CN101482742B - 垃圾桶及垃圾收运系统 - Google Patents

Abstract

一种垃圾收运系统，包括垃圾桶、控制中心和垃圾车，垃圾桶设置传感器、信号处理模块、垃圾桶通信模块和电源，传感器用于检测垃圾桶内垃圾的物理特征并输出特征信号；信号处理模块与传感器耦接，接收第一特征信号，获取并输出特征参数；计算模块与信号处理模块耦接，接收特征参数，并依据特征参数计算出物理特征的特征值数据；垃圾桶通信模块用于传送特征值数据；控制中心包括中心通信模块和决策模块，中心通信模块与垃圾桶通信模块无线连接，并接收特征值数据；决策模块与中心通信模块耦接，根据特征值数据输出一指令信号至中心通信模块；垃圾车包括与中心通信模块无线连接的垃圾车通信模块，垃圾车通信模块接收指令信号。

Description

垃圾桶及垃圾收运系统

技术领域

本发明涉及一种垃圾收运系统，该垃圾收运系统能预知所要收运垃圾的各种物理特征，还涉及一种能检测并输出垃圾物理特征数据的垃圾桶。

背景技术

垃圾的收运通常是通过手工劳动将垃圾桶中的垃圾倒入垃圾运输车中，然后再由垃圾车运输到焚烧厂。

这样的垃圾收运方式很不划算，因为当垃圾车沿途收集垃圾桶中的垃圾时，有些垃圾桶可能会只有半桶垃圾甚至可能是空桶。如果每个垃圾桶中容量信息对于垃圾收运公司预知，则垃圾收运公司就可优化调度垃圾车，从而降低收运成本。

发明内容

本发明的目的是提供一种垃圾桶以及垃圾收运系统，该垃圾桶能输出其中的垃圾的物理特征值数据，该垃圾收运系统获取该垃圾桶输出的特征值数据，以预知所要收运的垃圾的情况。

为了实现所述目的，本发明的一种垃圾收运系统，其特特点是，包括垃圾桶、控制中心和垃圾车，该垃圾桶设置至少一种传感器、信号处理模块、垃圾桶通信模块和电源，该传感器用于检测该垃圾桶内垃圾的物理特征并输出特征信号；信号处理模块与该传感器耦接，接收该第一特征信号，获取并输出特征参数；计算模块与该信号处理模块耦接，接收该特征参数，并依据该特征参数计算出该物理特征的特征值数据；垃圾桶通信模块用于传送该特征值数据；该控制中心包括中心通信模块和决策模块，中心通信模块与该垃圾桶通信模块无线连接，并接收该特征值数据；决策模块与该中心通信模块耦接，根据该特征值数据输出一指令信号至该中心通信模块；垃圾车包括与该中心通信模块无线连接的垃圾车通信模块，该垃圾车通信模块接收该指令信号。

本发明的另一种垃圾收运系统，其特点是，包括垃圾桶、控制中心以及垃圾车，垃圾桶设置至少一种传感器、信号处理模块、垃圾桶通信模块和电源，该传感器用于检测该垃圾桶内的物理特征并输出征信号，信号处理模块与该传感器耦接，接收该特征信号，获取并输出特征参数；垃圾桶通信模块，用于传送该特征参数；控制中心包括中心通信模块、计算模块和决策模块，该中心通信模块与该垃圾桶通信模块无线连接，并接收该特征参数，计算模块与中心通信模块耦接，接收该特征参数，并依据该特征参数计算出该物理特征的特征值数据；决策模块与该计算模块耦接，根据该特征值数据输出一指令信号至该中心通信模块；垃圾车包括与该中心通信模块无线连接的垃圾车通信模块，该垃圾车通信模块接收该指令信号。

