【《基于微信开发和SpringBoot框架搭建的垃圾识别分类系统设计》9000字（论文）】

第第页基于微信开发和SpringBoot框架搭建的垃圾识别分类系统设计目录TOC\o"1-3"\h\u39641绪论 2256681.1研究的背景及意义 2326321.2国内和国外研究现状 3137951.3论文结构及内容 3154852程序的分析与设计 595552.1设计目的 5179992.2相关技术分析 573112.2.1前端技术 5192382.2.2后端技术 6216402.3功能分析 6157122.4MySQL数据库设计 8262552.4.1MySQL数据库概念结构设计 8101832.4.2MySQL数据库逻辑结构设计 11138273程序实现 14156363.1垃圾分类查询功能 15236133.3垃圾分类挑战模块 16175673.4程序分享模块 17207583.5语音采集与识别 18218374程序测试 2172984.1程序测试原理 216468结论 23527参考文献 25摘要随着人们消费水平提高，垃圾也越来越多，为了降低垃圾处理人员的工作负担，高效开展垃圾的分类处理，保护环境，需要开发垃圾分类处理系统，以此来推动环保事业的发展，营造健康、绿色的生活环境。垃圾分类系统的建设按照需求分析、技术选型、系统设计与实现、测试与试运行进行，系统包含微信端功能和服务器端功能，微信端在微信开发者工具上借助HTML5、CSS、JAVASCRIPT语言进行开发，服务器端借助SpringBoot搭建程序框架，采用JAVA语言开发开发，采用开源数据库MYSQL来存储和管理垃圾识别信息数据，系统实现了垃圾的自动识别和分类，通过语音、图片、文字等方式识别垃圾类型，以此来指导人们对垃圾进行分类处理。关键词：垃圾识别分类，SpringBoot，微信小程序，MYSQL，语音识别1绪论我们每天都要产生很多生活垃圾对于每个人来说，每天都会产生很多，但有很多的人不知道生活垃圾在现实生活中的去向，一般的是将我们的生活垃圾运输到垃圾回收站，然后进行填埋或者焚烧处理，但是这些处理的方式费用很高，处理掉一吨的垃圾需要花费将近500元左右。对于处理每日的生活垃圾，总会有完善的方法，就是对垃圾进行分类。垃圾分类的思想就是在扔垃圾之前对其进行分类，然后对分好的垃圾进行回收或处理，变成可以二次或者多次利用的资源。生活垃圾一直不断的产生，但是，对垃圾处理能力却接近天花板，即将不能满足处理生活垃圾的数量。只有采用科学的办法——对垃圾进行分类，才能有效地提高和优化废物收集质量控制，降低废物处理成本，提高废物的再利用。因此，可以想象的到，未来对生活垃圾的处理方式，一定会从传统处理方式往分类处理的方向慢慢发展，互联网技术也将应用到社区生活垃圾处理当中。1.1研究的背景及意义目前，我国已经在一些城市建立了试点，用来对生活垃圾进行分类处理和收集，但也并不是所有的社区都会参与其中，这使得工作的开展受到了局限性。而且试点的垃圾分类处理没有新技术，全靠人工处理，没有采用系统的处理方式。除此之外，二线及部分一线城市全部采用混合收集方式，混合收集加大了对垃圾的处理困难，所以只能对垃圾进行掩埋，不能满足每时每刻增加的垃圾处理量。因此，只有通过有效的分类，才能使垃圾发挥出最大的作用。同时，随着垃圾处理技术的不断提高，互联网技术在城市垃圾分类中也将得到广泛的应用。垃圾在生活中无处不在，可以对这些垃圾分成不同的类别，主要可以分为：可回收垃圾、有害垃圾、湿垃圾和干垃圾，对垃圾进行分类可以使垃圾得到更有效的处理，还可以根据不同的垃圾而获得更大利益化的处理方式。人们消费水平提高，生活垃圾的产生也在一直的增加，通过对生活垃圾进行先分类再处理的方式，可以很大程度的做到资源的回收与利用，减少垃圾的产生，始其能够通过垃圾分类来进行人工处理使之成为新能源[4]。