智能垃圾回收箱的試驗(yàn)-機(jī)智云方案

ID:476594 · 發(fā)表于 2024-5-24 17:59

考慮到智能垃圾回收箱軟件硬件設(shè)計(jì)完成之后的設(shè)備運(yùn)行是否正常，出現(xiàn)問(wèn)題后該如何調(diào)試以及當(dāng)所有設(shè)備能正常工作之后智能垃圾回收箱該如何操作，都需要進(jìn)行一個(gè)系統(tǒng)的介紹。

硬件模塊的試驗(yàn)

在智能垃圾回收箱的正常運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程中，會(huì)涉及到回收箱的語(yǔ)音播報(bào)模塊，電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊，超聲波傳感模塊，垃圾稱(chēng)重模塊，無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸模塊等。

語(yǔ)音播報(bào)模塊的試驗(yàn)

語(yǔ)音播報(bào)模塊的主要功能是播放“垃圾分類(lèi)，家園更美”，提醒用戶(hù)選擇垃圾分類(lèi)按鈕，投放垃圾剩余時(shí)間，垃圾回收艙門(mén)關(guān)閉注意不要夾手以及本次所回收垃圾的重量。在調(diào)試的過(guò)程中需要用到串口調(diào)試工具和語(yǔ)音調(diào)試工具，使每個(gè)動(dòng)作過(guò)程匹配對(duì)應(yīng)的語(yǔ)音。同樣，聲音清晰響亮也是語(yǔ)音播報(bào)模塊必不可少的功能，這就需要我們進(jìn)行多次試驗(yàn)總結(jié)出最合適的聲音。考慮垃圾回收箱主要分布在人口集中居住的地區(qū)，通過(guò)不斷的調(diào)試，設(shè)置出合適的音量和語(yǔ)速，使用戶(hù)不僅可以聽(tīng)得清，也可以聽(tīng)的舒適，展現(xiàn)出語(yǔ)音播報(bào)模塊的最佳效果。

電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊的試驗(yàn)

電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊的主要功能是驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)，從而控制智能垃圾回收箱回收門(mén)的開(kāi)啟和關(guān)閉。此智能垃圾回收箱的步進(jìn)電機(jī)的型號(hào)為 42BYGH34 型，將步進(jìn)電機(jī)接到電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊上，電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)速度通過(guò)調(diào)節(jié)單片機(jī)輸出口的 PMW 信號(hào)進(jìn)行控制，如果回收門(mén)在開(kāi)啟和關(guān)閉過(guò)程中不影響回收箱的平穩(wěn)性即為合理。

超聲波傳感模塊的試驗(yàn)

超聲波模塊的主要功能是安裝在回收箱的箱頂測(cè)量箱頂距離箱體內(nèi)垃圾的高度，從而實(shí)現(xiàn)測(cè)量并判斷回收物的滿(mǎn)溢狀況。進(jìn)行超聲波傳感模塊的調(diào)試時(shí)，要了解兩個(gè)因素對(duì)此模塊的影響，一個(gè)是引腳電平，還一個(gè)是外界的干擾。超聲波傳感器測(cè)距模塊，如 HC-SR04、US-116，都是在trig腳上高電平脈沖觸發(fā)，默認(rèn)正常情況下是低電平。驅(qū)動(dòng)的時(shí)候，trig腳被設(shè)置為推挽輸出，推挽輸出默認(rèn)是高電平，因此在配置完管腳之后需要一個(gè)拉低操作，才能保證超聲波測(cè)距模塊的正常運(yùn)行。此外，超聲波模塊容易受到氣流干擾，如在空調(diào)下，可能會(huì)測(cè)試不準(zhǔn)，數(shù)值出現(xiàn)較大波動(dòng)，因此要避免在氣流干擾較大的情況下進(jìn)行工作。

垃圾稱(chēng)重模塊的試驗(yàn)

