智能垃圾回收箱系統軟件設計

智能垃圾回收箱是物聯網設備，通常支持聯網和與手機應用程序進行交互等功能。這些功能需要可靠的云平臺支持，因此選擇合適的云平臺至關重要。

物聯網平臺選擇

機智云平臺可以給廣大用戶群體提供云端服務和硬件開發工具，該平臺的 API 與SDK 服務能力使智能物聯網設備的開發難度降低，減少了開發成本，加快了設備的研發速度。

機智云平臺架構與功能介紹

機智云 5.0架構如圖所示，圖中的 SaaS 平臺即為后臺，在居民投放垃圾前，可以對用戶的卡號進行驗證，也可以將用戶卡號上傳第三方平臺進一步驗證。

機智云 C-AEP(協同應用開發平臺)是機智云針對物聯網行業屬性打造的中臺架構，C-AEP 包括技術中臺、業務中臺和數據中臺。技術中臺提供物聯網端到端技術框架和便捷化工具集合，包括連接中臺、APP 框架、產測工具等；

業務中臺對物聯網設備、用戶的通用業務提煉形成服務，供有物聯網屬性的各類應用使用，快速上線新業務，以達到快速物聯網化和滿足日益變化的海量業務訴求；數據中臺對物聯網數據進行標準化建模，設備數據、業務數據上傳到云端后經過數據治理存儲在數據中臺的主題庫中，包括用戶中臺、設備中臺、應用中臺等。

機智云開發工具

近年來，國內市場上涌現了熱門的云服務平臺，如阿里云、騰訊QQ物聯、百度物聯和機智云，提供設備管理、SaaS服務和物聯網大數據平臺等功能。硬件與物聯網結合實現智能化，機智云平臺優勢在于提供所需的硬件開發工具和軟件服務平臺，SDK和API使開發簡便，縮短開發周期，加快智能垃圾回收箱與物聯網的連接，建立穩定聯系。

模塊化開發工具

（1）RTDB 實時大數據統計；
（2）企業 API、OPEN API；
（3）產品互聯（Echo 接入等）；
（4）Snoti 服務；
（5）自動化產測工具；
（6）OTA 固件升級；
（7）MCU 代碼自動生成工具；
（8）APP 代碼自動生成工具；
（9）標準 GAgent 串口通訊協議。

在以上模塊中，GAgent串口通訊協議發揮著重要作用。GAgent是機智云用于快速搭建物聯網框架的固件，主要實現設備數據、機智云和應用端（APP）的數據交互。

為了讓智能垃圾回收箱設備快速聯網，機智云自研了串口通信協議GAgent，兼容市面上的70多種4G和WiFi模塊。Arduino愛好者只需購買支持機智云接入的模組，燒寫相應的GAgent固件，即可讓Arduino設備具備聯網能力。GAgent燒寫教程可在機智云APP官網找到。

連接云端步驟

智能垃圾回收箱主控制器軟件

智能垃圾回收箱的主控器為 STM32F103ZET6，主控制器需要對硬件部分的傳感器進行收集，然后對執行機構發出控制命令。設備信息采集后經過 GAgent 串口協議上報給云端，同時后臺也能對前端箱體下發命令。

STM32與機智云平臺

在云平臺可以創建智能垃圾回收箱設備，選擇通訊方式后，機智云可以將 Product Secret 和 Product Key 兩種參數分配給該設備。機智云的服務器和其它平臺服務器對接時會用到 Product Secret 參數，在智能垃圾回收箱的主控板中寫入 Product Key 參數，并將此信息傳達給 4G DTU 模塊。

智能垃圾回收箱的功能通過 STM32 上傳給機智云平臺，通過數據點可以實現此功能，云平臺的數據點對應的是智能垃圾回收箱的功能點。功能點能夠描述出智能垃圾回收箱的功能，同樣在機智云平臺建立每個功能的數據點，兩者通過 4G DTU 模塊進行數據傳輸。

智能垃圾回收箱模塊程序

居民將垃圾投入時，軟件系統需要先搜尋接口地址，地址回應正確時將接口初始化，過濾以往稱重信息，然后稱重傳感器對數據檢測，若稱重數據沒有超重，則將垃圾質量數據上傳。此過程中，地址回應錯誤或無回應、垃圾超重時，系統都會發出報警信號，提醒工作人員處理。

光幕傳感器程序

光幕傳感器的軟件工作流程圖如圖所示，用戶投放垃圾過程中，箱門處于開啟狀態，此時系統檢測光幕傳感器的紅外線是否被遮擋。若傳感器正常接受紅外線，則系統發出正常信號，箱門正常關閉；

若紅外線被遮擋，則系統發出異常信號給STM32，STM32 控制電機反轉，再次回到檢測出光幕狀態，直到紅外線不被遮擋時，箱門才會正常關閉，此裝置和防夾手機構配合，能提升安全系數。

用戶信息識別與投放過程

智能垃圾回收箱需要前端箱體、用戶信息（通過二維碼識別）、后臺、第三方后臺以及我方平臺的配合才能正常使用，在整個投放流程中，各個平臺都起著至關重要的作用，系統信息識別與投放的流程如圖 。

（1）智能垃圾回收箱首先通過LCD顯示屏和語音提示識別用戶并驗證二維碼信息，進行本地合法卡號驗證，確保安全投放。在回收門關閉時進行防夾手、防擠壓和滿溢檢測，然后稱重并上傳設備編號、用戶卡號和重量信息至我方后臺。

（2）智能垃圾回收箱的后臺包括我方后臺和第三方后臺。我方后臺接收并驗證前端箱體發送的用戶卡號信息，同時將卡號上傳到第三方后臺進行驗證。只有當兩個后臺都驗證通過時，箱體才會開啟回收門。垃圾投放完成后，我方后臺保存設備編號、用戶卡號和重量信息。

小結

本文詳細介紹了系統軟件設計，選擇機智云平臺開發了智能垃圾回收箱后臺控制系統，建立了云平臺和設備的聯系，并對各功能模塊的底層軟件進行了詳細設計。應用了物聯網技術，包括數據遠程傳輸和云平臺控制，提高了垃圾回收效率，實現了智能投放。