m2m平台的智能旧物回收箱终端应用(附件)【字数：17493】
——Terminal Application——Terminal Application当前，可再生资源被喻为“城市矿石”，废旧物资的回收利用对加快建设资源节约型、环境友好型社会具有重要的现实意义和深远的历史意义。传统意义上的个体劳动者挨家挨户回收旧物的方式，存在着市场秩序混乱、回收人员混杂、流向不可控、处理过程带来二次污染等诸多问题，废旧可再生物资回收方式的改革势在必行。市场上出现的诸多回收装置，一方面不能及时提醒管理者前往清理，另一方面，其针对投放者的有偿回收机制，在实际运转中的体现方式也不灵活。本文设计并完成一个基于M2M平台的智能旧物回收箱的终端应用模块。系统运用基于串口通信的传感器数据采集，实现了对回收箱容量状态信息采集的功能；采用基于树莓派的开发技术，实现了箱体信息的远程状态回传、箱满提醒的功能；利用RFID射频识别技术，实现了用户身份识别、积分信息显示的功能；选用面向M2M的消息传输协议MQTT，通过消息中间件的发布/订阅（Pub/Sub）机制实现了消息推送，相比于传统消息队列协议更加及时高效、省流量、省资源。本课题将物联网技术与传统回收设备相结合，实现了对旧衣旧物的自动有偿回收，箱体设计简单大方、操作便捷、经济实惠，形成了鲜明的“互联网+”绿色回收模式，符合可再生资源回收的发展方向。关键词智能旧物回收；M2M；MQTT；树莓派；RFID
目 录
第一章 绪论 1
1.1 课题目的与意义 1
1.2 国内外研究现状 1
1.3 研究内容 3
1.3.1 设计内容与具体要求 3
1.3.2 研究方法 3
1.4 论文结构安排 4
第二章 系统关键技术 5
2.1 开发技术简介 5
2.2 系统开发语言与开发工具 5
2.2.1 Python与Visual Studio Code 5
2.2.2 Arduino语言与Arduino IDE 6
2.3 系统开发组件 7
2.3.1 树莓派 7
2.3.2 Arduino Uno开发板 7
2.3.3 超声波测距离传感器 8
2.3.4 RFID无线射频识别技术 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: @351916072@
8
2.4 通信协议 9
2.4.1 串口通信协议 9
2.4.2 面向M2M的通信协议MQTT 9
2.5 本章小结 10
第三章 系统总体设计 11
3.1 系统实施可行性分析与需求说明 11
3.1.1 系统实施可行性分析 11
3.1.2 系统需求说明 11
3.2 智能旧物回收箱总体设计 12
3.2.1 智能旧物回收箱业务流程 13
3.2.2 智能旧物回收箱体系结构 14
3.2.3 智能旧物回收箱功能结构设计 15
3.2.4 智能旧物回收箱外观设计 16
3.3 本章小结 16
第四章 系统详细设计与实现 17
4.1 感知识别层 17
4.1.1 Arduino Uno与超声波测距离传感器 17
4.1.2 Arduino Uno与RFID读卡器 21
4.2 网络构建层 25
4.2.1 Raspbian操作系统 25
4.2.2 Mosquitto消息代理服务器 25
4.3 管理服务层 26
4.3.1 箱体用量情况（Usage）发送 26
4.3.2 用户刷卡数据信息（UID）交换 27
4.4 综合应用层 28
4.4.1 界面设计 28
4.4.2 业务逻辑触发设计 29
4.5 本章小结 31
第五章 系统测试 32
5.1 数据采集功能测试 32
5.1.1 箱体用量数据（Usage）采集 32
5.1.2 用户刷卡身份信息（UID）读取 33
5.2 MQTT通信功能测试 34
5.2.1 命令行窗口测试步骤 34
5.2.1 通信GUI运行 36
5.3 箱体组装与整体测试 37
5.3.1 箱体组装 37
5.3.2 功能测试 38
5.3.3 误差分析 41
5.4 本章小结 42
总结 43
致谢 44
参考文献 45
第一章 绪论
1.1 课题目的与意义
随着我国城乡居民生活水平和消费能力的显著提高，日常生活中废旧可再生物资的类别和总量迅速增加，例如：废纸塑料、玻璃金属、布料橡胶等等。事实证明，如果这些废旧可再生物资经过合理再利用，则是一种缓解环境污染和资源短缺的有效方法。而传统意义上的个体劳动者挨家挨户回收废旧物资的方式，造成了市场秩序混乱、回收人员混杂、流向不可控、处理过程带来二次污染等问题。与此同时，可再生资源回收产业中也存在着回收体系不健全、利用方式不合理、监管力度不严格等诸多不良现状，导致目前中国近900亿元/每年的废旧可再生物资因未被合理利用，造成了环境污染和资源浪费。因此，废旧可再生物资回收方式的改革势在必行。
本课题设计的基于M2M平台的智能旧物回收箱，正是为了应对传统废旧物资回收市场秩序混乱、回收人员混杂、流向不可控、后期处理造成大量二次污染的现状而产生的。本课题通过互联网手段实现有偿回收，对物资流向和数据进行监控，规范了废旧物品回收市场的秩序，形成了鲜明的“互联网+”绿色回收模式，符合可再生资源回收的发展方向。与此同时，随着智能旧物回收箱的广泛分布，后台数据库中存在着收集到的大量有效数据，为有关政府机构的决策效率和科学指挥提供了重要技术支持，促进了智慧型城市的管理和运行，进而为城中人创造和谐美好、可持续的生活环境。
1.2 国内外研究现状
智慧型自助回收装置利用信息通信技术以及互联网平台，与传统的废旧物品回收行业进行深度融合，形成“互联网+”绿色回收的鲜明模式，是可再生资源回收产业的发展动向，也是必然趋势。
