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摘要：环境污染一直是人们所关注的问题，而生活垃圾是造成环境污染的一大方面。自2019年7月1日来，以上海为试点正式实行垃圾分类。但繁杂的垃圾细分标准着实难倒了许多居民，为了提高人们生活便利程度，该研究拟设计一款全自动智能垃圾分类箱，同时具备垃圾识别分类、垃圾二次利用、自动开盖、满箱提醒、火灾警报等功能。针对目前的城市街道中垃圾箱的分布设立机器投放点，将本设计产品应用范围更广，为大众提供更大的便利。对环境有更好的保护作用，同时也能产生较好的经济收益。

关键词：垃圾分类；智能垃圾箱；自动识别；回收利用

Abstract： Environmental pollution has always been a concern of people， and household waste is a major aspect of environmental pollution. Since July 1， 2019， garbage sorting has been officially implemented in Shanghai. But the complex garbage subdivision standard is really difficult for many residents， in order to improve the convenience of people's life， the study intends to design a fully automatic intelligent garbage sorting box， with garbage identification and classification， garbage reuse， automatic opening， full box alert， fire alarm and other functions. In view of the current urban streets in the bin distribution set up machine delivery points， the design of a wider range of products， to provide greater convenience for the public. Better protection for the environment， but also better economic benefits.

Key words： garbage classification; Intelligent dustbin; Automatic identification; recycling

引言

随着城市经济社会的迅速发展，生活质量的提升，社会中产生的废弃物数量也与日俱增。同时，这导致我们需要越来越注重对废弃物的分类处理。随之而来的问题是许多市民对垃圾类别还没有进行明确的了解，从而进行准确分类。近年以来，智慧垃圾桶的问世，它的应用引起广泛重视。此垃圾桶具有普及分类技术作用，有助于广大市民增强垃圾识别能力，从源头解决日常生活中的垃圾识别准确性差的实际难题。

另外，现有垃圾箱经常会出现满溢现象，垃圾箱周围的地上也是垃圾环绕，苍蝇满天、臭味扑鼻，让路过的行人都掩鼻绕道而行，十分影响心情，也污染周边的空气环境，同时还可能会带来多数细菌和传染疾病。本装置采用的是封闭式管理，在投递完垃圾后，垃圾桶盖会自行封闭，做到无接触丢弃废弃物。还伴有垃圾桶满溢提示设计，通过后台提示进行处理，极大程度上解决垃圾箱满溢情况。

智能垃圾箱的管理系统软件设计部分，其中系统的PC管理终端可以起到良好的监管调节作用，给城市垃圾箱的合理投放提供了可选之路；在系统的Android客户端中有较全面的个人数据信息并能够收到信息提醒；系统云端数据库可以储存大量的操作数据并进行分析，再加上投放的智能垃圾箱便成就了智能垃圾箱管理系统。

1我国现有分类垃圾箱的弊端

我国现存的各种分类垃圾箱分类体系并不完善，分类标准不统一等，不能做到真正意义上的垃圾分类。街道边的垃圾箱多采用双体式分类垃圾箱，分别标明“可回收”与“不可回收”，进桶的垃圾是否有按照这两类来区分，我们也不得而知。随着时代技术的更新发展，已经越来越难辨别垃圾的种类，而这些也不是永久不变的，它们是因时、因地、因多方因素而不断变化的。但现在的分类抽象模糊，没有任何实际价值。

我国分类垃圾箱的弊端有以下几点：（1）大部分地区现有的垃圾箱仅仅 分为“可回收”与“不可回收”两大类，居民们对于该扔在哪一个垃圾箱并无清晰认知，投递还是过于随意。（2）大家对当地的分类标准并不熟悉或者说当地的垃圾分类准则并不明确进而不能为大家服务。分类标准因随着各方面技术或环境需求的更新而更新，不能一味一成不变，而且还要让广大居民及时接受并实行。各个城市和地区应该要各自为政，在这方面应看当地实情，结合为之。（3）垃圾分类没有给居民带来显著的便利或者成效。在城市中，不少居民在垃圾分类的意愿和行为上存在着较为显著的差异，垃圾分类意愿的比例要高于垃圾分类行为，所以拥有较高的意愿并不能使人们拥有较高的分类行为；外在情境因素、便利性对分类行为的影响更大。

