CN103569551B - 一种智能垃圾回收桶进行垃圾回收的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种智能分类垃圾回收桶。该智能分类垃圾回收桶具备封闭式垃圾入口门挡，能够识别会员身份的RFID卡或者条形码，自动开闭回收桶门挡；另外垃圾桶实时与中心系统联网，能按照垃圾重量即时给予会员积分转换录入；在垃圾桶容量达到上限前还会自动通知中心系统应派回收车进行垃圾桶清理。该智能分类垃圾回收桶属于环保领域的物联网应用。智能垃圾分类回收桶主要由六部分组成，分别是身份识别模块、垃圾称量模块、垃圾桶容量检测模块、显示与输入输出模块、无线上网模块，以及能源供应模块。其良好的人机交互界面和体验，以及实时联网状态监控，使得分类垃圾回收变得有序、便捷。
Description
技术领域
本发明涉及一种智能垃圾回收桶，特别是基于会员制管理和物联网应用的垃圾桶。
背景技术
我国作为资源消费大国，但资源的再生利用却做得很不理想，同时每年产生约1.6亿吨城市生活垃圾，一般城市处理仍为原始的混合收集、混合清运方式，并没有做到分类收集、清运，资源再生利用率低。我国处理回收垃圾没有一个完善有效的回收体系，人们对于垃圾分类回收的意识非常淡薄。以至于全国每年在垃圾中扔掉的可再生资源价值就高达400亿元，垃圾分类回收是很有必要的。
垃圾分类回收是世界范围最科学最环保的人工垃圾处理方式。随着我国政府对垃圾的分类回收重视程度越来越高，人们对垃圾分类回收的意识逐渐增强，我们也趁此潮流建立完善的垃圾分类回收体系，不断改进垃圾分类回收的技术。
基于会员制的垃圾分类回收系统不断增强了人们的环保意识，日常垃圾进行分类投放的习惯逐渐养成，因此除了间断性的专场回收，需要一个有别于普通垃圾桶的分类垃圾智能回收桶。
发明内容
本发明针对上述问题，本发明提供一种基于会员制管理的智能垃圾回收桶。该智能垃圾回收桶具备封闭式垃圾入口门挡，仅接受来自会员的已分类可回收垃圾；投放垃圾时，智能垃圾分类回收桶能够识别会员身份的RFID卡或者条形码，并自动开启回收桶门挡，投放垃圾完毕自动关闭；另外垃圾桶实时与中心系统联网，能够即时给予会员积分转换录入，积分则由会员投放的可回收垃圾重量按照一定比例转换；在垃圾桶容量达到上限前还会自动通知中心系统应派回收车进行垃圾桶清理。
智能垃圾分类回收桶最重要部分为身份识别模块，此外还可以包括垃圾称重模块、垃圾桶容量检测模块、显示与输入输出模块、无线上网模块，或能源供应模块等。
身份识别模块：包括RFID读写器以及图形一维码、二维码识别装置，还有手动输入会员号部件。
垃圾称量模块：包括位于桶底的压应变片，能够识别称量每次新增的重量，即每个用户的垃圾投放重量，由主控板记录并上传到中心系统。
垃圾桶容量检测模块：包括至少一个位置传感器，检测垃圾桶内垃圾的容量，自顶向下， 判断桶内剩余空间，定时反馈。能够在垃圾桶装满之前清空。位置传感器可采用超声波传感器或红外线传感器。
显示与输入输出模块：包括液晶显示器和触摸屏以及条码回执打印装置，用于显示用户积分情况以及环保资讯，并可以手动输入会员号进行查询；垃圾投放后，还可以打印积分回执。
无线上网模块：利用3G网络，实时与中心系统对接。
该垃圾桶的入口开闭装置是一个机械齿轮传动装置，能根据主控机的指令打开或闭合垃圾桶入口；触摸显示屏是用户操作的接口，在显示屏上可以显示用户的操作界面；主控机连接着入口开闭装置、触摸显示屏、无线通讯模块、读卡器、二维码打印机、超声波传感器、称重装置，它是整个智能垃圾桶的核心控制部分，会根据用户操作输入和智能垃圾桶自身状况向各个部分发出相应指令；无线通讯模块负责将智能垃圾桶通过无线互联网与服务器联系起来，接收来自服务器的信息并将自身收集到的信息发送往服务器；IC卡读卡模块可以读取用户的IC卡，将IC卡的身份认证信息发送给主控机；二维码打印机在主控机的控制下，可以打印出与用户身份信息匹配的二维条码；安装在内桶顶端的超声波传感器用于探测桶内垃圾容量的实时高度，该可用容量信息定时发送给主控机；电源和太阳能电池板以及蓄电池相连，向整个智能垃圾桶的各个部件提供电力或者续充电力；称重装置将垃圾桶内的重量变化实时传输给主控机；所述主控机采用基于ARM9内核的处理器，运行Android操作系统，支持声音、图片、视频、无线通讯等功能，将多媒体应用、无线通讯和自动控制有机结合在一起，实现了智能垃圾桶的人机交互和内部垃圾管理功能，主控机由工控主板和工控底板组成，工控底板通过USB接口或RS232接口与智能垃圾桶内的其他外围设备连接，和位于工控主板上的ARM9内核进行通讯，达到控制这些外围设备完成智能垃圾桶功能的目的。
