基于STM32单片机的旧衣回收箱监测系统

第1章 绪论

1.1 研究背景与意义

旧衣回收箱是资源回收利用的重要设施，回收箱的容量监测和安全管理直接关系到回收效率和运营成本。传统旧衣回收箱多依赖人工巡检，存在箱内容量无实时监测、重量数据无自动采集、异常撞击无自动检测、箱内温湿度无在线监控和火灾隐患无及时预警等问题。例如，回收箱满箱时无法及时发现，导致衣物溢出影响环境；回收箱遭遇异常撞击或非法移动时无自动检测和报警；箱内温度过高或烟雾浓度异常时无火灾预警。因此，开发一种集容量监测、重量检测、震动检测、温湿度监控、烟雾检测、声光报警和云平台远程监控于一体的旧衣回收箱监测系统，对于推动旧衣回收智能化具有重要的现实意义。

目前，旧衣回收箱管理主要存在以下不足。一是容量监测缺失，多数回收箱无法实时监测箱内容量，满箱时无法及时发现和处理。二是重量检测不足，缺乏自动重量采集和填充率计算手段。三是震动检测缺失，回收箱遭遇异常撞击或非法移动时无自动检测和报警。四是温湿度监控不足，箱内温湿度异常时无在线监测，可能影响衣物质量。五是火灾预警不足，箱内烟雾浓度异常时无及时火灾检测和报警。六是远程监控缺失，回收箱状态数据无法远程查看，管理效率低。

基于STM32F103C8T6单片机的旧衣回收箱监测系统的设计意义重大。该系统能够通过HC-SR04超声波模块监测箱内容量，HX711称重模块监测重量并融合计算填充率，SW-420震动传感器检测异常撞击或非法移动，DHT11温湿度传感器监测箱内温湿度，MQ-2烟雾传感器监测烟雾浓度。OLED显示屏直观呈现各项监测数据和系统状态。独立按键实现界面切换、阈值设置和箱门控制。SG90舵机实现按键触发后箱门自动开启与关闭。蜂鸣器和LED灯在满箱、防盗或火灾等异常时声光报警。ESP8266 WiFi模块将系统状态数据上传云端物联网平台实现远程监控。

1.2 国内外研究现状

在国内外，针对智能回收箱及物联网监测系统的研究都在不断深入且取得了一定成果。

国外在相关领域起步相对较早，部分智能回收系统集成超声波测距、重量传感器和无线通信模块，通过LoRa或NB-IoT将回收箱状态数据传输至管理中心，实现集中监控和满箱预警。一些系统还集成了温度传感器和烟雾传感器，实现火灾隐患检测和报警，并利用云平台进行历史数据存储和分析，大幅提升了回收箱管理的智能化水平。

国内近年来也高度重视智能回收发展，不少企业和科研团队投入到这一领域的研究中。基于STM32单片机配合多传感器和WiFi通信模块的方案，因性价比高而得到广泛关注。然而，现有方案多数侧重单一的容量监测功能，对从容量监测到震动检测再到火灾预警和云平台远程监控的全闭环流程尚缺乏系统性探讨。

综合来看，智能回收箱监测技术正朝着更加智能、更加多元、更加联网的方向发展。对于预算有限的中小城市而言，高端智能回收系统成本过高，难以推广。而基于STM32单片机配合HC-SR04、HX711、SW-420和ESP8266 WiFi模块的轻量化方案，成本低、功能全面、具备多参数监测和远程通信能力，非常适合旧衣回收箱的智能化需求。如何在有限的成本预算下，实现容量监测、重量检测、震动检测、火灾预警和云平台远程监控的全闭环流程，是一个具有实用价值的研究课题。

1.3 研究内容与方法

本研究围绕基于STM32单片机的旧衣回收箱监测系统展开，重点聚焦于多参数状态监测、异常报警与云平台远程监控几大方面。在状态监测上，选取HC-SR04超声波模块监测箱内容量，HX711称重模块监测重量并融合计算填充率，SW-420震动传感器检测异常撞击，DHT11温湿度传感器监测箱内环境，MQ-2烟雾传感器监测烟雾浓度。针对异常报警，当震动、烟雾、填充率或温度超出阈值时触发蜂鸣器和LED灯声光报警。针对箱门控制，通过SG90舵机实现按键触发后箱门自动开启与关闭。针对远程监控，通过ESP8266 WiFi模块将系统状态数据上传至云端物联网平台实现远程监控。

研究方式主要采用理论分析与实践结合，先对系统功能需求进行深入分析，构建理论框架，再通过实际搭建系统、模拟回收箱场景进行测试验证，根据测试结果不断优化改进，以完善整个系统。