互联网+背景下智能垃圾管理系统设计

于昕梅，周月霞，樊 耘，蒋业文，谭海曙

（佛山科学技术学院 电子信息工程系，广东 佛山 528000）

互联网+背景下智能垃圾管理系统设计

于昕梅，周月霞，樊 耘，蒋业文，谭海曙

（佛山科学技术学院 电子信息工程系，广东 佛山 528000）

根据智慧城市建设内涵，创新提出了对用户垃圾分类进行激励管理的理念，结合嵌入式系统和数据库管理技术，在小区等人群聚集区，完成了对用户垃圾分类进行激励智能管理、实时检测垃圾桶状态以及实现环保人员智能调度等功能。该系统将大大提高市民垃圾分类的积极性。

实时检测；智能管理；SW-M1000

在互联网+背景下，智慧城市的基本理念是通过互联网将无处不在的、被植入城市物体的智能化传感器连接起来，最终实现人们对物理城市的全面感知，并调控城市各个方面资源达到可持续健康发展的目的，为人类创造更美好的城市生活。在这么多城市病的影响下，在现代社会信息技术的发展以及城市化的加快这两个形势下，城市如何进一步发展，同时完成低碳转型成为各界关注的焦点。

据统计，目前城市生活垃圾以平均每年8％～10％的速度增长，我国668座城市中，有2/3被垃圾环带包围，这些垃圾埋不胜埋，烧不胜烧，造成了一系列严重危害。调查结果显示，垃圾资源化潜力随着生活水平和经济发展也不断增长。在垃圾成分中，可直接回收利用的资源占垃圾总量的42.9％，垃圾中的其他物质也能转化成资源。

源头分类是垃圾处理的关键环节，本系统结合嵌入式技术和数据库管理技术，在小区等人群聚集区，完成了对用户垃圾分类进行激励智能管理、实时检测垃圾桶状态以及实现环保人员智能调度等功能。该系统的推广应用将激发市民参与并实行垃圾分类的积极性。

1 系统组成

智能垃圾管理系统主要执行流程如图1所示。注册用户打印分类标签贴于分类好的垃圾袋上，系统统计垃圾正确分类数据，根据规则对相应用户进行积分奖励，从而有效激发用户对垃圾进行分类的积极性。

图1 智能垃圾管理系统执行流程

系统主要包括楼层采集器、物管终端和智能管理3部分。在每一楼层，安装信息采集器，用户将垃圾按要求分好类后，用垃圾袋装好，在采集器处，利用注册好的卡便在采集器处获得一张与用户身份唯一绑定的标签，用户将标签贴到垃圾袋上并扔到该系统配置的垃圾桶里，系统检测后，进行积分奖励、智能调度和统计分析等。

所有采集器的数据必须实时地发回管理处的接收终端，在物管终端，主要负责实时收集用户数据，根据用户数据库，反馈更新采集器内用户信息。同时，每一个垃圾桶（包括户外和户内）都能够将其自身的状态（空满程度）传输到物管终端，并在终端上显示出来，管理处可根据这些信息对环卫工人进行调度，可有效地缓解垃圾分类与环卫工人工作量提升的矛盾。

系统硬件部分多选择典型电路，且系统扩展与外围设备的配置水平充分满足应用系统的功能要求，使硬件系统标准化、模块化，并留有适当的余地，方便进行二次开发。软件部分注重接口，上位机可在多种操作系统上运行，符合主流技术，以利于将来系统的维护和升级。

2 系统设计

2.1 采集器

采集器采用SW-M1000为控制核心，RF模块读取用户IC卡信息，红外检测模块获取垃圾桶状态信息，将信息通过RF24L01无线模块发送到终端，终端判断信息种类并根据Qt编写的上位机查询用户数据，将其反馈到采集器，采集器通过LCD显示模块显示出用户信息，并且利用热敏打印机打印出与用户唯一对应的标签，对应的系统硬件框图如图2所示。

