基于物联网的智能垃圾箱及调度系统设计

本文设计了一种基于单片机的物联网智能垃圾箱及调度系统，以STM32F103为主控芯片，由人体传感器(红外线检测模块)、超声波探测模块、WiFi模块(ESP8266模块)、0.96寸OLED显示屏、电机及太阳能充电板等组成。使用Keil、MySQL及Python程序编写；当人手靠近垃圾箱时，垃圾箱盖自动打开，而后检测垃圾桶容量与电量并发送至云端服务器进行数据分析，计算出垃圾桶的剩余使用时间以及规划路线，并在网页显示。

当前社区虽然都配备了有盖垃圾箱，但仍不可避免现在很多人扔垃圾时，不愿意用手直接接触垃圾箱盖的问题[1]。有人甚至把垃圾扔在垃圾箱旁，非常影响周边环境。为了美化商场和社区的环境，同时减轻环卫人员的工作负担，本文开发了一款智能垃圾箱及调度系统。本系统开发的智能垃圾箱相较于市场上现有的垃圾箱做出了许多改善，针对于智能垃圾箱清洁不便利的问题，本系统所设计的智能垃圾箱器件均可拆卸，使得清洁工作难度大大减轻；针对于智能垃圾箱耗能大、工作供电不便利问题，本垃圾箱的箱盖装有太阳能板，可以辅助供电，与此同时还可遮蔽太阳的直接照射，提高了器件寿命。且使用的元件价格较低，整体成本低[2]。

2. 总体设计概述 本文所设计的基于物联网的智能垃圾箱及调度系统主要由两部分组成，分别是装在箱体内的硬件部分及部署在云端服务器上的服务端部分。硬件部分主要包括主控部分、状态检测部分与数据发送部分， 分别采用了STM32F103ZET6 单片机、人体传感器模块、超声波探测模块、WiFi 模块等，实现对垃圾箱状态的实时监控。

为了能够最大化的减小垃圾箱所占用的空间， 在箱盖上加装了可拆卸式太阳能充电板。

服务端部分主要功能是通过云端服务器的数据分析及处理，将预计使用时间及预计路线发送至网页，同时为了用户可以及时的与管理员反馈垃圾箱情况，在网页端加装了实时通讯脚本。总体工作流程大致为智能垃圾箱提供自动开盖式投放功能，便利垃圾的收集，盖子闭合后状态检测模块实时监测垃圾箱内的容量，经数据发送模块传送至云端服务器，服务器对各个垃圾箱装满时间进行预判，调度系统对各个处理结果进行任务编排管理，设计出最优处理方案(即最优清理时间与路线)。设计概念图如图1 所示。

Figure 1. Overall design concept drawing 图1. 总体设计概念图