基于射頻無線網的城市垃圾回收系統研究

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狀，并且結合當下的社會熱點問題，提出一種基于射頻無線網的城市垃圾回收系統，包括系統功能描述、硬件設計、軟件設計。該系統運用傳感器技術與射頻無線網技術，實現城市垃圾箱的信息采集，達到城市垃圾桶遠距離、定點、實時監測三大亮點，改進垃圾收集過程中運輸費高，耗時長，實現垃圾從產生源頭到處置終端的全程動態跟蹤與監控。

關鍵詞： 垃圾回收系統； 射頻無線網； 傳感器； 信息采集

中圖分類號： TN911?34 文獻標識碼： 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%。生活垃圾從產生地到處理廠（填埋場或焚燒廠或分選廠），往往需要經歷1～7天復雜的收集和運輸過程，生活垃圾收集點多且分散，達不到日產日清的目的。

隨著社會經濟水平的發展，人們對生活環境的要求不斷提高。近年來城市垃圾的收集與運輸問題也越來越突出，對遠距離、定點、實時監測城市垃圾信息的要求也越來越迫切，因此垃圾回收系統研究迫在眉睫。該設計秉承了無線射頻網絡遠距離、定點、實時監測的優點，城市垃圾系統的創建，解決了垃圾收集與采集過程中出現的不能及時清理造成垃圾堆積影響居民正常生活、避免了垃圾桶內被丟入棄嬰和小動物等生命體沒有及時發現而造成死亡的社會熱點問題，同時通過遠距離、定點、實時監測預防了由垃圾桶起火而引發的火災。利用研究垃圾回收系統解決社會中的一些熱點問題，響應了目前構建環保清潔城市的主題，同時為改善居住環境，打造美麗城市增色。

1 系統概述

基于射頻無線網的垃圾回收系統分為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垃圾桶內造成死亡。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。通過紅外傳感器判斷垃圾桶內垃圾的存儲量，從而實時地清理城市垃圾桶的垃圾，構建一個清潔環保型城市。

（2） 通過SI4432組成的無線網，實時地傳達每個垃圾桶采集到的信息給附近的垃圾中轉站實現遠距離、定點、實時監測的目的。

（3） 由中轉站將采集到的信息通過GSM網絡發送給附近的垃圾運輸車形成一個遠距離、定點、實時監測城市垃圾信息的互聯垃圾站系統。

2 系統功能

2.1 監測垃圾桶內是否有生命體

通過熱釋電傳感器和聲音傳感器判斷垃圾桶內是否有生命體，如若有則通過SI4432組成的無線網發送給垃圾中轉站，垃圾中轉站再通過GSM網絡實時地調度人員去救援，如圖1所示。

圖1 檢測垃圾桶內是否有生命體

2.2 監測垃圾桶內垃圾的存儲量

若熱釋電傳感器和聲音傳感器探測到垃圾桶內無生命體則垃圾桶進行自動壓縮，壓縮后通過紅外傳感器探測垃圾桶內垃圾的存儲量，同樣通過SI4432組成的無線網發送給垃圾中轉站，垃圾中轉站再通過GSM網絡與運輸車進行交互，調度運輸車去實時地清理已滿的垃圾，如圖2所示。

圖2 監測垃圾桶內垃圾的存儲量

2.3 定點采集各個點的垃圾信息

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

3 系統硬件設計

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，以抑制由于自身溫度升高而產生的干擾。由探測元件將探測并接收到的紅外輻射轉變成微弱的電壓信號，經裝在探頭內的場效應管放大后向外輸出。

3.2 聲音傳感器

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

3.3 SI4432無線模塊

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

4 系統軟件設計

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是否有生命體，如若有則通過SI4432組成的無線網發送給垃圾中轉站，垃圾中轉站再通過GSM網絡實時地調度人員去救援，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無生命體則垃圾桶進行自動壓縮，壓縮后通過紅外傳感器探測垃圾桶內垃圾的存儲量，同樣通過SI4432組成的無線網發送給垃圾中轉站，垃圾中轉站再通過GSM網絡與運輸車進行交互，調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 語

該項目運用傳感器技術與射頻無線網技術，實現城市垃圾箱的信息采集（垃圾量、溫度、危險物等），達到城市垃圾桶遠距離、定點、實時監測的三大亮點，嘗試解決社會中的一些熱點問題，響應了目前構建環保清潔城市的主題，同時為改善居住環境，打造美麗城市增色。

參考文獻

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