关于垃圾分类的论文

本文一共涵盖3篇精选的论文范文,关于《关于垃圾分类的论文(精选3篇)》，欢迎阅读，希望大家能够喜欢。数月来，凭借“垃圾强制分类全覆盖”，北上广三地成为改写中国垃圾分类史的引领城市。“垃圾分类”开始走向实至名归。2019年7月1日，随着《上海市生活垃圾管理条例》的实施，一场全民参与的“垃圾分类”战役在上海打响，北京、广州等超大城市迅速跟进。

第一篇：关于垃圾分类的论文

环保智能分类垃圾桶的设计

摘要：该文利用单片机技术研究一种垃圾分类系统，使人们知道垃圾应当如何归类，也从强制的手段提醒人们分类垃圾。在单片机识别到垃圾种类之后，可以通过语音输出模块提醒垃圾是哪一种垃圾，同时可以有单片机控制几号垃圾桶打开，用户可以将垃圾放进垃圾桶内完成垃圾的智能分类，最终实现垃圾的智能分类，达到保护和净化环境的作用。

关键词：智能分类;垃圾回收;单片机

开放科学(资源服务)标识码(OSID)：

1 引言

现代社会，人类产生的垃圾也越来越多样化，很多垃圾里还添加着化学成分或一些有害物质，如果所有种类的垃圾都堆放到一起会产生更多的有害物质也会增加人们因此生病的概率，哪怕是通过填埋处理也很难保证有害物质不会渗出，就算一时不会有问题通过长年累月的堆积也会影响到土质污染到水源影响后代的生活，所以垃圾分类是处理垃圾公害的最佳解决方法。垃圾分类也是一个大工程，如果只靠环卫工人是做不到的，要让每一个扔垃圾的人都有垃圾分类的意识。让垃圾回收、处理和利用更具有高效性是城市垃圾分类回收处理的特点，最大限度地降低城市产生的垃圾给城市造成二次垃圾污染。城市垃圾分类收集后可以将有利用价值的垃圾进行、回收，实现资源的二次利用。在垃圾的处理中能够生产出有价值的产品和可利用的能源，如垃圾焚烧能产生热能，废品回收能产生新的产品等[1-2]。总之，城市垃圾分类回收与处理对城市经济发展，环境保护具有十分重要的意义。

垃圾桶是人类生活中必不可少的必需品，在居民生活中，餐饮行业中也显得尤为重要。同时随着人们的环保意识的提高，垃圾桶的种类也越来越丰富，智能垃圾桶成为人们最方便使用的种类。目前带盖的垃圾桶开盖时需要手动或脚踩的方式，这种方式既不卫生也不方便，由于垃圾分类是近几年提出的，有些人不重视垃圾的种类，也分不清垃圾种类，就随手乱扔，加大了处理垃圾的困难程度。因此本产品符合市场需求，可以进行自主分类，不再需要人们花费时间去整理垃圾种类。对于较多较大的垃圾，机械臂的力量也会大于人工的力量，这也为人们的生活提供了不少便利[3]。

本产品还可以将垃圾分类收集后，把有利用价值的垃圾进行、回收，实现资源的二次利用，也让垃圾也变得更有意义。智能垃圾桶的出现，就是为了大家可以拥有更好的生活质量，更方便的生活方式，同时也能保护环境。

2 系统硬件设计

本设计主要是利用固高 GTC-NC600-03 运动控制器和在OtoStudio环境下开发人机交互界面的垃圾分类回收系统，同时通过机械臂和夹持装置的加持，实现垃圾的回收和处理，最大限度地降低城市产生的垃圾给城市造成二次垃圾污染，设备主要由垃圾箱组件、机械臂组件、夹持组件等组成，系统总体结构图如图1所示[4]。

2.1红外线检测设计

垃圾桶内壁填充一层活性炭纤维主要用于净化桶内空气，吸附垃圾的臭味，防止空气污染。在垃圾桶的集成电路上，方便垃圾分类。垃圾桶顶部安装太阳能电池板维持垃圾桶用电，每个类型的垃圾桶口都使用红外线指示灯探测，垃圾桶未满是显示绿色，垃圾桶已满指示灯变为红色。垃圾桶红外线感应盖如图2所示。

