基本信息
- 项目名称：
- 基于ZigBee的智能公益垃圾桶
- 来源：
- 第十二届“挑战杯”省赛作品
- 小类：
- 信息技术
- 大类：
- 科技发明制作B类
- 简介：
- 基于ZigBee技术的智能公益垃圾桶，是采用无线传感器网络设计的新型垃圾桶，能采集和传输相关信息并提醒环卫机构及时清理垃圾，是具有很好环保理念的作品。作品使用基于先进的ZigBee无线传感器技术芯片，整合重量传感器、激光传感器、热释红外感应器、语音芯片等外围器件，使传统垃圾桶变成一个具有无线互联网能力的智能化信息采集平台。
- 详细介绍：
- 目前在城市里，置放着大量的垃圾桶，而且分布非常分散，其中有部分垃圾桶比较容易堆满垃圾，特别是在一些比较繁华的地方，需要频繁地清理，否则将会影响到日人们的身心健康。当然在一些地方的垃圾桶，经常性的空置，就不必经常清理。考虑到如何可以加快清理垃圾，保持城市卫生，给人们一个满意的居住环境，同时节省人力，我们特意将 ZigBee 无线传感技术应用到这方面。 在每个垃圾桶上，安装上一个基于ZigBee的小节点（我们使用的是TI公司的芯片CC2430），还有重量传感器、激光传感器、热释红外感应器、太阳能板、语音芯片、扬声器与气体传感器（由于气体传感器比较昂贵，考虑到资金方面的问题，所以我们此次制作就没有加入气体传感器模块）。 （1）、重量传感器、激光传感器可以收集这个垃圾桶里面的数据，包括重量、体积，然后再把数据返回到终端节点，由上位机来判断这个节点的垃圾桶是否要清理，然后把信息返回给执行部门，去进行处理。 （2）、在垃圾桶上面，我们会使用电池和太阳能光伏电池，给节点和LCD供电。 （3）、热释红外感应器可以起到实现当人们走近垃圾桶时，垃圾桶盖子自动打开，方便人们轻松扔垃圾，盖起盖子时，又可以隔绝垃圾桶发出来的气味，美化环境。 （4）、当然为了让人们自觉地将垃圾丢到垃圾桶里面，我们想到一个培养与提高人们不乱丢垃圾习惯的方法，就是在垃圾桶上面增加语音功能模块，当人们把垃圾丢进垃圾桶的时候，激光传感器感应到信息后，扬声器会自动地发出声音（它会亲切地跟你说一声：“谢谢！”），这样可以提高人们文明素质，不乱丢垃圾，也体现了幸福广东建设的理念。 （5）、对于公益部分，由于CC2430使用的是51内核，有着强大的功能，如果放着强大的功能不用，很可惜。所以我们考虑到可以在垃圾桶上面做公益广告。用低成本的 LED 灯（由于考虑到现有的资金与时间方面的问题，我们用现有的LCD代替），做成广告牌，来实现公益广告。我们可以使用上位机来编写广告词，再发送到节点上，再显示到LCD上，这样操作起来简单便捷，可行性很强。 由于协议栈上有自带的功能强大的AES/CCM算法，所以不用担心网络安全问题。这些功能既可以减少人力物力的浪费，又可以起到保护环境卫生，延长垃圾桶的使用寿命。基于ZigBee的智能公益垃圾桶的设计主要技术在于基于ZigBee协议栈的应用，上位机对于信息的判断，以及太阳能的充电控制。 物联网现在正在快速发展当中，ZigBee技术无疑是物联网中的一员。ZigBee架构简单价格低廉、低消耗功率延长使用寿命，即使传输效率不高，但针对感测与控制之使用，ZigBee仍有其很大的发展潜力。我们特意在垃圾桶增加ZigBee技术，让其与重量传感器、激光传感器综合使用，使垃圾桶更具有人性化的特点。在基于ZigBee技术的基础上，重量传感器与激光传感器能及时迅速地把采集到的信息（重量与体积）返回到终端节点，由上位机来判断这个节点的垃圾桶是否要清理，然后把信息返回给执行部门，去进行清理。这么人性化、智能的垃圾桶，可以更加服务于社会，同时起到节省人力物力的作用。做到了科学服务于生活的特点。 无 （ A ）A实验室阶段 B中试阶段 C生产阶段 D （自填） □实物、产品 □模型 □图纸 □磁盘 □现场演示 □图片 □录像 □样品 基于ZigBee的智能公益垃圾桶，安装了一个基于ZigBee的小节点（我们使用的是TI公司的芯片CC2430），还有重量传感器、激光传感器、热释红外感应器、语音芯片与扬声器。这两个传感器，可以收集这个垃圾桶里面的数据，包括重量与体积，然后再把数据返回到终端节点，由上位机来判断这个节点的垃圾桶是否要清理，然后把信息返回给执行部门，去进行清理。在每个垃圾桶上面，我们使用了电池和太阳能光伏电池，给节点和LCD供电。同时，我们在每个垃圾桶上面增加语音功能模块，在人们自觉地将垃圾扔进垃圾桶里时，激光传感器感应到信息后，驱动语音芯片，垃圾桶的扬声器就会自动地发出优美的声音，并亲切地向你说声：“谢谢！”。同时，我们在垃圾桶增加热释红外感应器，它可以实现当人们走近垃圾桶时，垃圾桶自动打开盖子，方便人们扔垃圾。这样可以提高人们的文明意识。 在城市里，大范围的投入使用基于ZigBee的智能公益垃圾桶，是非常有必要的。因为在城市里，有的垃圾桶比较容易满，遇到这种情况，基于ZigBee的智能公益垃圾桶中的重量传感器与激光传感器就会及时收集数据，包括重量与体积，然后再把数据返回到终端节点，由上位机来判断这个节点的垃圾桶是否要清理，然后把信息返回给执行部门，去进行清理。