App主界面，如圖3所示。頂部為滾動(dòng)輪播宣傳圖片，當(dāng)點(diǎn)擊圖片可以展示關(guān)于垃圾分類的推文，便于人們科學(xué)的了解垃圾分類知識(shí)，引導(dǎo)環(huán)境保護(hù)生態(tài)文明意識(shí)。頁(yè)面中間設(shè)置了“AR識(shí)別、拍照識(shí)別、語(yǔ)音搜索、定位查找”四個(gè)按鈕入口，便于用戶快速操作識(shí)別垃圾分類以及定位查找就近的可供投放的垃圾桶具體路線位置。同時(shí)，依據(jù)用戶當(dāng)下手機(jī)GPS位置信息自動(dòng)在頁(yè)面中間顯示距離當(dāng)前用戶位置最近的垃圾桶投放狀態(tài)及太陽(yáng)能電池剩余電量狀態(tài)信息。最后，在頁(yè)面底部顯示“首頁(yè)、分類、發(fā)現(xiàn)、我的”四個(gè)快捷入口，其中“首頁(yè)”即為當(dāng)前主界面，“分類”可以跳轉(zhuǎn)到有關(guān)垃圾分類、環(huán)境保護(hù)的科普知識(shí)以及政策法規(guī)推文或短視頻頁(yè)面，“發(fā)現(xiàn)”可以跳轉(zhuǎn)到垃圾桶位置查找及垃圾桶狀態(tài)異常留言反饋?lái)?yè)面，“我的”可以跳轉(zhuǎn)到個(gè)人信息查詢修改及垃圾分類測(cè)試趣味答題賺積分、積分兌換頁(yè)面。

圖3 “智衛(wèi)”App主界面

4 結(jié)論

“智衛(wèi)”App實(shí)現(xiàn)了預(yù)定的大部分功能，可以幫助用戶智能識(shí)別垃圾分類、查找垃圾桶位置狀態(tài)信息，同時(shí)推廣垃圾分類科普知識(shí)、環(huán)境保護(hù)政策法規(guī)等。但由于開(kāi)發(fā)的時(shí)間較短，“智衛(wèi)”App也存在一些不足之處，如GPS定位垃圾桶位置時(shí)存在一定失敗概率或位置偏差較大，垃圾分類AR識(shí)別和拍照識(shí)別也存在一定的錯(cuò)誤率，這些問(wèn)題下一步還需要持續(xù)的開(kāi)發(fā)和完善。