基于机智云物联网平台的智能垃圾桶监管系统

 

本文由开发者通过以STM32F103ZET6 为核心，以 ESP8266 WIFI 模块为数据传输通道，结合机智云平台设计了一套基于物联网的智能垃圾桶监管系统。该系统由智能垃圾桶、云端数据中心、手机 APP 等组成，搭载人体红外传感器，温度、超声波、气味等传感器，把垃圾桶实时状态发送到云端，环卫人员可通过手机 APP 查看垃圾桶状态然后尽快做出相应处理，通过这套监控系统，提高环卫人员工作效率。 01监管系统总体方案设计本系统基于物联网的智能垃圾桶监管系统研究，通过现有垃圾桶种类与发展情况，针城市垃圾桶分布实际情况，确定系统的组成模块，然后对电路控制系统进行设计与制作，编写程序以及接入手机 APP 等，最后完成系统设计，整个系统构建框架如下所示。 

系统构建框架图 

如上图所示，由 ARM 单片机控制整个系统的运作，通过物联网实现数据发送与接收垃圾桶状况数据经过云端服务器发送到用户终端（手机APP），环卫工人实时监控各个垃圾桶的状况， 及时处理垃圾。

 02模块功能说明各模块功能如下：1）使用人体红外传感器、温度传感器、超声波传感器、气味传感器等传感器传感器搜集数据，向控制中心传达信息，完成垃圾桶盖的自动开启与关闭。2）对 ARM 进行程序编程，使垃圾桶内的紫外线的灯进行杀菌，垃圾满自动报警等等。

3）借助机智云服务平台实现产品手机 APP的开发及数据点的接入与设置。环卫工人通过手机 APP 远程查看城市内各个垃圾桶状况便于进行工作，实现远程人机交互。 

 03系统硬件设计

要实现对本监控系统的设计，需要进行硬件与软件的设计，本系统主要是由 STM32F103ZET6单片机，红外传感器，温度传感器，超声波模块，ESP8266WIFI模块，继电器模块。系统的核心是 STM32F103ZET6 单片机，负责接收传感器采集的数据，然后进行数据的处理然后发送到 ESP8266WIFI 模块进来处理垃圾。 

 04系统软件设计

本系统要完成对人体红外传感器、温度传感器、超声波传感 器、气味传感器等传感器搜集数据，还要实现垃圾桶盖的自动打开与闭合，并且联网把信号发送到环卫人员手机 APP 中，除了要进行良好的硬件搭建外，还需要进行软件设计。

本设计主要进行软件设计的有数据采集程序设计、控制程序设计、联网功能设计灯三大部分。软件设计主要使用 Keil uVision5 和 STC官方固件库，系统软件设计整体流程图如图所示。

系统上电进行初始化后，采集人体红外传感器、温度传感器、超声波传感器、气味传感器等传感器数据，只要有人靠近垃圾桶，人体红外传感器检测到有人就开启垃圾桶盖，没有人在 旁边时自动关闭。气味传感器校测到异味，温度传感器检测到 温度过高，超声波传感器检测到垃圾桶满等等，都会发送报警信号到手机 APP 上，环卫人员通过查看APP 就可以及时的进行垃圾处理，提高工作效率。

 05接入机智云平台

本系统是通过ESP8266-12F 模块连接到互联网，借助机智云平台搭建手机 APP 来查看本系统的实时数据。

机智云平台现在是全球领先的物联网开发平台，为个人以及企业提供了一站式的智能软硬件开发服务。它提供的面向安卓手机 APP 的应用程序编程接口 (Application Programming Interface, API）可以使开发者较为轻松的创建 APP，在这个基础上添加本系统所需要的设备节点，系统会生成对应的通信协议来完成数据互传， 这样就完成了垃圾桶数据的远程查看。 

想要通过 ESP8266 模块达到让硬件连接机智云平台，就必须在 STM32F103ZET6 上移植通讯固件库，通过烧录机智云的 GAgen 通讯固件，把云端获得的数据转换成串口数据来实现云端通信。

 06结语

本垃圾桶监管系统开发周期短，开发成本低，能有效的对城市垃圾桶进行一个相对集中的监控管制，在垃圾桶状态有问题时能发送信息到手机 APP 上，使垃圾得到一个及时有效的处理。