其实生活垃圾有许多是不能自主分解的，需要人工机械干预，在分解的过程中可能会产生一部分的有毒物质，这些有毒物质会给土壤造成不可挽回的污染，会让农作物的产量下降，也是动物致死的原因，因此对生活垃圾进行分类处理可以很大程度的减少垃圾处理不当带来的危害性。综上所述，通过互联网技术开发一个垃圾分类识别小程序对生活垃圾分类处理具有很深的意义。1.2国内和国外研究现状和我们国家相比，国外的一些发达国家对生活垃圾进行分类实施的更早，并形成了成熟的生活垃圾分类处理机制，并与互联网技术和市场相互结合，形成了循环的生活垃圾处理方式。例如，在德国，居民早就对生活垃圾的分类处理和再利用达成了共识。在日本，通过制定严格的法律法规，并切大力的去推广垃圾分类方式，从幼儿园教育就开始。日本早已是垃圾分类与处理做的相对较好的国家。同时信息技术及互联网技术在生活垃圾分类处理的过程中也都得到了广泛的使用，包括信息管理、自动识别和数据分析等技术均在其工作中得到了不同的使用。我们国家的生活垃圾分类建设起步没有国外建设的早。但是随着经济的快速发展，一些城市对生活垃圾处理工作的开展也加快了步伐，各大城市逐步开展了生活垃圾处理信息化建设试点​​，伴随着的还有各种各样的生活垃圾分类应用程序。有一些应用程序并不是单纯的来教你怎样去对垃圾进行分类，而是通过应用程序变相的穿插广告，有的还去泄漏我们个人的信息。还有大部分的软件则是需要去下载进行使用的，但是由于知名度不高，用户也比较少，导致软件的更新受到了一定的限制。生活垃圾识别分类的应用程序必须具有的就是文字检索功能，程序搜索靠的是完整的数据库，但是官方也没有给出完整的生活垃圾分类表，所以需要收集大量的资料。除了这些，现存垃圾分类识别小程序对用户的需求考虑的不够全面。受时间限制上线的会出现以下两个问题，一是软件被大家熟知的范围有限，二是链接放在到其他网页查询到的数据，相差不大真实性很一般。现在，微信的用户量正在迅速增加，不分老少，大家都会使用，所以开发出一款基于微信开发的垃圾识别分类小程序是必不可少的。1.3论文结构及内容本课题主要是针对在生活中对生活垃圾进行分类出现的现状所和存在的问题进行研究和分析，参考一些已经开展了垃圾分类工作的社区，吸取垃圾分类处理的宝贵经验。并且严格依照我们国家垃圾分类的分类标准，设计完成了基于微信开发和SpringBoot框架搭建的垃圾识别分类小程序，用来帮助居民纠正在生活中可能对垃圾分类上错误的认知，加快对日常生活垃圾的分类的认识，养成垃圾分类的好习惯，进而从根本上解决生活垃圾分类处理时会存在的一些普通问题。本文组织结构如下：第一章：绪论，分析了生活垃圾识别分类小程序的研究背景及意义、国内和国外研究现状并且还对论文的结构及内容进行了论述。第二章：程序的分析与设计，分析了需求和目的、对程序开发的前端技术、后端技术、MySQL数据库以及功能进行了研究。第三章：程序实现，对各模块进行了深入的分析，并对语音采集与识别功能进行了详细讲解。第四章：程序测试，测试程序的稳定性寻找出该程序的优缺点。第五章：结论，总结和分析，表明进一步的发展方向。2程序的分析与设计2.1设计目的此系统是在国内垃圾分类需求逐渐升高的如今，充分分析垃圾分类这一事件的现状，结合现有的技术以及理论，让垃圾分类能够以微信小程序的形式信息化，为人们对垃圾进行分类提供最大限度的便利。其主要内容如下：垃圾分类识别系统，最核心的目的是达成用户快速分类垃圾。该系统拥有多方面功能，其目的以及原则尽不相同。主要完成的功能有查询垃圾信息、输入垃圾识别信息、普及垃圾分类知识。查询垃圾信息。这个功能的最终目的是满足用户对于信息的查询功能。无论是常见的垃圾分类，还是较为生僻关键词的查询实现。都得有合适的查询结果以及展示。以得到用户需要的查询结果。普及垃圾分类知识，主要是让用户学习垃圾分类的相关知识。将垃圾分类的学习，通过小程序不断传输给用户。令用户能够获得相关知识，自力进行垃圾分类。程序中也可以通过一些小测试，小游戏来激励用户进行相关学习的兴趣。