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标题: 具有自动分拣功能的校园垃圾桶远程巡察系统 [打印本页]

作者: admin 时间: 2017-11-17 08:30
标题: 具有自动分拣功能的校园垃圾桶远程巡察系统
1、系统方案设计
　　系统由具有自动分拣功能的垃圾桶、无线传输満溢度及环境参数的串口通信模块、集成了数据库及服务器的上位机、支持远程定点巡察APP等几大部分组成。如图1所示。
　　2、系统技术实现
　　2.1 感知层技术
　　（1）金属检测
　　在实际的垃圾分选中，可以实现对金属的分选的一钟方式是涡电流分选，基于法拉第的电磁感应定律。在高频交变磁场中，导体内会产生漩涡流，可感应出与外界变化磁场相反的磁场，并因此产生排斥该导体的电磁力。该斥力的大小与与导体的几何形状、尺寸、导电率和磁场的强度及其变化率等相关。
　　在此次的试验中，就是利用感应涡流的原理，检测线圈电感量的变化，从而获得线圈与金属之间的相对位置。
　　（2）透光性检测
　　透光性检测区域是为了实现对透明塑料瓶的检测而设计的，传感器根据不同物体的透光性的差异来识别物体。实验中采用的是Risym 光敏电阻传感器模块，分为发射和感应两个部分。发射级发出红外光，感应级接收透过物体的光线，并输出相应结果。
　　（3）周围环境检测
　　我们在垃圾箱体安装了一个温湿度传感器，用以检测附近的温湿度情况。DHT11数字温湿度传感器是一款含有已校准数字信号输出的温湿度复合传感器。它应用专用的数字模块采集技术和温湿度传感技术，确保产品具有极高的可靠性与卓越的长期稳定性。
　　（4）垃圾桶满溢检测
　　该模块是为了判断是否垃圾桶已满。光电开关基本工作原理如下：当光电开关通上工作电源，光电发射管发出红外线，接收管处于导通状态，接收管处于導通状态。
　　2.2 传输层技术
　　传输模块使用的是雍异科技研发的WLC-1000无线串口模块；可实现点对点、一点对多点、多点对多点的设备间数据的透明传输。通过上位机的设置可以设置模块的工作信道，无线传输速率，串口收发速率等等。
　　正常情况下模块处于接收状态，模块的收发转换会自动进行，如果通过RS232/TTL/RS485接口往模块发送数据，模块会自动把该数据通过无线链路发送出去，发送完成后模块会自动切换到接收状态；如果在接收状态下收到数据那么模块会通过RS232/TTL/RS485接口发送出来。
　　2.3 控制层技术
　　控制器是整个模型控制的核心以及数据处理的中心。设计中选用芯片MC9S12XS128为智能可分类垃圾桶的核心控制层。
　　Freescale 公司的16位单片机主要分为HC12 、HCS12、HCS12X三个系列。HCS12系列单片机以速度更快的CPU12内核为核心简称S12系列，典型的S12总线速度可以达到25MHZ。MC9S12XS128就是S12X系列中的一个成员。
　　MC9S12XS128是16位单片机，由16位中央处理单元（CPU12X）、128KB程序Flash（P-lash）、8KB？RAM、8KB数据Flash（D-lash）组成片内存储器。
　　2.4 上位机技术
　　数据库设计
　　设计思路：在进行数据存储的时候，我们采用了MySQL数据库，MySQL是一种开放源代码的关系型数据库管理系统（RDBMS），MySQL数据库系统使用最常用的数据库管理语言--结构化查询语言（SQL）进行数据库管理。结合我们的数据情况，我们建立了三张表，分别为用户表、垃圾桶概览表、垃圾桶详细信息表，表之间有外键联系。用户表记录用户的相关信息，垃圾桶概述表主要记录各个垃圾桶的大致信息，比如垃圾桶编号、位置信息、放置时间等，垃圾桶详细信息表主要记录实时采集到的数据，包括温湿度，满溢情况，采集时间等，此表通过垃圾桶编号与垃圾桶概述表进行相关联。
　　2.5 应用层技术
　　为了方便环卫工人高效快捷的进行垃圾处理工作，我们使用HBuilder开发出了一款具有实时显示垃圾桶状态信息的基于Android系统的APP，利用APP可以查看放置于校园内的各个垃圾桶的状态信息，比如满溢情况、当前环境温湿度、历史环境温湿度等。为了便于查看垃圾桶的位置，我们又在APP中引入了开放的百度地图应用接口，这样，可以在APP中直观的看到垃圾桶的位置、状态等信息，当垃圾桶满了，地图相关节点会发生颜色变化进行报警，通知环卫工人进行处理。
　　3、结论
　　本系统针对乱投乱放、无序管理的校园垃圾桶而设计，由具有自动分拣功能的垃圾桶、无线传输満溢度及环境参数的串口通信模块、集成了数据库及服务器的上位机、支持远程定点巡察APP等几大部分组成。能够实现垃圾的自动分拣与投放，同时每个垃圾筒还可进行满溢程度与环境参数的检测，经无线串口模块上传数据到上位机；利用物联网技术，工作人员可通过远程定点巡察APP了解校园中各垃圾筒的满溢情况及其周边环境信息，以便及时定位并清运处理。可在一定范围内解决现存垃圾投放、清运管理过程中的失控现象。
　　安徽工业大学大学生创新教育专项经费资助项目
　　参考文献
　　[1] 赵负图.传感器集成电路手册（第一版）[M].北京：化学工业出版社，2004.
　　[2] 张海宁，郑世帅，孙龙鹤.无线环保与火警监测智能垃圾箱[J].科技创新与应用，2013，（11）：27-28.
　　[3] 蒋晶，李琴.环保垃圾箱[J].科技展望，2006（04）：22-22.

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