2智能垃圾箱的设计

此设计主要解决的问题有垃圾的自动识别分类、称重、报警、积分累计。

智能垃圾箱外形为长方体，内部分为两个模块，一部分是智能分类装置，另一部分是容器装置。上层垃圾识别主要分类有三大类：可回收、不可回收与有毒有害，首先完成垃圾的初步分类；接着可回收内细分为：金属类、塑料类、玻璃类、纸类、织物类五类。垃圾进入垃圾箱，智能分类处理部分自动识别垃圾种类，并且将其重量称量后传输至用户端小程序，以积分形式到达用户账户，以小程序信息形式告知用户垃圾分类情况；下层主要是垃圾容器，里面有多个空间用来将不同种类垃圾分隔，便于清洁人员的收取，以及垃圾的回收利用；当箱内垃圾接近满溢时，垃圾箱可以自动报警，将信息传输至管理端，及时将垃圾箱清理干净，在此之前将不能继续投递垃圾。

为了使垃圾的回收更加便捷，垃圾箱的背后设有可开合的门，箱内垃圾容器箱的底部设有滑轨，垃圾清洁人员来收取相应垃圾箱内的子桶的垃圾只需将子桶滑出，完成垃圾倾倒即可。整体机箱背后门的开关由指纹解锁控制，比起传统使用钥匙，既避免了丢失的风险，也更加快捷方便。

用户在首次使用垃圾箱时，需要进行绑定微信或手机，并扫脸录入信息。在以后的垃圾投放时使用脸部识别，将自动打开箱盖，保存用户数据至后台以备调取核对。垃圾投放完成，机箱自动关闭，识别分类并将其称重，获取可回收垃圾重量，将其与垃圾分类结果一并发送至客户端，录入积分，可用于兑换商品。在垃圾分完类后，用户可在小程序中收到刚扔完的垃圾可以被回收用于哪些再利用方向，得到一些科普知识。

3智能垃圾箱管理系统的优势

首先，在投递方式上，智能垃圾箱实现了零接触式投放，当人们需要扔垃圾的时候，智能垃圾箱可以自动开盖，打开之后便可以将垃圾投放进去，完成投放后，机器将自动关闭机盖。相比较传统垃圾箱而言，它干净便捷，并且可以很大程度上解决垃圾味道的散发，它的封闭性也优于传统垃圾箱，做到最大限度地减小了对周围环境的影响。

第二，在清除准时性上，传统废弃物处置箱的清除主要是由清运车定期地去清除，清除的并不是准时性的，导致废物处理过程箱内垃圾的腐臭，废水满溢至废物处理过程箱外，堆砌成山，空气污染物周围自然环境。而智能垃圾箱是属于随时被后台监视的状况，当箱内垃圾达到满溢警告线时，便会给后台反馈，系统终端收到后及时联系并安排清理人员前往清理。而且在终端可以同时查看到所有在线垃圾箱的实时情况，从而得到及时清理。

第三，智能垃圾箱的供电方式上采用的是蓄电池与太阳能板的协同作用。二者可以协调工作，大大减轻了供电压力，再加上智能垃圾箱的所需电量并不是很大，这两种供电模式完全能够维持智能垃圾箱的正常管理工作和系统维护。

第四，智能垃圾箱内部分别由多个区块，分别由电机驱动、太阳能蓄电、火灾报警、超声波探测、红外感应、垃圾识别核心六个模块构成。智能垃圾箱由这几大模块共同作用，共同完成垃圾的自动分类。

