智能垃圾回收箱是物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備，通常支持聯(lián)網(wǎng)和與手機應(yīng)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(guān)重要。

物聯(lián)網(wǎng)平臺選擇

機智云平臺可以給廣大用戶群體提供云端服務(wù)和硬件開發(fā)工具，該平臺的 API 與SDK 服務(wù)能力使智能物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備的開發(fā)難度降低，減少了開發(fā)成本，加快了設(shè)備的研發(fā)速度。

機智云平臺架構(gòu)與功能介紹

機智云 5.0架構(gòu)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(xié)同應(yīng)用開發(fā)平臺)是機智云針對物聯(lián)網(wǎng)行業(yè)屬性打造的中臺架構(gòu)，C-AEP 包括技術(shù)中臺、業(yè)務(wù)中臺和數(shù)據(jù)中臺。技術(shù)中臺提供物聯(lián)網(wǎng)端到端技術(shù)框架和便捷化工具集合，包括連接中臺、APP 框架、產(chǎn)測工具等；

業(yè)務(wù)中臺對物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備、用戶的通用業(yè)務(wù)提煉形成服務(wù)，供有物聯(lián)網(wǎng)屬性的各類應(yīng)用使用，快速上線新業(yè)務(wù)，以達到快速物聯(lián)網(wǎng)化和滿足日益變化的海量業(yè)務(wù)訴求；數(shù)據(jù)中臺對物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)進行標準化建模，設(shè)備數(shù)據(jù)、業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)上傳到云端后經(jīng)過數(shù)據(jù)治理存儲在數(shù)據(jù)中臺的主題庫中，包括用戶中臺、設(shè)備中臺、應(yīng)用中臺等。

機智云開發(fā)工具

近年來，國內(nèi)市場上涌現(xiàn)了熱門的云服務(wù)平臺，如阿里云、騰訊QQ物聯(lián)、百度物聯(lián)和機智云，提供設(shè)備管理、SaaS服務(wù)和物聯(lián)網(wǎng)大數(shù)據(jù)平臺等功能。硬件與物聯(lián)網(wǎng)結(jié)合實現(xiàn)智能化，機智云平臺優(yōu)勢在于提供所需的硬件開發(fā)工具和軟件服務(wù)平臺，SDK和API使開發(fā)簡便，縮短開發(fā)周期，加快智能垃圾回收箱與物聯(lián)網(wǎng)的連接，建立穩(wěn)定聯(lián)系。

模塊化開發(fā)工具

（1）RTDB 實時大數(shù)據(jù)統(tǒng)計；
（2）企業(yè) API、OPEN API；
（3）產(chǎn)品互聯(lián)（Echo 接入等）；
（4）Snoti 服務(wù)；
（5）自動化產(chǎn)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(xié)議。

在以上模塊中，GAgent串口通訊協(xié)議發(fā)揮著重要作用。GAgent是機智云用于快速搭建物聯(lián)網(wǎng)框架的固件，主要實現(xiàn)設(shè)備數(shù)據(jù)、機智云和應(yīng)用端（APP）的數(shù)據(jù)交互。

為了讓智能垃圾回收箱設(shè)備快速聯(lián)網(wǎng)，機智云自研了串口通信協(xié)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(yīng)的GAgent固件，即可讓Arduino設(shè)備具備聯(lián)網(wǎng)能力。GAgent燒寫教程可在機智云APP官網(wǎng)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(zhí)行機構(gòu)發(fā)出控制命令。設(shè)備信息采集后經(jīng)過 GAgent 串口協(xié)議上報給云端，同時后臺也能對前端箱體下發(fā)命令。

STM32與機智云平臺

在云平臺可以創(chuàng)建智能垃圾回收箱設(shè)備，選擇通訊方式后，機智云可以將 Product Secret 和 Product Key 兩種參數(shù)分配給該設(shè)備。機智云的服務(wù)器和其它平臺服務(wù)器對接時會用到 Product Secret 參數(shù)，在智能垃圾回收箱的主控板中寫入 Product Key 參數(shù)，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(shù)據(jù)點可以實現(xiàn)此功能，云平臺的數(shù)據(jù)點對應(yīng)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(shù)據(jù)點，兩者通過 4G DTU 模塊進行數(shù)據(jù)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(tǒng)需要先搜尋接口地址，地址回應(yīng)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(shù)據(jù)檢測，若稱重數(shù)據(jù)沒有超重，則將垃圾質(zhì)量數(shù)據(jù)上傳。此過程中，地址回應(yīng)錯誤或無回應(yīng)、垃圾超重時，系統(tǒng)都會發(fā)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(tài)，此時系統(tǒng)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(tǒng)發(fā)出正常信號，箱門正常關(guān)閉；

若紅外線被遮擋，則系統(tǒng)發(fā)出異常信號給STM32，STM32 控制電機反轉(zhuǎn)，再次回到檢測出光幕狀態(tài)，直到紅外線不被遮擋時，箱門才會正常關(guān)閉，此裝置和防夾手機構(gòu)配合，能提升安全系數(shù)。

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(guān)重要的作用，系統(tǒng)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(guān)閉時進行防夾手、防擠壓和滿溢檢測，然后稱重并上傳設(shè)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(fā)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(shè)備編號、用戶卡號和重量信息。

小結(jié)

本文詳細介紹了系統(tǒng)軟件設(shè)計，選擇機智云平臺開發(fā)了智能垃圾回收箱后臺控制系統(tǒng)，建立了云平臺和設(shè)備的聯(lián)系，并對各功能模塊的底層軟件進行了詳細設(shè)計。應(yīng)用了物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，包括數(shù)據(jù)遠程傳輸和云平臺控制，提高了垃圾回收效率，實現(xiàn)了智能投放。