2.2相关技术分析2.2.1前端技术微信小程序，最大的特点就是开发快捷，但也有其他的特性：（1）无需下载安装，无需注册，用完即走，不占用手机内存；（2）小程序可以跨越安卓和苹果平台，开发成本比APP低；（3）打开速度比H5还快，接近原生APP；（4）安卓手机可以直接添加手机桌面，看上去和APP差不多[7]uni-app是一个基于vue框架开发的前端框架，作为一个优秀的小程序开发框架，它实现了一套代码同时运行到多个平台；uni-app在跨平台的过程中，不牺牲平台特色，可优雅的调用平台专有能力，真正做到海纳百川、各取所长。JavaScript是优秀的脚本语言，其被广泛用于Web应用开发种的客户端编程，它严格遵循ECMAScript规范，JavaScript作为弱类型语言同时有着简单灵活的语法，支持多种编程风格。在后来NodeJS的问世使得JavaScript也可用在服务端编程中。2.2.2后端技术该程序开发用到的后端技术为Spring技术、Springboot框架技术、MyBatis技术和MySQL数据库技术。Spring框架用于解决企业级开发中的程序耦合问题，其有ioc与aop两大特性，支持声明式事务，对学习成本很高的javaee的一些api有一层封装，降低了这些api的使用难度，而且使用Spring可以很方便地集成各种优秀的框架。早在spring3时期spring就提出了使用注解消除xml配置的理念，只是国内开发者没有重视，后来到了spring4时代，spring官方为了推动这一理念而推出了SpringBoot，springboot对国内开发者最大的影响就是迫使着开发者们减少xml配置的使用。SpringBoot的主要特性有：（1）SpringBootStarter：就是将引入的依赖jar包用自己特有的方式重新配置；（2）自动化配置：SpringBoot自动配置的特性，不需要繁琐的人工配置，它自己可以推断应用所需要的配置并独自完成配置。（3）命令行接口：SpringBoot的命令行接口发挥了很大的编程优势简化开发。（4）Actuator：搭配SpringBoot的全部特性构建了轻而小的应用程序。MyBatis作为一种流行的java持久层框架，其支持定制化SQL、存储过程和高级映射，很自然地封装了JDBC操作，屏蔽了底层实现逻辑。MyBatis简单方便的使用XML，来配置以及映射POJO数据库中的记录，而且用一种新潮的ORM思想更好的实现了对结果集合的封装。MySQL是用来组织管理数据的系统，很受IT行业欢迎的关系型数据库管理系统之一，它安装简便，安全性强，相比sqlserver具有更好的灵活性。它支持结构后查询语言SQL的DDL、DCL、DML和DQL。因为其体积小、速度快、高效可靠的功能特性是其他类似的数据库无法做到的。尤其是对于开发者最喜欢的源码开放的特性。这也是大多数系统开发都会选择MySQL做数据库的原因之一。2.3功能分析垃圾识别分类系统主要用来满足居民对垃圾进行分类时出现问题，但又不能及时处理。该程序有以下功能：图片输入查询、语音输入查询、文字输入搜索查询、垃圾分类的标准、垃圾识别分类挑战赛以及分类结果和挑战赛成绩分享等方面[10]。文字输入搜索查询：通过直接在查询框里面输入想要识别的垃圾名称，点击查询按钮，就可以查询到该垃圾该如何分类。图片输入查询：通过对拍照识别到的图片信息，进行关键词的匹配，在获取到具体的关键词信息后，再去数据库内进行匹配，最后再输出用户想要查询的垃圾分类。语音输入查询：通过点击语音识别按钮，进行说话，程序识别到用户用户所说的话后将其转化为文字信息，然后再去数据库内进行匹配，最后输出用户想要查询的垃圾分类。垃圾分类的标准：按照我国垃圾分类的标准进行展现的，将垃圾分成了四大类别垃圾识别分类挑战赛：通过调动用户的兴趣和学习积极性，尽可能的让用户去学习垃圾分类，了解垃圾分类，方便日后对垃圾进行分类。分类结果和挑战赛成绩分享：用户通过分享给朋友及朋友圈，垃圾分类的知识就会得到很大的传播。具体到每个功能需要处理的需求如下：如图2-1和2-2所示。图2.1功能结构图图2-2功能流程图2.4MySQL数据库设计2.4.1MySQL数据库概念结构设计该阶段是依据需求进行分析，进行各种对象实体的设计，该实体可以满足用户对垃圾识别分类的各项需求，实体关系是用来设计数据库逻辑结构的关键。该程序实体有用户实体、图片输入查询实体、语音输入查询实体、文字输入搜索查询实体、垃圾分类标准实体、垃圾识别分类挑战赛实体。用户用户名字省区ID

