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基于超聲波傳感器的可壓縮式垃圾箱檢測系統分析 隨著我國環境治理體系的不斷完善和環境治理能力現代化的不斷推進，“創新、協調、綠色、開放、共享”的發展理念逐漸扎根，國民追求更高的生活質量，新型智慧城市也隨之孕育而生，城市發展被賦予了新的內涵和新的要求[1]。根據國家統計局和OECD公布的我國垃圾增長曲線，全國垃圾年總量即將突破3億噸。垃圾成為破壞城市環境、降低人們生活質量的禍首之一。城市垃圾問題也逐漸引起了社會各界的廣泛關注，垃圾的積累會造成細菌和病毒的滋生，對人們的正常生活有著不可忽視的威脅[2]。 隨著我國城市化快速發展，解決城市垃圾問題成了重中之重的任務，想要創造出和諧美好的城市環境，改革垃圾箱是關鍵的一步，傳統的垃圾箱存在著種種問題，導致資源負載過大和資源浪費的情況。本文提出的垃圾箱控制系統，以順應時代發展為主題，提高人們生活質量為目的，通過手機的控制實現垃圾箱定位、垃圾箱容量檢測、垃圾箱內垃圾壓縮和垃圾箱已滿提醒等功能。 可壓縮式垃圾箱的發明和研究對創造和諧美好的城市環境、推動社會發展具有重要意義。與傳統垃圾箱比較，可壓縮式垃圾箱利用先進的集成電路、傳感器等技術實現垃圾的智能壓縮，能夠快速、科學、及時地壓縮垃圾，與現代社會垃圾的產生效率較為匹配[3]。在人力成本急劇提升的今天，可壓縮式垃圾箱能夠更高效地收集垃 圾，滿可發送提醒，使環衛工人資源分配更加合理，實現資源的分配利用[4]。 1 基本概念 本文中主要用到的技術為超聲波測距和壓縮系統裝置。 1.1 超聲波測距 超聲波測距的工作原理是利用超聲波發射探頭不斷地發射出聲波信號，遇到障礙物后反射回反射波，接收探頭接收到反射波信號，并將其轉變為電訊號[5]。本文利用返回的聲波信號來判斷垃圾箱的容量是否達到所設置的一個臨界狀態。單片機發出超聲波通過不斷地檢測超聲波發射后遇到障礙物所反射的回波，從而測出發射和接收回波的時間差T，然后求出距離S=C×T/2，式子中的C為超聲波在空氣介質中的波速。 本次設計是由控制定時器產生超聲波脈沖并啟動內部的計數器開始計時，將電信號轉化為超聲波信號。通過計算超聲波自發射至接收的往返時間差，從而得到實測距離，并用液晶顯示器顯示距離，從而達到測量距離的目的，當距離小于接收信號時，電路工作發出可以壓縮的信號，傳遞給壓縮系統，完成本文目的。 1.2 壓縮系統 本文壓縮結構的設計理念是為了節省空間，壓縮面積大，采用可控制電動伸縮桿來進行壓縮垃圾的工作。對伸縮機的具體要求為： （1）電機提供能量。 結構框架中，本文采用了一根立柱作為超聲波傳感器與壓縮裝置傳感器的渠道，內含線路進行信息傳遞；在垃圾箱頂部，采用一塊幾乎等同垃圾箱口面積的壓料板作為壓縮垃圾的壓縮板來進行壓縮垃圾，具體的壓縮長度視不同的垃圾箱型號所定。 裝置的接收系統采用機器語言，接收傳感器傳輸的信號進行編譯，然后反饋給壓縮系統，達到本文壓縮垃圾節省空間的目的。本文初步設計壓縮機能夠達到75 kN的巨大壓力，能夠應付大部分可壓縮的垃圾并且不會對垃圾箱造成損壞，如圖1所示，在垃圾箱的底部添加感應裝置，在達到垃圾箱的承重點時立刻停止壓縮，并呼叫環衛工人對垃圾箱進行清理檢查。 2.2 超聲波測距傳感器結構 可壓縮式垃圾箱融入了超聲波測距感應裝置。超聲波測距裝置安放在垃圾箱的立桿處，保證垃圾箱在未達到75%容量時，超聲波傳回來的信號時間是一致的。 一旦時間發生變化，即可檢測出垃圾箱容量已經超過75%，需要向壓縮系統發出信號，電機下拉壓縮板壓縮到垃圾箱容量的50%；當垃圾箱達到90%容量時，再次啟動電機，壓縮至75%。 由于超聲波測距模塊較為簡單，因此在實施的過程中較為方便。如圖2所示，此外超聲波模塊采用C++語言程序進行編寫，利用51單片機進行程序的實施
圖2 超聲波測距系統的構成 3 微信小程序的設計 用戶啟動小程序后，即可進入主頁面，該頁面有識別和容量兩個界面選擇。 在識別的界面中，用戶可以輸入垃圾箱型號或自動識別查詢設備信息。如圖3所示，點擊垃圾箱型號大全，可了解不同型號垃圾箱的詳細資料。 在容量界面中，有“垃圾滿了先壓縮”的提示語，下方可輸入垃圾箱的編號，如圖4所示。 （1）點擊定位，查看垃圾箱的投放地點。 （2）點擊箱體，顯示垃圾箱內部的容量數據。
圖3 識別界面 圖4 容量界面
表1 新型垃圾箱1號試投放的測試數據 [參考文獻] |
