基于STM32的校園內(nèi)智能垃圾桶測滿系統(tǒng)

李 琳，胡方圓，鄒青龍，劉淑妍，鄒 欣

(渤海大學(xué)信息科學(xué)與技術(shù)學(xué)院，遼寧 錦州 121000)

ZigBee技術(shù)發(fā)展十分迅速，已被廣泛應(yīng)用于家庭控制、電器遙控、智能能源管理和工業(yè)自動化等領(lǐng)域。ZigBee網(wǎng)絡(luò)是一種新興的短距離無線通信網(wǎng)絡(luò)，是由多達65 000個無線傳輸模塊組成的網(wǎng)絡(luò)平臺，在整個網(wǎng)絡(luò)范圍內(nèi)，各個模塊之間可以相互通信，每個網(wǎng)絡(luò)節(jié)點間的距離可以從64 m擴展到幾百米，甚至幾公里。應(yīng)用此傳輸技術(shù)，可實現(xiàn)垃圾桶滿溢狀態(tài)的及時反饋。

隨著城市化和工業(yè)化的不斷推進，垃圾產(chǎn)量也不斷增加。垃圾分類能夠有效提高資源利用率和末端處置的安全性，是垃圾進行“三化”處理的前提。改進的基于STM32的校園內(nèi)智能垃圾桶測滿系統(tǒng)具有低功耗、集成度高、續(xù)航持久、維護方便等特點，如圖1。

圖1 系統(tǒng)組成框圖Fig.1 System composition

1 測滿系統(tǒng)的硬件構(gòu)成

1.1 主控模塊

STM32 集成了非常豐富的內(nèi)核和外設(shè)資源、簡易方便使用的架構(gòu)及低功耗低成本的特性。STM32 能夠滿足本設(shè)計的需求，故采用該芯片作為主控制模塊。

1.2 傳感器模塊

電子測距儀要求測量范圍在0.10～5.00 m，測量精度1 cm，測量時與被測物體無直接接觸，能夠清晰穩(wěn)定地呈現(xiàn)測量結(jié)果。超聲波指向性強，能量消耗緩慢，在介質(zhì)中傳播的距離較遠，常用于距離的測量，如汽車倒車、建筑施工工地及一些工業(yè)現(xiàn)場的位置監(jiān)控，也可用于液位、井深、管道長度的測量等，故而將超聲波測距應(yīng)用于該裝置中。

1.3 通信模塊

為了將測量數(shù)據(jù)傳送到PC或手機端，便于人們監(jiān)測，出現(xiàn)了很多無線數(shù)據(jù)傳輸方式，如BT、ZigBee、WiFi無線數(shù)據(jù)傳輸方式。為了更直觀地展現(xiàn)出應(yīng)用ZigBee通信模塊的綜合優(yōu)勢，通過歸類比較法來分析這3種無線通信技術(shù)的應(yīng)用優(yōu)勢，如表1。

表1 無線通信技術(shù)參數(shù)對比表Fig.1 Compariso of parameters of wireless communication technique

1.4 電路供電模塊

在各種電子設(shè)備中，電源是必不可少的組成部分，它是電子設(shè)備唯一的能量來源。該系統(tǒng)選用鋰電池，具有良好的環(huán)境相容性和密封性，便于安裝，可降低裝置后期的維護成本。系統(tǒng)的實現(xiàn)需要具備低功耗、布局簡單、操作方便、便于安裝等特點。

2 手機終端的實現(xiàn)及組成

2.1 連接功能

軟件通過搭建接口與物聯(lián)網(wǎng)模塊連接，以獲得網(wǎng)絡(luò)信號。確認物聯(lián)網(wǎng)模塊運行成功并發(fā)出信號時，打開APP，輸入連接區(qū)域的IP地址和端口號，Java中的接口設(shè)置類與接口的關(guān)系為實現(xiàn)關(guān)系且是多實現(xiàn)關(guān)系，一個類可以實現(xiàn)多個接口，所以連接信號端口時要確認好端口的位置連接是否正確。當(dāng)軟件與物聯(lián)網(wǎng)模塊相連時，芯片將所檢測到的垃圾桶滿余狀態(tài)、空氣中濕度情況和提示音控制以數(shù)據(jù)形式發(fā)送信號，程序辨別信號并在控制面板反饋信息，從而令使用者及時發(fā)現(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)端的信息。

2.2 面板預(yù)設(shè)控制功能

現(xiàn)如今，大多數(shù)軟件的文字控制技術(shù)操作復(fù)雜，可能導(dǎo)致出現(xiàn)操作問題，因此，提前預(yù)設(shè)解決并轉(zhuǎn)跳結(jié)果，可為清潔人員節(jié)省搜索時間，達到節(jié)省人力、節(jié)約時間的目的。

2.3 地圖功能

軟件通過物聯(lián)網(wǎng)端反饋的數(shù)據(jù)進行信息轉(zhuǎn)化，顯示本產(chǎn)品使用區(qū)域的縮略圖，并顯示產(chǎn)品的具體所在位置及滿余狀況。軟件設(shè)置空閑額定值會自動提示滿余狀況，幫助使用者掌握滿余情況，為其提供小范圍內(nèi)的最優(yōu)規(guī)劃路徑，如圖2所示。

圖2 地圖界面Fig.2 Map interface

2.4 統(tǒng)計功能

合理的數(shù)據(jù)統(tǒng)計和分析可以完整、全面、正確地反映客觀情況。后臺設(shè)計模擬最短優(yōu)化路徑，記錄并統(tǒng)計每天、每周、每月、每季度的垃圾桶滿余情況，根據(jù)具體的垃圾桶平均使用情況，設(shè)置清潔人員，合理優(yōu)化清潔人員的工作范圍和工作內(nèi)容。統(tǒng)計數(shù)據(jù)能夠更集中、更系統(tǒng)、更清楚地反映客觀實際，便于閱讀、理解和利用，發(fā)揮統(tǒng)計數(shù)據(jù)的信息、咨詢、監(jiān)督功能。從后臺獲得大量的統(tǒng)計分析結(jié)果，可以實現(xiàn)對垃圾桶清潔情況的監(jiān)督，了解清潔人員的工作情況。根據(jù)統(tǒng)計分析，將結(jié)果以數(shù)據(jù)占比形式表達出來，使清潔人員的工作更有目的性，從而提高工作效率。

3 討論

在硬件端制作及軟件端編寫過程中出現(xiàn)了用戶名及信息紊亂情況，如何避免此類情況還需進一步研究。基于STM32芯片的垃圾桶測滿系統(tǒng)的廣泛應(yīng)用有助于環(huán)境保護，未來應(yīng)深入挖掘最優(yōu)路徑與預(yù)設(shè)路徑，掌握垃圾桶滿余情況，提升工作效率。