2.2显示电路设计

垃圾桶已满时通过使用固高 GUS 控制器驱动步进电机，使其机械臂工作，然后将挂载在机械臂末端的夹持机构通过三个步进电机联动运送至路面垃圾桶上方，使其与垃圾桶上方的夹持配合处接触，然后控制器输出 I/O 信号，夹持机构上的电机驱动机械爪闭合抓取垃圾桶接触装置，机械臂三个步进电机再次联动，将夹持住的垃圾箱提升出地面，运送至车载垃圾厢上方，同时控制器输出 I/O 信号，通过电磁阀控制气缸打开垃圾倾倒门，机械臂将垃圾桶放入车载垃圾箱垃圾倾倒门内，使垃圾桶与垃圾箱内的顶针接触，解除垃圾桶的自锁连杆，垃圾桶底面的门在二连杆机构的作用下打开，将垃圾桶内的垃圾通过底门倒入车载垃圾箱内，然后机械臂再次三轴联动，将垃圾桶送回底面坑井内，垃圾桶底门连杆机构与坑道内底面接触后，自动关闭底门并锁定，控制器输出 I/O 信号，夹持机构上的电机驱动机械爪松开，机械臂三个步进电机联动，使机械臂回到初始位置，控制器输出 I/O 信号，通过电磁阀控制气缸驱动垃圾箱内的压缩机构，将垃圾向尾部压缩，需要将垃圾倒出的时候，控制器输出 I/O 信号，通过电磁阀控制气缸驱动垃圾箱后部的尾门打开，控制器再次輸出 I/O 信号，通过电磁阀控制气缸驱动垃圾箱内的压缩机构，将车载垃圾箱内的垃圾推至垃圾箱尾部，将垃圾箱内的垃圾推离箱体[5-6]。如图3为显示电路设计图。

2.3语音识别模块设计

垃圾智能识别分类系统的设计语音识别模块实现、语言采集、信息及数据转化、噪音去除、数据检索、读出语音、识别结果。

如图4是语音识别模块的电路图，这两个电源供电端口之外，是通过两个通讯端口与固高GUS控制器进行通讯。该模块上其中的一个咪头可以作为语音的输入，将语音转换为电信号，电信号会在语音识别模块中进行，确定语音的内容，将内容通过电信号的方式传输到固高GUS控制器中，由固高GUS控制器确定，应当以何种指令反馈，这就是一种语音模块与固高GUS控制器的通讯功能的实现[7]。

3 软件设计

1)实施4对主系统的开机检测和初始化的操作。

2)实行控制面板的通讯，分析上控板所发出的命令。

3)语音传感器检测操纵要依据设置控制的命令，命令主要对于不同电机的开始于关闭控制。

4)通过采取语音传感器的工作状况，采集语音信息并且识别。

5)当系统计算数据的情况下，可以实现有可回收垃圾、厨余垃圾、有害垃圾和其他垃圾四种识别和对应的垃圾桶开启和关闭工作。

如图5所示是智能垃圾分类工作流程图，在正式开始之前，开始初始化所有的模块启动定时器，定时器是否产生中断，如产生中断，则启动语音模块，语音模块共有两级语音识别，是为了防止模块在嘈杂的环境中出现无判断的问题，在喊出一级指令之后，语音模块识别此指令，在对应输入二级指令，对二级指令中的垃圾内容进行判断，判断该垃圾属于哪一类，由单片机处理之后输出语音，并且判断应当打开哪个垃圾桶，如果该垃圾为可回收垃圾，则输出语音为可回收垃圾，同时控制舵机打开垃圾桶，在一定时间之后关上垃圾桶，如果通过语音识别判断为厨余垃圾，就会打开厨余垃圾桶一段时间之后关上垃圾桶，如果通过判断出语音内容为有害垃圾，就会打开有害垃圾的垃圾桶一段时间之后关上垃圾桶，如果通过判断为其他垃圾，则打开其他垃圾垃圾桶，在一段时间之内关上垃圾桶，程序结束[8-9]。

部分代码如下：

{

u32 temp;

SysTick->LOAD=nus*fac_us; //时间加载

SysTick->VAL=0x00; //清空计数器

SysTick->CTRL|=SysTick_CTRL_ENABLE_Msk ; //开始倒数

do

{

temp=SysTick->CTRL;

