2024基于AI的鄉(xiāng)村垃圾智能識(shí)別分類(lèi)箱

基于AI11目 次前????言 2范圍 3規(guī)范性引用文件 3適用范圍 3術(shù)語(yǔ)和定義 3設(shè)計(jì)和開(kāi)發(fā)要求 4基本功能 5技術(shù)要求 5型式試驗(yàn)與出廠(chǎng)檢驗(yàn) 9試驗(yàn)方法 12安全和隱私要求 13性能評(píng)估和優(yōu)化 13維護(hù)和更新 14標(biāo)志、包裝、使用說(shuō)明書(shū)、運(yùn)輸和貯存 14PAGEPAGE10基于AI的鄉(xiāng)村垃圾智能識(shí)別分類(lèi)箱范圍（AI）保護(hù)。AI檢驗(yàn)規(guī)則、標(biāo)志、包裝、使用說(shuō)明、運(yùn)輸和貯存等。本標(biāo)準(zhǔn)適用于垃圾分類(lèi)和環(huán)衛(wèi)行業(yè)的基于AI的鄉(xiāng)村垃圾智能識(shí)別分類(lèi)箱。規(guī)范性引用文件適用于本文件。凡是不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改單，適用于本文件。GB4208外殼防水等級(jí)GB/T2423.1 電工電子產(chǎn)品環(huán)境試驗(yàn) 第2部分：試驗(yàn)方法 試驗(yàn)A：低溫GB/T2423.2 電工電子產(chǎn)品環(huán)境試驗(yàn) 第2部分：試驗(yàn)方法 試驗(yàn)B：高溫GB/T2423.4 電工電子產(chǎn)品基本環(huán)境試驗(yàn)規(guī)程 試驗(yàn)方法：交變濕熱試驗(yàn)方GB/T2423.5 電工電子產(chǎn)品環(huán)境試驗(yàn) 第2部分：試驗(yàn)方法 試驗(yàn)Ea和導(dǎo)則：沖擊GB/T2423.8 電工電子產(chǎn)品環(huán)境試驗(yàn) 第2部分：試驗(yàn)方法 試驗(yàn)Ed：自由跌落GB/T2423.10 電工電子產(chǎn)品環(huán)境試驗(yàn) 第2部分試驗(yàn)方法 試驗(yàn)Fc和導(dǎo)則振（正弦）適用范圍本標(biāo)準(zhǔn)適用于所有開(kāi)發(fā)、實(shí)施和維護(hù)基于AI的鄉(xiāng)村垃圾智能識(shí)別系統(tǒng)的企業(yè)和組織。4.術(shù)語(yǔ)和定義鄉(xiāng)村垃圾：涵蓋農(nóng)村地區(qū)產(chǎn)生的各類(lèi)廢棄物，包括但不限于生活垃圾、農(nóng)業(yè)廢棄物和其他非可回收資源。AI識(shí)別系統(tǒng)：利用人工智能技術(shù)進(jìn)行圖像識(shí)別和分類(lèi)的系統(tǒng)，用于準(zhǔn)確辨識(shí)和分類(lèi)鄉(xiāng)村垃圾。設(shè)計(jì)和開(kāi)發(fā)要求數(shù)據(jù)采集和處理：系統(tǒng)應(yīng)采集廣泛的鄉(xiāng)村垃圾圖像數(shù)據(jù)，以建立強(qiáng)大的訓(xùn)練數(shù)據(jù)集。數(shù)據(jù)處理過(guò)程應(yīng)保障隱私和安全，并符合相關(guān)法規(guī)。模型設(shè)計(jì)：YOLOv4YOLOv4采CSPDarknet53CSPDarknet53CrossStagePartial（CSP）Darknet53網(wǎng)絡(luò)，以改進(jìn)梯度流并CSPbkbonepth提高了網(wǎng)絡(luò)的訓(xùn)練穩(wěn)定性。