基于物联网的智能垃圾管理

废物堆积是当今最紧迫的环境挑战之一。随着全球人口的增加，每天产生大量垃圾——仅在印度每天就超过 1,50,000 公吨。通常，各种类型的废物被倾倒在一起，使分类变得困难且效率低下。传统的人工采集方法容易出现延迟和分离不一致的情况，导致不卫生的条件和不受控制的微生物生长。该项目提出了一个支持物联网的自动废物分类和监测系统，该系统使用红外、超声波、电感式接近和土壤湿度传感器的组合将废物分为湿、干和金属类别。与 Wi-Fi 模块集成的 Arduino 微控制器可处理传感器数据并控制伺服电机进行分拣。该系统还实时监控料箱填充水平，并将数据传输到云服务器进行远程查看，无需手动检查。

人工废物分类方法仍然效率低下且不一致，尤其是在家庭层面。大多数废物在没有适当分类的情况下被收集，这使得回收变得困难并增加了环境污染的风险。危险废物通常最终进入垃圾填埋场或自然生态系统，污染土壤、空气和水。所提出的基于物联网的解决方案通过使用传感器自动检测和分类废物来解决这些问题，确保在源头进行准确分类。该系统无需人工干预即可运行，增加了材料回收和再利用的潜力。

系统概述
该设置以 Arduino UNO 微控制器为中心，该微控制器协调来自多个传感器的输入：

• 红外传感器：检测废物的存在。

• 湿度传感器：根据水分含量区分湿垃圾和干垃圾。

• 电感式接近传感器：检测金属物体。

• 超声波传感器：测量垃圾箱的填充水平。

根据传感器读数，Arduino 激活伺服电机，将正确的收集箱定位在废物入口下方。继电器驱动器控制电机功率，而 LCD 显示屏提供实时系统状态。ESP8266 Wi-Fi 模块支持云连接，用于数据记录和远程监控。

方框图

使用的组件列表

1. Arduino UNO（ATmega328P 微控制器）

2. ESP8266 Wi-Fi 模块

3. 红外 （IR） 传感器

4. 湿度传感器（电容式或电阻式）

5. 电感式接近传感器（金属探测器）

6. 超声波传感器（HC-SR04 或同等产品）

7. 伺服电机（用于料仓旋转和翻板控制）

8. 继电器驱动器模块

9. LCD 显示屏（16×2 带或不带 I2C 接口）

10. 外置直流电源适配器（适用于伺服电机）

11. 连接电线和跨接电缆

12. 用于连接的面包板或PCB

13. 垃圾收集箱（干式、湿式、金属式）

14. 安装硬件（框架、支架）

电路设计
该电路集成了传感器、微控制器、执行器和通信模块。红外传感器触发分拣过程，湿度传感器发送模拟信号来识别湿废物，电感式传感器标记金属废物。信号被馈送到指定的 Arduino 引脚中，其中编程逻辑确定废物类别。然后伺服电机移动料仓选择机构。该ESP8266连接到物联网平台（例如 ThingSpeak）以上传填充级别数据。电源由外部适配器供电，以满足伺服电机的电流需求。

电路图

工作原理
当废物沉积时，红外传感器会检测到其存在并触发分析。如果电感式传感器检测到金属，系统会将其引导至金属仓。如果不是金属的，湿度传感器会检查水分含量是否高，以识别湿废物;否则，它被归类为干燥。伺服电机旋转料仓平台并打开进料口盖板进行沉积。同时，超声波传感器测量液位并通过物联网模块将这些数据发送到云端。然后，当局可以远程监控垃圾箱状态。

实现
硬件实现：

• 定义作要求并选择传感器位置以获得最佳检测精度。

• 使用具有足够耐用性和低功耗的兼容传感器。

• 将 Arduino UNO 与 ESP8266 集成以实现 Wi-Fi 连接。

• 将伺服电机连接到专用电源，以确保稳定运行。

软件实现：

• 使用 Arduino IDE 在嵌入式 C 中编程。

• 包括每个硬件组件的库。

• 在 Arduino 和 ThingSpeak 之间建立通信以实现数据可视化。

• 通过 MQTT 或 HTTP 协议实现安全数据传输。

• 配置仪表板以进行实时监控和警报。

物联网集成
ThingSpeak 用于实时可视化和分析传感器数据。该平台提供用于无缝 Arduino ESP8266通信的 API。可以通过网络或移动界面访问垃圾箱填充水平和废物类型统计数据的图形表示。可以设置数据触发器，以便在料箱达到容量时通知当局。

优势

• 消除了初级阶段的手动隔离工作。

• 通过确保准确的分离来提高回收率。

• 实时监控减少了不必要的收集行程。

• 经济高效且可扩展，适合市政或社区使用。

• 减少垃圾填埋场废物并支持可持续发展目标。

结论
基于物联网的自动废物分类和监控系统是应对现代废物管理挑战的创新方法。通过将精确的传感器技术与物联网功能相结合，它可以实现准确的废物分类、实时监控和优化的资源分配。该系统的可扩展性和适应性使其适合城市部署，支持向智能、可持续城市的过渡。