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城市垃圾桶智能管理系統(tǒng)分析論文
摘要：文章介紹了一種城市垃圾桶智能管理系統(tǒng)。該系統(tǒng)以AT89S52單片機(jī)為核心，結(jié)合超聲波和溫度傳感器采集垃圾桶狀態(tài)，最后通過GPRS模塊將信息傳輸?shù)交贑/S模式的管理系統(tǒng)中，工作人員可根據(jù)管理系統(tǒng)中顯示的各垃圾桶狀態(tài)對其進(jìn)行及時且有效的清理。由于本系統(tǒng)的應(yīng)用能節(jié)省大量的人力、物力、財力等，而且方便垃圾桶的管理，因而具有較高的應(yīng)用價值。
關(guān)鍵詞：垃圾桶；智能管理
1背景
目前城市中的小區(qū)、校園、工廠、醫(yī)院等人員集中場所或者人員稀少的郊區(qū)，垃圾的回收基本全部采用露天放置的垃圾桶，需要專門的人員利用垃圾車定時的進(jìn)行垃圾桶的清理和維護(hù)工作，因此，經(jīng)常會出現(xiàn)垃圾桶滿了得不到及時清理，對公共環(huán)境產(chǎn)生負(fù)面影響，甚至影響居民的生活；或者環(huán)保車來了，垃圾桶卻空空如也，造成不必要的車輛燃油和人工費用；煙頭或熱爐灰落入垃圾桶，導(dǎo)致火災(zāi)的現(xiàn)象更是不容忽視。因此，迫切需求一種智能化的垃圾桶管理系統(tǒng)[1]。目前，國外在垃圾桶的智能管理方面已取得一定的成就，例如美國的大肚漢垃圾桶被廣泛應(yīng)用。在國內(nèi)智能化垃圾桶處理系統(tǒng)的首次亮相是在2010年上海世博會的世博園區(qū)，該垃圾桶全稱是“世博園區(qū)生活垃圾氣力輸送系統(tǒng)”，集容量檢測、除臭等處理為一體，成本高，難以在城市化推廣和普及[2]。針對上述不足，本文設(shè)計了一種成本相對較低，能夠廣泛應(yīng)用的城市垃圾桶智能管理系統(tǒng)。系統(tǒng)采用超聲波傳感器定時檢測垃圾桶的剩余容量，采用溫度傳感器檢測桶內(nèi)溫度，通過GPRS模塊將檢測結(jié)果傳輸?shù)交贑/S模式的管理系統(tǒng)中，從而提高了垃圾回收的效率，節(jié)約了成本。
2系統(tǒng)整體功能
該系統(tǒng)的功能是實現(xiàn)垃圾桶容量、溫度的檢測，并將檢測結(jié)果通過GPRS模塊傳送到監(jiān)控中心的管理系統(tǒng)中，以便于環(huán)衛(wèi)工人了解所負(fù)責(zé)區(qū)域內(nèi)垃圾桶的信息，使其能及時而有效的進(jìn)行垃圾回收，提高了環(huán)衛(wèi)工人的工作效率。另外溫度檢測功能可以使垃圾引發(fā)火災(zāi)的概率降為零。
3系統(tǒng)終端設(shè)計
該系統(tǒng)終端由兩大部分組成：垃圾桶和硬件控制電路。其中垃圾桶為普通物業(yè)垃圾桶，桶體裝有傳感器。硬件控制電路由電源模塊、微控制器模塊、傳感模塊、顯示模塊、報警模塊和GPRS無線傳輸模塊等六個模塊組成.
