據有關(guān)資料顯示：近10年，我國城市垃圾平均每年以8.98%的速度增長(cháng)。我國歷年堆存的垃圾已達60億t，侵占了約5億多m[2]的土地。每年，我國生活垃圾產(chǎn)生量在4億t以上。在網(wǎng)絡(luò )購物日益普及的今天，快遞包裝垃圾也以驚人的速度增加。根據統計數據顯示，快遞包裝垃圾人均每年20kg。因此，智能垃圾分類(lèi)勢在必行。

對于這款智能分類(lèi)垃圾桶，垃圾桶外觀(guān)總體由一個(gè)總艙門(mén)，四個(gè)分艙門(mén)分別對應金屬，玻璃，塑料和其他垃圾構成。垃圾桶有個(gè)顯示屏，用戶(hù)選擇投放垃圾后，垃圾桶會(huì )打開(kāi)總艙門(mén)，進(jìn)行垃圾分類(lèi)確定。在垃圾識別方面，有兩道識別工序，第一道工序是垃圾先進(jìn)入分類(lèi)桶，人工在云端上傳常見(jiàn)的垃圾種類(lèi)，用OpenCV識別垃圾，對攝像頭捕捉到的圖像進(jìn)行分析，然后樹(shù)莓派通過(guò)GPIO口控制機械臂移動(dòng)并夾取相應的垃圾，配合識別箱的移動(dòng)將不同垃圾投入對應的投放口。對于未能識別的垃圾，數據將上傳至云端進(jìn)行備份，由人工操作對數據庫進(jìn)行更新。當垃圾通過(guò)第一道工序后，分類(lèi)桶下面有兩個(gè)門(mén)（一開(kāi)一閉），利用安裝有傳感器和金屬探測儀的機械手臂1測量金屬并進(jìn)行分揀，利用安裝有傳感器和紅外探測儀1的機械手臂2區分塑料和玻璃并進(jìn)行分揀，通過(guò)內部分辨垃圾的種類(lèi)，把分好類(lèi)的垃圾通過(guò)機械手臂分揀到可以打開(kāi)的門(mén)處，利用滑軌滑動(dòng)到相應的桶內對垃圾進(jìn)行依次投放，并且利用紅外探測儀2區別垃圾是否裝滿(mǎn)，在垃圾滿(mǎn)了后對環(huán)衛人員發(fā)出報警信號，從而實(shí)現真正的智能。選擇合適的鋰電池作為獨立電源，在垃圾桶外安裝太陽(yáng)能電池板對其進(jìn)行供電，從而實(shí)現真正的綠色智能。

(1)操作系統：Ubuntu版本18.04。由于考慮到實(shí)際投入使用，識別是Linux系統下實(shí)現的,防止實(shí)現過(guò)程中出現讀寫(xiě)問(wèn)題（TensorFlow涉及到python運用，windows下容易出現讀寫(xiě)問(wèn)題）。

(2)實(shí)際生產(chǎn)所用硬件:樹(shù)莓派+攝像頭等傳感器+機械臂。

(3)硬件測試運算環(huán)境：RTX2070顯卡通過(guò)Tensorflowgpu調用CUDA。VScode終端調試運行。

(1)首先準備好垃圾數據，并對垃圾數據做好標簽分類(lèi)導入到Tensorflow。

(2)Tensorf low將分好類(lèi)的垃圾數據進(jìn)行封裝成為dataset，并對dataset進(jìn)行深度計算、擬合（模型）和訓練。

(3)數據被訓練完成后會(huì )轉換為數據模型文件，會(huì )被存為pb圖像文件，這時(shí)就可以運用OpenCV對數據進(jìn)行識別并分類(lèi)了。

(4)可以通過(guò)調用OpenCV的dnn模塊讀取訓練出來(lái)的pb圖像文件，并對攝像頭傳感器捕獲到圖像每一幀進(jìn)行預測推斷分析。同時(shí)考慮到垃圾桶有實(shí)時(shí)性，有時(shí)候會(huì )遇到識別時(shí)間問(wèn)題，而OpenCV支持Openvino，通過(guò)初始化調用intel二代神經(jīng)網(wǎng)絡(luò )計算棒（ncs），可以很容易做到快速推斷，相比普通運算速度大幅提高。時(shí)間約為50ms/幀。