Darknet5353層的卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，專(zhuān)門(mén)設(shè)計(jì)用于目標(biāo)檢測(cè)。它由一系列卷積層和殘差連接組成，用于學(xué)習(xí)輸入圖像的高級(jí)特征。YOLOv4FeaturePyramidNetwork（FPN）結(jié)構(gòu)，用于解決多尺度目標(biāo)檢測(cè)問(wèn)FPN一個(gè)金字塔結(jié)構(gòu)中。這允許模型在處理小目標(biāo)和遠(yuǎn)處目標(biāo)時(shí)更具有靈活性。YOLOv4引入了一些被稱(chēng)為"BagofFreebies"（BoF）和"BagofSpecials"（BoS）的技術(shù)，以進(jìn)一步提高模型的性能。BoFCutMix、Mosaic數(shù)據(jù)增強(qiáng)BoS（PathAggregationNetwork）模塊、SAM（SpatialAttentionModule）等，以增強(qiáng)模型的特征表示和檢測(cè)性能。圖1是YOLOv4模型的示意圖。圖1.YOLOv4模型結(jié)構(gòu)示意圖基本功能智慧人臉檢測(cè)模塊智慧人臉質(zhì)量評(píng)分模塊利用智慧人臉檢測(cè)模塊檢測(cè)到人臉圖像，進(jìn)行大頭貼的裁剪，并對(duì)裁剪的圖像，利用人臉質(zhì)量評(píng)分模塊對(duì)人臉質(zhì)量進(jìn)行打分。智慧垃圾識(shí)別模塊利用傳感，檢測(cè)到有人靠近時(shí)，迅速給垃圾識(shí)別模塊發(fā)指令，使其進(jìn)行垃圾識(shí)別，識(shí)別成功后開(kāi)啟相應(yīng)的箱體門(mén)供用戶(hù)投放垃圾。硬件和軟件環(huán)境：提供最佳的硬件環(huán)境支持，確保系統(tǒng)在實(shí)際場(chǎng)景中能夠高效運(yùn)行。系統(tǒng)應(yīng)具備良好的可擴(kuò)展性，以適應(yīng)不同規(guī)模的鄉(xiāng)村垃圾處理需求。用戶(hù)界面：提供直觀且易用的用戶(hù)界面，使使用者能夠監(jiān)控和管理系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)。界面應(yīng)具備良好的響應(yīng)性，以適應(yīng)不同終端設(shè)備。技術(shù)要求性能指標(biāo)應(yīng)符合表1的規(guī)定表1項(xiàng)目指標(biāo)要求工作溫度（-10~+40）℃平均相對(duì)濕度20%~80%（非冷凝）大氣壓力（80~160）kpa貯存溫度（-10~+55）℃圖像識(shí)別最佳識(shí)別距離10~30CM，識(shí)別速度≤1.5S紅外感應(yīng)傳感器感應(yīng)距離≤30CM.響應(yīng)時(shí)間＜20mS光敏照度傳感器觸發(fā)閾值<10Lux一般要求鄉(xiāng)村垃圾智能分類(lèi)箱應(yīng)符合本標(biāo)準(zhǔn)的要求，并按規(guī)定的程序和國(guó)家授權(quán)機(jī)構(gòu)審批的圖樣和技術(shù)文件制造。環(huán)境條件a) 溫度：（-10～+40）℃；b) 平均相對(duì)濕度：20～80%（非冷凝）；c) 大氣壓力：(80～116)kPa；d) 貯存溫度為：（-10～+55）℃?；竟δ芑A(chǔ)功能開(kāi)機(jī)語(yǔ)音；安卓屏顯示；掃描器掃碼；按鍵功能。