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基于超聲波傳感器的可壓縮式垃圾箱檢測(cè)系統(tǒng)分析 隨著我國(guó)環(huán)境治理體系的不斷完善和環(huán)境治理能力現(xiàn)代化的不斷推進(jìn)，“創(chuàng)新、協(xié)調(diào)、綠色、開(kāi)放、共享”的發(fā)展理念逐漸扎根，國(guó)民追求更高的生活質(zhì)量，新型智慧城市也隨之孕育而生，城市發(fā)展被賦予了新的內(nèi)涵和新的要求[1]。根據(jù)國(guó)家統(tǒng)計(jì)局和OECD公布的我國(guó)垃圾增長(zhǎng)曲線，全國(guó)垃圾年總量即將突破3億噸。垃圾成為破壞城市環(huán)境、降低人們生活質(zhì)量的禍?zhǔn)字�。城市垃圾�?wèn)題也逐漸引起了社會(huì)各界的廣泛關(guān)注，垃圾的積累會(huì)造成細(xì)菌和病毒的滋生，對(duì)人們的正常生活有著不可忽視的威脅[2]。 隨著我國(guó)城市化快速發(fā)展，解決城市垃圾問(wèn)題成了重中之重的任務(wù)，想要?jiǎng)?chuàng)造出和諧美好的城市環(huán)境，改革垃圾箱是關(guān)鍵的一步，傳統(tǒng)的垃圾箱存在著種種問(wèn)題，導(dǎo)致資源負(fù)載過(guò)大和資源浪費(fèi)的情況。本文提出的垃圾箱控制系統(tǒng)，以順應(yīng)時(shí)代發(fā)展為主題，提高人們生活質(zhì)量為目的，通過(guò)手機(jī)的控制實(shí)現(xiàn)垃圾箱定位、垃圾箱容量檢測(cè)、垃圾箱內(nèi)垃圾壓縮和垃圾箱已滿提醒等功能。 可壓縮式垃圾箱的發(fā)明和研究對(duì)創(chuàng)造和諧美好的城市環(huán)境、推動(dòng)社會(huì)發(fā)展具有重要意義。與傳統(tǒng)垃圾箱比較，可壓縮式垃圾箱利用先進(jìn)的集成電路、傳感器等技術(shù)實(shí)現(xiàn)垃圾的智能壓縮，能夠快速、科學(xué)、及時(shí)地壓縮垃圾，與現(xiàn)代社會(huì)垃圾的產(chǎn)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(fā)送提醒，使環(huán)衛(wèi)工人資源分配更加合理，實(shí)現(xiàn)資源的分配利用[4]。 1 基本概念 本文中主要用到的技術(shù)為超聲波測(cè)距和壓縮系統(tǒng)裝置。 1.1 超聲波測(cè)距 超聲波測(cè)距的工作原理是利用超聲波發(fā)射探頭不斷地發(fā)射出聲波信號(hào)，遇到障礙物后反射回反射波，接收探頭接收到反射波信號(hào)，并將其轉(zhuǎn)變?yōu)殡娪嵦?hào)[5]。本文利用返回的聲波信號(hào)來(lái)判斷垃圾箱的容量是否達(dá)到所設(shè)置的一個(gè)臨界狀態(tài)。單片機(jī)發(fā)出超聲波通過(guò)不斷地檢測(cè)超聲波發(fā)射后遇到障礙物所反射的回波，從而測(cè)出發(fā)射和接收回波的時(shí)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(zhì)中的波速。 本次設(shè)計(jì)是由控制定時(shí)器產(chǎn)生超聲波脈沖并啟動(dòng)內(nèi)部的計(jì)數(shù)器開(kāi)始計(jì)時(shí)，將電信號(hào)轉(zhuǎn)化為超聲波信號(hào)。