这样既可以加快清理垃圾，保持城市卫生，延长垃圾桶的使用寿命，又可以给人们一个满意的居住环境，同时节省人力物力，这就是我们人们想要的智能垃圾桶。 对于公益部分，由于CC2430使用的是51内核，有着强大的功能，所以我们考虑到可以在垃圾桶上面做公益广告。这满足了很多商家的需求，符合社会发展的需要。用低成本的 LCD 灯，做成广告牌，来实现公益广告。我们使用上位机来编写广告词，再发送到节点上，再显示到LCD上，这样操作起来简单便捷，可行性很强。同时由于协议栈上有自带的功能强大的AES/CCM算法，所以不用担心网络安全问题。 基于ZigBee的智能公益垃圾桶，具有人性化的功能设计，满足社会发展的需要。同时适应范围广，推广前景大，同时其需要投入的成本低，经济效益高。基于ZigBee的智能公益垃圾桶在城市里的大规模投入，可以减少人力物力的浪费，同时其人性化的设计既提高了人们的文明素养，也极大地推进社会卫生文明环境的发展。
作品图片
作品专业信息
设计、发明的目的和基本思路、创新点、技术关键和主要技术指标
- 目前在城市里，置放着大量的垃圾桶，而且分布非常分散，其中有部分垃圾桶比较容易堆满垃圾，特别是在一些比较繁华的地方，需要频繁地清理，否则将会影响到日人们的身心健康。当然在一些地方的垃圾桶，经常性的空置，就不必经常清理。考虑到如何可以加快清理垃圾，保持城市卫生，给人们一个满意的居住环境，同时节省人力，我们特意将 ZigBee 无线传感技术应用到这方面。 在每个垃圾桶上，安装上一个基于ZigBee的小节点（我们使用的是TI公司的芯片CC2430），还有重量传感器、激光传感器、热释红外感应器、太阳能板、语音芯片、扬声器与气体传感器（由于气体传感器比较昂贵，考虑到资金方面的问题，所以我们此次制作就没有加入气体传感器模块）。
科学性、先进性
- 物联网现在正在快速发展当中，ZigBee技术无疑是物联网中的一员。ZigBee架构简单价格低廉、低消耗功率延长使用寿命，即使传输效率不高，但针对感测与控制之使用，ZigBee仍有其很大的发展潜力。我们特意在垃圾桶增加ZigBee技术，让其与重量传感器、激光传感器综合使用，使垃圾桶更具有人性化的特点。在基于ZigBee技术的基础上，重量传感器与激光传感器能及时迅速地把采集到的信息（重量与体积）返回到终端节点，由上位机来判断这个节点的垃圾桶是否要清理，然后把信息返回给执行部门，去进行清理。这么人性化、智能的垃圾桶，可以更加服务于社会，同时起到节省人力物力的作用。做到了科学服务于生活的特点。
获奖情况及鉴定结果
- 广东省 大学生 第十一届 挑战杯 或 二等奖
作品所处阶段
- 应用
技术转让方式
- 专利
作品可展示的形式
- 实物 或视频
使用说明,技术特点和优势,适应范围,推广前景的技术性说明,市场分析,经济效益预测
- 目前在城市里，置放着大量的垃圾桶，而且分布非常分散，其中有部分垃圾桶比较容易堆满垃圾，特别是在一些比较繁华的地方，需要频繁地清理，否则将会影响到日人们的身心健康。当然在一些地方的垃圾桶，经常性的空置，就不必经常清理。考虑到如何可以加快清理垃圾，保持城市卫生，给人们一个满意的居住环境，同时节省人力，我们特意将 ZigBee 无线传感技术应用到这方面。 在每个垃圾桶上，安装上一个基于ZigBee的小节点（我们使用的是TI公司的芯片CC2430），还有重量传感器、激光传感器、热释红外感应器、太阳能板、语音芯片、扬声器与气体传感器（由于气体传感器比较昂贵，考虑到资金方面的问题，所以我们此次制作就没有加入气体传感器模块）。
同类课题研究水平概述
- ZigBee技术是一种近距离、低复杂度、低功耗、低速率、低成本的双向无线通讯技术。主要用于距离短、功耗低且传输速率不高的各种电子设备之间进行数据传输以及典型的有周期性数据、间歇性数据和低反应时间数据传输的应用。与移动通信的CDMA网或GSM网不同的是，Zigbee网络主要是为工业现场自动化控制数据传输而建立，因而，它必须具有简单，使用方便，工作可靠，价格低的特点。 ZigBee凭借其架构简单价格低廉、低消耗功率延长使用寿命，即使传输效率不高，但针对感测与控制之使用，ZigBee仍有其很大的发展潜力。2004年全球ZigBee之出货量仍不大约为50万套，而至2005年ZigBee出货量达到成长爆发点，其出货量将达到800万套， 2007年出货量将接近1亿套。 尽管智能家居的概念已经提出很多年了，但是由于相应的通信技术及应用方面的发展速度缓慢，智能家居一直没有走向实用化。随着ZigBee技术的出现，使得智能家居可能在未来的2—3年内走入人们的生活，应用于家庭的照明、温度、安全等的控制。ZigBee模块可安装在电视、电灯、遥控器、儿童玩具、游戏机、门禁系统、空调系统及其他家电产品中。 在无线个人网路领域，UWB具备高传输速率其定位为多媒体传输，Bluetooth拥有QoS可作为与语音与数据资料传输之用，ZigBee传输速率虽低，但适合应用在感测与控制用途，搭配低价与长寿之特性，成为众所瞩目之新兴技术。
