Arduino 101 智能垃圾监测系统：BLE 与 WiFi 融合的 IoT 垃圾桶

项目缘起

传统垃圾收集路线固定，效率低下：繁忙街道垃圾桶很快满溢，偏僻街道却半空跑一趟。本项目利用 Arduino 101 + 超声波测距 + WiFi/BLE 双模通讯，实时监测垃圾桶填满度，通过 Blynk App 可视化显示，优化收集路线，节省燃油与人力。

核心判据

• 容量阈值： 垃圾高度 ≥ 箱高 75% 时需清运（可调）。
• 时间阈值： 即使未达 75%，若持续 2 天无变化（垃圾腐败产生异味），同样触发清运提醒。

硬件架构

• Arduino 101 (Intel Curie，内置 BLE) ×1
• Seeed Base Shield V2 ×1 (简化接线)
• HC-SR04 超声波测距模块 ×1 (安装在桶盖内侧朝下)
• Arduino MKR1000 或 WiFi Shield 101 ×1 (提供 WiFi 连云)
• 9V 电池 + 电池扣 ×1、拨码开关 ×1、LED ×3 (状态指示)
• 塑料盒 (防水外壳)、热熔胶、电钻

软件平台

• Arduino IDE (需安装 Intel Curie 板卡包、WiFi101、Blynk、Ultrasonic 库)
• Blynk App (Android/iOS)，通过 BLE 连接 Arduino 101，再经 WiFi 上传云端

制作步骤

1. 在塑料盒盖上钻两孔 (10mm) 安装超声波模块，热熔胶固定密封。
2. 喷漆美化 (白色双面两遍)，预留开关槽。
3. Base Shield 插在 Arduino 101 上，超声波模块接 D6。
4. MKR1000/WiFi Shield 供电并连接 WiFi。
5. 所有模块装入盒内，双面胶粘贴在垃圾桶盖内侧，传感器朝下。

Blynk App 配置

• 新建项目，选择 Arduino 101，连接类型选 BLE (非经典蓝牙)。
• 界面放置 3 个垂直排列的 LED：绿 (0-25%)、橙 (25-65%)、红 (65-100%)。
• 获取 Auth Token 填入代码。

代码逻辑片段

int thresh[3] = {20, 12, 4}; // 距离阈值 (cm)，对应 25%/65%/100%
void loop() {
  distance = ultrasonic.distanceRead();
  if (distance <= thresh[0] && distance >= thresh[1] && distance >= thresh[2]) green.on();
  else if (distance <= thresh[0] && distance <= thresh[1] && distance >= thresh[2]) { green.on(); orange.on(); }
  else if (distance <= thresh[0] && distance <= thresh[1] && distance <= thresh[2]) { green.on(); orange.on(); red.on(); }
  else { green.off(); orange.off(); red.off(); }
  Blynk.run(); delay(100);
}

进阶构想：GPS 路线优化

人工采集全镇垃圾桶 GPS 坐标存入 Google Maps，App 中每个桶对应一个编号。清运员启动时查看哪些桶需清运，勾选后自动生成最短路径。受限于成本未实测，但仿真验证可行。

现实挑战

• 超声波易受垃圾堆形状干扰 (中央堆高误判)
• 液体/渗滤液需防水设计
• 最大痛点：广域 3G/4G 覆盖，家庭原型用 WiFi 规避，未来依赖蜂窝网络普及