摘 要：隨著中國(guó)綜合國(guó)力越來(lái)越強(qiáng)，國(guó)家人口越來(lái)越多，人們生活水平越來(lái)越高，每日垃圾生產(chǎn)量也日益增加，而家庭作為生活垃圾產(chǎn)生的源頭，如何快速有效的完成垃圾分類，成為急需解決的重要問(wèn)題。本課題提出核心為樹(shù)莓派的一個(gè)室內(nèi)家庭智能分類垃圾桶，其功耗低、成本低、高效率以及官方優(yōu)化的linux操作系統(tǒng)能很好的和室內(nèi)智能分類垃圾桶結(jié)合起來(lái)，在未來(lái)有發(fā)展前景中，為人們的生活帶來(lái)巨大的便利并且在一定程度上能夠推動(dòng)生態(tài)文明建設(shè)和發(fā)展。

關(guān)鍵詞：室內(nèi)；智能分類垃圾桶；垃圾分類；分類垃圾桶研究；環(huán)保分類" 一、研究背景

（一）室內(nèi)智能分類垃圾桶的研究現(xiàn)狀

隨著中國(guó)近幾年有關(guān)垃圾分類政策的發(fā)布，干垃圾、濕垃圾、有害垃圾等一系列垃圾分類知識(shí)產(chǎn)生。為適應(yīng)不斷豐富發(fā)展的垃圾分類知識(shí)，居民們必須購(gòu)買多個(gè)垃圾桶進(jìn)行分類，從而帶來(lái)室內(nèi)空間利用率降低、垃圾分類成本增加等問(wèn)題。目前，關(guān)于室內(nèi)智能分類垃圾桶的研究基本上都是在垃圾分類的背景下進(jìn)行探討的，如美國(guó)Intuitive AI公司設(shè)計(jì)了以人機(jī)交互、提醒居民分類錯(cuò)誤為特色的Oscar智能垃圾分類系統(tǒng)；國(guó)內(nèi)Vivo的AI助手Jovi增設(shè)了語(yǔ)音交互垃圾分類的功能。[1]

（二）樹(shù)莓派應(yīng)用于智能產(chǎn)品的發(fā)展現(xiàn)狀

樹(shù)莓派是為學(xué)習(xí)計(jì)算機(jī)編程教育而設(shè)計(jì)，只有信用卡大小的微型電腦，其系統(tǒng)基于Linux，在早期樹(shù)莓派可以替代日常桌面計(jì)算機(jī)的文字處理、電子表格、多媒體中心甚至游戲等用途。[2]隨著信息技術(shù)的發(fā)展，人們對(duì)于高效便捷的智能產(chǎn)品需求日益增加，樹(shù)莓派也被運(yùn)用于更多的領(lǐng)域，如遠(yuǎn)程火災(zāi)報(bào)警裝置設(shè)計(jì)、智能自動(dòng)駕駛系統(tǒng)設(shè)計(jì)、紅外線攝像頭系統(tǒng)、控制系統(tǒng)等。隨著信息技術(shù)的發(fā)展，人們對(duì)于高效便捷的智能產(chǎn)品需求日益增加，樹(shù)莓派也被運(yùn)用于更多的領(lǐng)域，如遠(yuǎn)程火災(zāi)報(bào)警裝置設(shè)計(jì)、智能自動(dòng)駕駛系統(tǒng)設(shè)計(jì)、紅外線攝像頭系統(tǒng)、控制系統(tǒng)等。由此可看出，樹(shù)莓派在智能領(lǐng)域有非常良好的發(fā)展和資源。

二、智能分類垃圾桶總體方案研究

（一）工作原理

基于樹(shù)莓派理念下的智能分類垃圾桶的工作原理石以樹(shù)莓派開(kāi)發(fā)板為控制中心，通過(guò)攝像頭采集丟入的垃圾圖片并對(duì)其進(jìn)行識(shí)別、判斷，從而產(chǎn)生對(duì)應(yīng)的信號(hào)，進(jìn)而由驅(qū)動(dòng)舵機(jī)對(duì)信號(hào)進(jìn)行處理。[3]