垃圾稱(chēng)重模塊的主要功能是對(duì)用戶(hù)投放的回收垃圾進(jìn)行稱(chēng)重，從而折算為積分發(fā)放到用戶(hù)的個(gè)人賬戶(hù)，后期用于用戶(hù)使用積分兌換商品。試驗(yàn)之前，檢查稱(chēng)重傳感器是否已經(jīng)和底座固定，否則在稱(chēng)重時(shí)會(huì)引很大的誤差，甚至?xí)䦟?dǎo)致稱(chēng)重模塊失效。試驗(yàn)過(guò)程中，對(duì)稱(chēng)重模塊的各個(gè)部分進(jìn)行檢查，并且需要采取一定的斷電保護(hù)措施，防止在沒(méi)電的時(shí)候造成稱(chēng)重?cái)?shù)據(jù)錯(cuò)誤，例如可以將自動(dòng)校零的功能改為靜止。參數(shù)調(diào)試完畢后，放入一些帶有重量的物品，能夠讀出在誤差允許范圍內(nèi)的重量值，即垃圾稱(chēng)重模塊能夠滿(mǎn)足要求。

煙霧傳感器模塊的試驗(yàn)

煙霧傳感器模塊的主要功能是檢測(cè)智能垃圾回收箱內(nèi)是否有煙霧的產(chǎn)生，防止發(fā)生火災(zāi)，從而起到一定的防火功能。如果箱體內(nèi)有煙霧產(chǎn)生，智能垃圾回收箱會(huì)觸發(fā)報(bào)警，并且內(nèi)部會(huì)釋放防火球進(jìn)行自動(dòng)滅火處理。首先通過(guò)煙霧傳感器我們需要對(duì)所測(cè)得的煙霧數(shù)據(jù)進(jìn)行 AD 轉(zhuǎn)換，并設(shè)定煙霧濃度閾值；收集煙霧的濃度信息，與所設(shè)計(jì)的閾值比較看是否會(huì)觸發(fā)報(bào)警。在煙霧濃度采集過(guò)程中總結(jié)出如下的換算規(guī)律：
（1）傳感器量程固定，輸出范圍為 0V 至 5V，也可取電流值。
（2）AD 轉(zhuǎn)換后得到是數(shù)字信號(hào)，也就是數(shù)據(jù)，通過(guò)函數(shù)計(jì)算可以得出電信號(hào)對(duì)應(yīng)的煙霧濃度，因此可以根據(jù)實(shí)際生活中危險(xiǎn)境界線的煙霧濃度，反過(guò)來(lái)?yè)Q算得出對(duì)應(yīng)電壓信號(hào)的值，從而進(jìn)行閥值設(shè)定。

綜合試驗(yàn)

在各個(gè)模塊的調(diào)試完成之后，將所有的模塊組合成一個(gè)整體。當(dāng)各個(gè)模塊調(diào)試完成之后，再將它們都通過(guò)分控盒與主控盒相連，最后接通電源。將帶有二維碼的卡片在回收箱上刷過(guò)，然后按下某一個(gè)箱體的按鈕，該智能垃圾回收箱識(shí)別垃圾所屬類(lèi)型，同時(shí)安裝在回收箱上的步進(jìn)電機(jī)開(kāi)始旋轉(zhuǎn)帶動(dòng)絲杠移動(dòng)，使智能垃圾回收箱打開(kāi)相應(yīng)的回收門(mén)。當(dāng)傳感器檢測(cè)到箱體內(nèi)的人手已拿開(kāi)并且人體不在靠近時(shí)，步進(jìn)電機(jī)反向旋轉(zhuǎn)帶動(dòng)絲杠使智能垃圾回收箱關(guān)閉回收門(mén)。隨后智能垃圾回收箱內(nèi)開(kāi)始進(jìn)行稱(chēng)重，根據(jù)回收物的類(lèi)型和重量換算成積分，疊加到用戶(hù)的賬戶(hù)上，以便后期用于商品兌換。即實(shí)現(xiàn)了一次精準(zhǔn)的垃圾分類(lèi)投放。

