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【摘 要】随着经济的快速发展，人类文明同自然环境之间的矛盾进一步激化。对此，本文以分类回收金属垃圾为主要研究对象，设计了可区分并回收金属垃圾的智能分类垃圾车，主要是应用在在各式各样的办公楼宇中。从而达到保护环境的和提高资源利用率的目的。
【关键词】智能分类垃圾车；自主导航；金属回收；嵌入式系统；办公楼
一、概述
我国现有的大多分类垃圾箱只能起到最基本的提醒作用、宣传作用。究竟哪些是“可回收”、哪些是“不可回收”的垃圾几乎没有人会告诉你答案。所以，这种模糊、抽象、概念化的“标识”实际意义不大。
本文通过基于嵌入式开发技术的应用和多种接近开关传感器的配合使用，设计了可自主移动功能的智能分类垃圾车，具有分拣金属垃圾、自主智能导航、储满度智能检测、短信通知、智能避障等功能，主要适合应用在各式各样的办公楼宇里，可起到代替多个固定式传统垃圾桶的作用，更有效的减少了人力物力，降低成本。
对于生活中人们所产生的各种金属类垃圾，分拣准确度现已达到96%以上。智能垃圾车内部也带有储满度检测功能，通过多个红外传感器的相互配合，内部垃圾储满度当达到90%以上时将会自动联系管理人员及时处理，这种智能化管理方式非常灵活、方便，而又实用。不仅如此，本文设计的智能垃圾车还具有自主导航和智能避障的创新功能，
这样的一辆可移动式的智能分类垃圾车便可起到代替多个固定式传统垃圾桶的作用，更有效的减少了人力物力，降低成本。
二、可移动式智能分类垃圾车系统
本文所设计提出的可移动式智能分类垃圾车可分拣生活中最常见金属垃圾，例如：可乐易拉罐，铁皮罐头盒等等。
智能垃圾车所使用的主控是飞思卡尔公司的MC9S12XS128MAL 16位单片机芯片，总线主频最高可达40M Hz，配有5v电源供电，工作高速并且稳定。该智能垃圾车所涉及到的单片机硬件模块包括：ADC模数转换模块、跳边沿检测模块、PWM输出模块以及串口通信等模块。
可移动式智能分类垃圾车主要是由四个部分组成，分别是金属垃圾智能识别系统、用户交互系统、垃圾处理系统、自主导航系统。
（一）金属垃圾智能识别系统
1、功能介绍
金属垃圾智能识别系统是本文设计的智能分类垃圾车的最核心功能，首先通过红外传感器的数字高低电平信号进行分析有无物体或者垃圾靠近，如有靠近时，红外传感器便会检测到并在信号线上产生持续的低电平，否则，常态保持5v高电平。从而可以区分并判断有无投入垃圾的具体动作的发生。如有垃圾投入，红外传感器信号线便会持续产生低电平，单片机进而通过电磁感应型金属接近开关区分并分析投入垃圾是否是金属垃圾。具体实现方法与红外传感器类似，常态无金属靠近时，信号线保持5v高电平，反之检测到有金属物体靠近时，信号线输出低电平信号。
2、安装位置及实现方法
经过多次的样本测试和统计总结后，最终将智能分类垃圾车上的红外传感器和金属接近开关传感器固定在投入口的正上方2cm出，2个传感器并排集中于中间位置，这样可以最大程度上实现金属垃圾的分类功能。而在实现算法上，为了避免偶然产生的电平信号而带来的误判结果，采用50ms定时，间隔扫描的检测方法。
（二）用户交互系统
1.用户交互系统则是完成与路人及相关管理人员的交互功能。基于垃圾投入口正上方的红外传感器，当有路人靠近并投放垃圾时，红外传感器信号线产生低电平，用户交互系统检测并分析此信号，之后传递给微处理器，微处理器当得到信号后会发出语音提醒信号，礼貌提醒用户：“谢谢您的使用，请投入垃圾！”。
2.安全行驶检测系统：垃圾车的多个方向都装有红外传感器和超声波传感器，这样即使在行驶过程有行人迎面走来时，它也会自动停下并等待行人离开。因此可以很好保证其不会与行人相碰撞，即保护了行人也保护了智能垃圾车本身。
（三）垃圾处理系统
1、功能介绍
垃圾投入检测系统是当投入垃圾时，垃圾车正前上方的红外传感器就会感应到物体靠近，信号线产生低电平，单片机检测到之后发出相应动作信号。
在箱体的内部装有红外传感器，箱内的红外传感器当检测到垃圾车内部达到一定的储满度后，会自动呼叫工作管理人员及时处理垃圾，
2、机械方案
