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基于物联网的智慧垃圾桶系统的需求分析报告项目意

义

前言

目前我国各城市包括首都正在深入开展争创国家卫生城市活动，

这是全国爱国卫生运动委员会办公室评选命名的国家级卫生优秀城

市的最高荣誉，是一个城市综合素质的重要标志。沈阳市正在深入开

展创建国家卫生城市和建设国家健康城市(以下简称“双城双创”)

工作，全面加强区域卫生基础设施建设，促进城乡环境卫生改善，营

造整洁健康的市容环境，解决与人民群众切身利益息息相关的社会卫

生问题，争创生态宜居的健康示范城市。该产品的投放使用将使普通

市民从不随手乱扔垃圾这样的点滴小事做起，养成良好的卫生健康习

惯，成为“双城双创”的主动参与者，踊跃参与到环境治理中来，成

为“双城双创”的积极践行者。在逐步完善长效管理机制中，智能垃

圾桶的使用可以是人人可见的亮点。

概述

本系统是一个物联网下智能化控制系统，它运用了传感器、通信

技术、无线传输技术、及自动控制技术等，交叉了多种学科技术。主

要研究内容如下：

（1）桶身外部主体及桶盖以HDPE（高密度聚乙烯）为基底附加

金属烤漆工艺，内部为不锈钢双色桶胆，绿色为可回收，红色为不可

回收。桶身后侧置有扶手，将扶手旋开，内部桶胆向后倾斜约60度

用于回收垃圾袋，将新的回收袋固定在卡槽上将桶胆推回并关闭扶手。

（2）桶盖开启：采用红外传感器和舵机实现，红外传感器感应

到人手接近时，把信息传给开发板，开发板同时将开启命令传给舵机，

舵机工作，开启桶盖，延迟4至5秒后关闭。

（3）语音提示：考虑到人们垃圾分类做的并不是很理想，桶盖

开启同时通过语音提示人们按类别丢放垃圾。垃圾桶集满状态时，向

人们提示垃圾桶已满。

（4）垃圾状态信息检测：在垃圾桶底部到顶部5/6处安装传感

器，两侧桶壁各有一个传感装置。当垃圾集到此处时，传感器将信息

传给开发板，开发板将信息通过WiFi上传云端，环卫工人手机从云

端接收信息。

（5）物联网及手机APP设计，环卫工人使用手机APP从云端接

收垃圾桶状态信息，了解已装满垃圾桶的位置信息，指导环卫工人工

作。

主控系统

智能垃圾桶的主控系统是通过红外模块将识别到的数据，传送给

MCU进行处理，然后MCU将数据数据传送给舵机模块控制舵机的运动。

同时将数据通过A9G模块传送到机智云平台，然后再由机智云平台传

送到手机APP。智能垃圾桶上电后开始初始化，检测各个设备是否正

常，然后发送AT指令到A9，然后通过A9G模块连接机智云。红外检

测模块开始工作，如果检测到红外信号，红外传感器将数据传送到

MCU，MCU再将处理的数据传送到舵机，实现开盖与关盖功能，如果

桶内传感器检测到桶已经装满，将会发送数据到手机APP端进行通知，

同时关闭桶盖。

数据传输

联网采用机制云物联网云平台，通过SIM卡进行通信，MCU发送

数据到A9G模块，然后数据通过机智云平台传送到手机APP进行显示。

需要上机智云官网注册一个账户，然后生成相关的密钥，每个密钥和

每个产品相匹配。如果想要进行数据通信，需要设置数据点。上电初

始化成功后，电源灯亮起说明灯光电源工作正常，初始化指示灯亮起

说明整体系统工作正常。上电后，通过串口助手，发送指令AT+，如

果A9G模块返回OK，则联网成功。在机智云官网调试台上显示数据

接收成功，说明联网成功，芯片工作正常。垃圾桶的通信记录可以在

设备日志的记录详情中的上下线记录中找到。智能垃圾桶结合物联网

平台是一种新的尝试，在做成成品之前，需要先验证功能的正确性，

智能垃圾桶在市场应该还有一定的发展前景。

具体硬件实现

智能垃圾桶具体硬件模块分为单片机最小系统、人体感应电路模

块、红外感应模块、舵机驱动模块和电源电路模块。对整个系统起逻

辑控制作用的是本设计的主控模块，它是整个系统最重要的组成部分，

也是整个系统的核心。由于STC15W408AS比其它型号芯片具有更优的

性能，于是本设计采用的是前者。人体感应电路模块采用MH-B型红

外距离传感器。该传感器连接方式简单易懂，将输出端口能够直接与

MCU输入输出端口相连电路便可以工作，具体连接方式为：传感器电

源与单片机电源相连，传感器接地端与单片机接地端相连，输入与输

出相连。红外感应模块的设计采用了TCRT5000红外反射距离传感器，

传感器工作电压3.3V～5V，供电