（二）室內(nèi)垃圾桶設(shè)計(jì)原則

1.人性化。智能垃圾桶在垃圾投入、分類、收集到打包清理這一整個(gè)過(guò)程中都要考慮使用者的感受，優(yōu)化使用體驗(yàn)，令使用者能夠輕松上手并掌握基本的使用方法。應(yīng)將垃圾投放口的位置設(shè)定在合適的高度，使用者投放垃圾時(shí)能夠快速找到投放口，不需要彎腰或抬舉胳膊就能將垃圾投入。[4]也可通過(guò)顯示屏調(diào)節(jié)字符顏色，讓使用者能夠在不同的環(huán)境下清楚的看到顯示屏的內(nèi)容。

2.創(chuàng)新性。在人們投入垃圾時(shí)，智能垃圾桶可通過(guò)辨識(shí)垃圾的種類進(jìn)行智能分類，同時(shí)通過(guò)語(yǔ)音播報(bào)系統(tǒng)清晰的表達(dá)垃圾分類的結(jié)果，再自動(dòng)化將垃圾分類到對(duì)應(yīng)的收納箱。同時(shí)垃圾桶還搭配了LCD顯示屏，可隨時(shí)表現(xiàn)出垃圾桶當(dāng)前的電量狀態(tài)，也可通過(guò)顯示屏了解用戶使用垃圾桶時(shí)的垃圾分類情況。

3.個(gè)性化。從使用者的角度出發(fā)，不同的家庭可以選擇喜歡的外觀設(shè)計(jì)和風(fēng)格。智能垃圾桶的色彩采用高飽和度、低飽和度兩種色彩類型，從而實(shí)現(xiàn)智能垃圾桶的個(gè)性化、多樣化。

4.實(shí)用性。整個(gè)垃圾桶筒壁采用了活性的碳纖維，利用碳纖維本質(zhì)上的吸附性凈化垃圾桶內(nèi)的異味，避免滋生細(xì)菌，并且利用碳纖維的延展性貼合智能垃圾桶內(nèi)壁，體現(xiàn)垃圾桶內(nèi)部的構(gòu)造簡(jiǎn)潔，具有大量的空間。垃圾桶的材質(zhì)采用新型的復(fù)合材料，具有耐高溫、耐濕熱等優(yōu)點(diǎn)。有足夠的韌性，易清潔。

（三）樹(shù)莓派在分類垃圾桶上的應(yīng)用

1.云端同步系統(tǒng)。樹(shù)莓派通過(guò)攝像頭傳入的視頻流獲取單幀圖像并將其保存到本地文件中，實(shí)時(shí)更新圖像，通過(guò)通訊系統(tǒng)傳輸?shù)椒?wù)端，服務(wù)端識(shí)別并將信號(hào)返回給樹(shù)莓派。當(dāng)智能垃圾桶對(duì)垃圾物經(jīng)行識(shí)別和分類時(shí)，服務(wù)端將大量的數(shù)據(jù)信號(hào)傳給樹(shù)莓派，從而完成決策工作。[5]

2.紅外線感應(yīng)系統(tǒng)。紅外線感應(yīng)系統(tǒng)中紅外線傳感器是感應(yīng)垃圾類別的主要部件，按照智能感應(yīng)化而轉(zhuǎn)變的數(shù)據(jù)對(duì)進(jìn)入檢測(cè)范圍的人進(jìn)行檢測(cè)的信號(hào)驅(qū)動(dòng)。通過(guò)感應(yīng)的信號(hào)實(shí)現(xiàn)智能垃圾桶在使用過(guò)程中提前感知使用者的位置動(dòng)向，從而智能化的開(kāi)合垃圾桶蓋，更加方便智能垃圾桶的使用。

3.圖像識(shí)別系統(tǒng)。圖像識(shí)別系統(tǒng)是智能垃圾桶分類垃圾的核心裝置。使用者在投入垃圾的同時(shí)觸發(fā)圖像識(shí)別系統(tǒng)，將圖像信息傳輸?shù)街醒胂到y(tǒng)中，中央系統(tǒng)又將圖片信息傳輸?shù)綐?shù)莓派中，樹(shù)莓派將信息傳輸?shù)皆贫送较到y(tǒng)中，最終樹(shù)莓派將圖片的相關(guān)信息轉(zhuǎn)化為具體的數(shù)據(jù)后反饋到中央系統(tǒng)中，中央系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)智能垃圾桶進(jìn)行分類。

