基于PLC技術的智能語音識別垃圾分類系統設計

◎王琮澤 李彪 高龍毅 趙慎書 蘇哲

（作者單位：1.吉林建筑大學電氣與計算機學院；2.榆樹市住房和城鄉建設局）

近年來PLC技術日益精進，社會需求量也越來越多。PLC即可編程控制器，其內部緩存執行邏輯計算、數數和四則運算等內部執行命令。越來越多的產品與PLC結合創造出了更多的可能性，此外隨著全世界環保意思的逐漸增強，我國實施了藍天保衛戰的戰略措施，加強了對環境保衛的意識，全國各大城市已經實施了對垃圾分類的措施，基于這兩大趨勢，基于PLC技術的智能語音識別垃圾分類系統設計項目應運而生。

引言：隨著現代科學技術的提高，在這個信息時代，PLC控制技術與人工智能語音識別系統飛速發展和廣泛應用，將這些已經逐漸融入人們生活的技術應用到智能垃圾分類系統中，能夠極大地方便使用者，便于掌握。

“人工智能”正在潛移默化給予各行業帶來巨大改變，將最繁瑣、最枯燥、最耗時的工作交給智能系統完成，不僅大大提高效率，而且能更好的把人力資源進行分配，減少成本。目前我國仍然存在著許多環境污染的問題，我國各地區逐步開始實施垃圾分類。但垃圾種類復雜，人們難以準確快速的進行分類，而此時智能垃圾分類系統便可以體現出其使用性和優越性，經過調查與研究，我們可以基于PLC技術設計出智能型分類垃圾箱，可以保證在低能耗、低成本的前提下，只需與其對話，便可將垃圾合理分類，并投入對應的自動打開的垃圾箱中?？梢源蟠筇岣呷藗兩罾诸愋什p少垃圾分類指導者和志愿者的勞動。

一、智能語音識別垃圾分類系統的功能

廢物監視日志、用戶交互、退出系統、太陽能供能系統，一套完整的綜合自動化軟件，實現了硬件配置和軟件編譯，該系統在國內實現了垃圾分選過程的實時數據采集與處理、自動控制和數據傳輸

二、智能語音識別垃圾分類系統概述

生活垃圾自動分類系統采用經典的集散式操作控制系統完成，該系統主要由中央操控室上位機系統、線上PLC控制站、控制及檢測設備組成。上位機集中監控整個生活垃圾分選現場設備的運行，并實現整個操作過程的垃圾分類管理?，F場PLC系統在線實時采集各各垃圾回收站監視的測量參數，并及時將已填充滿的垃圾箱向管理者匯報并及時進行清空。PLC系統采用經典的以太網虛擬連接，可以完美實現實時檢測問題。并且采用標準的TCP/IP協議，方便操作與擴容。

三、智能語音識別垃圾分類系統的硬件配置

生活垃圾智能分類PLC控制系統配置有1個現場PLC站，3個智能的I／O從站，根據生活垃圾箱位置的分布所控制設備的位置分布，所需要的模擬量I／O點數、數字量I／O點數以及特殊I／O點數來布置PLC站及I／O從站，并選擇相應的硬件模塊配置。在本項目中所用的PLC及其模塊配置如下：

1.CPU處理器：準備使用西門子的ET200S系列處理器，IM151-8PN／DPCPU；

2.智能輸入/輸出模塊：準備使用用西門子的IM151-3PN高性能型接口模塊；

3.數字量模擬信號輸入與輸出模塊：DI×24VDC，將采用8個點源輸入數字量輸入模塊，DO×24VDC／0.5A，擁有極性反接保護性質的8點輸出數字量輸出模塊；

4.模擬量數字通道模塊：4AI×I2WIREST，四通道二線制模擬量的輸入模塊，2AO×IHS，二通道模擬量的輸出模塊；

5.電源模塊：主要由太陽能電池充電模塊和供電模塊組成，白天時由太陽能所儲蓄的電進行供電，多余的電由電池存儲，并在晚上無太陽時用存儲的電進行供電，沒有應用國家電網的電，實現了電能的節約運用；

6.操作員操作接觸屏：準備使用西門子TP700緊湊型的接觸屏。可以實時更改梯形圖控制分類；

7.用戶系統設置，系統直接獲取用戶語音、多個端點檢測、使用量特征值的篩選與提取、用戶反饋數據、控制操作系統運行、語音識別。

四、智能語音識別垃圾分類系統的結構框圖

五、智能語音識別垃圾分類系統的技術難點

1.HMM隱馬爾科夫模型，基于VC2005編譯環境下的的多線程編程，實現算法的并行運算。

2.語音識別的效率。

3.壓縮語音編碼比特率與話音存儲、語音識別及語音合成等技術。

4.Win函數創建和中止線程。

5.端點檢測及分幀加窗。

六、結語

目前我國仍然存在著許多環境污染的問題，我國各地區逐步開始實施垃圾分類。但是針對于目前我國分類垃圾的實施處在初步階段，出現的各類問題，垃圾種類復雜，人們難以準確快速的進行分類，而此時智能垃圾分類系統便可以體現出其使用性和優越性，經過調查與研究，我們可以用基于其內部存儲執行邏輯運算、順序控制、定時、計數和算術運算等操作指令的可編程邏輯運算器的技術設計出智能型分類垃圾箱，可以保證在低能耗、低成本的前提下，只需與其對話，便可將垃圾合理分類，并投入對應的自動打開的垃圾箱中?？梢源蟠筇岣呷藗兩罾诸愋什p少垃圾分類指導者和志愿者的勞動。