基于介電常數(shù)的自動(dòng)分類垃圾桶

江婷婷 西華師范大學(xué)計(jì)算機(jī)學(xué)院

隨著城市化發(fā)展的進(jìn)一步加深，環(huán)境問題處理刻不容緩，其中環(huán)境惡化的一大原因便是垃圾泛濫成災(zāi)，但卻沒采取有效措施取控制和處理垃圾。回收利用垃圾，實(shí)現(xiàn)資源的多次利用便是一種很好的方案，著手于自動(dòng)分類垃圾桶將大量節(jié)省人力資源，并且達(dá)到高效、快速、高質(zhì)量的效果。

垃圾識別模塊由電容式傳感器、電感式傳感器構(gòu)成，通過合理的布局與安排，識別每一件投入垃圾桶的垃圾的介電常數(shù)，STM32微型處理器芯片采集到傳感器的信號后，經(jīng)過內(nèi)部的信號處理和相應(yīng)軟件程序算法控制，控制各個(gè)部分進(jìn)行相應(yīng)運(yùn)作，實(shí)現(xiàn)垃圾桶的識別分類、自動(dòng)開合、垃圾處理等功能。

1 自動(dòng)分類垃圾桶的研究意義

1.1 減少無法降解物品對土地的危害

如今，無法降解物品很多，比如現(xiàn)在廣泛利用的熟料袋，生活垃圾中有些物質(zhì)。亂扔亂放只會(huì)導(dǎo)致使土地受到嚴(yán)重侵蝕。通過垃圾分類，去掉可以回收的、不易降解的物質(zhì)，減少垃圾數(shù)量，有利于減少環(huán)境污染。

1.2 降低有毒物品對所有生命的危害

廢棄的電池含有金屬汞、鎘等有毒的物質(zhì)，對大量生物有嚴(yán)重的生命危害；土壤中的廢塑料會(huì)導(dǎo)致農(nóng)作物減產(chǎn)；拋棄的廢塑料被動(dòng)物誤食，也可能導(dǎo)致動(dòng)物死亡。因此回收利用可以避免有毒物質(zhì)的隨意丟棄。

1.3 提高可廢物利用物品的數(shù)量。

回收利用廢紙，可免于砍伐大量林木。易拉罐熔化后能結(jié)成相同質(zhì)量的鋁塊，可少采鋁礦。生活垃圾中有30%—40%可以回收利用，利用自動(dòng)分類垃圾桶就可以更快速和高效的回收可利用資源。

2 自動(dòng)分類垃圾桶的可行性

2.1 傳感器特點(diǎn)

（1）傳感器成本低，易制作，持久耐用。能夠廣泛使用和推廣，前景十分廣闊。

（2）傳感器結(jié)構(gòu)簡單，無活動(dòng)電觸點(diǎn)，因此工作可靠壽命長。不用經(jīng)常性的檢修和更換設(shè)備，后期維護(hù)比較簡便。

（3）傳感器的靈敏度和分辨力高，能測出0.01微米的位移變化。傳感器的輸出信號強(qiáng)，電壓靈敏度一般每毫米的位移可達(dá)數(shù)百毫伏的輸出。能夠快速準(zhǔn)確識別物品。

2.2 芯片和其他特點(diǎn)

（1）我們使用STM32中的CortexM4，CortexM4微處理器功耗低、穩(wěn)定性高、信號處理快速度速, 而且這款芯片也便宜。可以大量推廣。

（2）無需網(wǎng)絡(luò)，實(shí)行方便、簡單且快速。不會(huì)因?yàn)檫B接網(wǎng)絡(luò)而遭遇網(wǎng)絡(luò)攻擊。

（3）無需手工分類，完全人工智能，減少大量時(shí)間及人工費(fèi)用。

3 自動(dòng)分類垃圾桶的運(yùn)行方法

通過對STM32微控制器進(jìn)行編程，使其能識別不同物品的介電常數(shù)，判斷它是可回收還是不可回收物品，然后將該物品放入對應(yīng)的垃圾分箱然后進(jìn)行相應(yīng)處理。

當(dāng)垃圾放入垃圾箱時(shí)會(huì)通過傳送帶傳送，將其傳送到識別處前，當(dāng)最前面的垃圾傳到識別處時(shí)就停止，然后關(guān)閉該垃圾與下一個(gè)垃圾之間的閘門，該平面的四周、上方和下方均有有傳感器，它用來識別各個(gè)物品的介電常數(shù)，它會(huì)轉(zhuǎn)換成電平信息，再由專用譯碼器翻譯成相應(yīng)的數(shù)據(jù)信息。然后將數(shù)據(jù)信息傳入相應(yīng)單片機(jī)芯片進(jìn)行判斷，當(dāng)判斷出為那一種垃圾就進(jìn)入那一個(gè)通道——通過正上方的一個(gè)機(jī)器手鉗將其移到正確位置，該傳送帶的左右兩側(cè)的下面均是不同的垃圾通道，即有兩種垃圾通道，包括：可回收垃圾和不可回收垃圾。當(dāng)進(jìn)入對應(yīng)通道后就可已完成相應(yīng)垃圾的處理，如：不可回收垃圾的除臭處理、壓縮處理等，當(dāng)處理完這個(gè)后打開閘門識別下一件物品。可以對某區(qū)域進(jìn)行調(diào)查后做對應(yīng)的特色功能，以達(dá)到更好的效果。

4 總結(jié)

時(shí)代在進(jìn)步，城鎮(zhèn)發(fā)展越來越快，現(xiàn)在的人們對垃圾分類的意識較低，而垃圾分類在改善環(huán)境方面會(huì)起到相當(dāng)大的作用。所以，人們要對垃圾進(jìn)行分類，也要養(yǎng)成對垃圾進(jìn)行分類的意識。通過科技的手段改善垃圾分類，有利于重復(fù)利用可回收資源、保護(hù)地球環(huán)境、降低人力及工業(yè)方面的花銷等，也能提高分類效率，方便許多人。垃圾是放錯(cuò)地方的可再次利用的資源，我們最終的目的就是對資源進(jìn)行再利用。這個(gè)項(xiàng)目就是通過科學(xué)技術(shù)對垃圾進(jìn)行自動(dòng)分類，可以極大的節(jié)約人力，且分類的正確率也較高。

[1]葉廣源，熊正燁*，李銘士，陳旭然. 物聯(lián)監(jiān)控智能垃圾分類桶的設(shè)計(jì)[J].數(shù)學(xué)技術(shù)應(yīng)用，2017（01）：136-138

[2]熊建橋，陸衛(wèi)，季小涵，萬錦曉，張志剛. 一種智能分類垃圾桶系統(tǒng)的設(shè)計(jì)[J]. 機(jī)電產(chǎn)品開發(fā)與創(chuàng)新，2016（09）：26-29