通過(guò)計(jì)算超聲波自發(fā)射至接收的往返時(shí)間差，從而得到實(shí)測(cè)距離，并用液晶顯示器顯示距離，從而達(dá)到測(cè)量距離的目的，當(dāng)距離小于接收信號(hào)時(shí)，電路工作發(fā)出可以壓縮的信號(hào)，傳遞給壓縮系統(tǒng)，完成本文目的。 1.2 壓縮系統(tǒng) 本文壓縮結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)理念是為了節(jié)省空間，壓縮面積大，采用可控制電動(dòng)伸縮桿來(lái)進(jìn)行壓縮垃圾的工作。對(duì)伸縮機(jī)的具體要求為： （1）電機(jī)提供能量。 結(jié)構(gòu)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(nèi)含線路進(jìn)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(lái)進(jìn)行壓縮垃圾，具體的壓縮長(zhǎng)度視不同的垃圾箱型號(hào)所定。 裝置的接收系統(tǒng)采用機(jī)器語(yǔ)言，接收傳感器傳輸?shù)男盘?hào)進(jìn)行編譯，然后反饋給壓縮系統(tǒng)，達(dá)到本文壓縮垃圾節(jié)省空間的目的。本文初步設(shè)計(jì)壓縮機(jī)能夠達(dá)到75 kN的巨大壓力，能夠應(yīng)付大部分可壓縮的垃圾并且不會(huì)對(duì)垃圾箱造成損壞，如圖1所示，在垃圾箱的底部添加感應(yīng)裝置，在達(dá)到垃圾箱的承重點(diǎn)時(shí)立刻停止壓縮，并呼叫環(huán)衛(wèi)工人對(duì)垃圾箱進(jìn)行清理檢查。 2.2 超聲波測(cè)距傳感器結(jié)構(gòu) 可壓縮式垃圾箱融入了超聲波測(cè)距感應(yīng)裝置。超聲波測(cè)距裝置安放在垃圾箱的立桿處，保證垃圾箱在未達(dá)到75%容量時(shí)，超聲波傳回來(lái)的信號(hào)時(shí)間是一致的。 一旦時(shí)間發(fā)生變化，即可檢測(cè)出垃圾箱容量已經(jīng)超過(guò)75%，需要向壓縮系統(tǒng)發(fā)出信號(hào)，電機(jī)下拉壓縮板壓縮到垃圾箱容量的50%；當(dāng)垃圾箱達(dá)到90%容量時(shí)，再次啟動(dòng)電機(jī)，壓縮至75%。 由于超聲波測(cè)距模塊較為簡(jiǎn)單，因此在實(shí)施的過(guò)程中較為方便。如圖2所示，此外超聲波模塊采用C++語(yǔ)言程序進(jìn)行編寫，利用51單片機(jī)進(jìn)行程序的實(shí)施
圖2 超聲波測(cè)距系統(tǒng)的構(gòu)成 3 微信小程序的設(shè)計(jì) 用戶啟動(dòng)小程序后，即可進(jìn)入主頁(yè)面，該頁(yè)面有識(shí)別和容量?jī)蓚�(gè)界面選擇。 在識(shí)別的界面中，用戶可以輸入垃圾箱型號(hào)或自動(dòng)識(shí)別查詢?cè)O(shè)備信息。如圖3所示，點(diǎn)擊垃圾箱型號(hào)大全，可了解不同型號(hào)垃圾箱的詳細(xì)資料。 在容量界面中，有“垃圾滿了先壓縮”的提示語(yǔ)，下方可輸入垃圾箱的編號(hào)，如圖4所示。 （1）點(diǎn)擊定位，查看垃圾箱的投放地點(diǎn)。 （2）點(diǎn)擊箱體，顯示垃圾箱內(nèi)部的容量數(shù)據(jù)。
圖3 識(shí)別界面 圖4 容量界面
表1 新型垃圾箱1號(hào)試投放的測(cè)試數(shù)據(jù) [參考文獻(xiàn)] |
