城市垃圾桶智能管理系统分析

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摘要：文章介绍了一种城市垃圾桶智能管理系统。该系统以AT89S52单片机为核心，结合超声波和温度传感器采集垃圾桶状态，最后通过GPRS模块将信息传输到基于C/S模式的管理系统中，工作人员可根据管理系统中显示的各垃圾桶状态对其进行及时且有效的清理。由于本系统的应用能节省大量的人力、物力、财力等，而且方便垃圾桶的管理，因而具有较高的应用价值。

关键词：垃圾桶；智能管理

1背景

目前城市中的小区、校园、工厂、医院等人员集中场所或者人员稀少的郊区，垃圾的回收基本全部采用露天放置的垃圾桶，需要专门的人员利用垃圾车定时的进行垃圾桶的清理和维护工作，因此，经常会出现垃圾桶满了得不到及时清理，对公共环境产生负面影响，甚至影响居民的生活；或者环保车来了，垃圾桶却空空如也，造成不必要的车辆燃油和人工费用；烟头或热炉灰落入垃圾桶，导致火灾的现象更是不容忽视。因此，迫切需求一种智能化的垃圾桶管理系统[1]。目前，国外在垃圾桶的智能管理方面已取得一定的成就，例如美国的大肚汉垃圾桶被广泛应用。在国内智能化垃圾桶处理系统的首次亮相是在2010年上海世博会的世博园区，该垃圾桶全称是“世博园区生活垃圾气力输送系统”，集容量检测、除臭等处理为一体，成本高，难以在城市化推广和普及[2]。针对上述不足，本文设计了一种成本相对较低，能够广泛应用的城市垃圾桶智能管理系统。系统采用超声波传感器定时检测垃圾桶的剩余容量，采用温度传感器检测桶内温度，通过GPRS模块将检测结果传输到基于C/S模式的管理系统中，从而提高了垃圾回收的效率，节约了成本。

2系统整体功能

该系统的功能是实现垃圾桶容量、温度的检测，并将检测结果通过GPRS模块传送到监控中心的管理系统中，以便于环卫工人了解所负责区域内垃圾桶的信息，使其能及时而有效的进行垃圾回收，提高了环卫工人的工作效率。另外温度检测功能可以使垃圾引发火灾的概率降为零。

3系统终端设计

该系统终端由两大部分组成：垃圾桶和硬件控制电路。其中垃圾桶为普通物业垃圾桶，桶体装有传感器。硬件控制电路由电源模块、微控制器模块、传感模块、显示模块、报警模块和GPRS无线传输模块等六个模块组成.

3.1微控制器模块

本系统采用STC公司生产一款基于MCS-51内核的低功耗、高性能的STC89C52RC作为微控制器，该芯片具有3个16位定时/计数器，4个外部中断，全双工串行口。具有结构简单、中断处理能力强的特点[3]。

3.2传感模块

3.2.1超声波传感模块

系统采用超声波测距传感器测量垃圾桶可用容量，在垃圾桶桶口内边缘均匀安装多个超声波测距传感器HC-SR04。管理中心管理人员可发出指令，采集当前垃圾桶剩余容量（各超声波传感器测量的剩余容量的平均值）；当半数以上的超声波传感器检测到垃圾桶满时，则会主动发送数据至管理中心。从而实现了垃圾桶可用容量检测[4]。

3.2.2温度传感模块

温度传感模块的传感器为数字温度传感器DS18B20，系统采用多个DS18B20并均匀安装在垃圾桶桶体内部表面，以获取桶体内部温度，当某个传感器采集的温度大于50℃，则垃圾桶内就有可能被投入烟头或热炉灰，则触发单片机发出警报声，当警报发出5分钟，未得到及时处理，则会发送警报至管理中心。从而实现了对垃圾桶桶体温度的检测[5]。

3.3显示和报警模块

系统终端采用数码管进行显示，前四位数码管显示垃圾桶当前平均温度（℃），后四位数码管显示垃圾桶当前剩余容量（mm），简单方便，易读取[6]。系统终端的报警模块采用简单的蜂鸣器报警，当垃圾桶桶体内某个温度传感器采集的温度大于50℃，蜂鸣器会发出报警声，警示居民倒入的垃圾有引发火灾的危险。

3.4GPRS无线传输模块

与有线方式相比，GPRS无线传输方式具有很好的抗干扰性能，较低的功率，较高的数据传输速率等特点。系统中，GPRS无线传输模块采用SIM900A，以短信收发方式，将采集的桶体剩余容量以及桶体内温度传送到监控中心的上位机。

3.5电源模块

对于整个系统而言，电源供电模块的稳定可靠是系统平稳运行的前提和基础。系统中单片机供电电压为直流5V，电源的获取是由交流电220V经过降压、整流、滤波、稳压几个步骤得到，稳压部分采用7805稳压模块。

4系统的软件设计

在城市垃圾桶智能管理系统中，垃圾桶终端信息通过GPRS模块传输到监控中心的上位机管理系统中。管理系统是以Visualstudio2010作为开发平台，Microsoftsqlserver2008作为数据库开发平台。采用C#语言编程开发的C/S架构的系统软件。在系统中，可以对采集的各垃圾桶信息每隔20分钟重新更新显示，也可以由上位机系统主动发出命令进行信息采集，当垃圾桶将满时会有信息提示。系统主界面包括小区管理、端口设置、信息采集，界面友好且操作方面。

5结束语

该项目能够实现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，节省了一定的人力、物力和财力。该设计方案能够实现基本功能，但在实际应用中，由于垃圾桶内、外环境较差，所以还有很多问题需要解决。例如，终端硬件电子线路保护等问题仍需要继续探究与改善，最终使系统符合智能化的要求。

作者:李玉翠 陆闪之 许睿 单位:山东协和学院

参考文献：

[1]辛政华，路红梅，胡良益，等.基于物联网的智能垃圾桶系统设计[J].仪器仪表用户，2011，06:37-39.

[2]马国玉，江冰，李光云，等.基于射频技术的智能清洁管理系统研究[J].微处理机，2014，02:77-80.

[3]宋睿.单片机应用系统开发现状研究[J].科技创新与应用，2016，14:144.

[4]刘义杰，王薪岩，钱跃.基于单片机的超声波测距装置设计[J].电子测试，2016，13:7-8.

[5]曾思通.基于STC89C52单片机的智能温度控制器设计[J].科技创新与应用，2013，35:28-29.

[6]陈忠平.51单片机c语言程序设计经典实例[M].北京:中国铁道出版社，2012.