控制器接收到信号后，控制电机使投放箱盖绕轴打开，同时金属式接近开关辨别所投放垃圾是否为金属，若为金属则对分类格栅发出信号使分类格栅绕轴朝对应方向翻转，从而达到金属垃圾或非金属垃圾都能够投放到对应的内筒中。箱内的红外传感器当检测到垃圾内部达到一定的储满度后，会自动呼叫工作管理人员处理垃圾，这样就解决了普通垃圾箱因存储垃圾过多而导致的使用年限降低，箱体脏乱等问题，并大大减小了环卫工人的工作量。
（四）自主导航系统
1、功能介绍
自主导航系统：可实现垃圾车按预设轨迹自主行驶，这样一辆可移动式的智能分类垃圾车便可起到代替多个固定式垃圾桶的作用，更有效的减少了人力物力，降低成本。
2、控制原理
自主导航驱动系统包括行走轮、电感传感器、电机驱动等。我们在智能垃圾车正下方位置安装了3个横放的电感线圈。并且在预定的轨道上，有铺设载有50Hz不断变化的交流电铜线，其所产生的变化的磁场在穿过智能垃圾车正下方的电感线圈后会感应产生不同的感应电动势，随着距离中心导线的距离不同，所产生的感应电动势大小也不同。
将磁场强度大小转换为电压大小送往单片机进行ADC转换。转换后的数字量经过运算得出小车与中心线的位置，从而通过PWM波脉宽的控制不同的差速比。这样就可以完成预定的自主行驶功能了。
三、结束语
可移动式智能分类垃圾车旨在促进城市办公楼宇的金属垃圾的分类和回收，解决大量的传统垃圾桶混合收集的问题。本文的设计对于常见的各种金属类垃圾，分拣准确度现已达到96%以上。
智能垃圾车内部也带有储满度检测功能，通过多个红外传感器的相互配合，内部垃圾储满度当达到90%以上时将会自动联系管理人员及时处理，这种智能化管理方式非常灵活、方便，而又实用。不仅如此，本文设计的智能垃圾车还具有自主导航和智能避障的创新功能，通过进一步对嵌入式开发技术的深入研究和多种智能传感器的功能扩展，可以进一步的扩展相应的垃圾识别功能，如玻璃类制品、纸张类制品等等。
【参考文献】
[1]刘梅.发达国家垃圾分类经验及其对中国的其实[J].西南民族大学学报，2011（10）.
[2]汤俊良.智能垃圾桶[J].青少年科技博览（中学版），2015（3）.
[3]刘洪轩，陈光，丁建峰，吕彦明.一种新型垃圾分选机的设计与分析[J].机械工程师，2012（10）.
[4]高诗华.我国城市生活垃圾分类收集现状及对策[J].环境卫生工程，2012.
[5]冯俊云.中国城市生活垃圾分类收集的研究[J].污染防治技术，2013.
[6]李乾杰.小城镇生活垃圾处理经费分析[J].城镇建设，2004（4）.
【关键词】智能分类垃圾车；自主导航；金属回收；嵌入式系统；办公楼
一、概述
我国现有的大多分类垃圾箱只能起到最基本的提醒作用、宣传作用。究竟哪些是“可回收”、哪些是“不可回收”的垃圾几乎没有人会告诉你答案。所以，这种模糊、抽象、概念化的“标识”实际意义不大。
本文通过基于嵌入式开发技术的应用和多种接近开关传感器的配合使用，设计了可自主移动功能的智能分类垃圾车，具有分拣金属垃圾、自主智能导航、储满度智能检测、短信通知、智能避障等功能，主要适合应用在各式各样的办公楼宇里，可起到代替多个固定式传统垃圾桶的作用，更有效的减少了人力物力，降低成本。
对于生活中人们所产生的各种金属类垃圾，分拣准确度现已达到96%以上。智能垃圾车内部也带有储满度检测功能，通过多个红外传感器的相互配合，内部垃圾储满度当达到90%以上时将会自动联系管理人员及时处理，这种智能化管理方式非常灵活、方便，而又实用。不仅如此，本文设计的智能垃圾车还具有自主导航和智能避障的创新功能，
这样的一辆可移动式的智能分类垃圾车便可起到代替多个固定式传统垃圾桶的作用，更有效的减少了人力物力，降低成本。
二、可移动式智能分类垃圾车系统
本文所设计提出的可移动式智能分类垃圾车可分拣生活中最常见金属垃圾，例如：可乐易拉罐，铁皮罐头盒等等。
智能垃圾车所使用的主控是飞思卡尔公司的MC9S12XS128MAL 16位单片机芯片，总线主频最高可达40M Hz，配有5v电源供电，工作高速并且稳定。该智能垃圾车所涉及到的单片机硬件模块包括：ADC模数转换模块、跳边沿检测模块、PWM输出模块以及串口通信等模块。
可移动式智能分类垃圾车主要是由四个部分组成，分别是金属垃圾智能识别系统、用户交互系统、垃圾处理系统、自主导航系统。
（一）金属垃圾智能识别系统
1、功能介绍