图2 系统硬件框图

2.2 系统软件

系统软件采用层次化结构设计，分为数据采集层，数据链路层、用户管理界面层，这样方便系统扩展与维护。

（1）下位机软件。下位机软件负责硬件部分采集相关信息，将采集到的信息送到上位机中并接收上位机数据进行处理。

图3 软件系统框图

（2）上位机软件。上位机软件系统的主要框图如图3所示。上位机软件完成系统数据处理、数据存储、数据反馈、数据显示等核心工作，是进行信息交流的枢纽。主要包括建立用户数据库，完成用户信息的增、删、查、改等功能；对下位机传来的数据进行解密接收；利用接收来的数据查找对应的用户信息加密并发送；根据接收到的数据种类作出相应的处理，如垃圾桶状态或用户信息等。

3 系统创新点

3.1 系统设计理念创新

在系统设计理念方面，本系统既不依赖外部设施自成系统，又可以与抄表、停车管理、收费系统等进行整合，有效地提高了住宅小区管理的统一性、安全性以及效率。通过用户注册刷卡实现垃圾管理实名制，对正确分类垃圾有偿回收，能够有效地提高市民对垃圾分类的积极性，并在很大程度上缓解垃圾分类与环卫工人工作量提升的矛盾。

3.2 系统技术实现创新

在系统技术实现方面，标签与用户唯一对应，利用采集器打印的标签代替了专用垃圾袋，使用方便，节约成本。对用户注册卡，没有特别限定，任何M1卡都能够用来注册，便于系统整合。实时检测垃圾桶的空满状态，并反馈到管理处，实现智能调度。

4 系统测试

系统的设计是可扩展的、易延伸结构。

（1）硬件部分尽可能地选择了典型电路，且系统扩展与外围设备的配置水平充分满足应用系统的功能要求，使硬件系统标准化、模块化，并留有适当的余地，方便进行二次开发。

（2）软件部分可在多种操作系统上运行，符合主流技术，以利于将来系统的维护和升级。

其主控电路如图4所示。

图4 系统主控电路

5 小结

新技术的发展和城市化的进程结合到一起的时候，就出现了城市发展的新的思路，助力城市以低碳和环保方式发展，提供和谐宜居的生活环境，创造绿色城市生活，提高城市的运转效率，促进城市的可持续发展，打造高效城市管理和运行。

本系统在互联网+背景下，将智能垃圾管理与智能小区管理进行整合，互联互通，为智慧城市建设提供了一个新的模式和思路。

［1］华芯微特科技有限公司.SW-M1000微控制器手册［M］.北京:华芯微特科技有限公司,2011.

［2］赵俊.ARM Cortex-M0从这里开始［M］.北京:航空航天大学出版社,2012.

［3］郭嘉凯,马龙,魏小庆.智慧城市插上“互联网+”翅膀［J］.软件和集成电路,2016（377）:50-51.

［4］JASMIN Blanchette.C++GUI Qt4编程［M］.2nd ed.北京:电子工业出版社,2008.

【责任编辑：任小平renxp90@163.com】

Intelligent garbage management system based on Internet+

YU Xin-mei,ZHOU Yue-xia,FAN Yun,JIANG Ye-wen,TAN Han-shu
（Department of Electronics and Information Engineering,Foshan University,Foshan 528000,China）

In this paper,the idea of motivation management of garbage classification to users is put forward.In the residential quarter based on the construction of smart city,by using the embedded technology with database management,this system implements garbage management,real-time trash detection and optimizes dustmen dispatching.The system may improve the enthusiasm of the public waste classification.

real-time detection;intelligent management;SW-M1000

TP274.5

A

1008-0171（2016）06-0010-04

2016-03-14

广东省自然科学基金资助项目（2015A030313639）；佛山市科技计划资助项目（2012HC100291）

于昕梅（1974-），女，内蒙赤峰人，佛山科学技术学院高级工程师。