防夾手。強(qiáng)制關(guān)門(mén)功能。g 1個(gè)箱門(mén)。h)關(guān)門(mén)語(yǔ)音。補(bǔ)光燈補(bǔ)光燈開(kāi)啟；補(bǔ)光燈關(guān)閉。滿(mǎn)溢報(bào)警平臺(tái)正常產(chǎn)生滿(mǎn)溢報(bào)警；平臺(tái)正常解除滿(mǎn)溢報(bào)警。滿(mǎn)溢不鎖箱門(mén)。控制板與安卓屏通信按鍵觸發(fā)攝像頭開(kāi)啟時(shí)給安卓屏發(fā)送拍照命令外觀及結(jié)構(gòu)要求安卓屏嵌入面板中，兩側(cè)必須涂防水玻璃膠，安卓屏與面板間不應(yīng)有明顯的凹痕、劃傷、裂縫和變形，不應(yīng)有氣泡、龜裂和脫落。智慧垃圾袋識(shí)別模塊應(yīng)正面嵌入面板底部，不應(yīng)對(duì)紅外人體檢測(cè)傳感器造成干涉，紅外人體檢測(cè)傳感器檢測(cè)距離保持在15～30cm,應(yīng)做好識(shí)別模塊的防水。識(shí)別模塊需添加光感對(duì)垃圾袋補(bǔ)光。技術(shù)參數(shù)指標(biāo)技術(shù)參數(shù)指標(biāo)見(jiàn)表2表2產(chǎn)品尺寸1590*940*1760mm（長(zhǎng)*寬*高）箱體材質(zhì)鍍鋅板+戶(hù)外塑粉靜電噴涂箱內(nèi)容量240LX2顯示屏7)無(wú)線(xiàn)通信5G網(wǎng)絡(luò)掃碼器自動(dòng)識(shí)別二維碼信息投放門(mén)驅(qū)動(dòng)方式3防夾手檢測(cè)行程開(kāi)關(guān)傳感器滿(mǎn)箱檢測(cè)紅外對(duì)射傳感器供電市電AC220V工作環(huán)境-10℃～+60℃ ；20～80%RH垃圾識(shí)別最佳識(shí)別距離10～30CM識(shí)別速度≤1.5S紅外感應(yīng)傳感器感應(yīng)距離≤30CM響應(yīng)時(shí)間＜20mS光敏照度傳感器觸發(fā)閾值＜10Lux垃圾識(shí)別率技術(shù)指標(biāo)垃圾識(shí)別率技術(shù)指標(biāo)見(jiàn)表3表3晝夜模式垃圾類(lèi)型識(shí)別率1.白天紙制品>92%塑料制品>92%棉織品>90%泡沫制品>91%鋁制品>90%2.黑夜紙制品>92%塑料制品>92%棉織品>90%泡沫制品>91%鋁制品>90%人臉檢測(cè)率技術(shù)指標(biāo)人臉檢測(cè)率技術(shù)指標(biāo)見(jiàn)表4表4m1秒人臉檢測(cè)智能垃圾投放分類(lèi)箱經(jīng)工作溫度試驗(yàn)后，應(yīng)符合7.4的規(guī)定，應(yīng)符合7.57.6的要求。智能垃圾投放分類(lèi)箱經(jīng)貯存溫度試驗(yàn)后，應(yīng)符合7.4的規(guī)定，應(yīng)符合7.57.6的要求。智能垃圾投放分類(lèi)箱經(jīng)交變濕熱試驗(yàn)后，應(yīng)符合7.4的規(guī)定，應(yīng)符合7.5、7.6的要求。檢測(cè)儀外殼防水性能應(yīng)符合GB4208-2008中防護(hù)等級(jí)IP65的規(guī)定。型式試驗(yàn)與出廠(chǎng)檢驗(yàn)檢驗(yàn)分出檢驗(yàn)和型式檢驗(yàn)，檢驗(yàn)項(xiàng)目見(jiàn)表5。