CN100595115C - 一种智能垃圾桶 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种智能垃圾桶，它能自动开关盖和主动提示用户倒垃圾，属于人机交互领域。它包括普通垃圾桶、超声波测距单元、RFID阅读器、开关盖控制单元、天线、无线网络、红外线进出判断单元和提醒装置。当垃圾桶上面的RFID阅读器感知到衣服上贴有电子标签的用户靠近垃圾桶时，它会通知开关盖控制单元打开盖顶，当用户离开时，RFID阅读器又会通知开关盖控制单元关闭桶盖；超声波测距单元判断垃圾桶是否装满，装满时，它会向提醒系统发送信号；红外线进出判断单元判断用户是否出门，出门时，向提醒系统发送信号；提醒装置收到表示“垃圾桶已满”“用户要出门”信号后，提醒用户倒垃圾。利用此发明使得垃圾桶更加清洁卫生，用户使用起来更加方便。

Description

一种智能垃圾桶

技术领域

本发明属于人机交互领域，其中涉及到RFID技术、红外感知技术和超声波测距技术，具体来说，涉及到一种自动开关盖和主动提示用户倒垃圾的垃圾桶。

背景技术

RFID即射频识别，是一种非接触式的自动识别技术，它通过射频信号自动识别目标对象并获取相关数据，识别工作无须人工干预，可工作于各种恶劣环境，可识别高速运动物体并可同时识别多个标签，操作快捷方便。最基本的RFID系统有三个部分组成：电子标签——由耦合元件及芯片组成，其中一般保存有约定格式的电子数据，附着在物体上标识目标对象；阅读器——读取(有时还可以写入)标签信息的设备，可设计为手持式或固定式；天线——在标签和读取器间传递射频信号。RFID技术制作的电子标签分两种：有源的和无源的电子标签，有源的电子标签感知距离为5～10m，无源的电子标签感知距离为1m。

RFID技术已经十分成熟，但是应用并不广泛。它在数字家庭和办公自动化方面的应用正在普及。在家庭中，为了防止垃圾异味散发，垃圾桶应该带有盖子且封闭严密。现今带有盖子的垃圾桶通常需要人工打开，或者把盖子顶开，或者要用脚踩下面的机关才能打开。这样就很不方便，而且容易把垃圾桶外壳也搞的很脏，影响家庭环境。另外，垃圾桶满时，用户会经常因疏忽而不能即时倒垃圾，导致垃圾堆积影响家居生活，需要一种自动开关盖且能提醒用户垃圾桶满了的智能垃圾桶。

利用数字家庭中的红外扫描设备、RFID系统和无线网络，现制造一种智能垃圾桶。

发明内容

为了克服以上的不足，本发明提供一种智能化的垃圾桶，当用户要丢垃圾时它自动打开顶盖，倒完后自动再合上，且当用户出门时，如果垃圾桶满了会自动提示用户倒垃圾。

一种智能垃圾桶，它主要包括普通垃圾桶、超声波测距单元、RFID阅读器、开关盖控制单元、天线、无线网络、红外线进出判断单元和提醒装置。

所述普通垃圾桶用于盛装垃圾。

所述超声波测距单元安装于垃圾桶顶盖的内侧，由超声波发射单元、超声波接收单元、计时单元、距离计算单元和信号发射单元五部分组成。它通过声波反射原理用于判断垃圾桶是否装满，当垃圾已满的时候发出一个代表垃圾桶已满的信号给提醒装置。

所述RFID阅读器安装在垃圾桶外壳上，用于感知并读取RFID电子标签的信息，并通知开关盖控制单元打开和关闭垃圾桶顶盖。它所感知并读取的范围为1米，电子标签为无源的RFID电子标签。

所述开关盖控制单元用于控制垃圾桶顶盖打开和关闭，当顶盖合上时，开关盖控制单元还会通知超声波发射单元向垃圾桶底部方向发一串超声波，关盖控制单元可以通过垃圾桶桶体和顶盖都装上电磁铁，控制电流方向，使得桶体和顶盖的磁极相吸或相斥，从而控制顶盖关上或打开，也可以通过电机带动齿轮传送而开关顶盖。

所述天线用于在标签和读取器间传递射频信号。

所述无线网络为数字家庭内部架设的无限局域网，用于传输超声波测距单元发出的信号给提醒装置。

所述红外线进出判断单元安装于门的内侧，它包括红外感应单元、红外线接收单元、距离计算单元、红外线扫描装置和进出判断单元。进出判断单元通过发射红外线，感知用户的出现，并判断用户是否出门。所述红外感应单元的感应区域为以门为中心，以距门的距离为半径的极坐标，门前2m内的扇型区域，并通过在发光源处设置屏蔽来限制红外光只能扫描到此区域。

