摘要：本文基于RFID和称重传感系统，对每个垃圾所产生的单位垃圾量统计出来，并根据系统工作原理以及垃圾处理问题，从硬件部分、软件部分两方面，论述了餐厨垃圾自动称重系统的设计研究，希望对相关工作可以起到一定的帮助作用。
关键词：餐厨垃圾；自动称重系统；硬件部分；软件部分
前言：随着经济的不断发展，城市化建设步伐越来越快，这也增加了城市餐厨垃圾的产量，促使其城市环保问题的重大挑战之一。在传统餐厨垃圾运收管理上，主要以政府出资为主，为政府财带来了不小的压力。现如今，餐厨垃圾收运系统已经在我国部分城市之中得到应用，在也是我国未来餐厨垃圾收运管理的主要发展方向，相关工作人员需要加强对该系统的研究力度。
1.电气原理与系统配置
1.1电气原理
在餐厨车收取餐厨垃圾过程中，一般会将垃圾桶挂在滑板机构上，当油缸大腔伸长之后，会带动轴链轮向上运动，并通过链轮链条的相互啮合，带动垃圾桶向上运行，进而实现餐厨垃圾的全面装载。而在垃圾卸载过程中，主要以油缸的小腔进油为主，此时垃圾桶在动力作用下将会向下运动，促使整个装载过程完整进行。另外，在每个餐厨垃圾产生单位之中，均设置有一个带有ID芯片的RFID卡，当车辆上门收运垃圾时，相关工作人员会将具体的RFID号码输入其中，当所有收集作业收集完成之后，对RFID号进行再次输入，之后对垃圾重量进行整体性检测。当所有结果出现之后，系统会将ID号码、重量数据以及时间信息存储到IC卡之后，并在车辆驾驶室之中的LCD屏幕上显示出来。当车辆回归到单位后，所有IC卡上的数据将会被上传到信息中心数据库之中，进而将具体费用计算出来。
1.2系统配置
该系统的显示器由赫斯曼公司生产，型号为ICA3900，使用透射式的电容触摸屏幕，操作上具有很强的便捷性，内部还设置有GPS，可以实现数据的远程传输。油缸大小采用腔油压测量方式，具体精度可以达到0.125%FStyp，测量范围极广，达到了300bar，而且在压力波动较大的条件下，依然可以保持较高的精度。在接近开关上，以倍加福品牌设计为主，可以将有效的检测距离延长到5mm。在供电电源的选择上，采用了24V直流电瓶，与模拟量的输入点相连接，从而实现对信号线和显示器的有效控制。
2.餐厨垃圾自动称重系统的设计研究
2.1硬件部分
本系统以PIC18F4550单片机作为主控制器，射频模块的频率为125KHZ，具体的系统框架图如图1所示。
图1 系统框架图
2.1.1称重模块
在称重传感器设计上，主要包括弹性壳体、应变计等等。弹性体主要是为高精度称重传感器提供测量基础，而应变计属于整个传感器的核心部分，在全桥组成上，包括4个应变计，具体的电桥电路图如图2所示。基于这种工作原理，本系统的承重模块在设计过程中使用了四个悬臂梁承重传感器，并将其安装在四个对应的位置上。另外，在传感器工作过程中，会和重量变送器相互配合，将信号转化成具体的模拟量，促使整个信号精度达到1/2000。
2.1.2RFID模块
RFID卡主要包括有源和无源两种模式，伴随着频率的升高，相应的识别距离也会进一步增大，但研究投入成本也会相应提升。考虑到整个车身能够对具体的识别距离产生影响，本研究设计选用了停车场常用的125KHZ加厚白卡进行应用，卡中缠绕线圈的覆盖面积也会比普通卡片高出很多，而且还在其中加入了一个细小的芯片，将最大检测距离拓展到1m左右[1]。
2.1.3存储模块
在硬件电路设计过程中，由于没有设计IC卡卡槽，在整个作业开始之前便需要做好IC卡的处理工作，在数据录入执行时，需要确保数据的实时存储。为了提升存储效果，工作人员可以在其中加装一个AT24C16芯片，与IC卡同步存储。由于IC卡上的数据最后会进入到上位机之中，为了避免IC卡的损坏和数据丢失，新加入的芯片可以起到一定的数据备份功能，一旦出现数据丢失风险，人们可以通过其他IC卡进行数据的重新上传。
图2 电桥电路
2.1.41602C液晶显示模块
通过液晶显示，操纵人员可以对监控系统的主要状况进行了解，并将具体的时间信息明确出来。在作业流程开展上，每次的系统工作时间均会与ID号以及重量信息同步，并在液晶屏幕上显示出来。在具体的车辆作业时，工作人员也可以通过该项功能对数据进行监控。
2.2软件部分
在系统软件程序开发过程中，可以将具体的模块化结构和C语言编写程序结合在一起，利用各种编译器，将系统与集成开发平台连接在一起，最终实现一体化的代码调试。
2.2.1传感器信号的非线性修正
在自动称重系统运行过程中，信号会经过传感器、送变器等过程，很容易在传输时产生非线性误差。在具体调试过程中，相关工作人员可以根据具体实际情况，对0到2000kg中的实际测量点进行合理选取，并利用最小乘二法实现曲线的有效拟合。如果垃圾重量保持在200kg以内，其具体精度也会保持在2kg左右。但随着垃圾自身重量的不断提升，系统中误差也会持续提升，这样一来，导致整个精度无法满足使用要求。为此，人们可以通过软件修正来将该项问题解决，并利用实际曲线和理论曲线的拟合，将误差修正[2]。
2.2.2工作流程
在系统开启之后，首先会进入到初始化状态，整个系统也会进入到自检和自动调谐过程，当系统性能达到最佳状态之后，蜂鸣器会出现响动，此后，整个系统也会进入到正常工作之中。此时，相关工作人员需要对IC卡的卡槽进行全面检查，看IC卡的插入状态是否保持正常，如果存在问题，蜂鸣器将会发出报警，如果没有问题，系统将会进入到工作准备状态之中。在具体工作过程中，整个系统将会不断的对RFID信号进行采集，一旦系统发现该种信号，绿色指示灯便会亮起，系统将会对整个车体进行测量和承重，并通过REI端口提取提取相关信息。当垃圾倾倒工作结束之后，工作人员需要向系统中再次输入ID信号，如果红色指示灯亮起，系统会再次对其进行称重，最终通过一系列计算得到结果。
总结：综上所述，在以PIC单片机为核心的餐厨垃圾自动称重系统使用时，其工作原理以及硬软件实现过程的研究显得尤为重要。本系统在很多城市之中已经得到了应用，并取得了良好的应用效果。在称重之前，人们可以将RFID卡放到阅读器之中，当绿色指示灯亮起之后，说明读卡工作开展完毕，系统便可以自动对垃圾车辆进行称重。
参考文献：
[1]张波,杨志清,郝粼波.关于餐厨垃圾收运处过程管理工作的浅析[J].广东化工,2017,44(18):121-123.
[2]孙进.一种安装方便的低成本餐厨车称重系统设计[J].中外企业家,2016(31):176-177+180.
论文作者:许景明
论文发表刊物:《基层建设》2019年第3期
论文发表时间:2019/4/11
标签：系统论文; 称重论文; 垃圾论文; 也会论文; 过程中论文; 将会论文; 传感器论文; 《基层建设》2019年第3期论文;