CN102887310A

CN102887310A - 具有垃圾分类和计量功能的智能化垃圾桶

Info

Publication number: CN102887310A
Application number: CN2012104109502A
Authority: CN
Inventors: 吴文涛; 王嘉成; 朱思琪; 卜倍
Original assignee: Hefei University of Technology
Current assignee: Hefei University of Technology
Priority date: 2012-10-25
Filing date: 2012-10-25
Publication date: 2013-01-23

Abstract

本发明公开了一种具有垃圾分类和计量功能的智能化垃圾桶，包括桶体，所述桶体内设有隔板，所述隔板将桶体内的空间分为多个子桶，每个子桶的顶端设置有垃圾投放口；所述桶体的内部放置有射频卡读卡器、光电传感器、控制器和重量传感器。本发明的智能化垃圾桶，可用于校园、超市、居民小区等场合可回收垃圾的分类回收，具有可实现垃圾的分类存放和垃圾量的计量等优点。

Description

具有垃圾分类和计量功能的智能化垃圾桶

技术领域

本发明涉及一种具有垃圾分类和计量功能的智能化垃圾桶。

背景技术

随着我国城市化进程的加快，城市生活垃圾的量与日俱增。目前，我国人均年产生活垃圾约为300kg，年增长率高达5%～8%。虽然建有740多座生活垃圾处理填埋厂，但无害化处理率不足20%，大量生活垃圾运到城郊裸露堆放，历年堆存量高达40多亿吨，侵占土地5亿多平方米，有200多个城市受生活垃圾的包围的困扰。即使那些按照国家相关技术标准设计和运行的垃圾填埋厂，也不能完全排除填埋厂对周围环境的污染，尤其是垃圾渗滤液对地下水的污染。而近几年兴起的垃圾焚烧，因生活垃圾未分类，遇到了燃烧热量利用率低、产生有毒气体污染大气、建设和运行费用高等相关问题。所以如何按照可持续发展战略的基本要求，选用技术可靠、安全卫生、经济适用、环境达标的处理技术，建立可循环的垃圾回收系统，是从根本上实现我国生活垃圾减量化、资源化、无害化的治理目标，真正做到化害为利、变废为宝，是摆在我们面前的一项重要的社会发展战略任务。

欧美日等发达国家生活垃圾处理模式的成功运营，从根本上来讲，是垃圾分类的功劳。而在我国，生活垃圾的分类率极低，造成垃圾资源化率极低，有害垃圾不能得到妥善处理等严重的环境和社会问题。在我国绝大多数城市，垃圾分类未受重视，对于垃圾处理的研究多数集中在垃圾填埋厂、焚烧厂的设计运行方面，对于用技术手段帮助居民实现垃圾分类的研究不足。故设计一种能够帮助居民进行生活垃圾分类的智能垃圾桶，实现垃圾的源头分类，从而改变我国目前垃圾处理模式，具有重大的环境、经济和社会意义。

发明内容

本发明是为避免上述已有技术中存在的不足之处，提供了一种具有垃圾分类和计量功能的智能化垃圾桶，以实现垃圾的分类存放和垃圾量的计量。

本发明为解决技术问题，提供了一种具有垃圾分类和计量功能的智能化垃圾桶。

具有垃圾分类和计量功能的智能化垃圾桶，其结构特点是，包括桶体，所述桶体内设有隔板，所述隔板将桶体内的空间分为多个子桶，每个子桶的顶端设置有垃圾投放口；所述桶体的内部放置有射频卡读卡器、光电传感器、控制器和重量传感器。

本发明的具有垃圾分类和计量功能的智能化垃圾桶还具有以下技术特点。

所述子桶包括第一子桶、第二子桶和第三子桶；所述控制器设置于所述第一子桶的内壁上，所述光电传感器设置于所述第一子桶的之内；所述射频卡读卡器设置于第二子桶的内壁上；所述重量传感器设置于第二子桶和第三子桶的底部。

所述第一子桶的垃圾投放口为圆形，所述第二子桶的垃圾投放口为长方形，所述第三子桶的垃圾投放口为正方形。

与已有技术相比，本发明有益效果体现在：

在传统垃圾桶的基础上，将垃圾桶分为三格，成为独立的三个空间，用于存放不同种类的垃圾，分别是厨余垃圾、纸类垃圾、饮料瓶类垃圾，并根据不同垃圾的特性，采取计数和计重两种不同的计量方式，并分别返回重量和数量至单片机中，单片机通过预设的程序将这些数据整合成积分进行存储。此种类型的垃圾桶的内部进行了模块划分，每个独立的垃圾桶中有独立的传感器模块，当用户按照提示将不同的垃圾投入到不同的垃圾桶时，内置于每个垃圾桶子桶中的传感器感受到对应垃圾的模拟量（如重量、数量等等），并将信号送到控制器中；另一方面，当用户携带射频卡接近垃圾桶时，射频卡读卡器采集到用户身上的射频卡的信息，从而识别出用户身份，并将身份信息送入到控制器中；此时垃圾桶就知道是“谁”投了“多少”“哪种”垃圾，之后将信息计入储存模块，可以通过上位机网络传递到我们系统中，或者再通过射频卡读卡器将积分信息写入到用户的射频卡之中，以供其进行消费。垃圾银行的上位机系统是对垃圾银行用户账户及其积分进行管理的系统。它依靠读卡器读取用户积分卡上的信息，显示在PC端的程序上，实现对卡内信息的统计、修改等一系列管理操作。

