基于樹莓派和Modelarts平臺智能分類垃圾桶的設計及應用

馬志寅

（山東大學（威海），山東 威海 264200）

隨著經濟的發展和物質生活水平的提高，垃圾的產量也在日益增多，目前大多數城市都面臨著垃圾無法高效、資源化處理的問題。城市垃圾沒有有效地進行分類處理，需要花費大量的人力、物力、財力[1]。其嚴重影響了資源化的效率和各大城市的生態文明建設。

目前多個城市已經開始實施垃圾分類政策[2]，但主要是依賴人工進行分類，費時費力且沒有達到很好的效果。為此，本文設計了一款基于樹莓派和Modelarts平臺[3]的智能垃圾分類裝置，該裝置可通過智能識別方式分辨出垃圾種類并將其上傳至樹莓派[4]中，通過舵機實現垃圾的智能化、高效化分類。

1 智能分類垃圾桶的硬件結構設計

考慮到使用過程中的實用性和美觀性，現設計出一種可自動實現垃圾分類、滿載報警、播放環保宣傳片的智能分類垃圾桶，具體結構見圖1。

圖1 智能分類垃圾桶硬件結構示意圖

與普通垃圾桶相比，該垃圾桶有以下方面特點：一是垃圾暫存口內設置有紅外攝像頭，可對投放的垃圾進行拍照并上傳，被識別后帶動兩個舵機旋轉不同的角度，從而使垃圾掉落進不同類別的垃圾桶，分類結束后舵機旋轉帶動輕質上蓋返回到初始位置。二是垃圾桶上方的液晶顯示屏可以播放垃圾分類宣傳片從而增強使用者的環保意識，被識別的垃圾種類也可以通過液晶屏顯示。三是4個不同種類的垃圾桶內分別裝有紅外傳感器，可以檢測垃圾桶內部的容量，當檢測到垃圾桶接近滿載時會進行滿載報警，提示工作人員及時清理垃圾桶。四是整體采用圓柱體的外形增加了垃圾桶的美觀性，底部設置有耐磨防滑墊[5]，可以增加垃圾桶使用的牢固性。垃圾桶取放口的設計方便工作人員拿取垃圾并清理垃圾桶。

2 智能分類垃圾桶的工作流程

智能分類垃圾桶具體的工作流程見第114頁圖2。

圖2 智能分類垃圾桶工作流程圖

首先，投入的垃圾將會被紅外攝像機檢測到并拍照，拍攝好的照片上傳至樹莓派中，樹莓派通過Modelarts平臺訓練好的模型將分辨出垃圾的種類。其次，分辨出垃圾種類后，樹莓派會控制兩個舵機相互配合，控制旋轉軸旋轉不同的角度，從而實現垃圾分類的目的。判斷完垃圾種類后會同時在液晶顯示屏上顯示出垃圾種類并播放垃圾分類宣傳片，從而起到增強使用者環保意識的作用。最后，當垃圾桶內部垃圾的容量超過80%時，紅外傳感器被長時間遮擋，從而激發滿載報警[6]的功能，提示工作人員清理垃圾桶。

3 智能分類垃圾桶控制系統的設計

智能分類垃圾桶采用樹莓派作為控制核心，使用python作為編程語言，通過Modelarts平臺訓練成功的模型，導入到樹莓派中，從而在樹莓派中建立起一個小型數據庫。樹莓派可以精準控制兩個舵機的轉動，從而實現垃圾分類的效果。樹莓派通過專用接口與液晶顯示屏連接，使得顯示屏可以顯示垃圾種類和播放不同類型的宣傳片。具體的控制系統見圖3。

圖3 智能分類垃圾桶樹莓派功能示意圖

4 智能分類垃圾桶在實際應用中的優點

智能分類垃圾桶在實際應用方面，結合了智能化和視覺識別技術。解決了人工分類出現的問題和麻煩，同時避免了垃圾分類過程中出現的錯分、亂分情況。極大地方便了垃圾的后續處理和資源化循環利用，宣傳片的循環播放可以提高用戶的環保意識，有利于我國生態文明建設的推進和快速發展，從源頭上解決垃圾分類問題。

5 結束語

智能分類垃圾桶設計巧妙，結構合理，完美解決了傳統垃圾桶的弊端，方便了用戶的生活，也方便了垃圾的處理，符合這個時代對于智能化、生態化產品的需求，可以提高用戶環保意識和生活質量，并且為智能化垃圾分類提供了新的思路和方法，有助于垃圾分類政策在全國各地推行。