周晓磊 罗佳伟 姜志明
大连科技学院 数字技术学院；辽宁 大连；116052
摘要：随着社会生产力的发展，人们的生活越来越丰富多彩，因此也产生了大量的垃圾。垃圾桶越来越成为我们生活中比不缺少的一部分，而火灾，更是危害人类社会的灾难。垃圾桶的着火问题也颇为严重，垃圾桶的消防问题更是没有得出完善的解决方案。我们基于物联网技术研发的这款垃圾桶，它由仓储模块、供电模块、控制模块和消防模块四部分组成。它的CPU以一块12stc89c52单片机作为控制芯片，实现垃圾桶各方面模块的正常工作。以太阳能电池作为电源，节能环保。这款垃圾桶主要的灭火措施是灭火剂（水）。它的消防模块由数据收集子模块，对火灾数据进行收集并且由WIFI模块发送数据，然后数据库等系统能够及时报警，这让火灾造成的社会危害和人员伤害降低到最低点，同时有效降低了成本。
关键词：12stc89c52 WIFI 灭火剂
0引言
在日常生活中，垃圾桶随处可见。垃圾桶在我们日常生活中有重要的作用。通过调查我们发现，目前可燃垃圾的数量在上升。这一现状增添了产生火灾的条件，让垃圾桶发生火灾事件越来越多。市面上也出现了很多防火材质制作的垃圾桶，还有许多防火灭火装备，比如给垃圾桶配备灭火器。但是，市面上许多垃圾桶的灭火装置有局限性大，成本较高等缺点，这也导致了大部分垃圾桶并未配备合理有效的消防装置，一旦发生火灾，消防人员灭火不及时，这会造成更大的经济财产损失。本文设计的垃圾桶是基于物联网技术研发的。它能够及时发现火情，将火灾消灭在萌芽阶段，并且将火情数据传送到数据库；后台根据数据分析，判断火情的严重程度，并向有关工作人员发出不同层次的警报。
1.消防垃圾桶的系统组成及其功能
1.1 消防模块
消防垃圾桶最重要的模块是消防模块。消防模块有蜂鸣器，热传感器，烟雾传感器，储液罐，出液水头和灭火剂等组成要素。这些要素通过合理的设计，组成了最重要的消防模块。侦探到火苗，消灭火情，将火灾造成的损失降低到最低点是本设计的最终目标。
消防模块的工作原理是各类传感器检测垃圾桶内部环境，并且将信号发送到中央控制系统和WIFI模块。当遇到温度和烟雾浓度升高，传感器会将异常信号传输到中央控制系统，控制系统给予反馈，并且控制灭火部件进行灭火，让蜂鸣器发出警报声，让周围群众原理火灾发生地，避免群众受到伤害。灭火后，垃圾桶的异常数据通过WIFI模块传送火情信号和垃圾桶地理位置，并且通过服务器传入数据库；后台系统进行数据处理，将数据可视化后，发起初级警报，通知附近工作人员到达现场进行二次检测。与此同时，传感器继续检测垃圾桶内部环境，如果发现火情有复燃的迹象，甚至并未完全熄灭，数据传输模块传输信号后，后台系统通过数据处理发起紧急警报，通知附近工作人员立刻赶往垃圾桶的位置，进行人工灭火。
消防模块有沙子，水等常用灭火剂。储藏灭火剂的储液罐分布在垃圾桶空间内部的两侧，当控制系统发出灭火指令，储液罐水头的电子阀门开启，灭火剂全部倒出，进行灭火。
1.2 仓储模块
仓储模块储存垃圾，占据垃圾桶内部结构的一半空间。本设计垃圾桶的垃圾储存内胆的材料采用市面上耐腐蚀耐高温，不易燃烧的材料。根据室内外不同环境，垃圾桶的内胆储存容量也有不同的设计。在室内，垃圾桶的容量较小，而室外，垃圾桶的容量较大。工作人员清理垃圾的时候，只需要将舱门打开，更换垃圾桶内胆即可。
1.3 中央控制系统模块
中央控制系统是消防垃圾桶的大脑，它控制着垃圾桶本体的各种模块。消防垃圾桶的CUP是型号为12stc89c52电压为5V的单片机。单片机在接收到消防模块的特殊信号后发出指令，打开储液罐水头的电磁阀门，放出灭火剂，并且将异常信号发送到WIFI模块，WIFI模块远距离发送数据。中央控制系统还控制供电模块的供电量，让各种模块能够在各种不同的情况下工作。
1.4 供电模块
消防垃圾桶的供电模块根据垃圾桶本体所处位置不同，有不同的方案。本文设计了三种方案。第一种是采用MD-HSM-NO1的太阳能电池板和20000（mah）容量的锂电池，这种方案适合垃圾桶在室外并且离民用供电位置远的情况。第二种方案是太阳能电池板，锂电池和外接有线电接口，能够接受外部电能，这种方法适合太阳日照量不足或者垃圾桶位置处于方便接收外部电量的位置。第三种方案是锂电池和外部电量接口，适用于室内，垃圾桶可以直接使用民用电。供电模块配备太阳能电池板，节能环保，还能够降低成本。
2 垃圾桶物联网系统硬件设计
2.1 数据收集传输模块
数据收集传输模块根据实地条件不同选用WIFI或GPRS模块。无线网络将布置在公共场合的消防垃圾桶和后台服务器连接起来，能够让垃圾桶的实时数据传输到后台服务器和数据库。垃圾桶如果在较密集的地方，本设计初步选用ESP8266的WIFI模块，如果在室内各个楼层，本设计选择了无线组网。而当垃圾桶实时数据传输距离较远时，本设计选用GPRS模块。
2.2 后台服务器
服务器，在本设计物联网系统中，有很重要的地位。它的作用是接收客户端的请求，处理和转发数据。服务器端接收客户端的数据后进行数据计算处理和对客户端实时监控，并且将计算处理后的结果发送到数据可视化平台，能够让工作人员查看日常数据方便垃圾桶维护。本设计的消防垃圾桶在整个系统中充当的是客户端模块。当消防垃圾桶内有火情出现，垃圾桶内的WIFI模块会向服务器发送异常数据，服务器处理后，将数据转发给警报系统，通知工作人员赶往现场。
2.3 数据库的应用
搭建数据库对后续开发和研究有重大意义。服务器搭建数据库，将数据传输到数据库进行保存。数据库保存数据后，这方便了工作人员查询数据，对不同时期数据进行对比等工作，更好的避免了火灾的发生。数据库可以让有关研究人员方便获取火灾数据，还可以为后续设备的更新和完善提供数据基础。
3.结语
目前垃圾桶的消防问题并未得到更好的解决方案。本设计利用物联网技术，搭建服务器和数据库，监控垃圾桶，对垃圾桶内各种条件进行分析，这可以减少火灾的发生。当垃圾桶发生火灾，垃圾桶会将火灾的数据快速传入服务器，服务器通知工作人员赶往现场，能够及时减少火灾造成的损失。同时，本设计垃圾桶在发现火灾时，能够及时灭火，发出警报，提醒周围的人远离火灾发生地，保障人民的人身安全。本设计还对垃圾桶的消防模块进行创新，替代了传统垃圾桶配备灭火器的情况，有效降低了消防的成本。
基金项目：大学生创新创业训练计划项目号：20201320706