同樣地，將帶有煙霧的回收物按照正常順序放入到回收箱內(nèi)，觀察回收箱是否會(huì)出現(xiàn)相應(yīng)的報(bào)警和釋放滅火球等相應(yīng)的動(dòng)作。在各個(gè)模塊調(diào)試和綜合調(diào)試的過(guò)程中，智能垃圾回收箱的各項(xiàng)功能均正常。

箱體與后臺(tái)的試驗(yàn)
垃圾投放流程

整個(gè)智能垃圾回收系統(tǒng)如圖 5.1 所示，主要由垃圾可回收箱、云平臺(tái)兩步部分組成。用戶(hù)通過(guò)在智能垃圾回收箱投放可回收物，智能垃圾回收箱將用戶(hù)投放數(shù)據(jù)傳到云平臺(tái)，云平臺(tái)對(duì)用戶(hù)投放數(shù)據(jù)進(jìn)行管理，并兌換成積分返給居民用戶(hù)。

設(shè)備端與后臺(tái)試驗(yàn)

1.前端智能垃圾回收箱投放操作模擬
（1）智能垃圾回收箱連接電源后，顯示界面如圖 5.2 所示，并且會(huì)有語(yǔ)音提示
“垃圾分類(lèi)，家園更美”。語(yǔ)音播報(bào)清晰，LCD 顯示模塊正常

（2）在用戶(hù)想要使用該設(shè)備時(shí)，攜帶統(tǒng)一發(fā)放的帶有二維碼的垃圾回收卡片，通過(guò)設(shè)備前端的刷卡區(qū)刷二維碼，以便識(shí)別用戶(hù)，掃描成功后繼續(xù)會(huì)有語(yǔ)音提示“請(qǐng)選擇分類(lèi)按鈕”，掃描模塊正常。

（3）用戶(hù)根據(jù)投放的回收物所屬的分類(lèi)，選擇相應(yīng)的開(kāi)門(mén)按鈕，回收門(mén)將進(jìn)入開(kāi)啟過(guò)程。居民選擇紙張投放按鈕，投放如圖 5.3 所示，開(kāi)關(guān)門(mén)機(jī)構(gòu)正常，并伴有語(yǔ)音提示“垃圾分類(lèi)，家園更美”。

（4）回收門(mén)完全打開(kāi)后將等待 7 秒，并且系統(tǒng)內(nèi)部開(kāi)始進(jìn)行倒計(jì)時(shí)，此時(shí)用戶(hù)可投放垃圾，倒計(jì)時(shí)接近尾聲時(shí)將有語(yǔ)音提示“回收門(mén)即將在 7 秒后關(guān)閉”，給用戶(hù)足夠的反應(yīng)時(shí)間
（5）7秒倒計(jì)時(shí)完成后，回收門(mén)將進(jìn)入關(guān)閉過(guò)程，防夾手實(shí)驗(yàn)如圖 5.4 所示，伸手時(shí)回收門(mén)會(huì)自動(dòng)打開(kāi)，防夾手機(jī)構(gòu)與光幕傳感器模塊均正常。

（6）回收門(mén)關(guān)閉之后，顯示界面會(huì)顯示投放垃圾的類(lèi)型（如紙張，織物，金屬，塑料）重量界面如圖 5.5，并伴有語(yǔ)音提示“感謝分類(lèi)投放，本次垃圾重量為 1.51kg”。垃圾重量數(shù)據(jù)會(huì)在 LCD 屏上顯示，稱(chēng)重模塊正常。

（7）投放操作結(jié)束，若垃圾過(guò)多，超聲波模塊能夠檢測(cè)出滿(mǎn)溢狀態(tài)，箱內(nèi)超聲波模塊安裝如圖5.6所示。

2.后端平臺(tái)遠(yuǎn)程監(jiān)控
后端平臺(tái)的操作功能有增添設(shè)備、查詢(xún)?cè)O(shè)備、解綁設(shè)備、刪除設(shè)備。

