家用垃圾分類器

◆大連市育明高級(jí)中學(xué)高二（三）班 李嘉禾

很多人對(duì)目前垃圾分類的標(biāo)準(zhǔn)不是很了解，小區(qū)和家庭垃圾分類主要靠人工督導(dǎo)，效率低下，容易出錯(cuò)。市面上已有的垃圾分類設(shè)備大多是應(yīng)用于小區(qū)級(jí)別的分類指導(dǎo)設(shè)備或機(jī)器人，但垃圾分類的第一站是家庭，其作用比小區(qū)的垃圾分類更重要。

在家進(jìn)行垃圾分類，很多人都依賴?yán)诸愜浖?，不僅使用不便，還常常出現(xiàn)識(shí)別不清、分類不準(zhǔn)的情況。因此，基于視覺圖像識(shí)別原理，我采用分布式計(jì)算的體系架構(gòu)設(shè)計(jì)了一種垃圾分類器，它具有識(shí)別準(zhǔn)確率隨著訓(xùn)練樣本數(shù)增加而逐步提高的特性，成本可控，便于推廣。

一、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

家用垃圾分類器主要包含圖像采集、圖像處理、處理結(jié)果指示三部分。

圖像采集部分主要包括視頻攝像頭，負(fù)責(zé)采集圖像。圖像處理部分主要包括樹莓派，通過網(wǎng)絡(luò)將采集的圖像傳至云端進(jìn)行識(shí)別。處理結(jié)果指示部分主要包括雙色指示燈，負(fù)責(zé)顯示識(shí)別結(jié)果，并根據(jù)分析結(jié)果來控制對(duì)應(yīng)的指示燈亮。

二、使用方法

依據(jù)《大連市生活垃圾分類管理?xiàng)l例》，生活垃圾主要分為可回收物、廚余垃圾、有害垃圾和其他垃圾四類。家中可準(zhǔn)備四個(gè)垃圾桶，在垃圾桶上貼上垃圾類別的標(biāo)簽，每個(gè)垃圾桶旁放一個(gè)智能垃圾分類器。

每次扔垃圾時(shí)逐一詢問垃圾分類器的攝像頭，讓垃圾分類器自動(dòng)識(shí)別垃圾種類。如果符合該垃圾桶的垃圾類別，對(duì)應(yīng)的指示燈亮綠色；如果不符合，對(duì)應(yīng)的指示燈亮紅色。

圖1 系統(tǒng)整體框圖

圖2 本地端組成圖

圖3 樹莓派

圖4 結(jié)果指示板

圖5 樹莓派上用的攝像頭

三、結(jié)論與展望

該垃圾分類器能很好地解決家庭垃圾分類管理問題，使用方便，節(jié)省了人力，提高了分類的準(zhǔn)確性，價(jià)格低廉，具有一定的推廣和實(shí)用價(jià)值。

該系統(tǒng)處于研發(fā)階段，距離產(chǎn)品化還有一定的距離。在產(chǎn)品化的過程中還要不斷完善，比如，利用比樹莓派更具性價(jià)比的硬件完成本地端的數(shù)據(jù)采集和結(jié)果顯示，不斷訓(xùn)練和更新云端識(shí)別算法，提高識(shí)別準(zhǔn)確率，采用更小、更美觀的結(jié)構(gòu)將本地端設(shè)備與垃圾桶融為一體，為垃圾桶增加智能運(yùn)動(dòng)，等等。（指導(dǎo)老師：于春杰 趙秋梅）

掃一掃，家用垃圾分類器讓你在家就能快速實(shí)現(xiàn)垃圾分類

專家點(diǎn)評(píng)

李嘉禾同學(xué)的家用垃圾分類器是一件令人心動(dòng)的發(fā)明作品，它突破了一般人的慣性思維：想到垃圾要分類，就想發(fā)明智能垃圾桶。然而，很多專業(yè)人員和企業(yè)都研制了智能垃圾桶，青少年發(fā)明人要想超越他們的產(chǎn)品是很難的，大多數(shù)人設(shè)計(jì)的作品只不過是重復(fù)性勞動(dòng)而產(chǎn)生的低水平項(xiàng)目罷了。

但李嘉禾同學(xué)能獨(dú)辟蹊徑，通過自己敏銳的觀察力和分析問題的能力，發(fā)現(xiàn)別人沒有發(fā)現(xiàn)的問題，并用垃圾分類器巧妙地滿足了家庭垃圾分類的具體需求，貌似簡單，實(shí)則不易。從另外一個(gè)角度看，李嘉禾同學(xué)觀察智能特別突出，創(chuàng)新意識(shí)和創(chuàng)新能力已具備了一定的功底。希望他在學(xué)好科學(xué)文化知識(shí)的同時(shí)，進(jìn)一步拓展自己的多種智能，讓自己的創(chuàng)新精神和創(chuàng)新能力得到實(shí)質(zhì)性的培育與發(fā)展，成長為具有科研潛質(zhì)、報(bào)國志向的創(chuàng)新人才。

（欄目編輯 秦銀銀）