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(tái)支持，因此選擇合適的云平臺(tái)至關(guān)重要。

物聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)選擇

機(jī)智云平臺(tái)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(tái)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(tái)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(tái)即為后臺(tái)，在居民投放垃圾前，可以對(duì)用戶的卡號(hào)進(jìn)行驗(yàn)證，也可以將用戶卡號(hào)上傳第三方平臺(tái)進(jìn)一步驗(yàn)證。

機(jī)智云 C-AEP(協(xié)同應(yīng)用開發(fā)平臺(tái))是機(jī)智云針對(duì)物聯(lián)網(wǎng)行業(yè)屬性打造的中臺(tái)架構(gòu)，C-AEP 包括技術(shù)中臺(tái)、業(yè)務(wù)中臺(tái)和數(shù)據(jù)中臺(tái)。技術(shù)中臺(tái)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(tái)、APP 框架、產(chǎn)測(cè)工具等；

業(yè)務(wù)中臺(tái)對(duì)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(tái)對(duì)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(guò)數(shù)據(jù)治理存儲(chǔ)在數(shù)據(jù)中臺(tái)的主題庫(kù)中，包括用戶中臺(tái)、設(shè)備中臺(tái)、應(yīng)用中臺(tái)等。

機(jī)智云開發(fā)工具

近年來(lái)，國(guó)內(nèi)市場(chǎng)上涌現(xiàn)了熱門的云服務(wù)平臺(tái)，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(tái)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(tái)優(yōu)勢(shì)在于提供所需的硬件開發(fā)工具和軟件服務(wù)平臺(tái)，SDK和API使開發(fā)簡(jiǎn)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(shí)大數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)；
（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(dòng)化產(chǎn)測(cè)工具；
（6）OTA 固件升級(jí)；
（7）MCU 代碼自動(dòng)生成工具；
（8）APP 代碼自動(dòng)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(ài)好者只需購(gòu)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(duì)硬件部分的傳感器進(jìn)行收集，然后對(duì)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(guò) GAgent 串口協(xié)議上報(bào)給云端，同時(shí)后臺(tái)也能對(duì)前端箱體下發(fā)命令。

STM32與機(jī)智云平臺(tái)

在云平臺(tái)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(tái)服務(wù)器對(duì)接時(shí)會(huì)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(guò) STM32 上傳給機(jī)智云平臺(tái)，通過(guò)數(shù)據(jù)點(diǎn)可以實(shí)現(xiàn)此功能，云平臺(tái)的數(shù)據(jù)點(diǎn)對(duì)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(tái)建立每個(gè)功能的數(shù)據(jù)點(diǎn)，兩者通過(guò) 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(shí)，軟件系統(tǒng)需要先搜尋接口地址，地址回應(yīng)正確時(shí)將接口初始化，過(guò)濾以往稱重信息，然后稱重傳感器對(duì)數(shù)據(jù)檢測(cè)，若稱重?cái)?shù)據(jù)沒(méi)有超重，則將垃圾質(zhì)量數(shù)據(jù)上傳。此過(guò)程中，地址回應(yīng)錯(cuò)誤或無(wú)回應(yīng)、垃圾超重時(shí)，系統(tǒng)都會(huì)發(fā)出報(bào)警信號(hào)，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(guò)程中，箱門處于開啟狀態(tài)，此時(shí)系統(tǒng)檢測(cè)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(hào)，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(hào)給STM32，STM32 控制電機(jī)反轉(zhuǎn)，再次回到檢測(cè)出光幕狀態(tài)，直到紅外線不被遮擋時(shí)，箱門才會(huì)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(shí)別與投放過(guò)程

智能垃圾回收箱需要前端箱體、用戶信息（通過(guò)二維碼識(shí)別）、后臺(tái)、第三方后臺(tái)以及我方平臺(tái)的配合才能正常使用，在整個(gè)投放流程中，各個(gè)平臺(tái)都起著至關(guān)重要的作用，系統(tǒng)信息識(shí)別與投放的流程如圖 。

（1）智能垃圾回收箱首先通過(guò)LCD顯示屏和語(yǔ)音提示識(shí)別用戶并驗(yàn)證二維碼信息，進(jìn)行本地合法卡號(hào)驗(yàn)證，確保安全投放。在回收門關(guān)閉時(shí)進(jìn)行防夾手、防擠壓和滿溢檢測(cè)，然后稱重并上傳設(shè)備編號(hào)、用戶卡號(hào)和重量信息至我方后臺(tái)。

（2）智能垃圾回收箱的后臺(tái)包括我方后臺(tái)和第三方后臺(tái)。我方后臺(tái)接收并驗(yàn)證前端箱體發(fā)送的用戶卡號(hào)信息，同時(shí)將卡號(hào)上傳到第三方后臺(tái)進(jìn)行驗(yàn)證。只有當(dāng)兩個(gè)后臺(tái)都驗(yàn)證通過(guò)時(shí)，箱體才會(huì)開啟回收門。垃圾投放完成后，我方后臺(tái)保存設(shè)備編號(hào)、用戶卡號(hào)和重量信息。

小結(jié)

本文詳細(xì)介紹了系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)，選擇機(jī)智云平臺(tái)開發(fā)了智能垃圾回收箱后臺(tái)控制系統(tǒng)，建立了云平臺(tái)和設(shè)備的聯(lián)系，并對(duì)各功能模塊的底層軟件進(jìn)行了詳細(xì)設(shè)計(jì)。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(tái)控制，提高了垃圾回收效率，實(shí)現(xiàn)了智能投放。