市图2-3用户实体属性图 该程序服务于单一的微信用户，每个用户拥有五个基本属性，分别是ID、名字、省、市、区。综合记录着用户实体的基本信息。语音语音输入查询文件位置用户名字结果关键字主键ID

时间图2-4语音输入查询实体属性图语音输入查询实体属性包含文件位置、关键字、结果、用户名字、时间和主键ID六部分构成，可以对语音输入后的识别的结果进行详细的记录。图片输入查询图片输入查询文件位置用户名字结果关键字关键ID

时间图2-5图片输入查询实体属性图图片输入查询实体属性包含文件位置、关键字、结果、用户名字、时间和主键ID六部分构成，可以对图片识别的结果进行详细的记录。文字文字输入搜索查询用户名字结果输入文字主键ID

时间图2-6文字输入搜索查询实体属性图文字输入搜索查询实体可以直接在查询框里面输入文字进行搜索，所以属性相对较少，实体属性有输入文字、结果、用户名字、时间和主键ID五个部分构成，可以对文字识别的结果进行详细的记录。垃圾识别分类挑战垃圾识别分类挑战赛正确与否问题序号垃圾类别垃圾名字主键ID

图2-7垃圾识别分类挑战赛实体属性图垃圾识别分类挑战赛实体是对答题的过程和结果进行记录，实体属性有正确与否、垃圾名字、垃圾类别、问题序号和主键ID五个部分构成，能够对挑战答题的结果进行详细的记录。2.4.2MySQL数据库逻辑结构设计MySQL作为该程序的最终存储单元，数据库字段的设计方式采用的是充足的原则，并且关联外键，设计主键字符类统为Varchar类型，ID设计为整型，整形统一设计为Int类型。根据该程序的需求，建立了下列数据库表。用户信息表:用于存放各用户相关数据。参数包含用户id、名称names、省Province、市Themayor、区District。如表2-1所示。表2.1用户信息表(user)表字段名称类型长度主键说明允许空IDInt20YESidnonamesvarchar61名称yesprovincesvarchar53省yesThemayorvarchar53市yesDistrictvarchar53区yes语音输入查询记录表:根据语音输入后的识别的结果进行进行查询信息，参数包含主键ID、文件位置Filelocation、关键字Keywords、结果result、用户姓名names、查询时间times。如表2-2所示。表2-2语音输入查询记录表(VoiceInputQuery)表字段名称类型长度主键说明允许空idInt20YES记录的idnoFilelocationvarchar210文件位置yesKeywordsvarchar135关键字yesresultlongtext结果yesnamesvarchar110用户名字yestimestimestamp时间yes图片输入查询记录表:根据图片识别的结果查询信息。参数包含主键ID、文件位置Filelocation、关键字Keywords、结果result、用户姓名names、查询时间times。如表2-3所示。表2-3图片输入查询记录表(ImageInputQuery)表字段名称类型长度主键说明允许空idInt20YES记录的idnoFilelocationvarchar210文件位置yesKeywordsvarchar135关键字yesresultlongtext结果yesnamesvarchar110用户名字yestimestimestamp时间yes文字输入搜索查询记录表:用于对文字识别的结果查询信息。