表5序號(hào)檢驗(yàn)項(xiàng)目試驗(yàn)要求試驗(yàn)方法出廠(chǎng)檢驗(yàn)型式檢驗(yàn)1電氣性能和基本功能測(cè)試7.39.2○○2外觀、結(jié)構(gòu)檢查7.4-○○3技術(shù)參數(shù)指標(biāo)7.59.2○○4工作溫度試驗(yàn)7.89.3-○5貯存溫度試驗(yàn)7.99.4-○6交變濕熱試驗(yàn)7.109.5-○7外殼防水性能7.119.6-○間為2D。出場(chǎng)檢驗(yàn)智能垃圾箱由制造廠(chǎng)質(zhì)量檢驗(yàn)部門(mén)逐臺(tái)進(jìn)行，檢驗(yàn)合格并發(fā)給合格證后方可出廠(chǎng)。型式檢驗(yàn)有下列情況之一時(shí)，應(yīng)進(jìn)行型式檢驗(yàn)新產(chǎn)品試制定型鑒定或老產(chǎn)品轉(zhuǎn)廠(chǎng)生產(chǎn)時(shí);正式生產(chǎn)后如結(jié)構(gòu)、材料、工藝有較大改變，可能影響產(chǎn)品性能時(shí);正常生產(chǎn)的檢測(cè)儀每31次;2年以上再次恢復(fù)生產(chǎn)時(shí);出廠(chǎng)檢驗(yàn)結(jié)果與上次型式檢驗(yàn)有較大差異時(shí);國(guó)家有關(guān)機(jī)構(gòu)提出要求時(shí)。型式檢驗(yàn)應(yīng)由國(guó)家授權(quán)的檢測(cè)檢驗(yàn)機(jī)構(gòu)負(fù)責(zé)進(jìn)行。抽樣從出廠(chǎng)檢驗(yàn)合格的檢測(cè)儀中按GB/T10111規(guī)定的方法進(jìn)行。抽樣基數(shù)不少于10臺(tái)，抽樣數(shù)量不少于3臺(tái)判定規(guī)則受檢檢測(cè)儀為3臺(tái)。在檢驗(yàn)中，如7.5、7.6、7.7、7.8、7.9、7.10、7.11中有1臺(tái)項(xiàng)不合格，或其他項(xiàng)目中有2臺(tái)項(xiàng)不合格，則判該批產(chǎn)品為不合格。如不包括7.5、7.6、7.7、7.8、7.9、7.10、7.11的其他項(xiàng)目中有1臺(tái)項(xiàng)不合格則對(duì)全項(xiàng)目加倍復(fù)檢，如仍有不合格，則判該批稱(chēng)重顯示儀表為不合格。環(huán)境條件除環(huán)境試驗(yàn)或有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)中另有規(guī)定外，試驗(yàn)應(yīng)在下列環(huán)境條件中進(jìn)行：a)（15～35）℃;b)相對(duì)濕度：45%～75%;（80～16）kpa。外觀及結(jié)構(gòu)檢驗(yàn)檢驗(yàn)員目測(cè)柜體是否有明顯凹痕、劃傷、裂縫和變形，不應(yīng)有氣泡、龜裂和脫落;箱體頂部是否有未封閉的進(jìn)水孔;鎖頭是否易于打開(kāi)和鎖緊。工作溫度試驗(yàn)低溫工作試驗(yàn)按GB/T2423.1中試驗(yàn)Ab規(guī)定的方法進(jìn)行，在溫度為（03）攝像頭通電，穩(wěn)定2h后，測(cè)定基本誤差，以后每小時(shí)測(cè)定1次基本誤差，測(cè)量3次，取其算術(shù)平均值作為測(cè)定值，并檢查其外觀。高溫工作試驗(yàn)按GB/T2423.2中試驗(yàn)Bb規(guī)定的方法進(jìn)行，在溫度為（40±2）℃條件下，將重顯示儀表通電，穩(wěn)定2h后，測(cè)定基本誤差，以后每小時(shí)測(cè)定1次基本誤差，測(cè)量3次，取其算術(shù)平均值作為測(cè)定值，并檢查其外觀。