关于智能分类垃圾桶设计

包书凝

（重庆市巴蜀中学校，重庆 400054）

1 装置介绍

1.1 射频识别模块

本设计采用射频识别（RFID）技术实现对垃圾的智能分拣。在用户投放垃圾时，RFID能够读取到垃圾的信息，并根据信息对垃圾进行识别，识别后再利用频率信号将信息由RFID标签传送至RFID阅读器，通过中间件处理后传至单片机[1]。如果标签信息与单片机库文件里的信息匹配成功，则通过机械结构打开可回收的不同区域的垃圾桶盖；若匹配不成功，则打开不可回收区域的垃圾桶盖。此模块具有灵敏度高、操作性强等智能分类的特点。

1.2 普通垃圾分类

非金属垃圾通过RFID检测，识别到标签信息，将标签信息传输到单片机，再通过单片机与其库文件里信息对比，进而实现垃圾的精确分类。如果未识别到标签信息，就重新检查；若还是不能识别，则它为不可回收垃圾。

1.3 金属垃圾分类

由于普通的RFID电子标签与金属混在一起后，会有金属隔离，标签信息会出现乱码。解决办法有三种：一是当单片机检测到乱码时，单片机可以当作检测到金属来处理，但电子标签设计也可能出现技术出错，导致出现乱码，因此此方法有一定缺陷；二是用金属探测仪来检测金属，此方法受外界环境影响较大，若垃圾桶本身是金属材质，或者人们扔垃圾时检测到其身上存在金属物品，就容易出错；三是使用抗金属RFID电子标签，可以有效地避免出现乱码的情况，但是此类标签价格比普通的电子标签贵两到三倍。

通过比较，采用抗金属RFID电子标签符合精准判断的要求，在一些精确度要求不高的地方可以采用普通标签。

2 装置功能

2.1 装置功能

2.1.1 自动识别及智能分类

通过RFID技术对信息的多帧重复识别后将信息传递给单片机。单片机根据接收的标签信息对各装置发出垃圾分类信息指令，使不同类垃圾落入不同区域，实现垃圾的精准分类回收。

2.1.2 安全环保智检

（1）安全监测。垃圾桶内安装温度传感器，利用温度传感器实时监测垃圾桶内部温度，一旦高于安全温度，立即通过单片机调用语音报警系统发出报警信号。

（2）环保清理。垃圾桶顶部安装超声波传感器，利用超声波传感器对垃圾桶存储状态进行实时检测，通过单片机反馈到LCD显示屏，显示屏幕记录剩余容量。若垃圾桶已满，则提示人们不能再继续投放垃圾，避免垃圾溢出污染环境，同时便于清洁人员按时清理垃圾。

2.2 功能介绍

2.2.1 射频技术识别垃圾是否可回收

本设计通过RFID技术将微芯片嵌入产品制造中，产品在制造初期录入是否可回收的信息，微芯片会向扫描器自动发出各类产品的既定信息，从而实现本设计对产品的识别以及对已回收垃圾信息的后续处理。当垃圾桶检测到电子标签后，自动录入产品信息。整个过程不需要像条形码技术那样进行人工扫描。

2.2.2 智能分类

垃圾桶对垃圾完成RFID识别后，芯片记录垃圾的类别信息，然后传递给单片机，一旦垃圾进入检测分类区，单片机将垃圾信息与其库文件信息比对，比对成功后就通过控制机械结构运动打开相应区域；如果比对不成功，则垃圾桶不可回收区域打开，实现了垃圾检测分类的功能。

2.2.3 实时检测垃圾桶内储存容量与温度

使用温度传感器对垃圾桶内部温度进行实时监控，规避由于内部器件发热以及外部因素所导致的温度高于安全温度引起安全问题的风险。置于垃圾桶顶部的超声波传感器能实时检测垃圾桶有效存储空间，当垃圾桶装满时发出信号，通过单片机控制显示屏幕，提醒清洁人员对垃圾进行处理。

2.2.4 自动报警

在温度传感器的严格监测下，当垃圾桶温度高于安全温度时，垃圾桶的报警装置立即启动，同时自行停止一切工作。

3 装置创新点

3.1 精准识别

RFID技术可以实现对垃圾的精确识别。利用射频信号空间耦合（电感或电磁耦合）传输特性，在阅读器天线定向波束范围内实现对被识别物体所携带信息的自动化提取和识别，发射的电磁波碰到目标后反射，同时带回目标信息的特性，将信息传递给单片机。而且只要阅读器天线布置合理，理论上就不存在检测死角，可以实现对电子标签的无漏识别。

3.2 多帧纠错

在保证阅读器同时识别、逐个读取RFID电子标签信息的条件下，通过针对同一标签进行多帧重复识别，同时保留所有检测的数据。最后对所有暂存的各帧标识码数据进行纠错处理，即取相同识别度次数最多的数据作为实现智能精准分类的正确标签数据，从而达到纠错的目的，将垃圾分类的精度提高到至少99%。

4 结语

中国现在正在建设绿色、美丽的中国，智能分类垃圾桶正符合现在的形势。此设计的主要目的是逐渐引导人们转变理念、思想，认识到每一个人都有保护环境的责任，自发地保护环境。