1．目的及意义 1 研究目的及意义
1.1 研究目的及意义
随着我国城镇化的迅速发展，城镇人口的与日俱增，城镇居民日常生活中产生大量的生活垃圾。由于受到人力、物力、资源以及传统观念等因素的影响加上 垃圾回收设备不完善，居民环境意识淡薄，垃圾通常以未经收集或者简易收集无分类堆放的形式排放到周围环境中，严重污染了土壤环境和地下水资源，造成巨大的经济的损失和环境破坏。
近年来，国家对环境保护的愈发重视，开始有很多研究单位和企业对垃圾处理问题关注并展开研究。为了解决垃圾分类、运输和处理问题高效运行，开发一种基于物联网的垃圾智能分类回收系统就十分有必要，以提高生活垃圾的收运效率，降低垃圾处理的固有成本，改善污染环境。通过对垃圾回收处理过程现状的调查，设计一种基于物联网技术的垃圾分类回收系统，利用射频识别（RFID）、车载 GPS、GPRS、ZigBee 等多种技术，建立垃圾分类回收的物联网系统。
1.2 国内外的研究近况
随着物联网的概念进入群众的视野，且应用范围也随之广泛，物联网研究涉及我们生活的各行各业，比如物流系统、交通系统的各种自动识别系统、通信领域，甚至材料领域也有一定的研究。近年来物联网技术及其应用研究备受诸多国外学者与诸多企业的关注。国内外学者研究的主要领域是物联网感知层的关键技术，主要包括 RFID 技术、传感网络和 EPC 系统等技术上。此外，物联网研究的重点还有发展现状（宏观层面）、物联网今后的商业模式及其产业链的模式、实际应用状况等。2008 年 IBM 于向美国政府提出把传感器嵌入到现实世界中的各个物体中，通过把这种方式，凭借现代计算机的优越性能，可以轻松管理整个网络内部人员和物体，这样每个物体和个人都能链接在一起，最终达到“智慧”状态，即“智慧地球”战略。2009 年，美国将“智慧地球”战略提升到国家战略的高度；欧盟委员会也提出《欧盟物联网行动计划》，并明确了其研究路线及重点研究领域；韩国《物联网基础设施构建基本计划》更是将物联网确定为经济增长的动力；日本一直对物联网信息技术很重视，继 2000 年公布了五年信息技术计划“e-Japan”，之后又相继颁布“u-Japan”国家物联网战略以及“ITC 维新愿景 2.0”计划，这些政策都促进了日本物联网的发展。此外，英国、德国、意大利、芬兰、加拿大、等国都在投入巨资研究发展物联网。发达国家对农村城镇垃圾的分类都有各自的经验。美国的城镇，有专业的公司负责垃圾处理，各家各户垃圾由这些公司每周上门收集一次，同时合理收取一定的服务和处理费用，美国政府规定在学校机关等地垃圾桶分蓝色和绿色；德国非常重视城镇的基础设施建设，其中大部分资金来源于国家补贴和城镇的税收；日本每户都有家用分类垃圾箱，规定了垃圾要在规定的日子里投放。垃圾袋使用的是透明的，仍的垃圾能看清楚，以便垃圾分类的透明化；英国的各家各户都有备有 3 个垃圾箱，其中黑色垃圾桶用于装普通生活垃圾，绿色垃圾桶用于装园及厨房垃圾，另外还有一个黑色小箱子用于易拉罐等可回收垃圾，并安排三种车辆每周运输；澳大利亚一般人家都会有三个垃圾桶，垃圾桶身是深绿色，用红、黄、绿三种颜色区分垃圾分类种类，用于分类不同类型的垃圾；瑞典超市一般设有玻璃瓶和易拉罐的自动回收机，机器通过物联网技术会自动识别垃圾并反馈给投入垃圾者一张收据，凭收据还可以领取一小奖赏，每户居民由清扫公司派发的四种纤维袋，可用于分类可在回收利用的废纸、废金属、废玻璃瓶和废纤维。国内虽然物联网技术起步晚，但也取得了大量的技术型、方案型成果。自温家宝总理提出建设“感知中国”中心概念以来，物联网技术开始发展。工信部 2010 年将“物联网规划”纳入“十二五”的专题规划中。国内郭新伟等采用典型的调查方式，总结出了我国
城镇的固废垃圾的特点，对改善固废垃圾处理提出了建议。Chen Tao 等人分析了城市生活垃圾的研究现状，提出了一种基于物联网技术的信息管理平台。上海成生科技有限公司开发了以计算机、GIS、GPS 等物联网技术为基础的垃圾物流综合管理平台。
综上所述，近年来物联网技术的快速发展为垃圾合理分类、回收路线优化提供了可能。
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2. 研究的基本内容与方案
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2 研究内容、目标和技术路线
2.1 研究内容和目标
重点介绍物联网的相关概念及知识和应用物联网技术的垃圾分类回收系统的主要物联网技术，从系统的需求出发，描述系统的整体功能，设计系统的原则目标、整体架构和软件开发。基于物联网技术的垃圾分类回收系统是将门磁、电子锁、传感器、RFID 及电子标签、ZigBee 的网络、GPRS 网络等物联网技术集成应用与实际生活中，智能调度垃圾运输车，高效监管和处理垃圾。
2.2 技术路线和总体方案
1. 居民提着已贴好标签的垃圾袋到智能垃圾桶终端附近，热释电传感器被触 发，打开无源 RFID 阅读器读取垃圾袋上的标签，根据标签的类型打开相应垃圾 桶的电子锁，从而实现垃圾源头的分类。另外智能垃圾桶的有源 RFID 阅读器也 可以作为一个室外监测点，监测附近是否有有源标签的垃圾。
2. 阅读器读取标签数据后，通过 ZigBee 网络将标签数据传送至网关设备， 网关设备对数据进行相应的打包处理后，通过 GPRS 模块将数据传送至远程控制 中心，实现智能垃圾桶状态的远程监控。
3. 当红外传感器检测到到垃圾桶已满时，会上发数据给远程监控中心，然后 通知垃圾运输车前来运输垃圾。当垃圾运输车来提取垃圾时，垃圾桶检测到垃圾 运输卡（有源标签）后，解锁垃垃圾桶上的垃 圾运输门，当门磁检测到垃圾运 输门被打开，认为垃圾正在被运装，当门磁检测到垃圾运输门被关闭，认为运装 成功，此时阅读器将垃圾桶的编号及时间写入垃圾运输卡中，同时将运输卡卡号通过网络传输给远程控制中心，此时垃圾桶上所有的垃圾作为一个整体被运输车 上的有源标签标记，实现流向的实时追踪如图。
4. 当垃圾车到达垃圾处理站时，垃圾站中的 RFID 确认设备对垃圾运输车中 的运输卡进行识别确认，垃圾站中的 RFID 子系统也可以读取垃圾袋上的标签数 据，在读完卡内数据后，清除卡内数据，标签和卡都可以实现回收重新利用。确 认设备通过 GPRS 模块将确认数据发送到远程控制中心，告知垃圾已经回收完 成，实现垃圾回收率与合格率的计算，此外还可通过数据累计计算，可以得出居 民的垃圾投放习性。基于上述的基本方案，设计思路如图 。
3. 参考文献 4 参考文献
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