本发明的智能化垃圾桶，使用了单片机技术、传感器技术、RFID射频技术，实现了垃圾的分类存放，垃圾量的计量并通过一定程序将垃圾的量转换成积分，积分供居民消费或他用。根据不同垃圾的特性，采取计数和计重两种不同的计量方式，并分别返回重量和数量至单片机中，单片机通过预设的程序将这些数据整合成积分进行存储，并可通过上位机网络传递到垃圾管理系统中，对垃圾银行用户账户及其积分进行管理，可以促进用户的垃圾分类意识和提高垃圾回收的经济价值。

本发明的智能化垃圾桶，可用于校园、超市、居民小区等场合可回收垃圾的分类回收，具有可实现垃圾的分类存放和垃圾量的计量等优点。

附图说明

图1为本发明的智能化垃圾桶的整体结构立体图。

图2为本发明的智能化垃圾桶的主视图。

图3为本发明的智能化垃圾桶的俯视图。

图4为本发明的智能化垃圾桶的控制原理框图。

附图1～附图4中标号：1桶体，101第一子桶，102第二子桶，103第三子桶，2隔板，3垃圾投放口，4射频卡读卡器，5光电传感器，6控制器，7重量传感器。

以下通过具体实施方式，对本发明作进一步说明。

具体实施方式

参加图1～图4，具有垃圾分类和计量功能的智能化垃圾桶，包括桶体1，所述桶体1内设有隔板2，所述隔板2将桶体1内的空间分为多个子桶，每个子桶的顶端设置有垃圾投放口3；所述桶体1的内部放置有射频卡读卡器4、光电传感器5、控制器6和重量传感器7。桶体分为多个子桶，每个子桶用于存放不同种类的垃圾。常见的垃圾分为瓶类垃圾、厨余垃圾和纸类垃圾。桶体内的射频卡读卡器是针对专门的垃圾投放卡设置的。垃圾投放卡内存有垃圾投放者的身份信息，当用户接近垃圾通时，读卡器自动辨识出投放者的身份，并将用户信息传递给控制器，光电传感器用于计量易拉罐和塑料瓶类的垃圾的个数，重量传感器用于计量厨余垃圾和纸类的重量，光电传感器和重量传感器将测量的数据传递给控制器，由控制器集中汇总垃圾投放者、瓶类垃圾的个数、纸类垃圾和厨余垃圾的重量等数据，并将数据通过控制器内的无线通信装置，将这些数据传递给上位机，上位机内的数据管理系统对这些数据进行存储和分析处理，将垃圾量转化为垃圾投放者的积分值。上位机一般采用接入网络的计算机，垃圾投放者可以通过网络进入垃圾管理系统，查询积分值。

所述子桶包括第一子桶101、第二子桶102和第三子桶103；所述控制器6设置于所述第一子桶101的内壁上，所述光电传感器5设置于所述第一子桶101的之内；所述射频卡读卡器4设置于第二子桶102的内壁上；所述重量传感器7设置于第二子桶102和第三子桶103的底部。第一子桶、第二子桶和第三子桶分别作为易拉罐和塑料瓶等瓶类垃圾、纸类垃圾和厨房内丢弃的厨余垃圾的存放桶。光电传感器用于计量易拉罐和塑料瓶类的垃圾的个数，重量传感器用于计量厨余垃圾和纸类垃圾的重量。控制器内包括有单片机和无线通信装置等组件。在垃圾桶内置有开关电源，用于为控制器和传感器等装置供电。

所述第一子桶101的垃圾投放口3为圆形，所述第二子桶102的垃圾投放口3为长方形，所述第三子桶103的垃圾投放口3为正方形。三个子桶的垃圾投放口，根据所存放的垃圾的类型做成不同的形状，便于垃圾投放者识别，很直观地就能分辨出哪个投放口用于放置哪种垃圾，更有利于垃圾的分类。各种垃圾投放口设置的形状，不仅有利于该种类型的垃圾投放，同时也不利于其他种类的垃圾的投放，避免了垃圾投放者乱投垃圾的现象。

