基于PLC技术的智能语音识别垃圾分类系统设计

◎王琮泽 李彪 高龙毅 赵慎书 苏哲

（作者单位：1.吉林建筑大学电气与计算机学院；2.榆树市住房和城乡建设局）

近年来PLC技术日益精进，社会需求量也越来越多。PLC即可编程控制器，其内部缓存执行逻辑计算、数数和四则运算等内部执行命令。越来越多的产品与PLC结合创造出了更多的可能性，此外随着全世界环保意思的逐渐增强，我国实施了蓝天保卫战的战略措施，加强了对环境保卫的意识，全国各大城市已经实施了对垃圾分类的措施，基于这两大趋势，基于PLC技术的智能语音识别垃圾分类系统设计项目应运而生。

引言：随着现代科学技术的提高，在这个信息时代，PLC控制技术与人工智能语音识别系统飞速发展和广泛应用，将这些已经逐渐融入人们生活的技术应用到智能垃圾分类系统中，能够极大地方便使用者，便于掌握。

“人工智能”正在潜移默化给予各行业带来巨大改变，将最繁琐、最枯燥、最耗时的工作交给智能系统完成，不仅大大提高效率，而且能更好的把人力资源进行分配，减少成本。目前我国仍然存在着许多环境污染的问题，我国各地区逐步开始实施垃圾分类。但垃圾种类复杂，人们难以准确快速的进行分类，而此时智能垃圾分类系统便可以体现出其使用性和优越性，经过调查与研究，我们可以基于PLC技术设计出智能型分类垃圾箱，可以保证在低能耗、低成本的前提下，只需与其对话，便可将垃圾合理分类，并投入对应的自动打开的垃圾箱中。可以大大提高人们生活垃圾分类效率并减少垃圾分类指导者和志愿者的劳动。

一、智能语音识别垃圾分类系统的功能

废物监视日志、用户交互、退出系统、太阳能供能系统，一套完整的综合自动化软件，实现了硬件配置和软件编译，该系统在国内实现了垃圾分选过程的实时数据采集与处理、自动控制和数据传输

二、智能语音识别垃圾分类系统概述

生活垃圾自动分类系统采用经典的集散式操作控制系统完成，该系统主要由中央操控室上位机系统、线上PLC控制站、控制及检测设备组成。上位机集中监控整个生活垃圾分选现场设备的运行，并实现整个操作过程的垃圾分类管理。现场PLC系统在线实时采集各各垃圾回收站监视的测量参数，并及时将已填充满的垃圾箱向管理者汇报并及时进行清空。PLC系统采用经典的以太网虚拟连接，可以完美实现实时检测问题。并且采用标准的TCP/IP协议，方便操作与扩容。

三、智能语音识别垃圾分类系统的硬件配置

生活垃圾智能分类PLC控制系统配置有1个现场PLC站，3个智能的I／O从站，根据生活垃圾箱位置的分布所控制设备的位置分布，所需要的模拟量I／O点数、数字量I／O点数以及特殊I／O点数来布置PLC站及I／O从站，并选择相应的硬件模块配置。在本项目中所用的PLC及其模块配置如下：

1.CPU处理器：准备使用西门子的ET200S系列处理器，IM151-8PN／DPCPU；

2.智能输入/输出模块：准备使用用西门子的IM151-3PN高性能型接口模块；

3.数字量模拟信号输入与输出模块：DI×24VDC，将采用8个点源输入数字量输入模块，DO×24VDC／0.5A，拥有极性反接保护性质的8点输出数字量输出模块；

4.模拟量数字通道模块：4AI×I2WIREST，四通道二线制模拟量的输入模块，2AO×IHS，二通道模拟量的输出模块；

5.电源模块：主要由太阳能电池充电模块和供电模块组成，白天时由太阳能所储蓄的电进行供电，多余的电由电池存储，并在晚上无太阳时用存储的电进行供电，没有应用国家电网的电，实现了电能的节约运用；

6.操作员操作接触屏：准备使用西门子TP700紧凑型的接触屏。可以实时更改梯形图控制分类；

7.用户系统设置，系统直接获取用户语音、多个端点检测、使用量特征值的筛选与提取、用户反馈数据、控制操作系统运行、语音识别。

四、智能语音识别垃圾分类系统的结构框图

五、智能语音识别垃圾分类系统的技术难点

1.HMM隐马尔科夫模型，基于VC2005编译环境下的的多线程编程，实现算法的并行运算。

2.语音识别的效率。

3.压缩语音编码比特率与话音存储、语音识别及语音合成等技术。

4.Win函数创建和中止线程。

5.端点检测及分帧加窗。

六、结语

目前我国仍然存在着许多环境污染的问题，我国各地区逐步开始实施垃圾分类。但是针对于目前我国分类垃圾的实施处在初步阶段，出现的各类问题，垃圾种类复杂，人们难以准确快速的进行分类，而此时智能垃圾分类系统便可以体现出其使用性和优越性，经过调查与研究，我们可以用基于其内部存储执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数和算术运算等操作指令的可编程逻辑运算器的技术设计出智能型分类垃圾箱，可以保证在低能耗、低成本的前提下，只需与其对话，便可将垃圾合理分类，并投入对应的自动打开的垃圾箱中。可以大大提高人们生活垃圾分类效率并减少垃圾分类指导者和志愿者的劳动。