国外的智能自助回收装置的技术起步较早、发展迅速、成效较高，值得我们学习与借鉴。2014年，对于智能旧物回收桶的研究中，Abd Wahab[1]等人提出使用传感器称重为饮料瓶回收装置返利提供依据，并且利用射频识别模块来识别用户身份、控制箱体入口的开合。然而，智能旧物回收桶的制作成本高昂，并且容易遭到人为损坏，导致了维护成本的上升，妨碍了该项技术的推广。于是在此基础上，Chin[2]等人提出利用设置在自助回收装置上的智能报警系统，来防止人员恶意移动设备。此外，他们还给该智能回收设备安装了一块用于显示通知消息的显示屏，同时也增加了环境监测等其它附加功能。
目 录
第一章 绪论 1
1.1 课题目的与意义 1
1.2 国内外研究现状 1
1.3 研究内容 3
1.3.1 设计内容与具体要求 3
1.3.2 研究方法 3
1.4 论文结构安排 4
第二章 系统关键技术 5
2.1 开发技术简介 5
2.2 系统开发语言与开发工具 5
2.2.1 Python与Visual Studio Code 5
2.2.2 Arduino语言与Arduino IDE 6
2.3 系统开发组件 7
2.3.1 树莓派 7
2.3.2 Arduino Uno开发板 7
2.3.3 超声波测距离传感器 8
2.3.4 RFID无线射频识别技术 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: @351916072@
8
2.4 通信协议 9
2.4.1 串口通信协议 9
2.4.2 面向M2M的通信协议MQTT 9
2.5 本章小结 10
第三章 系统总体设计 11
3.1 系统实施可行性分析与需求说明 11
3.1.1 系统实施可行性分析 11
3.1.2 系统需求说明 11
3.2 智能旧物回收箱总体设计 12
3.2.1 智能旧物回收箱业务流程 13
3.2.2 智能旧物回收箱体系结构 14
3.2.3 智能旧物回收箱功能结构设计 15
3.2.4 智能旧物回收箱外观设计 16
3.3 本章小结 16
第四章 系统详细设计与实现 17
4.1 感知识别层 17
4.1.1 Arduino Uno与超声波测距离传感器 17
4.1.2 Arduino Uno与RFID读卡器 21
4.2 网络构建层 25
4.2.1 Raspbian操作系统 25
4.2.2 Mosquitto消息代理服务器 25
4.3 管理服务层 26
4.3.1 箱体用量情况（Usage）发送 26
4.3.2 用户刷卡数据信息（UID）交换 27
4.4 综合应用层 28
4.4.1 界面设计 28
4.4.2 业务逻辑触发设计 29
4.5 本章小结 31
第五章 系统测试 32
5.1 数据采集功能测试 32
5.1.1 箱体用量数据（Usage）采集 32
5.1.2 用户刷卡身份信息（UID）读取 33
5.2 MQTT通信功能测试 34
5.2.1 命令行窗口测试步骤 34
5.2.1 通信GUI运行 36
5.3 箱体组装与整体测试 37
5.3.1 箱体组装 37
5.3.2 功能测试 38
5.3.3 误差分析 41
5.4 本章小结 42
总结 43
致谢 44
参考文献 45
第一章 绪论
1.1 课题目的与意义
随着我国城乡居民生活水平和消费能力的显著提高，日常生活中废旧可再生物资的类别和总量迅速增加，例如：废纸塑料、玻璃金属、布料橡胶等等。事实证明，如果这些废旧可再生物资经过合理再利用，则是一种缓解环境污染和资源短缺的有效方法。而传统意义上的个体劳动者挨家挨户回收废旧物资的方式，造成了市场秩序混乱、回收人员混杂、流向不可控、处理过程带来二次污染等问题。与此同时，可再生资源回收产业中也存在着回收体系不健全、利用方式不合理、监管力度不严格等诸多不良现状，导致目前中国近900亿元/每年的废旧可再生物资因未被合理利用，造成了环境污染和资源浪费。因此，废旧可再生物资回收方式的改革势在必行。
本课题设计的基于M2M平台的智能旧物回收箱，正是为了应对传统废旧物资回收市场秩序混乱、回收人员混杂、流向不可控、后期处理造成大量二次污染的现状而产生的。本课题通过互联网手段实现有偿回收，对物资流向和数据进行监控，规范了废旧物品回收市场的秩序，形成了鲜明的“互联网+”绿色回收模式，符合可再生资源回收的发展方向。与此同时，随着智能旧物回收箱的广泛分布，后台数据库中存在着收集到的大量有效数据，为有关政府机构的决策效率和科学指挥提供了重要技术支持，促进了智慧型城市的管理和运行，进而为城中人创造和谐美好、可持续的生活环境。
1.2 国内外研究现状
智慧型自助回收装置利用信息通信技术以及互联网平台，与传统的废旧物品回收行业进行深度融合，形成“互联网+”绿色回收的鲜明模式，是可再生资源回收产业的发展动向，也是必然趋势。
国外的智能自助回收装置的技术起步较早、发展迅速、成效较高，值得我们学习与借鉴。2014年，对于智能旧物回收桶的研究中，Abd Wahab[1]等人提出使用传感器称重为饮料瓶回收装置返利提供依据，并且利用射频识别模块来识别用户身份、控制箱体入口的开合。然而，智能旧物回收桶的制作成本高昂，并且容易遭到人为损坏，导致了维护成本的上升，妨碍了该项技术的推广。于是在此基础上，Chin[2]等人提出利用设置在自助回收装置上的智能报警系统，来防止人员恶意移动设备。此外，他们还给该智能回收设备安装了一块用于显示通知消息的显示屏，同时也增加了环境监测等其它附加功能。
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