创新思维报告(智能垃圾桶)(1)

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图 4 系统基本框图 1. 电源模块:
电源模块主要负责垃圾桶各部分的供电以及电流电压控制,保证电源的安全 以及各部分的正常运行。 2. 红外感应模块:
红外感应模块主要负责监测是否有垃圾投放动作,当其监测到垃圾投放动作 后,将数据传送给核心控制模块。 3. 图像采集与识别模块:
该模块主要负责采集垃圾的图像,并利用 AI 识别技术对垃圾进行识别。在 红外感应模块捕捉到投放动作后,将信号过来后,图像采集与识别模块即开始采 集垃圾图像,完成识别后将数据传送给核心控制模块与数据库。 4. 自动运送模块:
自动运送模块主要负责垃圾的运送。数据库和核心控制模块将垃圾进行分类 后,自动运送模块即开始将垃圾运送至对应的垃圾桶。 5. 语音采集与识别模块:
语音采集与识别模块负责采集垃圾投放人的语音,并识别语音,提取其中的 关键词,并将数据传送至核心控制模块和数据库。 6.自动开闭投放口模块
自动开闭投放口模块在接收到核心控制模块对语音的分类后,打开对应的投 放口,待投放人投放完成后关闭投放口,以免气味弥漫。 7.核心控制模块
对垃圾进行分类是保护环境、促进垃圾高效回收再利用、减少污染的良好生 活习惯。垃圾分类看似简单,实际上,包括高校生在内的很多市民都觉得这不是 一件容易的事儿。因此,本人认为研究智能垃圾分类垃圾桶可高效、便捷助力解 决垃圾分类这个让很多人头疼的问题。
智能垃圾分类垃圾桶主要具有两种特色功能:语音识别垃圾分类,自动拍照 识别垃圾分类。智能垃圾桶不仅能更准确地帮助市民进行垃圾分类,还能节约人 们用来进行垃圾分类的时间。对于处于繁华大城市的白领来说,这是非常有利的。
核心控制模块采用单片机芯片控制各个电路模块的工作,完成定时、模式选
择,睡眠监测的重要任务。 方案一:使用 AVR 系列的单片机芯片,其优点是高可靠性、功能强、高速度、
低功耗和低价位。 方案二:使用 MSP430 系列的单片机芯片,其优点是超低功耗、功能强大、
16 位 RISC 架构、有较高的处理速度,但价格不便宜。 8.数据库模块
分垃圾种类乱扔,或者说由于不够细分,可能导致厨余垃圾和有害垃圾都是扔至 不可回收垃圾桶中,这还是没有真正达到垃圾分类目的,运输、分类垃圾的作业 量、危险系数仍然较高,并且,大部分两桶型垃圾桶采用的是开口式,炎热天气 经常散发刺鼻气味,引来苍蝇、蚊虫光顾,很不卫生。
两桶型垃圾桶:(1)没有对垃圾进行细分,工作人员的作业量和健康影响 仍然大。
(2)缺乏智能性
图 3 四桶型垃圾桶
三、设计目标
综合前面所述,本设计研究主要内容就是:设计一种智能型垃圾桶。垃圾桶 可对投入的垃圾自动分类和指导居民分类。
设计思路:将四只垃圾桶集成在一排,垃圾桶上方加装垃圾分类装置,将垃 圾投放后,垃圾分类器自动通过拍照并进行 AI 识别,将垃圾投入对应的垃圾桶; 另外在垃圾桶的正面再开一个可闭合的投放口,通过语音说出垃圾的名称,自动 打开对应垃圾桶的投放口。
但是,这类垃圾桶缺乏智能性,对于老人、小孩等人群来说,不友善,很容 易造成垃圾分类不准确;即便是对于高校学生来说,准确分类仍然有不少困惑。 所以,使用该类垃圾桶仍然存在居民分类不准确、保洁员仍需二次分类的问题。
缺点:(1)对于老人、小孩等人群来说,准确分类具有一定困难 (2)对于繁华城市白领来说,不符合高效省时的追求