}while((temp&0x01)&&!(temp&(1<<16))); //等待时间到达

SysTick->CTRL&=～SysTick_CTRL_ENABLE_Msk; //关闭计数器

SysTick->VAL =0X00; //清空计数器

}

4 总结

本文基于固高GUS控制器上对目前垃圾分类回收的发展做了详细的分析，指出了本文的研究意义。并详细介绍了本系统的主要功能，并通过测试实现了语音识别模块，红外线检测模块等，各种模块互相配合，简单易操作，从而实现了智能垃圾桶的分类。

通过本系统，可以发现城市环境有了明显的改变，人们不再因为垃圾分类从而浪费大量时间，提高了效率，利于发展。

参考文献：

[1] 周宇辉，何志琴，胡娟，等.基于OpenMV垃圾分类的智能垃圾桶系统设计[J].智能计算机与应用，2020，10(5)：71-75.

[2] 张秀芳，龚小梅，占小洋，等.垃圾分类之自动识别技术探索[J].科技创新与应用，2021(1)：178-180，184.

[3] 罗学论，梁锐，王柯，等.街道智能垃圾分类箱的控制设计[J].机械工程与自动化，2019(4)：184-185，188.

[4] 张宏明.城市生活垃圾分类收集困境与纾解建议[J].环境与发展，2020，32(12)：28-29.

[5] 韩景超，王正发，刘双龙.城市生活垃圾制气技术研究[J].环境与发展，2020，32(12)：64-66.

[6] 李君锐，池龙，张继斌，等.生态振新战略下农村垃圾分类智能系统的对策研究[J].科技视界，2020(36)：93-95.

[7] 马新玲，郭兆阳，乐祺中，等.多种识别方式组合的智能分类垃圾桶[J].机械与电子，2020，38(12)：33-36，41.

[8] 吴杭，赵川东，吴成玉，等.语音控制智能分类垃圾桶的设计与实现[J].安徽电子信息职业技术学院学报，2020，19(6)：20-23.

[9] 张艺蓝，金红.基于語音系统的垃圾分类控制装置的设计[J].电子技术与软件工程，2020(10)：66-68.

【通联编辑：朱宝贵】

作者：薛欣愿 毛威 白园

第二篇：聚焦垃圾分类

数月来，凭借“垃圾强制分类全覆盖”，北上广三地成为改写中国垃圾分类史的引领城市。“垃圾分类”开始走向实至名归。

2019年7月1日，随着《上海市生活垃圾管理条例》的实施，一场全民参与的“垃圾分类”战役在上海打响，北京、广州等超大城市迅速跟进。这场战役的终极目标是突破“垃圾围城”。

(选自“新浪新闻中心”2019年8月19日)

素材解读

一直以来，很多地方将垃圾分类简单等同于設置一个写着“可回收”“不可回收”的垃圾桶，前不见分类者，后不见分类处理者，唯垃圾桶最迷茫。问题不在一处，而在全流程。何为可回收物?何为不可回收物?一旦标准模糊，公众便会手足无措。社会文明的递进，总是生活习惯、社会意识、市政管理集体映射的结果。就垃圾分类回收而言，主管部门除了口头引导，更要制定清晰标准、完善服务管理。《上海市生活垃圾管理条例》的实施，有着很好的示范引领作用。

今天的中国已是当之无愧的生产大国，但生产、消费、分解缺一不可。在今天的语境下，如何分解消化我们的生产、消费之物，或许比化解过剩产能更为棘手。都说垃圾只是放错了地方的资源，但难就难在将其顺利归位。实现“十三五”规划纲要提出的“推进生产和生活系统循环链接”“健全再生资源回收利用网络，加强生活垃圾分类回收与再生资源回收的衔接”，非一方力量能及。只有激发社会力量，实现多方联动，才能摸索出适合我国国情、成本可控、成果可见的垃圾分类模式。