由于采用了前述技术方案，本发明能预知所要收运的垃圾的情况，为优化垃圾收运过程提供了基础，从而实现降低收运成本。

所述的垃圾收运系统，其进一步的特点是，该垃圾桶内垃圾的物理特征为重量、体积、形状、温度或湿度。

所述的垃圾收运系统，其进一步的特点是，该垃圾桶内垃圾的物理特征为形状，该计算模块包括一数据库，该数据库存储各种垃圾的形状参数，该计算模块依据该特征参数和该形状参数数据中的形状参数计算出该形状的特征值数据。

所述的垃圾收运系统，其进一步的特点是，该垃圾桶还包括一存储装置，用于存储该特征值数据，该垃圾桶通信模块在预定的时间内从该存储装置中读取该特征值数据并传送至该中心通信模块。

本发明的垃圾桶，其特点是包括至少一种传感器、信号处理模块、计算模块、垃圾桶通信模块和电源，该传感器用于检测该垃圾桶内垃圾的物理特征并输出特征信号；信号处理模块与该传感器耦接，接收该特征信号，获取并输出特征参数；计算模块，与该信号处理模块耦接，接收该特征参数，并依据该特征参数计算出该物理特征的特征值数据；垃圾桶通信模块用于传送该特征值数据。

本发明的垃圾桶，除了与能与控制中心配合进行数据传递外，还可以直接与垃圾车上的通信装置进行数据传递，也即本发明的垃圾桶还适用于不需要控制中心的情况，垃圾车上的人员可以依据其接收到的垃圾桶内的信息，自行决定行车路线。

所述的垃圾桶，其进一步的特点是，该垃圾桶内垃圾的物理特征为重量、体积、形状、温度或湿度。

下面将结合附图说明和具体实施方式，以进一步描述本发明前述的目的、技术方案以及优点。

附图说明

图1是本发明的垃圾收运系统的一实施例的示意图；

图2是本发明的垃圾收运系统的垃圾桶的逻辑框图；

图3是本发明的垃圾收运系统的控制中心的逻辑框图。

具体实施方式

现在将详细描述本发明的优选实施例，尽管后面所使用的术语是从公知公用的术语中选择的，但是有些术语则是申请人按其判断来选择的，其详细含义应根据本申请欲揭示的精神来理解。例如，在下文中，“物理特征”是指通过传感器能检测的垃圾的特征，这些特征包括但不限于垃圾的体积、重量、形状、温度、湿度等，“特征参数”是指用于确定物理特征的具体大小的参数，“特征值数据”是指物理特征的数量数据。

图1显示了本发明的一实施例，垃圾收运系统包括控制中心12、垃圾车13、中转站14以及垃圾桶15。垃圾车13和垃圾桶15的数目不受限制，并且垃圾桶15可以在不同的位置，与控制中心12的距离也不受限制。垃圾桶15可以社区内分布的垃圾桶，也可以是宾馆、路边等场合的垃圾桶，垃圾桶的种类和具体的形状不影响本发明。垃圾车13用于收集某一区域的垃圾桶15中的垃圾，多辆垃圾车13收集的垃圾可以运往中转站14，然后再由较大的垃圾车运往垃圾回收站或者垃圾处理厂。控制中心12用于调度所有的垃圾车13。

在图1所示的垃圾收运系统中，垃圾桶15内设置多种检测垃圾150的物理特征的传感器，具体而言，在垃圾桶15上部设置有体积传感器151、形状传感器153以及垃圾桶通信模块155，垃圾桶15的底部设置有重量传感器152、微处理器154和存储器156。体积传感器151用于检测垃圾桶15内垃圾150的体积，体积传感器151可以包括一摄像装置和一测距装置，通过摄像装置获得垃圾150的表面形状并且通过测距装置测得垃圾150表面至垃圾桶15的垃圾桶盖的距离。形状传感器153可以是一摄像装置，用于在不同时刻检测垃圾150的表面图像相关的数据。重量传感器152例如是压力传感器或应变传感器，设置于垃圾桶15的底部，从而用于检测垃圾150的重量。

