【《基于树莓派的智能垃圾分类垃圾箱设计》7900字】

基于树莓派的智能垃圾分类垃圾箱设计摘要本次毕业设计研究的课题为“基于树莓派的智能垃圾分类垃圾箱”，该系统主要由温度传感器、甲烷传感器、光电感应开关、摄像头等模块构成。该系统能够实时反馈出当前的垃圾桶内部状态信息，通过串口将数据传输到树莓派，由树莓派处理数据，反馈到后端查看。本课题中，在树莓派上设计了一套深度学习的模型，训练了一套能够智能识别垃圾分类的深度学习系统，树莓派将摄像头拍摄的图片数据转化为矢量图，并将该数据传入系统内，由已训练好的系统内进行识别操作，将识别的结果和其他数据反馈到后台，最后传递给用户手中。关键词：温度传感器；甲烷传感器；光电感应开关；摄像头；智能垃圾分类目录1.绪论 [15]。4.3系统软件开发过程（1）调试各个传感器以及摄像头，检查是否拍照清晰，连接串口，用串口调试助手来模拟中控器，接收上报的数据。（2）串口调试助手接收到数据后，开始进行树莓派3b+的开发，下载和学习官网上的项目案例，开始在项目工程中添加自己的文件，在主函数中写自己的逻辑控制程序。（3）通过串口连接各个传感器以及安装摄像头，打印通过串口获取各个传感器的数据以及摄像头的图像，确认获取的数据正确，则使用此参数参与逻辑控制。(4)使用python-flask框架＋Tensorflow实现在树莓派上的机器深度学习系统，使用Opencv技术将图像转化为矢量图传递给智能识别系统识别并将数据传递给后端。并对树莓派上的深度学习系统进行反复的学习训练，以优化效率和准确率。（4）参与逻辑控制后，模拟整体控制流程，打印逻辑结果。（5）建立局域网，添加模组初始化，数据上报函数，整个逻辑控制流程。（6）后端查看显示，测试数据显示是否正确，并查看智能识别系统反馈结果是否准确。5.系统测试5.1操作说明将准备好的系统板上电，外设进行初始化操作，打开电源开关，上电后各个传感器开始工作，向树莓派传送数据,此时将树莓派和手机连接至同一局域网下，打开APP进行TCP连接，IP：192.168.41，端口号：8026，与树莓派建立TCP连接之后，发送任意数据，可开始进行通信。温度根据到收到的温度进行变化，甲烷传感器可根据当前空气内甲烷的浓度进行变化，光电开关会将当前垃圾桶的满溢程度反馈给后台，摄像投按下之后的会启动摄像头拍照，并且将数据传给树莓派。5.2测试步骤打开电源开关，各个传感器的数据是否正常显示，连接热点，进行IP和端口号的连接，查看数据是否进行接收。检测温度数据是否正常显示，测试温度变化。温度变化：对着温度传感器哈气，后端界面的温度数据发生变化。检测甲烷气体传感器是否正常，可检测当前环境中甲烷的含量。甲烷气体测试：使用打火机空按对甲烷气体传感器放气，检测当前环境中甲烷的含量，静待两秒之后，后端会提示是否危险数据。检测光电开关是否运作正常，检测当前设备前的障碍物距离变化：将光电开关投向开阔无障碍方向，此时后台数据显示未满，使用障碍物缓缓靠近光电开关，后端数据将会显示满或未满。检测摄像头是否正常工作，能够正常的拍摄图像，并测试测试深度学习系统是否能正常识别垃圾。按下拍摄键，静待几秒，查看此时后端是否显示树莓派内部识别的出来的垃圾类别。5.3测试结果整个智能垃圾分类垃圾桶测试效果达到预期期望测试结果如下描术所示：当给系统供上电以后，会发现树莓派开机灯亮起，表示树莓派可以正常工作且可以进行传输数据，使用路由开启局域网将手机和树莓派连接在同一网络环境下。在上述操作完成后，打开APP进行TCP连接，找到IP：192.168.41，输入端口号：8026，此时会显示连接成功下，静待几秒，树莓派将会把其检测到的环境参数传递给后端，在TCP的链接页面的界面开始进行数据的显示及刷新，此时TCP成功建立连接，后端也开始接收树莓派传递过来的数据。在确认后端可以正常接收到数据后，再来进行各项功能的测试，使用热源靠近温度传感器，此时后端接收到温度传感器传递的数据，显示当前的环境的温度变化。

使用打火机按下点火放气，将气体出口指向甲烷气体传感器，当传感器周边环境甲烷气体达到一定浓度时，此时的手机后端接收到危险提示。将光电开关传感器指向上空，此时光电开关前面无障碍物，静待两秒TCP端显示未满信息提示，此时将手从光电开关上方50厘米以外的高度缓缓靠近，当距离30厘米左右时，TCP端显示信息满，提示当前垃圾桶已满。将摄像头对准废纸壳，按下拍照按键，静待几秒后，TCP端显示垃圾的分类为塑料瓶可回收垃圾，更换手中物品，用橘子皮拍照，此时TCP端显示厨余垃圾，再次更换手中的物品，用垃圾箱对准摄像头，按下拍照键，此时显示纸板可回收垃圾。厨余垃圾有害垃圾可回收垃圾6.总结本次毕业设计的题目为“基于树莓派的智能垃圾分类识别垃圾桶”，主要的应用场景为小区，家庭室内，工厂等复杂的垃圾回收场所，针对于不同的环境给树莓派配给不同的传感器来解决不同的需求。主要作用为协助培养当前社会人们垃圾分类的习惯，养成分类意识，保护现在的自然环境。这个具有智能分类垃圾的垃圾桶具有多种辅助功能，为防止夏日垃圾桶内温度过高产生沼气或人们乱扔烟头的不良习惯而引发的火灾，设置了温度传感器和甲烷气体传感器，在后续针对不同环境的时候还可以灵活多变的更换其他有害气体传感器，再结合成本的考虑下，使用光电开关检测垃圾桶内的满溢状态，如若有更高的检测需求也可以进一步添加测距传感器来更加精准的检测当前垃圾桶内的存量状态。最后就是本次毕业设计的核心功能--垃圾识别，本课题采用的是Python-flask框架+Tensonflow框架完成的深度学习系统，传输协议为Opencv，采取的RGB格式，将图像转化为表示像素点的矢量数据传递给系统，在训练过程中，采用了网络搜集的和由华为云人工智能大赛·垃圾分类挑战杯大赛提供的数据包，反复的对智能识别的功能进行训练，增加其准确性。本次课题研究的过程中使用了我大学学习中的大部分知识点，并开拓性的采用的新的技术点，在总结了自己大学学习生活的同时更加进一步的拓展了自己知识面，也完成了个人的突破和挑战。

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