（1）將終端設(shè)備添加到平臺(tái)。
在“網(wǎng)頁(yè)瀏覽器地址欄”輸入平臺(tái)地址，在“平臺(tái)登錄”處輸入賬號(hào)和密碼登錄進(jìn)入并選擇左側(cè)“基礎(chǔ)信息”，設(shè)備的位置信息如圖 5.7 所示，GPS 定位模塊正常。

點(diǎn)擊菜單欄靠后的欄目中選擇“終端設(shè)備”，然后選擇設(shè)備所放置的小區(qū)（如未來(lái)科技城，未來(lái)城小區(qū)），如圖 5.8 所示。選擇“新增”（圖 5.8 箭頭所示）進(jìn)入，為了完成新設(shè)備的添加，可以在以下界面輸入想要添加設(shè)備的編號(hào)以及它所對(duì)應(yīng)的 SIM
卡號(hào)。輸入新設(shè)備的編號(hào)和卡號(hào)之后，點(diǎn)擊“保存”按鈕，即成功添加了一臺(tái)新設(shè)備，如果想讀取新設(shè)備的信息，可以在終端設(shè)備中查找即可。

（2）將智能垃圾回收箱與終端設(shè)備關(guān)聯(lián)。
在后臺(tái)選擇“智能垃圾回收箱”點(diǎn)擊進(jìn)入（操作同添加設(shè)備一樣），在圖 5.9 選擇完新增添的設(shè)備之后點(diǎn)擊“保存”按鈕，新增添的智能垃圾回收箱與終端設(shè)備關(guān)聯(lián)成功。

（3）查詢(xún)上面所綁定智能垃圾回收箱的投放記錄。
登錄后臺(tái)選擇想要查詢(xún)的設(shè)備所放置的小區(qū)（如未來(lái)科技城，未來(lái)城小區(qū)），此時(shí)前端的智能垃圾回收箱若有用戶(hù)投放垃圾，則此處會(huì)顯示出有投放記錄，例如有多少用戶(hù)投放了垃圾，垃圾桶內(nèi)已經(jīng)盛放了多少垃圾，還剩余多少的空間，都可以詳細(xì)的看到這些數(shù)據(jù)，具體顯示如圖5.10所示。

（4）將智能垃圾回收箱在平臺(tái)解綁，并刪除終端設(shè)備。在菜單欄中選擇“智能垃圾回收箱”進(jìn)入，進(jìn)入之后的界面如圖5.11所示。在第（1）步進(jìn)入后的界面中選擇想要?jiǎng)h除的智能垃圾回收箱所對(duì)應(yīng)的編號(hào)，在這個(gè)編號(hào)所在行的后面會(huì)有編輯樣式的按鈕，鼠標(biāo)放上圖標(biāo)后也會(huì)顯示“編輯”（紅色箭頭處）。

在彈出的界面中，點(diǎn)擊終端設(shè)備后會(huì)蹦出想要?jiǎng)h除的終端設(shè)備的編號(hào)和一行“空白區(qū)域”，點(diǎn)擊“空白區(qū)域”后并點(diǎn)擊該圖框下方的“保存”按鈕，隨后會(huì)出現(xiàn)如圖5.12 所示的界面，即成功地完成了智能垃圾回收箱在平臺(tái)解綁。

本章小結(jié)

本章從智能垃圾回收箱的設(shè)備調(diào)試和操作說(shuō)明入手，首先介紹了設(shè)備調(diào)試過(guò)程，包括語(yǔ)音播報(bào)模塊、電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊、超聲波傳感模塊、垃圾稱(chēng)重模塊、無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸模塊以及煙霧傳感器的調(diào)試過(guò)程。其次對(duì)智能垃圾回收箱的前端和后端操作進(jìn)行了模擬操作實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)效果滿(mǎn)足垃圾回收箱的功能要求。

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智能垃圾回收箱的試驗(yàn)-機(jī)智云方案