中学生科技创新项目申报书

中学生科技创新项目申报书项目名称：基于Arduino的智能垃圾分类监测与引导系统一、项目背景与意义随着垃圾分类政策深入推进，校园作为人员密集场所，垃圾产生量大且分类效率偏低。目前校园垃圾分类主要依赖人工督导，存在分类准确率不稳定、管理成本高的问题；而市场上的智能垃圾分类设备因造价高昂，难以在中小学校园大规模推广。我们团队结合信息技术与环保需求，计划开发一套低成本、易推广的智能垃圾分类监测系统：通过物联网技术实现垃圾类型的自动识别与投放引导，既提升校园垃圾分类效率，也为青少年参与环保科技创新提供实践范例。二、研究目标1.设计并制作一套基于Arduino开源硬件的智能垃圾分类监测装置，实现对常见四类垃圾（可回收物、有害垃圾、厨余垃圾、其他垃圾）的自动识别与投放引导。2.优化系统算法，使垃圾识别准确率达到85%以上（校园场景下），并将硬件成本控制在传统设备的1/5以内。3.完成系统在校园垃圾桶的试点应用，形成可推广的“校园垃圾分类+科技创新”实践模式。三、研究内容与技术路线（一）研究内容1.硬件系统设计2.软件算法开发通过ArduinoIDE编写程序，实现多传感器数据的融合处理：图像模块捕捉垃圾外观特征，与预存的“垃圾特征库”比对，修正重量识别的误差；最终通过OLED屏显示分类结果，语音模块播放投放引导（如“请将废纸投入可回收物桶”）。3.系统测试与优化在校园选取3个试点垃圾桶，投放不同类型垃圾（如塑料瓶、电池、果皮、纸巾）各50次，记录识别准确率。根据测试结果调整算法参数（如重量阈值、图像特征权重），优化系统稳定性与识别精度。（二）技术创新点1.低成本多传感融合：摒弃复杂的工业级图像识别模块，采用“重量+简化图像”双传感融合算法，硬件成本控制在[X]元以内，适合校园普及。2.校园场景适配：针对校园垃圾类型单一、投放场景固定的特点，优化算法模型，优先识别纸张、塑料瓶、食品包装等高频垃圾，提升识别效率。3.交互友好性设计：结合语音提示与灯光引导（如绿色灯亮表示可投放），降低使用门槛，适配不同年龄段师生的操作习惯。四、研究方法1.文献研究法：查阅垃圾分类政策文件、Arduino硬件开发案例、图像识别算法入门资料，明确研究方向与技术可行性。2.实验法：搭建硬件原型，通过投放不同垃圾测试传感器性能，迭代优化算法逻辑。3.调查法：发放校园垃圾分类现状问卷（覆盖3个年级共100人），访谈后勤人员了解管理痛点，为系统设计提供需求依据。4.模拟法：使用Tinkercad电路仿真软件模拟硬件连接，提前排查电路设计隐患；通过Python编写简易图像识别脚本，验证算法逻辑可行性。五、预期成果1.实物成果：完成1套智能垃圾分类监测系统原型，在校园3个垃圾桶完成试点应用，形成《系统操作手册》。2.学术成果：撰写《基于Arduino的校园智能垃圾分类系统设计与实践》研究报告，记录技术方案、测试数据与优化过程。3.应用成果：若系统效果良好，向学校申请扩大试点范围，并联系社区垃圾分类站探讨推广可能性。4.竞赛成果：参加市级青少年科技创新大赛、物联网设计竞赛，争取获得奖项以扩大项目影响力。六、实施计划阶段时间核心任务------------------------------------------------------------------------------------------准备阶段第1-2月完成文献调研、校园垃圾分类现状调查，确定硬件选型与算法框架，绘制电路设计图。实施阶段第3-5月采购硬件材料，搭建电路并调试传感器；编写软件程序，实现多传感数据融合算法。测试阶段第6-7月校园试点测试，收集用户反馈，优化系统识别准确率与交互体验；整理测试数据。总结阶段第8月完成研究报告撰写，制作项目展示展板，准备科技创新竞赛答辩；申请专利（若符合条件）。七、人员分工组长：[姓名]，统筹项目进度，协调组内分工，对接学校指导老师。硬件组：[姓名1]、[姓名2]，负责电路焊接、硬件组装与故障排查。软件组：[姓名3]、[姓名4]，编写Arduino程序，优化图像识别与数据处理算法。调研组：[姓名5]、[姓名6]，开展校园垃圾分类调研，收集用户需求与测试反馈。宣传组：[姓名7]，制作项目展示材料，撰写竞赛申报文案，推广项目成果。八、经费预算支出项目预算金额说明--------------------------------------------------------------------------------------------------硬件材料约[X]元Arduino板、传感器、显示屏、语音模块、电路板等耗材。调研与交通费约[X]元校园调研交通、社区垃圾分类站走访等费用。其他（备用金）约[X]元应对硬件损坏、算法优化额外支出等不可预见费用。**总计**约[X]元—九、指导老师意见（此处由指导老师填写，示例参考：“该项目结合环保需求与开源硬件技术，选题新颖且贴近校园实际。团队成员分工明确，研究方案逻辑清晰，技术路线具备可行性。建议在算法优化阶段注重数据积累，确保识别准确率达标。同意申报。”）十、学校意见（此处由学校填写