所述提醒装置安装于门上内侧，当获取“垃圾已满”和“用户要出门”这两个信号后，向用户发出提醒信息。以LED电子屏显示提示消息或以音频输出语音提示，或两者皆有。

本发明的有益效果如下：

1、垃圾桶能在用户倒垃圾时自动打开顶盖，用户倒完垃圾离开时自动关闭顶盖。不需要接触垃圾桶就能打开顶盖既方便又卫生，也保持了垃圾桶外壁的清洁。即时关闭顶盖减少了垃圾异味的散发。

2、如果垃圾桶满而用户忘记倒了，它会在用户出门时提示用户顺便倒垃圾，避免了因忘记倒垃圾而导致垃圾堆积或者以后专门再跑一趟去倒垃圾。

附图说明

图1为智能垃圾桶结构图；

图2为超声波测距单元结构图；

图3为红外线进出判断单元结构图；

图4为智能垃圾桶工作的流程图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明进行进一步说明。

如图1所示为智能垃圾桶的结构图，它包括普通垃圾桶、超声波测距单元、REID阅读器、开关盖控制单元、天线、无线网络、红外线进出判断单元和提醒装置。

1、发明思想

电子标签象条形码标签一样可以贴在任何物品上，可以贴在经常临时盛垃圾的器皿上(比如水果盘、垃圾斗、烟灰缸等等)，还可以把标签贴在用户的衣着上(比如鞋子里面)。垃圾桶上安装RFID阅读器。在房间里安装用于电子标签和RFID阅读器之间传递射频信号的天线。当用户穿着贴有标签的衣着或拿这些贴有标签的器皿走近垃圾桶时，其上的电子标签被RFID阅读器感知，垃圾桶自动打开顶盖，当用户离开时感知不到电子标签又自动合上。

每次顶盖合上后，垃圾桶利用顶盖内侧上的超声波测距装置检测垃圾桶是否满了，如果满了，就通过家庭内部的无线局域网发一个信号给安装在门上的提醒装置。

当用户接近门口时，被门上的红外进出判断单元感知，然后判断用户是出门还是进门，如果是要出门，则发信号给提醒装置。如果提醒装置获取了垃圾桶已满和用户要出门的两条信号后，它就提醒用户出门时顺便倒垃圾。

2、模块说明

1)普通垃圾桶

普通垃圾桶用于盛装垃圾，可以是现在大部分家庭所使用的那种经过改造的垃圾桶。

2)超声波测距单元

超声波测距单元安装于垃圾桶顶盖的内侧，它通过声波反射原理用于判断垃圾桶是否装满，当垃圾已满的时候发出一个代表垃圾桶已满的信号给提醒装置。

如图2所示，该单元由5个小单元组成：超声波发射单元——发射超声波，超声波接收单元——接受反射回来的超声波，计时单元——记录发出超声波的时间和接收到反射波的时间；距离计算单元——由发出发射波和接受到反射波的时间差计算出垃圾距离垃圾桶顶盖的距离，判断出垃圾桶满与否；信号发射单元——如果垃圾桶满，发射一个信号给提醒装置。

当顶盖合上时，开关盖控制单元会通知超声波发射单元，它向垃圾桶底部方向发一串超声波，同时计时单元开始计时，超声波接收单元接收到超声波时停止计时，距离计算单元利用发射波和反射波的时间差来计算垃圾距顶盖的距离，从而得知垃圾桶是否满了。如果满了信号发射单元就发出一个代表垃圾桶已满的信号给提醒装置。

3)RFID阅读器

RFID阅读器安装在垃圾桶外壳上，它可以感知并读取1m范围内无源的RFID电子标签的信息。当用户穿着贴有电子标签的衣着或拿着贴有电子标签的临时盛放垃圾的器皿走近垃圾桶时，RFID阅读器就感知到，并读取电子标签内的信息，同时通知开关盖控制单元打开垃圾桶顶盖。用户倒完垃圾离开后，RFID阅读器感知不到电子标签，就通知开关盖控制单元关闭顶盖。

4)开关盖控制单元

开关盖控制单元，用于控制垃圾桶顶盖打开和关闭。实现该自动控制可以有很多办法。比如：垃圾桶桶体和顶盖都装上电磁铁，通过控制电流方向，使得桶体和顶盖的磁极相吸或相斥，从而控制顶盖关上或打开。也可以通过电机带动齿轮传送而开关顶盖。

5)天线

天线用于在标签和读取器间传递射频信号，属于RFID技术必备的设备，也是数字家庭建设中必备装置。

6)无线网络

无线网络用于传输超声波测距单元发出的信号给提醒装置，为数字家庭内部架设的无限局域网。

7)红外线进出判断单元

红外线进出判断单元，安装于门的内侧，用于发射红外线，感知用户的出现，并判断用户是否出门。

建立以门为中心，以距门的距离为半径的极坐标，则设置门前2m内的扇型区域为感应区，即通过在发光源处设置屏蔽来限制红外光只能扫描到此区域，当用户走进该区域时即刻被红外线进出判断单元感知。

如图3所示，该单元包含以下小单元：红外感应单元——感知用户并发射红外线；红外线接收单元——接受反射回来的红外线；距离计算单元——由红外线发射光与反射光的相位差计算用户距门的距离；进出判断单元——由前后多次测得的距离来判断用户是出门还是进门，如果是出门就传信号到提醒装置。