有输入文字Inputtext、结果result、用户姓名names、查询时间times。如表2-4所示。表2-4文字输入搜索查询记录表(TextEntrySearchQuery)表字段名称类型长度主键说明允许空idInt20YES记录的idnoInputtextvarchar135输入文字yesresultlongtext结果yesnamesvarchar110用户名字yestimestimestamp时间yes垃圾识别分类挑战赛记录表用于对挑战答题的结果:参数包含主键ID、正确与否Rightorwrong、垃圾名字crapname、垃圾类别Typeofrubbish、问题序号question。如表2-5所示。表2.5垃圾识别分类挑战赛记录表(Garbageclassificationchallenge)表字段名称类型长度主键说明允许空idInt20YES记录的idnoRightorwrongtinyint8正确与否yescrapnamevarchar110垃圾名字yesTypeofrubbishtinyint8垃圾类别yesquestion_idInt20问题的序号yes3程序实现垃圾识别分类小程序，用户可以在微信的搜索界面内搜索“垃圾识别分类小程序”，找到程序后可以直接打开，首页包含了整个系统的一些功能。小程序首页内除了含有中国标准垃圾分类的四个分类类别：干垃圾、湿垃圾、可回收垃圾和有害垃圾，还有一个搜索框，可以进行图片输入查询、语音输入查询和文字输入搜索查询，分别对应的应用是拍照识别、语言识别和文字输入，当然让大家知道的更多，记得更牢，还有分类、挑战赛页面。小程序首页如图3-1所示。图3-13.1垃圾分类查询功能 垃圾分类查询功能是本程序的主要功能，含有三种查询方式为用户提供垃圾分类识别。居民在生活中不知道如何分类时可以使用垃圾分类查询功能进行查询。小程序提供了三种查询方式，分别是图片输入查询、语音输入查询和文字输入搜索查询。如图3-2所示。图3-2 该程序中使用文字输入搜索查询是最快的查询方式，用户可以直接在查询框里面输入想要识别的垃圾名称，点击查询按钮，就可以查询到该垃圾该如何分类。该程序中语音输入查询也是一种很好的查询方式，用户想要对一部分垃圾进行识别分类时，进行文字输入操就会比较的慢。语音输入就是非常适合的方式了，用户通过点击语音识别按钮，进行说话，程序识别到用户用户所说的话后将其转化为文字信息，然后再去数据库内进行匹配，最后输出用户想要查询的垃圾分类。该程序中图片输入查询也是非常的有趣，用户可以对一些不知道名字的垃圾进行拍照识别，对拍照识别到的图片信息，进行关键词的匹配，在获取到具体的关键词信息后，再去数据库内进行匹配，最后再输出用户想要查询的垃圾分类。3.2垃圾分类功能 这个功能是按照我国垃圾分类的标准进行展现的，将垃圾分成了四大类别，该页面显示出了常见的生活垃圾，如图3-3所示。图3-3图3-3是生活垃圾分类的页面。用户可以点击相对的类别，然后就可以看到该页面内所有的垃圾分类信息。该页面不仅可以提高居民对垃圾进行分类的意识，还可以加强对垃圾分类标准的了解。3.3垃圾分类挑战模块为了可以极大的调动用户的兴趣和学习积极性，系统构建了“垃圾识别分类挑战赛”的模块，如图3-4、3-5所示。图3-4图3-5本模块是程序设计中很有创新意义的模块，考虑到用户的兴趣及学习时的积极性。增加了垃圾识分类别挑战赛，尽可能的让用户去学习垃圾分类，了解垃圾分类，方便日后对垃圾进行分类。本模块主要分为竞赛测试和等级评定两部分，竞赛测试就是参与挑战的用户要对系统所提出来的垃圾进行正确的分类选择，共10道题，回答正确能够得分。对于等级评定，在用户在每次答题结束后，系统会根据用户回答的正确与否进行记分累加，所得分数越高，评级越高。这样子不仅可以打发用户的娱乐时间，还能让用户了解到更多的垃圾分类知识，扩充自己的脑容量，这也是亮点之一。3.4程序分享模块 该模块是对垃圾识别分类结果以及“垃圾识别分类挑战赛”的成绩进行分享，借用微信大量的用户数据进行宣传学习，如图3-6、3-7所示。