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(jī)應(yīng)用程序進(jìn)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(jī)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(jī)智云平臺架構(gòu)與功能介紹
機(jī)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(jìn)行驗證,也可以將用戶卡號上傳第三方平臺進(jìn)一步驗證。
機(jī)智云 C-AEP(協(xié)同應(yīng)用開發(fā)平臺)是機(jī)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(dá)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(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)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(jī)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(jī)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(shí)現(xiàn)智能化,機(jī)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(shí)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(biāo)準(zhǔn) 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(jī)智云用于快速搭建物聯(lián)網(wǎng)框架的固件,主要實(shí)現(xiàn)設(shè)備數(shù)據(jù)、機(jī)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(jī)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(jī)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(jī)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(jìn)行收集,然后對執(zhí)行機(jī)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(jī)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(jī)智云可以將 Product Secret 和 Product Key 兩種參數(shù)分配給該設(shè)備。機(jī)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(dá)給 4G DTU 模塊。
智能垃圾回收箱的功能通過 STM32 上傳給機(jī)智云平臺,通過數(shù)據(jù)點(diǎn)可以實(shí)現(xiàn)此功能,云平臺的數(shù)據(jù)點(diǎn)對應(yīng)的是智能垃圾回收箱的功能點(diǎn)。功能點(diǎn)能夠描述出智能垃圾回收箱的功能,同樣在機(jī)智云平臺建立每個功能的數(shù)據(jù)點(diǎn),兩者通過 4G DTU 模塊進(jìn)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(jī)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(jī)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(jìn)行本地合法卡號驗證,確保安全投放。在回收門關(guān)閉時進(jìn)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(jìn)行驗證。只有當(dāng)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(xì)介紹了系統(tǒng)軟件設(shè)計,選擇機(jī)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(jìn)行了詳細(xì)設(shè)計。應(yīng)用了物聯(lián)網(wǎng)技術(shù),包括數(shù)據(jù)遠(yuǎn)程傳輸和云平臺控制,提高了垃圾回收效率,實(shí)現(xiàn)了智能投放。
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基于機(jī)智云物聯(lián)網(wǎng)平臺的智能垃圾回收箱與控制系統(tǒng)研究
智能垃圾回收箱控制系統(tǒng)硬件設(shè)計-機(jī)智云
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智能垃圾回收箱控制系統(tǒng)硬件設(shè)計

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