貯存溫度實(shí)驗(yàn)8.6.1低溫貯存試驗(yàn)按GB/T2423.1中試驗(yàn)Ab規(guī)定的方法進(jìn)行，在溫度為（-10±2）℃條件下，持續(xù)時(shí)間為16h。試驗(yàn)中重顯示儀表不包裝、不通電，不進(jìn)行中間檢測(cè)。試驗(yàn)后，在試驗(yàn)箱中恢復(fù)到7.2規(guī)定的條件下保持2h，在測(cè)定基本誤差，并檢查其外觀。8.6.1高溫貯存試驗(yàn)按GB/T2423.2中試驗(yàn)Bb規(guī)定的方法進(jìn)行，在溫度為（55±2）℃條件下，持續(xù)時(shí)間為16h。試驗(yàn)中重顯示儀表不包裝、不通電，不進(jìn)行中間檢測(cè)。試驗(yàn)后，在試驗(yàn)箱中恢復(fù)到7.2規(guī)定的條件下保持2h，再測(cè)定基本誤差，并檢查其外觀。交變濕熱試驗(yàn)按GB/T2423.4中試驗(yàn)Db規(guī)定的方法進(jìn)行，高溫溫度為（55±2）℃，持續(xù)時(shí)間為96h。重顯示儀表不包裝、不開(kāi)機(jī)，不進(jìn)行中間檢測(cè)。試驗(yàn)后，在試驗(yàn)箱中恢復(fù)到7.2規(guī)定的條件下保持2h，再測(cè)定基本誤差，并檢查其外觀。8.8振動(dòng)試驗(yàn)按GB/T2423.10中試驗(yàn)Fc規(guī)定的方法進(jìn)行，嚴(yán)酷等級(jí)：掃頻頻率范圍（10～150）Hz，加速度幅值為50m/s2，掃頻循環(huán)次數(shù)5次，垃圾箱不包裝，不通電，不進(jìn)行中間檢測(cè)。試驗(yàn)后，進(jìn)行外觀檢查和測(cè)定基本誤差。8.9.沖擊試驗(yàn)按GB/T2423.5中試驗(yàn)Ea規(guī)定的方法進(jìn)行，嚴(yán)酷等級(jí)：峰值加速度為200m/s2，脈沖持續(xù)時(shí)間為（11±1）ms，3個(gè)軸線(xiàn)每個(gè)方向連續(xù)沖擊3次（18次，重顯示儀表不包裝，不開(kāi)機(jī)，不進(jìn)行中間檢測(cè)，試驗(yàn)后，進(jìn)行外觀檢查和測(cè)定基本誤差。跌落試驗(yàn)按GB/T2423.8中試驗(yàn)Ed規(guī)定的方法進(jìn)行，嚴(yán)酷等級(jí)：跌落高度0.5m，以正常使用方向自由落向平滑、堅(jiān)硬的混凝土面上共2次，垃圾箱不包裝，不進(jìn)行中間檢測(cè)，試驗(yàn)后，進(jìn)行外觀檢查，再測(cè)定基本誤差。外殼防護(hù)性能試驗(yàn)按GB4208-2008中防護(hù)等級(jí)IP40規(guī)定的方法進(jìn)行。試驗(yàn)方法環(huán)境條件除環(huán)境試驗(yàn)或有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)中另有規(guī)定外，試驗(yàn)應(yīng)在下列環(huán)境條件中進(jìn)行：a)（15～35）℃;b)相對(duì)濕度：45%～75%;c)（80~116）kpa。識(shí)別率技術(shù)指標(biāo)測(cè)試試驗(yàn)白天和夜晚分別拿不同種類(lèi)垃圾測(cè)試100次，記錄成功開(kāi)門(mén)的次數(shù)，識(shí)別時(shí)間、感應(yīng)距離、響應(yīng)時(shí)間是否達(dá)標(biāo)。人臉頭像采集上傳后，通過(guò)訪(fǎng)問(wèn)平臺(tái)或手機(jī)APP端查看統(tǒng)計(jì)人臉識(shí)別成功率。