适用话题

环境保护 政府职责 垃圾分类 资源利用

第三篇：基于Tensorflow的垃圾分类回收系统设计

摘要：目前我国城市垃圾数量逐年增加，垃圾分类及回收成为亟待解决的问题。针对城市生活垃圾分类效率低的现状，以Tensorflow为基础设计基于图像识别的垃圾分类回收系统，系统由图像识别分类、机械控制、用户使用、满溢监测、清理系统五个模块组成，旨在以智能化无人操作的方式完成垃圾的前期分类及回收，节省大量人力和物力投入，为我国智能垃圾分类回收箱的构建提供新思路。

关键词：人工智能;垃圾分类;图像识别;Tensorflow

1引言

1.1 生活垃圾处理现状

随着人民经济生活水平的提高，城市垃圾总量日益增长。因大多数居民对于垃圾分类了解过少，在投放时无法正确进行垃圾分类处理，仅简单将各类垃圾放置在一起，使部门回收时无法及时合理化处理垃圾，导致严重的环境污染。

目前我国大多数城市采用填埋法处理垃圾，且对于垃圾的回收采取混合回收和统一运输的方式，这不仅浪费土地资源，且依赖人工分拣，处理过程复杂，推广效果不佳。

1.2 垃圾分类行业发展现状

几年来我国加速推行垃圾分类制度，先后在46个重点城市基本建成生活垃圾分类处理系统，同时加快构建生活垃圾分类投放、收集、运输、处理为一体的处理体系，旨在进一步推动循环经济、再生资源行业、环卫设施产业发展。

由于人为处理垃圾分类过程较为复杂，公民分类意识和习惯仍需培养，因此使垃圾分类智能化成为现今垃圾分类行业需研究的重要方向。同时由于云计算、大数据、物联网技术的出现，使垃圾分类智能化成为现实。

1.3 分类系统介绍

为了更好解决垃圾分类回收问题，及为垃圾分类智能化研究提供新思路。本文设计基于Tensorflow的生活垃圾分类回收处理系统，克服人工分拣困难，既提高前期的垃圾分类效率，又能回收更多可循环利用资源，在保护环境的同时减少资源消耗，降低后期垃圾处理的技术难度。

2 回收箱功能设计

本系统以TensorFlow为“监察者”，以单片机为“执行者”，通过两者的协同配合来更加精确地实现垃圾分类回收[1]。箱体基于全封闭式设计，共分为五个模块，图1为回收箱使用流程图。

2.1 图像识别分类模块

该模块为整个系统设计重点之一。回收箱内部能通过摄像头捕捉投入箱内的垃圾图像信息，并将图片进行处理后发送到后台系统。后台系统接收垃圾图像后，利用训练好的神经网络模型对图像进行处理、识别与分类。

2.2 机械控制模块

回收箱机械控制包括箱内机械臂、传送带、摄像头、红外传感器等硬件设施。主要负责在系统识别出用户投入垃圾的类别后，利用机械臂和传送带将垃圾送至相应内置垃圾桶中。同时，后台系统控制回收箱內部装置进行定时消毒灭菌与排气处理。

2.3 用户使用模块

回收箱上安装液晶显示屏，用户通过扫描二维码登录线上个人账户，从而实现开关回收箱投递口、查看个人使用记录、进行积分兑换等操作。

2.4 满溢监测模块

每个内置垃圾桶顶部安装红外感应装置，能实时检测桶内垃圾容量。一旦垃圾达到箱体容积的80%，系统便会发出警报，同时将信息传入云端检测部门，系统根据警报安排工作人员进行垃圾回收运输与后续处理。

2.5 清理系统模块

桶内安装紫光灯消毒装置，定期对箱内垃圾进行消毒杀菌处理，防止细菌滋生。箱底安装排气装置，从而保持箱内空气清新流畅。

2.6 设施监控模块

回收箱内装有GPS定位系统，不仅能实时检测回收箱地理位置，更设有防盗安全警报装置，当检测到回收箱某部位出现异常状况，例如箱体遭到破坏等，系统便会发出警报，同时定位该回收箱位置，利用监控查看周围情况，避免回收箱被不法分子盗走。

3 基于Tensorflow的图像分类设计

Tensorflow是谷歌基于DistBelief研发的第二代人工智能学习系统，可用于语音识别、图像识别、大数据预测等机器学习和深度学习领域。利用神经网络进行回收系统设计，能迅速、有效、准确地对垃圾图片进行识别与分类，提高回收箱智能分类水平[2]。下面是神经网络模型设计：

