基于射频无线网的城市垃圾回收系统研究

李艳，杨刚，任爱峰

（西安培华学院，陕西西安710125）

摘要：针对目前城市生活垃圾信息化程度不高的现状，并且结合当下的社会热点问题，提出一种基于射频无线网的城市垃圾回收系统，包括系统功能描述、硬件设计、软件设计。该系统运用传感器技术与射频无线网技术，实现城市垃圾箱的信息采集，达到城市垃圾桶远距离、定点、实时监测三大亮点，改进垃圾收集过程中运输费高，耗时长，实现垃圾从产生源头到处置终端的全程动态跟踪与监控。

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关键词：垃圾回收系统；射频无线网；传感器；信息采集

中图分类号：TN911?34 文献标识码：A 文章编号：1004?373X（2015）16?0048?03

收稿日期：2015?03?16

基金项目：陕西省教育厅科学研究项目资助（14JK2077）

0 引言

生活垃圾时刻都在产生，而垃圾的收集与运输过程占到垃圾处理费用的50%~70%。生活垃圾从产生地到处理厂（填埋场或焚烧厂或分选厂），往往需要经历1~7天复杂的收集和运输过程，生活垃圾收集点多且分散，达不到日产日清的目的。

随着社会经济水平的发展，人们对生活环境的要求不断提高。近年来城市垃圾的收集与运输问题也越来越突出，对远距离、定点、实时监测城市垃圾信息的要求也越来越迫切，因此垃圾回收系统研究迫在眉睫。该设计秉承了无线射频网络远距离、定点、实时监测的优点，城市垃圾系统的创建，解决了垃圾收集与采集过程中出现的不能及时清理造成垃圾堆积影响居民正常生活、避免了垃圾桶内被丢入弃婴和小动物等生命体没有及时发现而造成死亡的社会热点问题，同时通过远距离、定点、实时监测预防了由垃圾桶起火而引发的火灾。利用研究垃圾回收系统解决社会中的一些热点问题，响应了目前构建环保清洁城市的主题，同时为改善居住环境，打造美丽城市增色。

1 系统概述

基于射频无线网的垃圾回收系统分为3个模块：（1）传感器采集垃圾点的信息，分别通过热释电传感器和声音传感器判断是否有生命体，避免有人将小孩或小动物丢进垃圾桶内造成死亡。通过温度传感器判断垃圾桶是否起火，从而避免城市中由垃圾桶引起的火灾。通过红外传感器判断垃圾桶内垃圾的存储量，从而实时地清理城市垃圾桶的垃圾，构建一个清洁环保型城市。

（2）通过SI4432组成的无线网，实时地传达每个垃圾桶采集到的信息给附近的垃圾中转站实现远距离、定点、实时监测的目的。

（3）由中转站将采集到的信息通过GSM 网络发送给附近的垃圾运输车形成一个远距离、定点、实时监测城市垃圾信息的互联垃圾站系统。

2 系统功能

2.1 监测垃圾桶内是否有生命体

通过热释电传感器和声音传感器判断垃圾桶内是否有生命体，如若有则通过SI4432 组成的无线网发送给垃圾中转站，垃圾中转站再通过GSM 网络实时地调度人员去救援，如图1所示。

2.2 监测垃圾桶内垃圾的存储量

若热释电传感器和声音传感器探测到垃圾桶内无生命体则垃圾桶进行自动压缩，压缩后通过红外传感器探测垃圾桶内垃圾的存储量，同样通过SI4432 组成的无线网发送给垃圾中转站，垃圾中转站再通过GSM 网络与运输车进行交互，调度运输车去实时地清理已满的垃圾，如图2所示。

2.3 定点采集各个点的垃圾信息

通过定点监测垃圾桶内的信息，实时的将垃圾桶的地点传输给运输车，节省垃圾运输费的同时收集了城市的垃圾。

3 系统硬件设计

3.1 热释电传感器

热释电传感器主要是由一种高热电系数的材料，如锆钛酸铅系陶瓷、钽酸锂、硫酸三甘钛等制成尺寸为2 mm×1 mm的探测元件。在每个探测器内装入1个或2个探测元件，并将2个探测元件以反极性串联，以抑制由于自身温度升高而产生的干扰。由探测元件将探测并接收到的红外辐射转变成微弱的电压信号，经装在探头内的场效应管放大后向外输出。

3.2 声音传感器

声音传感器的作用相当于一个话筒（麦克风），它用来接收声波，显示声音的振动图像。

3.3 SI4432无线模块

SI4432 收发器是新的EZRadioPRO 系列产品中的新产品，它保留了以前产品的所有优点，比如：高集成度、低成本、灵活性、外围精简和很容易设计等特点。综合来说，它更适合复杂的应用和提供一些强大的功能和特性。

4 系统软件设计

4.1 判断生命体流程图

通过热释电传感器和声音传感器判断垃圾桶内是否有生命体，如若有则通过SI4432 组成的无线网发送给垃圾中转站，垃圾中转站再通过GSM 网络实时地调度人员去救援，流程图如图3所示。