《一种基于NB—IOT的智能垃圾桶》
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摘 要：为了满足现代城市发展的基本需要,且基于习总书记关于“绿水青山就是金山银山”一些系列重要讲话,由此提出基于NB-IOT技术的智能垃圾桶.本项目采用NB-IOT的通信方式,它属于aa低功耗广域物联网技术,具有广覆盖、低功耗、支持海量连接的特点.所以在其垃圾桶内部增添一个物联网感知系统,采用太阳能电池板供电,用单片机来控制红外传感器和氣味传感器来实现功能,并用NB-IOT模块将其信息发送给环卫工人,收到信息后,由垃圾桶里的垃圾多少依次收取垃圾,提高环卫工人的工作效率.
关键词：NB-IOT；红外传感器；低功耗广域物联网；气味传感器
1 绪论
随着中国城镇化建设的高速发展,越来越多的高楼大厦正拔地而起,人们也更加重视城市的清洁卫生.在城市的街道上,各式各样的垃圾桶随处可见,这方便了过往的行人,却辛苦了环卫工人.由于垃圾桶实在是太多了,很多时候当环卫工人挨个检查遍布在大街小巷的垃圾桶时,却发现有些垃圾桶的垃圾还未过半甚至仅有极少量垃圾,而一些早就被塞满了的垃圾桶却未能得到及时清理,这就造成了一些不必要的人力物力浪费.与此同时,不正确的垃圾分类也会影响后续垃圾的处理方式,造成可回收垃圾的资源浪费.因此,研发一个更加新型、环保的垃圾桶已成为一个重要研究课题,这对于更好地服务民众具有重要的现实意义.
2 总体设计
一种基于NB-IOT的智能垃圾桶设置有：单片机[1]；气味传感器[2]与单片机电连接,单片机与窄带物联网通信模块[3]电连接；窄带物联网通信模块通过无线信号与云端服务器连接,云端服务器通过无线信号与移动终端连接；太阳能电池板通过导线与蓄电池连接,蓄电池通过导线与单片机、红外传感器、空气质量检测器、异味传感器、窄带物联网通信模块电连接.
3 具体实施
本项目基于NB-IOT的智能垃圾桶如下图所示,包括：1、单片机2、红外传感器3、空气质量检测器4、异味传感器5、窄带物联网通信模块[4]6、太阳能电池板7、云端服务器8、移动终端9、垃圾箱顶盖10、顶盖的支撑柱11、垃圾箱.
太阳能电池板通过螺栓固定在垃圾箱顶盖,垃圾箱顶盖与顶盖的支撑柱焊接固定,顶盖的支撑柱与垃圾箱焊接固定.垃圾箱顶盖通过螺栓固定有红外传感器、单片机、窄带物联网通信模块.空气质量检测器、异味传感器与单片机电连接,单片机与窄带物联网通信模块电连接,窄带物联网通信模块通过无线信号与云端服务器连接,云端服务器通过无线信号与移动终端连接.太阳能电池板通过导线与蓄电池连接,蓄电池通过导线与单片机、红外传感器、空气质量检测器、异味传感器、窄带物联网通信模块电连接.
作为优选实施例,红外传感器采用 HC-SR501,空气质量检测器采用TGS2600,异味传感器[5]采用QS-01,窄带物联网通信模块采用NB-IOT/G通讯模块；窄带物联网通信模块是基于华为Boudica芯片的系列NB-IoT模块WH-NB71（高性能、低功耗的NB-IoT通讯模组WH-NB71.[4]产品支持B1/B3/B5/B8/B20频段,超小尺寸封装,全网通、全球范围通用；支持CoAP功能,支持TCP/UDP；可接入云、电信云等云平台,方便用户设备更好传输.
4 项目优点
传统的垃圾桶需要环卫工人一个一个的检查是否装满,是否需要清理,而且在进行垃圾回收时,还需要人工查看垃圾桶内的垃圾种类,大大地增加了环卫工人的工作负担,当人的手或物体接近投物口15cm时,垃圾桶自动开盖,功能实现单一,并且开关盖这一功能机械损耗程度很高,所以并不适实用.此项目在其缺点上进行改进：直接采用投物口未关闭的垃圾箱,减少垃圾箱的机械损耗,并且增加了一个垃圾检测分类的物联网感知系统,比如检测垃圾是否装满,垃圾的气味检测等,对垃圾桶的后续开发奠定了很好的基础.同时本项目具有模式创新和科技创新,可以很好的改变现有城市环卫工作方式并为未来城市规划、领导决策提供大数据支撑.
参考文献：
[1]李广弟.单片机基础.北京：北京航航空大学出版社,2001.
[2]赵负图.传感器集成电路手册,第一版.化学工业出版社,2004.
[3]赵艳薇.3GPP通过NB-IoT标准物联网行业蓄势待发[J].通信世界,2016（17）：67.
[4]纪伟.NB-IOT 的发展现状及运营商发展策略[J].通讯世界,2016（21）：71-72.
[5]边翠华,孙以材,潘国锋.一种新型气敏传感器测量装置.研究与开发,2009,04：14-17.
基金项目：重庆科技学院国家级大学生科技创新项目（编号：201811551004）
作者简介：第一作者潘鹏,第二作者胡运峰、秦金志、陈天宇、张文文.
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智能垃圾桶引用文献:
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