中學(xué)生科技創(chuàng)新項(xiàng)目申報(bào)書(shū)項(xiàng)目名稱：基于Arduino的智能垃圾分類監(jiān)測(cè)與引導(dǎo)系統(tǒng)一、項(xiàng)目背景與意義隨著垃圾分類政策深入推進(jìn)，校園作為人員密集場(chǎng)所，垃圾產(chǎn)生量大且分類效率偏低。目前校園垃圾分類主要依賴人工督導(dǎo)，存在分類準(zhǔn)確率不穩(wěn)定、管理成本高的問(wèn)題；而市場(chǎng)上的智能垃圾分類設(shè)備因造價(jià)高昂，難以在中小學(xué)校園大規(guī)模推廣。我們團(tuán)隊(duì)結(jié)合信息技術(shù)與環(huán)保需求，計(jì)劃開(kāi)發(fā)一套低成本、易推廣的智能垃圾分類監(jiān)測(cè)系統(tǒng)：通過(guò)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)實(shí)現(xiàn)垃圾類型的自動(dòng)識(shí)別與投放引導(dǎo)，既提升校園垃圾分類效率，也為青少年參與環(huán)?？萍紕?chuàng)新提供實(shí)踐范例。二、研究目標(biāo)1.設(shè)計(jì)并制作一套基于Arduino開(kāi)源硬件的智能垃圾分類監(jiān)測(cè)裝置，實(shí)現(xiàn)對(duì)常見(jiàn)四類垃圾（可回收物、有害垃圾、廚余垃圾、其他垃圾）的自動(dòng)識(shí)別與投放引導(dǎo)。2.優(yōu)化系統(tǒng)算法，使垃圾識(shí)別準(zhǔn)確率達(dá)到85%以上（校園場(chǎng)景下），并將硬件成本控制在傳統(tǒng)設(shè)備的1/5以內(nèi)。3.完成系統(tǒng)在校園垃圾桶的試點(diǎn)應(yīng)用，形成可推廣的“校園垃圾分類+科技創(chuàng)新”實(shí)踐模式。三、研究?jī)?nèi)容與技術(shù)路線（一）研究?jī)?nèi)容1.硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì)2.軟件算法開(kāi)發(fā)通過(guò)ArduinoIDE編寫(xiě)程序，實(shí)現(xiàn)多傳感器數(shù)據(jù)的融合處理：圖像模塊捕捉垃圾外觀特征，與預(yù)存的“垃圾特征庫(kù)”比對(duì)，修正重量識(shí)別的誤差；最終通過(guò)OLED屏顯示分類結(jié)果，語(yǔ)音模塊播放投放引導(dǎo)（如“請(qǐng)將廢紙投入可回收物桶”）。3.系統(tǒng)測(cè)試與優(yōu)化在校園選取3個(gè)試點(diǎn)垃圾桶，投放不同類型垃圾（如塑料瓶、電池、果皮、紙巾）各50次，記錄識(shí)別準(zhǔn)確率。根據(jù)測(cè)試結(jié)果調(diào)整算法參數(shù)（如重量閾值、圖像特征權(quán)重），優(yōu)化系統(tǒng)穩(wěn)定性與識(shí)別精度。（二）技術(shù)創(chuàng)新點(diǎn)1.低成本多傳感融合：摒棄復(fù)雜的工業(yè)級(jí)圖像識(shí)別模塊，采用“重量+簡(jiǎn)化圖像”雙傳感融合算法，硬件成本控制在[X]元以內(nèi)，適合校園普及。2.校園場(chǎng)景適配：針對(duì)校園垃圾類型單一、投放場(chǎng)景固定的特點(diǎn)，優(yōu)化算法模型，優(yōu)先識(shí)別紙張、塑料瓶、食品包裝等高頻垃圾，提升識(shí)別效率。3.交互友好性設(shè)計(jì)：結(jié)合語(yǔ)音提示與燈光引導(dǎo)（如綠色燈亮表示可投放），降低使用門檻，適配不同年齡段師生的操作習(xí)慣。四、研究方法1.文獻(xiàn)研究法：查閱垃圾分類政策文件、Arduino硬件開(kāi)發(fā)案例、圖像識(shí)別算法入門資料，明確研究方向與技術(shù)可行性。2.實(shí)驗(yàn)法：搭建硬件原型，通過(guò)投放不同垃圾測(cè)試傳感器性能，迭代優(yōu)化算法邏輯。3.調(diào)查法：發(fā)放校園垃圾分類現(xiàn)狀問(wèn)卷（覆蓋3個(gè)年級(jí)共100人），訪談后勤人員了解管理痛點(diǎn)，為系統(tǒng)設(shè)計(jì)提供需求依據(jù)。4.