图3-63-7该模块是用户对结果进行分享的设定，考虑到微信小程序是基于在微信的基础上的，并且在现在社会中又是一个互相分享的时代，用户可以通过分享给朋友及朋友圈，垃圾分类的知识就会得到很大的传播。用户在识别后，可以对查询到的信息进行分享，这样不仅可以让大家了解到垃圾的分类，还可以对垃圾分类的知识进行宣传。也使得社区居民的素质得到了很大的提升。对于等级评定的分享，不仅可以满足用户的虚荣心也使得用户有了很大的参与感。3.5语音采集与识别垃圾分类小程序有一个功能是语音识别和图像识别，这里以语音识别为例对实现的过程进行详细的介绍，语音识别小程序的录音功能录制音频文件，借助百度的语音识别功能将音频转化为文字，以此来搜索数据库的垃圾分类标识。主要流程如下所示。图3.6垃圾分类语音识别模块图首先在微信子系统的前端界面定义按钮用于语音识别，主要代码如下：constrecorderManager=wx.getRecorderManager()//语音识别handleTouchStart:function(e){//录音参数constoptions={sampleRate:16000,format:'PCM'}//开启录音recorderManager.start(options);wx.showLoading({title:'正在识别中...',})},handleTouchEnd:function(e){recorderManager.stop();},借助API的recorderManager.onStop方法来监听录音结束并生成文件，然后调用百度的API接口/server_api将文件翻译为文字。4程序测试一个完整的系统，系统测试是必须的，只有通过测试拿到结果才可以上线供客户使用。通过对每一个功能模块进行分析并进行测试。确认完成后的模块是否达到预期效果。该程序通过不同的用户进行登陆、登录后再使用不同的识别方式对垃圾进行识别分类，对得出结果的准确性进行测试，然后分析得出的结果。4.1程序测试原理该程序测试的环境：用三个不同的用户进行测试，测试所得结果是否与设计时的预期一致，并寻找在操作过程中会出现的漏洞，使得程序更加完善，让系统去兼容更多的环境，避免程序在运行当中出现问题而带来不必要的麻烦。首先对程序的测试方案进行梳理，找出测试的功能。设计可能出现的错误数据进行测试。 测试过程：测试的功能垃圾识别分类正确值尿不湿编号输入类型输出结果是否符合预期备注文字输入语音输入拍照输入1尿不湿尿不湿分类符合2尿不湿尿不湿分类符合3尿不湿照片1尿不湿分类符合4尿不湿照片1尿不湿分类符合5尿不湿照片1卫生巾分类不符合6尿不湿照片2尿不湿分类符合7尿不湿照片3尿不湿分类符合通过对数据的测试和分析，可以得出垃圾识别分类小程序是基本没有问题的，基本符合最初的设计目的。测试当中，同时也测试了系统中的其他模块，没有发现其他的问题。结论众所周知，垃圾分类是垃圾处理流程的重要环节，垃圾处理的首要环节是进行分类，不同类型的垃圾处理流程不一样，需要实现电子垃圾、生活垃圾、医疗垃圾的分类与处理。各国对垃圾分类程序的研究也十分重视。随着相关技术的不断完善，垃圾分类识别的各类程序系渐成型，为垃圾分类处理的未来趋势发展创造了有利条件也提供了保障，也提高了公民垃圾分类的素质。系统分为微信端子系统和服务器端子系统，微信端在微信开发者工具上借助HTML5、CSS、JAVASCRIPT进行开发，服务器端在MYECLIPSE平台搭建Springboot框架，采用JAVA语言开发，并借助了MyBatis实现了持久的数据框架，系统以软件工程管理理论为指导，借助瀑布模型进行设计，通过分析、设计、编码、测试和试运行达到的系统建设目标，系统主要包含垃圾查询模块、垃圾分类模块、垃圾分类挑战模块、垃圾分类分享模块，系统的应用为全面提供了垃圾分类的指导，为垃圾处理人员提供了有力的支撑工具，推动了垃圾分类工作的有序进行。