智能垃圾分類處理裝置的探析

汪巧玲，趙利俠

（安徽三聯(lián)學(xué)院，安徽 合肥 230061）

0 引 言

隨著生活水平的不斷提高，產(chǎn)生的生活垃圾也逐漸增多，需要采用合理的方式處理垃圾，減少廢棄物品帶來的一系列環(huán)境污染問題[1-3]。通過衛(wèi)生填埋、高溫堆肥和焚燒能夠在一定程度上減少垃圾的存有量。在日本等土地資源匱乏的國家，首先提出廢物處理和資源轉(zhuǎn)換，如通過垃圾焚燒發(fā)電可以獲取較為可觀的經(jīng)濟效益。然而，焚燒的方式雖然在一定程度上能夠減少垃圾量，但又會對大氣造成嚴(yán)重污染，因此這種處理垃圾的方式并不是最佳的。在德國，對垃圾中的可回收物質(zhì)進(jìn)行分類處理后，還會送到相應(yīng)代加工廠進(jìn)行加工處理并循環(huán)利用，可降解物質(zhì)可通過生物降解方式進(jìn)行化學(xué)堆肥，其余殘留物則通過焚燒或機械處理方式進(jìn)行更深層次的加工處理，最后再進(jìn)行填埋。由此可見，人們在垃圾處理方面已經(jīng)作出不小的努力，但總體來看現(xiàn)今垃圾處理回收的方式還存在垃圾處理效率較低、耗費大量勞動力等問題[4-7]。

本文在智能家居基礎(chǔ)上，設(shè)計智能化的垃圾分類處理裝置，主要由芯片控制中心模塊、信號檢測電路模塊、控制電路模塊與語音電路模塊四部分組成。通過該裝置能夠解決垃圾處理現(xiàn)實問題，實現(xiàn)智能化垃圾分類，更大程度地降低環(huán)境污染。

1 智能垃圾分類處理裝置的創(chuàng)新設(shè)計

1.1 智能垃圾分類裝置總體設(shè)計

本文的智能垃圾分類處理裝置主要包括單片機主控模塊、感應(yīng)檢測模塊、語音識別模塊、執(zhí)行模塊。該裝置首先通過單片機主控模塊控制人體感應(yīng)傳感器和超聲波模塊對垃圾桶周圍進(jìn)行檢測，當(dāng)人體紅外傳感器檢測到有人并且超聲波模塊檢測到與垃圾桶的距離在設(shè)定的范圍內(nèi)時，人們即可通過語音識別模塊輸入關(guān)鍵詞，語音識別模塊識別關(guān)鍵詞后上傳至單片機，并播報檢測出的垃圾屬于哪一類。單片機通過控制舵機執(zhí)行模塊控制相對應(yīng)的垃圾桶完成開蓋、關(guān)蓋等操作。如圖1所示為智能垃圾分類處理裝置的總體流程。

圖1 智能垃圾分類處理裝置總體流程

1.2 垃圾處理系統(tǒng)

日常的生活垃圾種類繁多，通過人工的方式進(jìn)行分類投放在一定程度上會加大人們的生活壓力，并且準(zhǔn)確度不是很高。另外，一些比較難處理的垃圾，大多數(shù)人并不清楚它們的種類；對于一些有害垃圾，如電池、廢棄金屬等，居民也并不清楚如何處理[8-10]。本文設(shè)計的智能化垃圾分類處理裝置，可智能化地進(jìn)行垃圾分類回收，減少了人工成本，提高了分類準(zhǔn)確度。

垃圾堆積存放后會產(chǎn)生一些氣味，還會引來一些蠅蟲。對此，通過在裝置內(nèi)添加一層吸附層來吸附這些物質(zhì)；并且裝置內(nèi)會定時投放消毒水，盡可能避免蠅蟲生成。

為了讓使用者清楚地知道裝置內(nèi)存放的垃圾含量，將會通過報警的方式提醒使用者。若投放量已達(dá)儲存極限，裝置會發(fā)出報警，提醒使用者，并清理裝置內(nèi)分類打包好的垃圾。