3.1 数据预处理

利用爬虫或是上网查找公开数据集等方式获取各类图片，包括塑料、易拉罐、废纸、玻璃、布料等。对图像进行旋转、裁剪、缩放、设置灰度等操作，并设置标签，不同标签代表不同图像对应类别，可视化查看预处理效果。最后需要将训练集数据转化为TFRecord格式文件，作为神经网络的输入层进行训练。

3.2 搭建神经网络模型

通过构建卷积神经网络框架进行图片分类训练。本文共设置三次卷积池化层，两次全连接层，一次RELU层和一次softmax层进行训练。训练步骤包括：1)提取训练数据集送至搭建好的模型;2)利用模型将图像和类别标签相对应并验证结果;3)在训练中统计每迭代1000次的检验损失值loss和准确率acc，当损失值越小，准确率越高时，模型向正确方向收敛。

图3是模型训练完成后可视化得到的loss-acc曲线图，其中蓝色线代表随训练次数增加，损失值逐渐降低。红色线代表模型准确率随训练次数的增加而上升。从图中可以看出，随着训练次数增加，该模型训练效果逐渐增强，符合分类回收系统构建需求。

3.3 实例验证

最后，利用测试集对训练好的模型进行检验。测试集包含的图片数据不是训练集的一部分，需要找新的数据进行结果验证。

图4展示部分测试结果，表1为针对上述训练模型的测试结果汇总。从表中数据可以看出，测试集分类准确率不高，应考虑训练模型不够完善、训练集数据较少等问题加以改进，从而使垃圾分类模型更加准确有效。

3.4 分类模型改进

针对上述垃圾图像分类测试存在的准确率较低问题，本文从两个方面着手神经网络模型的改进。一是增加训练集中各类垃圾的图片数据，二是在上文得到的神经网络模型基础上，增加通道注意力机制提高模型分类准确性。

前文搭建神经网络模型所使用的训练集数据量共有2574張。现通过网络爬虫搜集图片，增加至4000张。利用新数据集进行训练，得到测试结果。

接着改进神经网络模型，增加通道注意力模块。训练集中每个图片在卷积池化后都会得到相应的特征矩阵，其通道数就是卷积层核的个数，常见卷积核通常达到1024或2048个。但并非所有通道都对图片信息的传递起有效作用，通过增加通道注意力机制模块，可以增大有效通道权重，减少无效通道权重，从而过滤无用通道，优化后续训练模型。

表2是改进后三种不同神经网络模型的测试数据对比。第一种是增加训练集数据后，采用原神经网络模型的测试结果。第二种是在原数据集基础上采用改进后神经网络模型的训练结果。第三种是在新训练集数据的基础上，采用改进后神经网络模型的测试结果。

综合表1和表2中四次测试结果可以发现，增加训练集数据和增加通道注意力机制模块都能在一定程度上提高模型分类准确性，且后者的测试分类结果比前者更准确高效。

第三次改进的模型测试准确率虽较高，但仍未达到百分百的分类准确率，因此该模型仍可再继续改进，从而提高垃圾智能回收系统的分类准确性。

4结束语

如今城市快速发展，产生的垃圾也不容忽视，采用基于Tensorflow的生活垃圾分类回收处理系统能快速有效地进行垃圾分类，减轻城市垃圾处理的压力。此外，该系统提供用户交互界面，方便人们操作，极大节省人力物力，提高了可利用垃圾的回收效率，同时增加了就业，减少了资源浪费，绿色环保，加快了我国生态文明建设发展，也为后续垃圾回收智能化发展提供新的思考方向[3]。

参考文献：

[1] 陶逸航，叶峥杰，郭展锋，等.城市“守望者”——一种智能垃圾桶的设计与实现[J].智能建筑与智慧城市，2017(7)：48-49.

[2] 柳攀，丁怀宝.TensorFlow框架下垃圾分类软件的研究与实现[J].数码世界，2020(10)：40-41.

[3] 田佳羽，宋庆儒，王瑶.基于物联网的居民区垃圾分类回收系统[J].电脑知识与技术，2017，13(13)：245-246.

【通联编辑：朱宝贵】

作者：邓银莹 徐勇