模擬法：使用Tinkercad電路仿真軟件模擬硬件連接，提前排查電路設(shè)計(jì)隱患；通過(guò)Python編寫(xiě)簡(jiǎn)易圖像識(shí)別腳本，驗(yàn)證算法邏輯可行性。五、預(yù)期成果1.實(shí)物成果：完成1套智能垃圾分類監(jiān)測(cè)系統(tǒng)原型，在校園3個(gè)垃圾桶完成試點(diǎn)應(yīng)用，形成《系統(tǒng)操作手冊(cè)》。2.學(xué)術(shù)成果：撰寫(xiě)《基于Arduino的校園智能垃圾分類系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)踐》研究報(bào)告，記錄技術(shù)方案、測(cè)試數(shù)據(jù)與優(yōu)化過(guò)程。3.應(yīng)用成果：若系統(tǒng)效果良好，向?qū)W校申請(qǐng)擴(kuò)大試點(diǎn)范圍，并聯(lián)系社區(qū)垃圾分類站探討推廣可能性。4.競(jìng)賽成果：參加市級(jí)青少年科技創(chuàng)新大賽、物聯(lián)網(wǎng)設(shè)計(jì)競(jìng)賽，爭(zhēng)取獲得獎(jiǎng)項(xiàng)以擴(kuò)大項(xiàng)目影響力。六、實(shí)施計(jì)劃階段時(shí)間核心任務(wù)------------------------------------------------------------------------------------------準(zhǔn)備階段第1-2月完成文獻(xiàn)調(diào)研、校園垃圾分類現(xiàn)狀調(diào)查，確定硬件選型與算法框架，繪制電路設(shè)計(jì)圖。實(shí)施階段第3-5月采購(gòu)硬件材料，搭建電路并調(diào)試傳感器；編寫(xiě)軟件程序，實(shí)現(xiàn)多傳感數(shù)據(jù)融合算法。測(cè)試階段第6-7月校園試點(diǎn)測(cè)試，收集用戶反饋，優(yōu)化系統(tǒng)識(shí)別準(zhǔn)確率與交互體驗(yàn)；整理測(cè)試數(shù)據(jù)?？偨Y(jié)階段第8月完成研究報(bào)告撰寫(xiě)，制作項(xiàng)目展示展板，準(zhǔn)備科技創(chuàng)新競(jìng)賽答辯；申請(qǐng)專利（若符合條件）。七、人員分工組長(zhǎng)：[姓名]，統(tǒng)籌項(xiàng)目進(jìn)度，協(xié)調(diào)組內(nèi)分工，對(duì)接學(xué)校指導(dǎo)老師。硬件組：[姓名1]、[姓名2]，負(fù)責(zé)電路焊接、硬件組裝與故障排查。軟件組：[姓名3]、[姓名4]，編寫(xiě)Arduino程序，優(yōu)化圖像識(shí)別與數(shù)據(jù)處理算法。調(diào)研組：[姓名5]、[姓名6]，開(kāi)展校園垃圾分類調(diào)研，收集用戶需求與測(cè)試反饋。宣傳組：[姓名7]，制作項(xiàng)目展示材料，撰寫(xiě)競(jìng)賽申報(bào)文案，推廣項(xiàng)目成果。八、經(jīng)費(fèi)預(yù)算支出項(xiàng)目預(yù)算金額說(shuō)明--------------------------------------------------------------------------------------------------硬件材料約[X]元Arduino板、傳感器、顯示屏、語(yǔ)音模塊、電路板等耗材。調(diào)研與交通費(fèi)約[X]元校園調(diào)研交通、社區(qū)垃圾分類站走訪等費(fèi)用。其他（備用金）約[X]元應(yīng)對(duì)硬件損壞、算法優(yōu)化額外支出等不可預(yù)見(jiàn)費(fèi)用。**總計(jì)**約[X]元—九、指導(dǎo)老師意見(jiàn)（此處由指導(dǎo)老師填寫(xiě)，示例參考：“該項(xiàng)目結(jié)合環(huán)保需求與開(kāi)源硬件技術(shù)，選題新穎且貼近校園實(shí)際。團(tuán)隊(duì)成員分工明確，研究方案邏輯清晰，技術(shù)路線具備可行性。建議在算法優(yōu)化階段注重?cái)?shù)據(jù)積累，確保識(shí)別準(zhǔn)確率達(dá)標(biāo)。同意申報(bào)?！保┦W(xué)校意見(jiàn)（此處由學(xué)校填寫(xiě)