第一子桶作为易拉罐和塑料瓶等垃圾的存放桶，其垃圾投放口做成圆形的，直径为80mm～100mm，便于易拉罐和塑料瓶类垃圾的投放，同时很难投入尺寸较大的纸类垃圾或者存放于垃圾袋内的厨余垃圾。第二子桶作为纸类垃圾的存放桶，其垃圾投放口做成长方形，宽度为40mm～60mm，长度为180mm～230mm，便于投放纸类垃圾，同时也不利于投放易拉罐、塑料瓶、厨余垃圾的投放，使得垃圾投放者很自然地就根据投放口的形状投放不同种类的垃圾。第三子桶作为厨余垃圾的存放桶，厨余垃圾一般都是放在垃圾袋里，其垃圾投放口做成正方形，边长为180mm～200mm；第三子桶的垃圾投放口也可做成长方形，宽度为140mm～160mm，长度为180mm～230mm，便于放入常规尺寸的厨房用垃圾袋。

具体实施时，垃圾桶的整体设计如下：垃圾桶的尺寸是600×350×330mm，在垃圾桶的长度方向上分为三格，每格的宽度是175mm，三格共计525mm，在长度方向上还多余75mm，这部分用于安装垃圾桶的控制系统，主要包括作为控制器的单片机和一些传感器。垃圾桶设有盖子，与垃圾桶本身用铰链相连，盖子同样被划分成三个区域，与桶身的三个分格相对应。在被划分的区域中间分别挖去半径50mm的圆，50×200mm的矩形和150×200mm的矩形，作为垃圾的投递口。半径50mm的圆孔是用来投递饮料瓶类垃圾的，后两者分别是纸类垃圾和厨余垃圾的投递口。对投入的饮料瓶进行计数处理，具体是通过光电传感器，瓶子投递过程中将光遮住，传感器计数一次，最后由单片机计算出总数。在投递纸类垃圾和厨余垃圾的分格下方预留一定的空间，用于安装重量传感器，对投入的垃圾进行计重处理，并将数据返回到单片机上。在垃圾桶正下方预留一个247×40×150mm的空间，用于安装rs232读卡器，用于用户的身份识别和数据返回。

传感器部分设计如下：主要采用两类传感器，光电传感器和重量传感器。光电传感器采用输出5v电压的常开式漫反射光电门，用5v电压对其进行供电。光电门安装在垃圾桶盖子内侧，靠近圆形垃圾投递口的地方。用系统电源对其供电，输出端与单片机相连。重量传感器的量程为0～30kg，精度为0.1kg，供电电压为5v，输出0～5v的电压值，输出端与单片机相连。两步重量传感器分别安装在装纸类垃圾和厨余垃圾的底部。

控制部分及rf读卡器设计：单片机使用microchip公司的dspic系列芯片，并设计了配合dipic 芯片使用的无线通讯模块，有效距离为1Km。Rifd读卡器使用HF高频读卡器，配合ID卡使用，有效读取距离为30～50cm。

传感器将物理信号转化为电信号之后，同时当用户携带射频卡接近垃圾桶时，射频读写模块采集到用户身上的射频卡的信息，从而识别出用户身份，并将身份信息送入到控制器中；此时具备了身份信息和计量信息，通过无线通讯模块将信息传送到上位机，供上位机检索。

供电方式设计：鉴于单片机、rf读卡器等需要平稳的5V，12V电源，在垃圾桶内置5V/12V的开关电源。传感器或其他有特殊供电要求的元件，通过电路板上的电压转换芯片实现。

上位机设计：使用普通pc作为上位机，运行基于数据库的管理系统。Pc的外接设备有桌面的近距离读卡器（用于录入用户的初始信息）以及配合使用的无线通讯模块。上位机通过无线通讯模块接收到垃圾桶传递的信息后，首先对身份信息进行检索，找出相应的用户；之后按照计量信息改变用户的积分值。合作商户可以在上位机网络中查询用户积分以实现消费。

Claims

1.具有垃圾分类和计量功能的智能化垃圾桶，其特征是，包括桶体（1），所述桶体（1）内设有隔板（1），所述隔板（2）将桶体（1）内的空间分为多个子桶，每个子桶的顶端设置有垃圾投放口（3）；所述桶体（1）的内部放置有射频卡读卡器（4）、光电传感器（5）、控制器（6）和重量传感器（7）。

2.根据权利要求1所述的具有垃圾分类和计量功能的智能化垃圾桶，所述子桶包括第一子桶（101）、第二子桶（102）和第三子桶（103）；所述控制器（6）设置于所述第一子桶（101）的内壁上，所述光电传感器（5）设置于所述第一子桶（101）的之内。所述射频卡读卡器（4）设置于第二子桶（102）的内壁上；所述重量传感器（7）设置于第二子桶（102）和第三子桶（103）的底部。

3.根据权利要求2所述的具有垃圾分类和计量功能的智能化垃圾桶，其特征是，所述第一子桶（101）的垃圾投放口（3）为圆形，所述第二子桶（102）的垃圾投放口（3）为长方形，所述第三子桶（103）的垃圾投放口（3）为正方形。