工作溫度試驗(yàn)低溫工作試驗(yàn)按GB/T2423.1中試驗(yàn)Ab規(guī)定的方法進(jìn)行，在溫度為（0±3）℃條件下，將智能垃圾箱通電，穩(wěn)定2h后，測(cè)定基本誤差，以后每小時(shí)測(cè)定1次人臉、垃圾識(shí)別率，測(cè)量3次，并檢查安卓屏和智慧垃圾識(shí)別模塊外觀。高溫工作試驗(yàn)按GB/T2423.2中試驗(yàn)Bb規(guī)定的方法進(jìn)行，在溫度為（40±2）℃條件下，將智2h后，測(cè)定基本誤差，以后每小時(shí)測(cè)定1次人臉、垃圾識(shí)別率，3次，并檢查安卓屏和智慧垃圾識(shí)別模塊外觀。貯存溫度試驗(yàn)低溫貯存試驗(yàn)按GB/T2423.1中試驗(yàn)Ab規(guī)定的方法進(jìn)行，在溫度為（-10±2）℃條件下，持續(xù)時(shí)間為16h。試驗(yàn)中智能垃圾箱不包裝、不通電，不進(jìn)行中間檢測(cè)。試驗(yàn)后，在試驗(yàn)箱中恢復(fù)到7.2規(guī)定的條件下保持2h，在測(cè)定基本誤差，并檢查安卓屏和智慧垃圾識(shí)別模塊外觀。高溫貯存試驗(yàn)按GB/T2423.2中試驗(yàn)Bb規(guī)定的方法進(jìn)行，在溫度為（55±2）℃條件下，持續(xù)時(shí)間為16h。試驗(yàn)中智能垃圾箱不包裝、不通電，不進(jìn)行中間檢測(cè)。試驗(yàn)后，在試驗(yàn)箱中恢復(fù)到7.2規(guī)定的條件下保持2h，再測(cè)定基本誤差，并檢查安卓屏和智慧垃圾識(shí)別模塊外觀。交變濕熱試驗(yàn)按GB/T2423.4中試驗(yàn)Db規(guī)定的方法進(jìn)行，高溫溫度為（55±2）℃，持續(xù)時(shí)間為96h。智能垃圾箱不包裝、不開(kāi)機(jī)，不進(jìn)行中間檢測(cè)。試驗(yàn)后，在試驗(yàn)箱中恢復(fù)到7.2規(guī)定的條件下保持2h，再測(cè)定基本誤差，并檢查安卓屏和智慧垃圾識(shí)別模塊外觀。9.6外殼防水性能試驗(yàn)按GB4208-2008中防護(hù)等級(jí)IP65規(guī)定的方法進(jìn)行。安全和隱私要求數(shù)據(jù)安全確保在數(shù)據(jù)采集、存儲(chǔ)和傳輸過(guò)程中采用加密等安全措施。限制系統(tǒng)訪(fǎng)問(wèn)權(quán)限，僅允許授權(quán)人員訪(fǎng)問(wèn)相關(guān)數(shù)據(jù)。隱私保護(hù)：系統(tǒng)應(yīng)遵循相關(guān)隱私法規(guī)，確保用戶(hù)隱私不受侵犯。提供用戶(hù)選擇性的數(shù)據(jù)共享和存儲(chǔ)功能。性能評(píng)估和優(yōu)化準(zhǔn)確性評(píng)估：定期對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行準(zhǔn)確性評(píng)估，通過(guò)混淆矩陣等指標(biāo)驗(yàn)證系統(tǒng)分類(lèi)性能。性能優(yōu)化：定期優(yōu)化系統(tǒng)模型，以提高識(shí)別速度和準(zhǔn)確性。根據(jù)實(shí)際使用情況，優(yōu)化系統(tǒng)的資源利用效率。維護(hù)和更新系統(tǒng)監(jiān)測(cè)：部署監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)系