4智能垃圾箱管理系统的硬件部分

智能垃圾箱的硬件部分分为六个模块，分别是电机驱动模块、太阳能蓄电模块、火灾报警模块、超声波探测模块、红外感应模块、垃圾识别核心模块。

4.1电机驱动模块

这个模块主要采用了步进电机，它实现的功能主要是垃圾箱的开盖与关闭的驱动功能。选择步进电机是因为它独特的优越性，它可以在较短时间内迅速运转工作起来，这可以让开盖与关闭时间更合理，不会出现长时间未打开或离开长时间还未关闭机盖的情况。在这种情况下，步进电机就展示出了它的优越性。

4.2太阳能蓄电模块

太阳能蓄电模块包括两个部分，垃圾箱顶部的太阳能蓄电电板和箱底的蓄电池。当外界有光照且光照良好的情况下，垃圾箱内的蓄电系统将会把使用不了多余储存的电量进行储存，并用于夜晚或阴雨天。这样可以更加合理安排电量使用，更加绿色节能。

4.3火灾报警模块

在整个垃圾箱的系统中，火灾报警模块十分重要，它是机身的自我保护模块。在日常的生活垃圾丢弃时，必定会有易燃物的丢弃，那么就会有可燃物在箱内燃烧的情况，引发火灾。智能垃圾箱在制造时所使用的机身材料将会起到很大作用，所以它的制作成本将高于传统垃圾箱。装置内部包含烟雾传感器，可以将火情发送给系统管理终端并及时前往处理。

4.4超声波探测模块

超声波探测模块主要用于测定垃圾箱内垃圾达到一定高度，超声波测距传感器将会向管理系统PC端发送满溢警告，实现实时监测垃圾箱内垃圾的高度，让垃圾及时被清理，保证箱内的使用空间，提高使用效率。

4.5红外感应模块

当有人靠近垃圾箱并到达探测距离时，红外感应模块便可传输信号给核心处理模块，让机器处于等待开盖阶段，完成扫脸识别后便可开启，当人离开后，红外感应模块立即探测到距离后，便可驱动机器进行垃圾箱的关闭。

4.6垃圾识别核心模块

垃圾识别装置可以检测垃圾的材质进行自动分类，同时自动称重，将可回收垃圾重量换算成积分，用于兑换物品或现金券。智能分类垃圾箱的工作流程：人脸识别、确认垃圾种类、称重、计算积分、积分入账。垃圾投递完成后，其绑定的手机上将会收到积分提醒，并且出现本次垃圾分类结果详情，帮助大家了解垃圾分类的常识。当箱内垃圾达到满溢警告线，垃圾箱将不再打开进行垃圾的回收，在清空之后便会继续正常运转。箱内设置有多个不同种类垃圾的存放空间，当垃圾自动识别后，将自动投递到相对应的空间内，垃圾清理人员按照不同类别进行回收，不会将其混杂一体。

5结语

近年高科技的快速发展，智能化的生活和智能化的城市建设，该研究设计的智能垃圾箱管理系统会解决大部分垃圾分类问题并可以改善环境问题，实现非接触式投放，垃圾管理将会更加科学、简易。通过软硬结合的方式，以客户端软件将用户与智能垃圾箱系统端连接，准确分类及时反馈。管理员也可以实时动态查看，方便合理安排垃圾箱的数量与位置，减轻工作负担。并且根据各个地区的垃圾日投放量，设置垃圾箱的数量与设立位置，进行精准优化，充分合理利用每个垃圾箱。

为了方便工作人员的清洗，该垃圾箱在结构设计上采取了模块化设计，操作简单，容易上手，同时也提高了回收垃圾的效率。它还可以广泛投放于城市街道、住宅楼区，可以先在大城市进行试点再逐步推广至全国或者推广对接城乡结合，具有一定的推广价值。未来“垃圾围城”的现象将消失眼前，城市环境会往良性循环发展。

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作者简介：向志琦（2002-），女，汉，安徽黄山，本科，环境设计。