智能垃圾回收箱系统软件设计

 

 

智能垃圾回收箱是物联网设备，通常支持联网和与手机应用程序进行交互等功能。这些功能需要可靠的云平台支持，因此选择合适的云平台至关重要。

 

物联网平台选择

 

机智云平台可以给广大用户群体提供云端服务和硬件开发工具，该平台的 API 与SDK 服务能力使智能物联网设备的开发难度降低，减少了开发成本，加快了设备的研发速度。
 

 

机智云平台架构与功能介绍

 

机智云 5.0 架构如图所示，图中的 SaaS 平台即为后台，在居民投放垃圾前，可以对用户的卡号进行验证，也可以将用户卡号上传第三方平台进一步验证。

 

 

机智云 C-AEP(协同应用开发平台)是机智云针对物联网行业属性打造的中台架构，C-AEP 包括技术中台、业务中台和数据中台。技术中台提供物联网端到端技术框架和便捷化工具集合，包括连接中台、APP 框架、产测工具等；

 

业务中台对物联网设备、用户的通用业务提炼形成服务，供有物联网属性的各类应用使用，快速上线新业务，以达到快速物联网化和满足日益变化的海量业务诉求；数据中台对物联网数据进行标准化建模，设备数据、业务数据上传到云端后经过数据治理存储在数据中台的主题库中，包括用户中台、设备中台、应用中台等。
 

 

机智云开发工具

 

近年来，国内市场上涌现了热门的云服务平台，如阿里云、腾讯QQ物联、百度物联和机智云，提供设备管理、SaaS服务和物联网大数据平台等功能。硬件与物联网结合实现智能化，机智云平台优势在于提供所需的硬件开发工具和软件服务平台，SDK和API使开发简便，缩短开发周期，加快智能垃圾回收箱与物联网的连接，建立稳定联系。

 

模块化开发工具

（1）RTDB 实时大数据统计；
（2）企业 API、OPEN API；
（3）产品互联（Echo 接入等）；
（4）Snoti 服务；
（5）自动化产测工具；
（6）OTA 固件升级；
（7）MCU 代码自动生成工具；
（8）APP 代码自动生成工具；
（9）标准 GAgent 串口通讯协议。

在以上模块中，GAgent串口通讯协议发挥着重要作用。GAgent是机智云用于快速搭建物联网框架的固件，主要实现设备数据、机智云和应用端（APP）的数据交互。

 

为了让智能垃圾回收箱设备快速联网，机智云自研了串口通信协议GAgent，兼容市面上的70多种4G和WiFi模块。Arduino爱好者只需购买支持机智云接入的模组，烧写相应的GAgent固件，即可让Arduino设备具备联网能力。GAgent烧写教程可在机智云APP官网找到。

 

连接云端步骤

 

智能垃圾回收箱主控制器软件

 

智能垃圾回收箱的主控器为 STM32F103ZET6，主控制器需要对硬件部分的传感器进行收集，然后对执行机构发出控制命令。设备信息采集后经过 GAgent 串口协议上报给云端，同时后台也能对前端箱体下发命令。

 

STM32 与机智云平台

 

在云平台可以创建智能垃圾回收箱设备，选择通讯方式后，机智云可以将 Product Secret 和 Product Key 两种参数分配给该设备。机智云的服务器和其它平台服务器对接时会用到 Product Secret 参数，在智能垃圾回收箱的主控板中写入 Product Key 参数，并将此信息传达给 4G DTU 模块。

 

智能垃圾回收箱的功能通过 STM32 上传给机智云平台，通过数据点可以实现此功能，云平台的数据点对应的是智能垃圾回收箱的功能点。功能点能够描述出智能垃圾回收箱的功能，同样在机智云平台建立每个功能的数据点，两者通过 4G DTU 模块进行数据传输。

 

智能垃圾回收箱模块程序

 

居民将垃圾投入时，软件系统需要先搜寻接口地址，地址回应正确时将接口初始化，过滤以往称重信息，然后称重传感器对数据检测，若称重数据没有超重，则将垃圾质量数据上传。此过程中，地址回应错误或无回应、垃圾超重时，系统都会发出报警信号，提醒工作人员处理。

 

光幕传感器程序

光幕传感器的软件工作流程图如图所示，用户投放垃圾过程中，箱门处于开启状态，此时系统检测光幕传感器的红外线是否被遮挡。若传感器正常接受红外线，则系统发出正常信号，箱门正常关闭；

 

若红外线被遮挡，则系统发出异常信号给STM32，STM32 控制电机反转，再次回到检测出光幕状态，直到红外线不被遮挡时，箱门才会正常关闭，此装置和防夹手机构配合，能提升安全系数。

 

用户信息识别与投放过程

 

智能垃圾回收箱需要前端箱体、用户信息（通过二维码识别）、后台、第三方后台以及我方平台的配合才能正常使用，在整个投放流程中，各个平台都起着至关重要的作用，系统信息识别与投放的流程如图 。

 

（1）智能垃圾回收箱首先通过LCD显示屏和语音提示识别用户并验证二维码信息，进行本地合法卡号验证，确保安全投放。在回收门关闭时进行防夹手、防挤压和满溢检测，然后称重并上传设备编号、用户卡号和重量信息至我方后台。
 

 

（2）智能垃圾回收箱的后台包括我方后台和第三方后台。我方后台接收并验证前端箱体发送的用户卡号信息，同时将卡号上传到第三方后台进行验证。只有当两个后台都验证通过时，箱体才会开启回收门。垃圾投放完成后，我方后台保存设备编号、用户卡号和重量信息。

 

小结

本文详细介绍了系统软件设计，选择机智云平台开发了智能垃圾回收箱后台控制系统，建立了云平台和设备的联系，并对各功能模块的底层软件进行了详细设计。应用了物联网技术，包括数据远程传输和云平台控制，提高了垃圾回收效率，实现了智能投放。