(5)后OpenCV推斷出攝像機所捕獲的幀，匹配相應的垃圾的數據模型分辨出垃圾種類(lèi)。直到攝像頭中的幀里檢測不出垃圾后停止工作，并取得不同類(lèi)垃圾的xy坐標，分析數據返回樹(shù)莓派，樹(shù)莓派通過(guò)GPIO口控制機械臂移動(dòng)并夾取相應的垃圾，配合識別箱的移動(dòng)將不同垃圾投入對應的投放口，以此實(shí)現垃圾桶的智能垃圾分類(lèi)。

該款智能分類(lèi)垃圾箱將傳統的人工分類(lèi)垃圾轉變?yōu)橹悄芑?，由?zhuān)門(mén)的系統負責分揀垃圾，這樣的做法將大大地減少人工垃圾分類(lèi)需要的大量的人力、物力，不讓垃圾分類(lèi)再成為令人頭疼的問(wèn)題，而是如此簡(jiǎn)單、如此便利，減少了人們倒垃圾的負擔。

相比于當今市面上的大多數智能分類(lèi)垃圾桶，該智能分類(lèi)垃圾桶集識別，檢測，分類(lèi)，投放，報警為一體的產(chǎn)品，真正地解決人們主觀(guān)上不能識別垃圾類(lèi)別的問(wèn)題。避免分類(lèi)錯誤帶來(lái)的垃圾處理不當造成污染的環(huán)境問(wèn)題。

垃圾桶內置無(wú)線(xiàn)傳輸模塊，可以把信息上傳至云端。環(huán)衛工人可以通過(guò)APP了解當前垃圾桶的狀態(tài)。一旦垃圾裝滿(mǎn)，該智能分類(lèi)垃圾桶會(huì )通過(guò)APP向環(huán)衛工人發(fā)出報警信號，提醒環(huán)衛工人進(jìn)行清理作業(yè)工作。

在垃圾桶蓋和垃圾桶內筒壁上填充一層活性纖維炭，利用炭良好的吸附性能凈化空氣，美化周?chē)h(huán)境，避免招引飛蟲(chóng)。該物理方法去除異味具有經(jīng)濟，有效的特點(diǎn)，并且不占用太多內部空間，實(shí)現“小空間，大容量”的功能。

智能分類(lèi)垃圾桶通過(guò)對垃圾的分類(lèi)，可以有效地對可回收的垃圾進(jìn)行回收再利用，避免浪費，符合中華民族節約節儉的美德，同時(shí)響應“不鋪張浪費”的主要思想。

該產(chǎn)品響應了：垃圾分類(lèi)工作就是新時(shí)尚的想法。2017年3月30日，國家發(fā)改委、住建部頒布《生活垃圾分類(lèi)制度實(shí)施方案》，要求在全國46個(gè)城市先行實(shí)施生活垃圾強制分類(lèi)。自2019年7月1日，《上海市生活垃圾管理條例》在上海正式實(shí)施以來(lái)，許多居民都不適應垃圾分類(lèi)的要求，不能準確地將垃圾進(jìn)行投放。在這個(gè)大的時(shí)代背景下，智能分類(lèi)垃圾桶應運而生，它的出現不僅有利于維護社會(huì )良好的衛生環(huán)境，而且有利于督促市民產(chǎn)生環(huán)保綠色的意識，同時(shí)有利于環(huán)衛工人工作的效率，節省了時(shí)間和人力物力。如果有企業(yè)進(jìn)行投資，在垃圾桶的外觀(guān)可以加入企業(yè)的廣告，這不僅可以使智能分類(lèi)垃圾桶的價(jià)值大化，還可以使得城市的資源得到合理的利用。

“上沒(méi)有垃圾，只有放錯資源的寶藏?！敝悄芊诸?lèi)垃圾桶把傳統的垃圾分類(lèi)結合互聯(lián)網(wǎng)以及大數據和其先進(jìn)的分類(lèi)功能，造就了新的垃圾分類(lèi)的潮流，對可回收的垃圾進(jìn)行回收再利用，避免浪費，符合當今社會(huì )發(fā)展需求以及個(gè)人需求。智能分類(lèi)垃圾桶不僅在環(huán)境保護，美化城市，督促人們形成良好的環(huán)境保護意識等方面起到重要作用，而且，它能夠有效提高環(huán)保人員工作的效率以及減輕垃圾站的壓力，它還能夠帶動(dòng)智能，環(huán)保行業(yè)的發(fā)展，創(chuàng )造一系列的財富。