同时参照图2，重量传感器152、体积传感器151以及形状传感器153输出的第一信号S1、第二信号S2和第三信号S3通常是一种电压信号或电流信号，信号强度较弱，不适合微处理器154直接处理，信号处理装置158例如是但不限于模数转换器、放大器和/或信号整形电路。重量传感器152输出的第一信号S1、体积传感器151输出的第二信号S2以及形状传感器153输出的第三信号S3通常不能直接表示垃圾桶15中垃圾150的重量、体积以及形状等特征值，例如，当重量传感器152是应变传感器时，第一信号表达的是应变片的应变量而不是垃圾150的重量值，体积传感器是摄像装置和测距装置时，第二信号表达的是垃圾150表面的形状(例如成堆状、凹坑状)和垃圾150表面到垃圾桶15的桶盖的距离。信号处理装置158与重量传感器152、体积传感器151和形状传感器153分别耦接，信号处理装置158接收该第一信号S1、第二信号S2和第三信号S3，并分别从第一信号S1、第二信号S2和第三信号S3中获取与垃圾150重量相关的重量参数、体积参数以及形状参数，重量参数、体积参数以及形状参数等即为前述的特征参数，信号处理装置158将重量参数、体积参数以及形状参数表示为适合于数字设备进行计算的数字信号输出。当然，若第一信号S1、第二信号S2和第三信号S3已是适合于数字设备进行计算的数字信号，垃圾桶15可以不包括信号处理装置158。

存储器156中存储有重量计算模块251、体积计算模块252和形状计算模块253，分别用于计算垃圾的重量、体积和形状等。微处理器154从存储器156中载入这些计算模块，重量计算模块251、体积计算模块252和形状计算模块253分别依据信号处理装置158输出的重量参数S11、体积参数S22以及形状参数S33，计算出垃圾的重量数据、体积数据以及形状数据，重量数据、体积数据以及形状数据等即为前述的特征值数据，这些特征值数据可以存储于存储器156中。若垃圾桶15不包括信号处理装置158，重量计算模块251、体积计算模块252和形状计算模块253分别依据第一信号S1、第二信号S2和第三信号S3计算出相应的特征值数据。垃圾桶通信模块155在预定的时间内从存储器156中获取需要传送的特征值数据以无线传送的方式传送到控制中心12，也可以传送至垃圾车13，甚至是手机，无线传送方式可以是按照GPRS、GSM或WiFi等通信协议传送的方式。所述的特征值数据也可以不存储于存储器156中，而直接传送至垃圾桶通信模块155，由垃圾桶通信模块155直接传送至控制中心12等。形状计算模块253的一种实现方式是对垃圾表面图片进行图像识别，例如进行边缘检测和斑点检测，然后进行特征提取，形状计算模块253包括一特征数据库，将提取所得的特征数据与数据库中的特征数据进行比较后从而确定垃圾的形状。在另一实施例中，形状计算模块对垃圾表面的图像识别最好是通过模糊逻辑或神经网络的方式处理，从而形状计算模块可以进行逐渐地训练，实现垃圾物体的形状识别。此外，垃圾桶15还包括一电源(未显示)，该电源例如是直流电池，用于供所述的传感器、计算模块、通信模块以及存储器工作用。

更具体地，重量计算模块251的一种实现方式是通过垃圾桶15内垃圾150使重量传感器152产生形变，输出与重量成正比的第一信号S1，经过信号处理装置158放大、A/D转换后，输入至微处理器154，根据重量计算模块251获取数字量。在重量计算模块251中，重量参数S11为输入，特征值数据为输出。他们之间的关系可以用下面这个公式表示：重量特征值数据＝a×重量参数S11+b；其中，a、b的值根据重量传感器152的性能在实验环境下检测得出。当然为了得到精度比较高的数值，重量计算模块251同时也要考虑到传感器的滞后、蠕变、重复等特性。

