談智能垃圾桶的創新設計

馬佳穎 張彤 柳灝 隋馨悅

摘要：垃圾桶中容納了多種不同類型的垃圾，同時也展現了社會文化。經濟發展中，人們的物質生活水平顯著提高，隨處丟垃圾問題較為常見，極大的影響了城市環境和城市形象。因此，垃圾桶在社會發展中發揮著尤為重要的作用。傳統的垃圾桶已經無法滿足現代社會發展要求，需要深入研究智能垃圾桶的創新設計，以切實的改善城市環境。

關鍵詞：智能垃圾桶;創新設計;城市環境;

1智能垃圾桶的創新設計的背景

垃圾桶展現了社會文化，基于垃圾桶的形式，主要分為獨立垃圾桶和分類垃圾桶;基于加工材料則可分為塑料垃圾桶、陶瓷垃圾桶、木質垃圾桶和紙漿垃圾桶;基于開啟方式，可分為敞口式垃圾桶、揭蓋式垃圾桶、踩踏式垃圾桶和感應式垃圾桶。傳統垃圾桶的實用性較差，無法全方位順應人們的生活需求，因此，垃圾桶智能化發展也成為垃圾桶設計的主要方向。智能垃圾桶可充分利用模式識別技術分類有回收價值的垃圾，也可采取有效措施加強預處理，從源頭上做好垃圾分類，這一方面可有效減少重復作業，另一方面也可控制環境污染及勞動力投入。智能垃圾桶具有節能環保優勢，可以優化周邊環境，充分體現了智能化設備的應用優勢，為智慧城市建設創造了有利條件。

2智能垃圾桶的創新設計

如今，依據市場調查概況，設計了多功能智能垃圾桶，垃圾桶具有多種功能。在多功能垃圾桶設計中需結合垃圾桶結構合理布局，之后規劃不同功能的設計及應用方式，全方位保障功能的獨立性，以此設計出具備自動、準確分類功能的智能垃圾桶。

2.1智能識別功能

基于二元分類，垃圾主要分為干垃圾和濕垃圾，設計過程中可利用卷積神經網絡實現圖片自動分類。智能垃圾桶的智能識別功能設計中，先要于托盤上設置可與樹莓派相連的壓敏電阻，若垃圾進入垃圾桶，可利用壓敏電阻向樹莓派發送控制信號，且樹莓派可與攝像頭連接，對攝像頭進行動態控制。拍攝照片后，可將照片傳送至樹莓派，將其送至卷積神經網絡輸入層，之后由卷積層提取垃圾圖像，降維處理特征圖像，激勵層可實現非線性映射，隨后整合全連接成的諸多特征值，輸出層可對其實行科學分類。分類結果可傳入Arduino之中，之后便可開啟電機，使其處于運行狀態。

2.2監測環境功能

該智能垃圾桶設有空氣質量檢測儀，可采集、處理、展示室內溫度、溫度和VOC的數值，如上述數值臨近警戒線，則系統可自動報警。基于單片機，科學選擇溫度傳感器，并利用鋰電池為儀器供電。基于MCU采集數據信息，確保前臺及時準確地獲取各項重要數據信息，以此提高評價質量。顯示部分主要采用高性能顯示屏，循環顯示監測數值和濃度、溫度和濕度等。若有害氣體濃度超過正常范圍，系統可自動報警，并發出聲光信號。操作按鍵便可調整測量范圍，同時也可結合使用需要選取自動測量和手動測量方式。

2.3殺菌消毒功能

新冠病毒席卷全球，使人們更加重視衛生安全，廢棄口罩是垃圾中的主要部分，為避免病毒擴散蔓延，可以在垃圾桶中設置紫外線燈，以便及時殺滅廢棄物上攜帶的細菌。為實現上述功能，設計中可在垃圾桶頂蓋的內測設置兩個紫外線燈管，使用者可結合實際需求，設定消毒時間。為延長燈管的使用壽命，可將自動熄滅的時間定為1小時。于燈管電源位置連接控制開關，控制開關需與Arduino連接，且設置時長30分鐘的延時，有效實現上述功能。

2.4聲控尋跡功能

智能垃圾桶內設有聲控尋跡功能，全方位增大資源利用率。不僅如此，該類垃圾桶也可使使用者更加便捷地處理垃圾，改善家庭生活的質量。為實現該功能，還需要先在地上合理設計并規劃垃圾桶的既定運動路徑及范圍。之后于垃圾桶上設置紅外尋跡和聲控裝置，上述裝置需與Arduino連接，根據實際需求設置語音控制指令。Arduino與垃圾桶底部輪子的電視機相連。如使用者發出“到廚房來”的指令，垃圾桶便可以前期設定的路徑自動來到廚房。

2.5自動開關蓋功能

為實現智能垃圾桶的自動開蓋功能，設計中于垃圾桶的正面設置了紅外線傳感器，并將其與Arduino相連。如使用者的手掌與垃圾桶正面靠近時，則紅外線感應器可感應到手部接觸的感應區，隨后可及時向Arduino傳輸信號，Arduino可對舵機提出指令并嚴格控制，隨后便可自動開啟垃圾桶。

2.6太陽能供電功能

為實現智能垃圾桶的太陽能供電功能，應于垃圾桶頂部設置太陽能電池板，將其與垃圾桶內部電源相連。光照充足的條件下便可為電源供電，或者也可設置備用電源，當長期光照不足時，便可以備用電源供電。

3結束語

總之，智能垃圾桶環保優勢明顯，可更好地滿足用戶需求，配置方式更為便捷。應用智能垃圾桶能夠有效控制資源浪費和環境污染問題，為居民打造了優質的生活環境，引導群眾自覺保護生態環境，為綠色清潔型城市發展提供助力。

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