金属垃圾智能识别系统是本文设计的智能分类垃圾车的最核心功能，首先通过红外传感器的数字高低电平信号进行分析有无物体或者垃圾靠近，如有靠近时，红外传感器便会检测到并在信号线上产生持续的低电平，否则，常态保持5v高电平。从而可以区分并判断有无投入垃圾的具体动作的发生。如有垃圾投入，红外传感器信号线便会持续产生低电平，单片机进而通过电磁感应型金属接近开关区分并分析投入垃圾是否是金属垃圾。具体实现方法与红外传感器类似，常态无金属靠近时，信号线保持5v高电平，反之检测到有金属物体靠近时，信号线输出低电平信号。
2、安装位置及实现方法
经过多次的样本测试和统计总结后，最终将智能分类垃圾车上的红外传感器和金属接近开关传感器固定在投入口的正上方2cm出，2个传感器并排集中于中间位置，这样可以最大程度上实现金属垃圾的分类功能。而在实现算法上，为了避免偶然产生的电平信号而带来的误判结果，采用50ms定时，间隔扫描的检测方法。
（二）用户交互系统
1.用户交互系统则是完成与路人及相关管理人员的交互功能。基于垃圾投入口正上方的红外传感器，当有路人靠近并投放垃圾时，红外传感器信号线产生低电平，用户交互系统检测并分析此信号，之后传递给微处理器，微处理器当得到信号后会发出语音提醒信号，礼貌提醒用户：“谢谢您的使用，请投入垃圾！”。
2.安全行驶检测系统：垃圾车的多个方向都装有红外传感器和超声波传感器，这样即使在行驶过程有行人迎面走来时，它也会自动停下并等待行人离开。因此可以很好保证其不会与行人相碰撞，即保护了行人也保护了智能垃圾车本身。
（三）垃圾处理系统
1、功能介绍
垃圾投入检测系统是当投入垃圾时，垃圾车正前上方的红外传感器就会感应到物体靠近，信号线产生低电平，单片机检测到之后发出相应动作信号。
在箱体的内部装有红外传感器，箱内的红外传感器当检测到垃圾车内部达到一定的储满度后，会自动呼叫工作管理人员及时处理垃圾，
2、机械方案
控制器接收到信号后，控制电机使投放箱盖绕轴打开，同时金属式接近开关辨别所投放垃圾是否为金属，若为金属则对分类格栅发出信号使分类格栅绕轴朝对应方向翻转，从而达到金属垃圾或非金属垃圾都能够投放到对应的内筒中。箱内的红外传感器当检测到垃圾内部达到一定的储满度后，会自动呼叫工作管理人员处理垃圾，这样就解决了普通垃圾箱因存储垃圾过多而导致的使用年限降低，箱体脏乱等问题，并大大减小了环卫工人的工作量。
（四）自主导航系统
1、功能介绍
自主导航系统：可实现垃圾车按预设轨迹自主行驶，这样一辆可移动式的智能分类垃圾车便可起到代替多个固定式垃圾桶的作用，更有效的减少了人力物力，降低成本。
2、控制原理
自主导航驱动系统包括行走轮、电感传感器、电机驱动等。我们在智能垃圾车正下方位置安装了3个横放的电感线圈。并且在预定的轨道上，有铺设载有50Hz不断变化的交流电铜线，其所产生的变化的磁场在穿过智能垃圾车正下方的电感线圈后会感应产生不同的感应电动势，随着距离中心导线的距离不同，所产生的感应电动势大小也不同。
将磁场强度大小转换为电压大小送往单片机进行ADC转换。转换后的数字量经过运算得出小车与中心线的位置，从而通过PWM波脉宽的控制不同的差速比。这样就可以完成预定的自主行驶功能了。
三、结束语
可移动式智能分类垃圾车旨在促进城市办公楼宇的金属垃圾的分类和回收，解决大量的传统垃圾桶混合收集的问题。本文的设计对于常见的各种金属类垃圾，分拣准确度现已达到96%以上。
智能垃圾车内部也带有储满度检测功能，通过多个红外传感器的相互配合，内部垃圾储满度当达到90%以上时将会自动联系管理人员及时处理，这种智能化管理方式非常灵活、方便，而又实用。不仅如此，本文设计的智能垃圾车还具有自主导航和智能避障的创新功能，通过进一步对嵌入式开发技术的深入研究和多种智能传感器的功能扩展，可以进一步的扩展相应的垃圾识别功能，如玻璃类制品、纸张类制品等等。
【参考文献】
[1]刘梅.发达国家垃圾分类经验及其对中国的其实[J].西南民族大学学报，2011（10）.
[2]汤俊良.智能垃圾桶[J].青少年科技博览（中学版），2015（3）.
[3]刘洪轩，陈光，丁建峰，吕彦明.一种新型垃圾分选机的设计与分析[J].机械工程师，2012（10）.
[4]高诗华.我国城市生活垃圾分类收集现状及对策[J].环境卫生工程，2012.
[5]冯俊云.中国城市生活垃圾分类收集的研究[J].污染防治技术，2013.
[6]李乾杰.小城镇生活垃圾处理经费分析[J].城镇建设，2004（4）.