当用户走进感应区时，红外进出判断单元中的红外感应单元感知到并发射红外线，由红外线接收单元接收反射光，距离计算单元通过测量红外线发射光与反射光的相位差算得用户距门的距离半径，由进出判断单元判断：如果距离半径在变小，则判断用户是要出门，发一个表示用户要出门的信号给提醒装置，否则，判断用户是在进门，不做出反应。

8)提醒装置

提醒装置，安装于门上内侧。当获取“垃圾已满”和“用户要出门”这两个信号后，才发出提醒信息，以LED电子屏显示提示消息或以音频输出语音提示，或两者皆有。

3、工作流程

如图4所示为该智能垃圾桶的工作流程，其具体过程为：

1)当用户穿着贴有电子标签的衣着，或者拿着贴有标签的临时盛放垃圾的器皿走近垃圾桶时，垃圾桶上安装的RFID阅读器会感知到上面贴的电子标签，于是通知开关盖单元打开垃圾桶的顶盖。

2)用户倒完垃圾离开后，RFID阅读器感知不到电子标签，就通知开关盖控制单元关闭顶盖，关闭后由开关盖控制单元通知超声波测距单元启动。

3)超声波测距单元启动后，会朝垃圾桶底部发一串超声波后自动停止，检测垃圾距离顶盖的深度，从而得知垃圾桶是否满，如果满了，就发一个信号给提醒装置，信号由无线网传输。否则，不做出反应。

4)当用户出门时，红外线进出判断单元感知到用户并持续测量用户距门的距离，如果距离在缩小，说明用户要出门，就发一个信号给提醒装置，如果距离在变大，说明用户是在进门，不做出反应。

5)提醒装置收到表示“垃圾桶已满”和表示“用户要出门”这两个信号后，会通过装在门上的LED电子显示屏显示提示信息“垃圾桶满了，请顺便倒垃圾”，或者通过音频设备输出声音提示，或者两者皆有。

Claims (10)

1、一种智能垃圾桶，它包括普通垃圾桶，其特征在于，它还包括超声波测距单元、RFID阅读器、开关盖控制单元、天线、无线网络、红外线进出判断单元和提醒装置：

普通垃圾桶用于盛装垃圾；

超声波测距单元通过声波反射原理用于判断垃圾桶是否装满，当垃圾已满的时候发出一个代表垃圾桶已满的信号给提醒装置；

RFID阅读器用于感知并读取RFID电子标签的信息，并通知开关盖控制单元打开和关闭垃圾桶顶盖；

开关盖控制单元用于控制垃圾桶顶盖打开和关闭，当顶盖合上时，开关盖控制单元还会通知超声波发射单元向垃圾桶底部方向发一串超声波；

天线用于在标签和读取器间传递射频信号；

无线网络用于传输超声波测距单元发出的信号给提醒装置；

红外线进出判断单元通过发射红外线，感知用户的出现，并判断用户是否出门；

提醒装置当获取“垃圾已满”和“用户要出门”这两个信号后，向用户发出提醒信息。

2、根据权利要求1所述的智能垃圾桶，其特征在于，所述超声波测距单元安装于垃圾桶顶盖的内侧。

3、根据权利要求1所述的智能垃圾桶，其特征在于，所述超声波测距单元由超声波发射单元、超声波接收单元、计时单元、距离计算单元和信号发射单元五部分组成。

4、根据权利要求1所述的智能垃圾桶，其特征在于，所述RFID阅读器安装在垃圾桶外壳上，它所感知并读取的范围为1米，电子标签为无源的RFID电子标签。

5、根据权利要求1所述的智能垃圾桶，其特征在于，所述开关盖控制单元可以通过垃圾桶桶体和顶盖都装上电磁铁，控制电流方向，使得桶体和顶盖的磁极相吸或相斥，从而控制顶盖关上或打开；也可以通过电机带动齿轮传动而开关顶盖。

6、根据权利要求1所述的智能垃圾桶，其特征在于，所述无线网络为数字家庭内部架设的无限局域网。

7、根据权利要求1所述的智能垃圾桶，其特征在于，所述红外线进出判断单元安装于门的内侧。

8、根据权利要求1所述的智能垃圾桶，其特征在于，所述红外线进出判断单元包括红外感应单元、红外线接收单元、距离计算单元、红外线扫描装置和进出判断单元。

9、根据权利要求8所述的智能垃圾桶，其特征在于，所述红外线进出判断单元中红外感应单元的感应区域为以门为中心，以距门的距离为半径的极坐标，门前2m内的扇型区域，并通过在发光源处设置屏蔽来限制红外光只能扫描到此区域。

10、根据权利要求1所述的智能垃圾桶，其特征在于，所述提醒装置安装于门上内侧，当获取“垃圾已满”和“用户要出门”这两个信号后，才发出提醒信息，以LED电子屏显示提示消息或以音频输出语音提示，或两者皆有。

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