三、室內(nèi)分類垃圾桶的發(fā)展前景

（一）市場(chǎng)分析

1.市場(chǎng)需求分析。中國(guó)人口世界排名第一，垃圾生產(chǎn)量也排名世界前幾位，根據(jù)網(wǎng)上資料表明，中國(guó)每年的垃圾生產(chǎn)量平均都達(dá)到了4億噸，年均增長(zhǎng)量約為8%，其中家庭生產(chǎn)的垃圾占比最高，人們也意識(shí)到了保護(hù)環(huán)境和垃圾分類處理的重要性，為了能夠推進(jìn)垃圾分類處理、保障人民健康安全，就需要一個(gè)室內(nèi)智能分類垃圾桶來(lái)快速有效地實(shí)現(xiàn)垃圾分類處理。

2.社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益。智能分類垃圾桶將在未來(lái)一段時(shí)間內(nèi)能夠快速崛起，因?yàn)樗梢院推髽I(yè)合作并增強(qiáng)受眾人群的粘性、帶動(dòng)環(huán)保業(yè)發(fā)展、減輕垃圾站垃圾分類壓力。這對(duì)人們形成環(huán)境保護(hù)意識(shí)和自覺(jué)垃圾分類意識(shí)也能起到重要的作用。不僅如此，室內(nèi)的智能分類垃圾桶還能夠促進(jìn)和推動(dòng)環(huán)保行業(yè)和城市的發(fā)展，帶來(lái)一系列財(cái)富。

（二）高效率

1.穩(wěn)定適用性、耗電低。該智能分類垃圾桶采用可重復(fù)充電的充電電池，電池一次充滿可用電長(zhǎng)達(dá)2-3個(gè)月，采用獨(dú)特的充電電路設(shè)計(jì)，直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)，開(kāi)關(guān)蓋順暢，平滑。為了用戶安心充電，放心使用。電池充電還具備電池過(guò)充、過(guò)放、過(guò)流等多重安全保護(hù)機(jī)制。其充電口選擇的是TYPE-C充電口充電更方便，適配家里的大多數(shù)充電頭。

2.系統(tǒng)板塊化。根據(jù)目前的研究表明，室內(nèi)智能分類垃圾桶最核心的部分會(huì)由很多板塊組成，由樹(shù)莓派去控制最中心的模塊，然后由傳輸信號(hào)的板塊來(lái)檢測(cè)垃圾的種類;控制電路的板塊用來(lái)控制垃圾桶蓋的閉合。如果垃圾桶核心芯片在長(zhǎng)時(shí)間無(wú)反應(yīng)后，電源電路將進(jìn)入休眠狀態(tài)，單片機(jī)進(jìn)入休眠后完全做到了省電環(huán)保。[6]這樣的板塊化處理會(huì)提升整個(gè)產(chǎn)品使用期間的穩(wěn)定性，給人們良好的體驗(yàn)感。

四、總結(jié)

根據(jù)垃圾分類的普及狀況和群眾接受的情況來(lái)看，對(duì)于不同的人群來(lái)說(shuō)垃圾分類具有一定的困難?；跇?shù)莓派理念下的室內(nèi)智能垃圾桶可以有效的解決和緩解垃圾分類的困擾，在減輕垃圾場(chǎng)壓力的同時(shí)方便了人們的生活。室內(nèi)智能垃圾桶作為有效的輔助工具，在未來(lái)的一段時(shí)間有良好的發(fā)展趨勢(shì)。

參考文獻(xiàn)：

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[2]姚鵬閣，顏磊，楊陽(yáng)等.樹(shù)莓派教育應(yīng)用：兒童編程能力培養(yǎng)的新途徑[J].現(xiàn)代教育技術(shù)，2015，25（10）：113-118.

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[5]段昆昕，江秋儀，陳鋒楠，楊家來(lái)，付羿.基于樹(shù)莓派下智能分類垃圾桶設(shè)計(jì)[J].中國(guó)新技術(shù)新產(chǎn)品，2022（01）：37-39.DOI：10.13612/j.cnki.cntp.2022.01.007.

[6]蘇文華，王昕，桂笛，等.現(xiàn)代城市分類垃圾桶設(shè)計(jì)探討[J].工程建設(shè)與設(shè)計(jì)，2021（20）：80-82.