3.1微控制器模塊
本系統(tǒng)采用STC公司生產(chǎn)一款基于MCS-51內(nèi)核的低功耗、高性能的STC89C52RC作為微控制器，該芯片具有3個16位定時/計數(shù)器，4個外部中斷，全雙工串行口。具有結(jié)構(gòu)簡單、中斷處理能力強(qiáng)的特點[3]。
3.2傳感模塊
3.2.1超聲波傳感模塊
系統(tǒng)采用超聲波測距傳感器測量垃圾桶可用容量，在垃圾桶桶口內(nèi)邊緣均勻安裝多個超聲波測距傳感器HC-SR04。管理中心管理人員可發(fā)出指令，采集當(dāng)前垃圾桶剩余容量（各超聲波傳感器測量的剩余容量的平均值）；當(dāng)半數(shù)以上的超聲波傳感器檢測到垃圾桶滿時，則會主動發(fā)送數(shù)據(jù)至管理中心。從而實現(xiàn)了垃圾桶可用容量檢測[4]。
3.2.2溫度傳感模塊
溫度傳感模塊的傳感器為數(shù)字溫度傳感器DS18B20，系統(tǒng)采用多個DS18B20并均勻安裝在垃圾桶桶體內(nèi)部表面，以獲取桶體內(nèi)部溫度，當(dāng)某個傳感器采集的溫度大于50℃，則垃圾桶內(nèi)就有可能被投入煙頭或熱爐灰，則觸發(fā)單片機(jī)發(fā)出警報聲，當(dāng)警報發(fā)出5分鐘，未得到及時處理，則會發(fā)送警報至管理中心。從而實現(xiàn)了對垃圾桶桶體溫度的檢測[5]。
3.3顯示和報警模塊
系統(tǒng)終端采用數(shù)碼管進(jìn)行顯示，前四位數(shù)碼管顯示垃圾桶當(dāng)前平均溫度（℃），后四位數(shù)碼管顯示垃圾桶當(dāng)前剩余容量（mm），簡單方便，易讀取[6]。系統(tǒng)終端的報警模塊采用簡單的蜂鳴器報警，當(dāng)垃圾桶桶體內(nèi)某個溫度傳感器采集的溫度大于50℃，蜂鳴器會發(fā)出報警聲，警示居民倒入的垃圾有引發(fā)火災(zāi)的危險。
3.4GPRS無線傳輸模塊
與有線方式相比，GPRS無線傳輸方式具有很好的抗干擾性能，較低的功率，較高的數(shù)據(jù)傳輸速率等特點。系統(tǒng)中，GPRS無線傳輸模塊采用SIM900A，以短信收發(fā)方式，將采集的桶體剩余容量以及桶體內(nèi)溫度傳送到監(jiān)控中心的上位機(jī)。
3.5電源模塊
對于整個系統(tǒng)而言，電源供電模塊的穩(wěn)定可靠是系統(tǒng)平穩(wěn)運行的前提和基礎(chǔ)。系統(tǒng)中單片機(jī)供電電壓為直流5V，電源的獲取是由交流電220V經(jīng)過降壓、整流、濾波、穩(wěn)壓幾個步驟得到，穩(wěn)壓部分采用7805穩(wěn)壓模塊。
4系統(tǒng)的軟件設(shè)計
在城市垃圾桶智能管理系統(tǒng)中，垃圾桶終端信息通過GPRS模塊傳輸?shù)奖O(jiān)控中心的上位機(jī)管理系統(tǒng)中。管理系統(tǒng)是以Visualstudio2010作為開發(fā)平臺，Microsoftsqlserver2008作為數(shù)據(jù)庫開發(fā)平臺。采用C#語言編程開發(fā)的C/S架構(gòu)的系統(tǒng)軟件。在系統(tǒng)中，可以對采集的各垃圾桶信息每隔20分鐘重新更新顯示，也可以由上位機(jī)系統(tǒng)主動發(fā)出命令進(jìn)行信息采集，當(dāng)垃圾桶將滿時會有信息提示。系統(tǒng)主界面包括小區(qū)管理、端口設(shè)置、信息采集，界面友好且操作方面。
5結(jié)束語
該項目能夠?qū)崿F(xiàn)城市垃圾桶的智能管理，很大程度的提高了垃圾的回收效率，節(jié)省了一定的人力、物力和財力。該設(shè)計方案能夠?qū)崿F(xiàn)基本功能，但在實際應(yīng)用中，由于垃圾桶內(nèi)、外環(huán)境較差，所以還有很多問題需要解決。例如，終端硬件電子線路保護(hù)等問題仍需要繼續(xù)探究與改善，最終使系統(tǒng)符合智能化的要求。
參考文獻(xiàn)：
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[2]馬國玉，江冰，李光云，等.基于射頻技術(shù)的智能清潔管理系統(tǒng)研究[J].微處理機(jī)，2014，02:77-80.
[3]宋睿.單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)開發(fā)現(xiàn)狀研究[J].科技創(chuàng)新與應(yīng)用，2016，14:144.
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[5]曾思通.基于STC89C52單片機(jī)的智能溫度控制器設(shè)計[J].科技創(chuàng)新與應(yīng)用，2013，35:28-29.
[6]陳忠平.51單片機(jī)c語言程序設(shè)計經(jīng)典實例[M].北京:中國鐵道出版社，2012.
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