该智能垃圾分类垃圾桶将具有以下功能: (1)自动拍照将垃圾投入垃圾分类装置上方总投入口后,摄像头感 应到投放动作后,自动拍照并通过 AI 物体识别技术识别垃圾种类。 (2)垃圾运送功能。市民将垃圾投入垃圾分类装置上方的总投入口后分类 装置自动拍照识别,并进行自动运送投入对应垃圾桶。 (3)语音识别并进行垃圾分类功能。加装麦克风,搭载语音识别技术。投 放者对着垃圾桶说出垃圾名称,垃圾桶通过接收语音进行识别,将文字和后台数 据库对比,打开对应垃圾桶的可闭合式投放口。这样即便不知道垃圾类别,数据 库也能通过我们的语音准确打开对应投放口。
二、现有产品分析
1. 传统一桶型垃圾桶分析 目前,大城市一般采用多分类垃圾桶(大部分采用四类分类垃圾桶),小城
市以及大城市的乡村地区采用的是两桶型垃圾桶(即分为可回收垃圾、不可回收 垃圾),但是,乡村及偏远地区仍然采用一桶型垃圾桶。
对于一桶型垃圾桶来说,厨余垃圾、干垃圾、湿垃圾甚至是药品等一起扔至 其中,扔垃圾的居民倒是轻松,但是极易造成腐烂散发浓烈的味道,造成空气污 染,最终只能民众自食恶果;对于回收、分类垃圾的保洁员来说,对垃圾进行分 类具有很大的难度,还可能因为对垃圾中某些物质的有毒有害性、特性等未知, 造成四肢伤害、身体健康严重受到威胁。
六、教师评语
数据库模块主要储存垃圾分类的数据:各种垃圾的名称以及所属种类的数 据。其中的垃圾分类数据是由专业人士划分垃圾分类的数据。
五、设计创新点
1. 自动拍照识别垃圾种类 2. 自动运送垃圾至对应的垃圾桶中 3. 语音识别投放人所说出的垃圾名称,并打开对应的投放口 4. 待投放完成后,自动闭合投放口,防止刺鼻气味散发
综合型/设计型实验报告
课程名称: 项目名称: 学生姓名: 班 级: 学 号: 任课老师: 报告日期:
创新思维方法与训练 智能垃圾分类垃圾桶
刘奇 通信 1702 20170604****
杨振南 2019 年 7 月 5 日
电子与信息工程学院
一、设计背景
2019 年 7 月 1 日起,《上海市生活垃圾管理条例》正式实施。除了上海市, 住建部也于近日公布了包括上海在内的全国 46 个重点城市推行垃圾分类,由此 可见,垃圾分类已是大势所趋,学会准确进行垃圾分类很有必要。
缺点:(1)垃圾没有进行分类投放,对工作人员带来过多的作业量和健康 危胁。
(2)由于垃圾没有分类,各种垃圾混合投放,极易散发刺鼻气味,带来环 境污染,不符合环保节能要求
(3)不具备智Biblioteka 性图 1 传统一桶型垃圾桶
2. 传统两桶型垃圾桶 两桶型垃圾桶在三、四、五线城市很常见,主要应用于公园、景区及居民区。 对于两桶型垃圾桶来说,许多居民通常还是和对待一桶型垃圾桶一样,不区
四、设计方案
为了实现本智能垃圾分类垃圾桶所有功能,主要分为垃圾桶模块、语音采集 与识别模块、自动开闭投放口模块、拍照与 AI 识别模块、自动运送模块。我们 对垃圾桶内部进行了初步的方案设计,详细如图 4 所示。
红外感应模块

图像采集与识别模块





自动运送模块



块 语音采集与识别模块

据 自动开闭投放口模块
(2)散发气味、招引苍蝇蚊虫,不卫生 (3)不具备智能性
图 2 传统两桶型垃圾桶
3、四桶型垃圾桶 按照《上海是生活垃圾分类管理条例》,居民产生的垃圾主要按照四类分类
投放,即湿垃圾(或厨余垃圾)、干垃圾(或其它垃圾)、可回收物、有害垃圾, 将四类。该类垃圾桶解决以往混合投放的问题,将有害垃圾这种容易对工作人员 造成威胁、湿垃圾这类容易腐烂散发刺鼻气味的垃圾分了出来,在一定程度上减 轻了保洁员的工作量和健康风险。
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