日常生活垃圾可能會有一定的濕度，如一些廚余垃圾，這時單單靠吸附設(shè)計來吸附這些氣味是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的，為此在裝置內(nèi)添加了滲透過濾的功能。通過滲透過濾，將垃圾中的液體提取出來，再通過相應(yīng)的管道排出。

1.3 裝置系統(tǒng)設(shè)計

智能垃圾分類處理裝置的系統(tǒng)設(shè)計主要包括語音識別和垃圾分類化處理兩大目標(biāo)的設(shè)計，進(jìn)而實現(xiàn)人機交互的場景，便于人們的日常生活。單片機通過控制語音識別模塊進(jìn)行語音播報，進(jìn)而控制不同種類垃圾桶蓋的開與關(guān)，并且分類處理需要丟棄到垃圾桶內(nèi)垃圾的種類。

語音識別模塊首先是對垃圾桶周圍有無人經(jīng)過和垃圾與垃圾桶的距離進(jìn)行超聲波檢測，當(dāng)有人經(jīng)過且在超聲波模塊所設(shè)定的范圍內(nèi)，即可觸發(fā)語音識別模塊。人們說出關(guān)鍵詞，語音模塊即可對預(yù)先設(shè)定的關(guān)鍵詞進(jìn)行判斷、識別和處理，然后打開相應(yīng)不同種類的垃圾桶蓋。如圖2所示為語音識別和垃圾分類處理的系統(tǒng)流程。

圖2 語音識別和垃圾分類處理的系統(tǒng)流程

當(dāng)語音識別模塊播報所投放的垃圾種類時，立即打開相對應(yīng)的垃圾桶蓋。單片機控制舵機旋轉(zhuǎn)一定的角度，將舵機合理地安裝在垃圾桶蓋上即可實現(xiàn)舵機旋轉(zhuǎn)，垃圾桶蓋轉(zhuǎn)過一定的角度并停留，等待使用者扔完垃圾后，通過單片機控制關(guān)閉垃圾桶蓋。

2 創(chuàng)新點及推廣應(yīng)用

本文設(shè)計的垃圾箱設(shè)備內(nèi)設(shè)有氣壓傳動回路和剪切機構(gòu)，以實現(xiàn)自動套袋的功能；采用語音識別模塊，實現(xiàn)人機互動，使裝置更具人性化；在垃圾桶內(nèi)部加入電控模塊，以便更好地對垃圾桶進(jìn)行智能管理和遠(yuǎn)程操作；采用新型剪切機構(gòu)，對可連續(xù)垃圾袋進(jìn)行剪切封口，使之更安全、更衛(wèi)生；針對垃圾箱開口，則采用不完全齒輪設(shè)計，以達(dá)到開蓋動作流暢、溫和；同時，有機結(jié)合家庭物聯(lián)網(wǎng)，實現(xiàn)人與垃圾桶之間的交互，讓使用者更好地了解垃圾桶的使用情況，并且在使用中提升人們的環(huán)保意識與垃圾分類意識。最后，通過智能語音，實現(xiàn)人機交互，以聲音識別功能實現(xiàn)對垃圾桶標(biāo)志的識別。

通過本文對智能垃圾分類處理裝置的研究，將全面提高垃圾分類效率，為人們合理處理垃圾提供便利。智能垃圾分類處理裝置智能化程度高、易操作，大大減輕了人力物力方面的負(fù)擔(dān)，很大程度上提高了工作效率；還可以識別多種類型的垃圾，應(yīng)用范圍廣，分類更加準(zhǔn)確；當(dāng)裝置分類完成后能夠立即進(jìn)行下一步處理，簡單快捷、更加人性化，符合現(xiàn)代人的生活需要。

3 結(jié) 語

隨著人們生活水平的日益提高，所產(chǎn)生的垃圾越來越多，如果通過尋常的方法來處理這些垃圾，則人力物力方面都有一定損耗。本文在智能家居基礎(chǔ)上，設(shè)計智能化的垃圾分類處理裝置，主要由芯片控制中心模塊、信號檢測電路模塊、控制電路模塊與語音電路模塊四部分組成。所設(shè)計的智能化垃圾處理裝置簡單便捷，使得垃圾分類更加準(zhǔn)確，資源得到更好的回收和利用，減輕了人們的生活壓力。