智能垃圾桶：多传感器物联网优化垃圾收集

项目背景

智能垃圾桶集成多传感器实时监测桶内状态，防止溢出、降低环境影响，适用于公共场所与自然保护区。

内容指南

应用场景

有效垃圾管理对保护地球至关重要。公共场所与自然保护区常因忽视垃圾产生、收运不及时导致垃圾堆积破坏生态。甚至受保护区域也面临无人看管垃圾的风险。

污染与溢出问题

保护自然环境需科学管理收集点。垃圾桶必须在溢出前清运，偏远步道或难达区域尤为棘手。

• 高频清运防溢出、减少垃圾散落
• 自动化监测消除猜测、保障及时收运

垃圾分类与资源化

• 有机垃圾可堆肥，非有机需专业处理
• 智能监测助力高效分类与资源回收

项目目标

打造监管设备，集成多传感器持续追踪垃圾桶状态，维持最佳运行工况。

• 液位传感器 (超声波 HC-SR04) – 桶满预警通知收运人员
• 温湿度传感器 (DHT11) – 监测内部环境，利于堆肥健康与防火
• 火焰传感器 (KY-026) – 检测火灾隐患，守护周边生态
• 湿度传感器 (自制铜探针) – 保障堆肥最适湿度
• 开盖传感器 (微动开关) – 记录开盖频次、检测未盖好
• 定位系统 (Sigfox 100m 定位) – 定位桶位，加速响应，支持海滩/滑雪场/活动临时部署

桶体双仓设计：一仓非有机垃圾，一仓有机垃圾堆肥。

分体式垃圾桶设计

Sigfox 选型理由

部署于偏远区，电池供电可选配太阳能板。Sigfox 优势：

• 广域覆盖，适合大规模部署
• 12 字节载荷满足数据需求
• 100m 定位免去 GPS 模块
• 低功耗，延长自主运行时间

硬件设计与组件

• Arduino MKR Fox 1200
• 微动开关
• HC-SR04 超声波
• DHT11 温湿度
• KY-026 火焰传感器
• 自制铜探针湿度传感器 (详情)
• 树莓派 3 Model B (后端服务器)

Arduino MKR Fox 1200 接线表

• 微动开关 – C→GND, NC→Pin 3
• DHT11 – VCC→5V, GND→GND, DATA→Pin 2
• HC-SR04 – VCC→5V, GND→GND, Trig→Pin 9, Echo→Pin 10
• KY-026 – VCC→5V, GND→GND, DATA→A0
• 湿度传感器 – VCC→5V, GND→GND, SIG→A1

Arduino 固件要点

Arduino IDE 安装： 官网下载

代码获取： GitHub 仓库

板包与库：

• Board: Arduino SAMD Boards (32-bit ARM Cortex-M0+)
• Libraries: ArduinoLowPower, ArduinoSigfox for MKR Fox 1200, DHT sensor library, Adafruit Unified Sensor, RTCZero

关键函数：

• setup() – 初始化 Sigfox、DHT11、超声波
• loop() – 检测盖子关闭 → 读取传感器 → Sigfox 发送 12 字节载荷
• sendPayload() – 打包传感器数值发射

编译上传，确保板型选 MKR Fox 1200。

设备激活与数据验证

1. 激活 Sigfox 模块：buy.sigfox.com/activate
2. 重新运行草图，Sigfox 后台 backend.sigfox.com/device/list 验证数据上报

后端服务器 (树莓派 3 + Node-RED + MariaDB)

树莓派 3 跑 Node-RED、MariaDB 与 Web 面板。Node-RED 安装参考 官方指南，npm 装 node-red-node-mysql。Node-RED 接收 Sigfox 消息 → 入库 MariaDB → 推送 Web 仪表盘。

MariaDB 部署

• Raspbian: 教程
• 其他 OS: 官网

前端 Web 可视化

网站实时展示所有垃圾桶数据，辅助收运决策。

3D 打印外壳组装

1. DHT11 安装点位 1，盖 “DHT11 maintain” 件
2. HC-SR04 安装点位 2，盖 “interior” 件
3. KY-026 安装点位 3 (interior 顶部)
4. 湿度传感器安装点位 4
5. Arduino MKR Fox 1200 安装点位 5
6. 微动开关装入 “middle top”，封 “opening detector”
7. “support” 与 “base” 连接，天线内嵌
8. 组装 “middle top”、“front top”、“back top” 合盖

潜在扩展功能

• 可调桶高显示于监控屏，适配不同规格桶身
• 强化分类：区分有机/非有机
• 就近屏幕实时显示液位，提醒用户桶满
• 太阳能自主供电系统离网运行
• 主动环控：自动供水/通风百叶优化堆肥

总结

智能垃圾桶以数据驱动重塑废物管理，减少人力与环境负担。实时掌握液位、温湿度、火焰、湿度、开盖状态，实现主动收运调度与资源高效利用。

在线演示：https://grit.esiee-amiens.fr:8069/smartbin/

致谢

King Mongkut's University of Technology Thonburi (KMUTT) – 举办 7 周培训，支持电子电信与计算机工程学生。

ESIEE-Amiens – 提供实验室、设备与指导，支撑项目落地。

特别感谢 Nicolas DAILLY (导师)、Thérèse ABY (副导师)、Stéphane POMPORTES、Nicolas HENOCQ (湿度传感器材料)、Moustapha KEBE (Web 开发指导)。

来源： Smart Waste Bin