在体积计算模块252中，根据输入的体积参数S22和实验获取的参数计算得出体积特征值数据。体积参数S22通常包含二层信息，即垃圾150在桶内堆放形状(面积S)和垃圾桶15的桶盖至垃圾150上表面的距离(高h)。桶是一个固定体积的容器，根据体积计算公式，可以推出体积计算模块252的公式：体积特征值数据＝面积S×(H-h)；其中面积S是对体积参数S22中图像信息分析得出的综合参数，而不是极限值。H为垃圾桶15内部的固有高度值。

形状参数S33是图像信息，形状计算模块253通过对垃圾表面图片及垃圾颜色进行图像识别，进行边缘检测和斑点检测，然后进行特征提取。形状计算模块253根据提取到的结果与上次结果的对比获取当前投入的垃圾特征，通过与形状计算模块253不断训练而建立的特征数据库比对后从而确定垃圾的形状。

控制中心12包括中心通信模块121、决策模块123和中心存储器125，中心通信模块121与垃圾桶通信模块155以无线的方式连接，中心通信模块121接收从垃圾桶通信模块155传送的特征值数据，从中心通信模块121接收的垃圾通信模块155通常会存储于中心存储器125，决策模块123会根据系统用户的操作或者在预定的时间内从中心存储器125中读取特征值数据，并依据特征值数据输出指令信号到中心通信模块121，中心通信模块121将该指令信号传送至垃圾车13。

在控制中心12，当用户需要做出决策判断时，决策模块123读取并分析中心存储器125中的即时特征值数据，这些数据可以是某个区域或者所有区域的垃圾桶特征值数据。决策模块123将截至当前时刻，所有垃圾桶15的信息按收运的急和缓分类，并根据垃圾车13的物理属性，体积和载重量限制，以及车辆当前的地理位置、车辆状态分配垃圾车13的收运任务。

垃圾车13包括垃圾车通信模块131，垃圾车通信模块131与中心通信模块121以无线方式连接，用于接收从中心通信模块121传送的指令信号。垃圾车通信模块131还可以与垃圾桶通信模块155以无线的方式连接，用于接收特征值数据。

在系统运行时，系统使用者可以从控制中心12预先知道处于不同位置的垃圾桶15的信息，例如通过特征值数据预先得知垃圾桶中垃圾是否已满，垃圾的重量，垃圾的种类，从而系统使用者可以优化垃圾车13的运行线路，以最短的线路收集最大量的垃圾，提高垃圾车13的工作效率，并且依据垃圾的种类、重量等特征值数据可以确定垃圾收运费用等，从而节约了垃圾收运企业的成本。

对于上述描述仅仅是实现本发明的的一种方案并不是唯一实现方法，不具有唯一性。通过选择不同于上述的传感器并相应地改变其实现方式都是本专利所表述的精神。

根据信号转换方法的不同，重量传感器152的实现方式也很多，可分为光电式、液压式、电磁力式、电容式、磁极变形式、振动式、陀螺仪式、电阴应变式等，以电阻应变式使用最为广泛。

但究其原理都是将重力按一定比例转换成可计量的输出信号(电、光、磁信号)，经过处理和转换最后输出被测物体的重量数值。

体积传感器151中摄像装置主要获取图像，其实现方式相对单一；但距离传感器的种类繁多，常用的有红外距离传感器、激光距离传感器、超声波距离传感器等。不同种类传感器的选型对本发明的内容不会产生影响。

在本发明的另一实施例中，垃圾收运系统是将如图2所示的所有计算模块设置在如图1所示的控制中心12，垃圾桶的信号处理模块输出特征参数至垃圾桶通信模块，垃圾桶通信模块传送该特征参数至中心通信模块；中心通信模块接收该特征参数后，由设置在控制中心的计算模块中心通信模块耦接，接收该特征参数，并依据该特征参数计算出该物理特征的特征值数据。

虽然本发明已通过前述的具体实施方式说明如上，但是本技术领域中的普通技术人员应当认识到，以上的实施例仅是用来说明本发明而不是限制本发明，只要在本发明的实质精神范围内对上述实施例的变化、变型都应落在本申请的权利要求书请求保护的范围内。

Claims (2)

1.一种垃圾收运系统，其特征在于，包括

垃圾桶，包括：

在垃圾桶上部设置的体积传感器、形状传感器以及在垃圾桶的底部设置有重量传感器，体积传感器用于检测垃圾桶内垃圾的体积，体积传感器包括一摄像装置和一测距装置，通过摄像装置获得垃圾的表面形状并且通过测距装置测得垃圾表面至垃圾桶的垃圾桶盖的距离，形状传感器是一摄像装置，用于在不同时刻检测垃圾的表面图像相关的数据，重量传感器用于检测垃圾的重量；

信号处理模块，与所述传感器耦接，分别接收所述传感器输出的特征信号，获取并输出特征信号中有关重量、体积和形状的特征参数；

计算模块，与该信号处理模块耦接，接收该特征参数，并依据该特征参数计算出有关重量、体积和形状的特征值数据；

垃圾桶通信模块，用于传送该特征值数据；

存储装置，用于存储该特征值数据；以及

电源；

控制中心，包括：

中心通信模块，与该垃圾桶通信模块无线连接，该垃圾桶通信模块在预定的时间内从该存储装置中读取该特征值数据并传送至该中心通信模块，该中心通信模块接收该特征值数据；

决策模块，与该中心通信模块耦接，根据该特征值数据输出一指令信号至该中心通信模块；

垃圾车，包括与该中心通信模块无线连接的垃圾车通信模块，该垃圾车通信模块接收该指令信号；中转站；以及垃圾回收站或者垃圾处理厂；

其中，垃圾车用于收集某一区域的垃圾桶中的垃圾，多辆垃圾车收集的垃圾运往中转站，然后再由较大的垃圾车运往垃圾回收站或者垃圾处理厂，控制中心用于调度所有的垃圾车。

2.一种垃圾收运系统，其特征在于，包括

垃圾桶，包括：

在垃圾桶上部设置的体积传感器、形状传感器以及在垃圾桶的底部设置有重量传感器，体积传感器用于检测垃圾桶内垃圾的体积，体积传感器包括一摄像装置和一测距装置，通过摄像装置获得垃圾的表面形状并且通过测距装置测得垃圾表面至垃圾桶的垃圾桶盖的距离，形状传感器是一摄像装置，用于在不同时刻检测垃圾的表面图像相关的数据，重量传感器用于检测垃圾的重量，该垃圾桶内垃圾的物理特征为重量、体积、形状、温度或湿度；

信号处理模块，与所述传感器耦接，分别接收所述传感器输出的特征信号，获取并输出特征信号中有关重量、体积和形状的特征参数；

垃圾桶通信模块，用于传送该特征参数；

存储装置，用于存储该特征参数；以及

电源；

控制中心，包括：

中心通信模块，与该垃圾桶通信模块无线连接，该垃圾桶通信模块在预定的时间内从该存储装置中读取该特征参数并传送至该中心通信模块，该中心通信模块接收该特征参数；

计算模块，与中心通信模块耦接，接收该特征参数，并依据该特征参数计算出有关重量、体积和形状的特征值数据；

决策模块，与该计算模块耦接，根据该特征值数据输出一指令信号至该中心通信模块；

垃圾车，包括与该中心通信模块无线连接的垃圾车通信模块，该垃圾车通信模块接收该指令信号；

中转站；以及垃圾回收站或者垃圾处理厂；

其中，垃圾车用于收集某一区域的垃圾桶中的垃圾，多辆垃圾车收集的垃圾运往中转站，然后再由较大的垃圾车运往垃圾回收站或者垃圾处理厂，控制中心用于调度所有的垃圾车。

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