附图说明
图1为本发明垃圾桶示意图；
图2为本发明回收实施图；
图3为本发明垃圾桶的门档示意图；
图4为本发明电路结构功能框图；
图5为本发明系统流程图。
具体实施方式
如图1所示，智能垃圾桶的主要结构包括：1)桶身；2)入口开闭装置；3)触摸显示屏；4)主控机；5)无线通讯模块；6)IC卡读卡模块；7)二维码打印机；8)超声波传感器；9)电源；10)太阳能电池板；11)内桶；12)称重装置。
射频感应RFID卡具有防水、非接触、永久性保存、安全性好等优点，利用RFID卡标识用户身份，并以此作为分类垃圾回收的依据和积分的载体；可回收垃圾在没有人工参与的情况下，以重量作为计量积分标准具有通用性，因此智能可回收垃圾桶设计了自动称重，可即时给用户录入积分；垃圾桶作为存储主体，及时清理是后续使用的保障，可用容量检测且实时上报，使管理人员方便地调整收运时间和策略。
垃圾桶的入口开闭装置2是一个机械齿轮传动装置，能根据主控机4的指令打开或闭合垃圾桶入口；触摸显示屏3是用户操作的接口，在显示屏上可以显示用户的操作界面；主控机4连接着入口开闭装置2、触摸显示屏3、无线通讯模块5、读卡器6、二维码打印机7、超声波传感器8、称重装置12，它是整个智能垃圾桶的核心控制部分，会根据用户操作输入和智能垃圾桶自身状况向各个部分发出相应指令；无线通讯模块负责将智能垃圾桶通过无线互联网与服务器联系起来，接收来自服务器的信息并将自身收集到的信息发送往服务器；IC卡读卡模块6可以读取用户的IC卡，将IC卡的身份认证信息发送给主控机4；二维码打印机7在主控机4的控制下，可以打印出与用户身份信息匹配的二维条码；安装在内桶11顶端的超声波传感器8用于探测桶内垃圾容量的实时高度，该可用容量信息定时发送给主控机4；电源9和太阳能电池板10以及蓄电池相连，向整个智能垃圾桶的各个部件提供电力或者续充电力；称重装置12将垃圾桶内的重量变化实时传输给主控机4。
以下详细说明几个主要部分的实施方案，但实现技术和方式不限于该具体方案案例，会在每个部分有具体说明。
(1)入口开闭装置
图3说明了入口开闭装置的一个具体实施方式，其中挡板18的末端连接有转轴19，转轴19由齿轮连接到电机21。电机21通过控制电路与主控器4和电源9连接。正常情况下，电机21锁死，从而让挡板18无法打开。当主控器4发出入口打开信号时，电机21转动指定圈数，带动转轴19逆向转动，从而旋转向上打开挡板，允许垃圾放入内桶。当主控器4发送关闭指令时，电机控制器指挥电机21逆向转动同样圈数，通过反方向的传动让挡板18关闭回到原位，然后切断电机21的电源，将其锁死并重新回到待机状态。
(2)主控机及控制逻辑
主控机4及触摸屏3为一体设计。在此实施例中采用Android操作系统实现其操作界面和控制逻辑(但不限于该操作系统，可选系统包括Windows CE，Linux和Windows8等)。图4描述了主控机和各个外部传感器与器件的连接关系，图5描述了整个软硬件系统的控制逻辑流程。
如图4所示，主控机是整个自动控制系统中的核心模块，该主控机采用基于ARM9内核 的处理器，运行Android操作系统，支持声音、图片、视频、无线通讯等功能，将多媒体应用、无线通讯和自动控制有机结合在一起，实现了智能垃圾桶的人机交互和内部垃圾管理功能。主控机由工控主板和工控底板组成，工控底板通过USB接口或RS232接口与智能垃圾桶内的其他外围设备连接，和位于工控主板上的ARM9内核进行通讯，达到控制这些外围设备完成智能垃圾桶功能的目的。
(3)外部设备介绍
触摸显示屏3采用液晶LCD，通过扁平带线与ARM9相连，触摸屏采用电容触摸或者5线制电阻触摸。
无线通讯模块5采用HUAWEI模块MU509无线3G数据通讯模块，通过UART接口与主控板的工控底板连接。
IC卡读卡模块6采用非接触式IC卡读写器，可以读写M1、ML、Ultralight及其兼容的IC卡，通过RS232接口与ARM9主控板的工控底板相连。
二维码打印机7采用200DPI以上分辨率的标签条码打印机，通过RS232接口与主控板的工控底板连接。主控模块根据用户身份生成对应二维码，控制二维码打印机每次打印一张条码。
超声波传感器8采用反射式收发器，通过调制与放大解调电路与主控板的工控底板连接。超声波传感器发出的超声波遇到障碍(垃圾袋)时会反射回来，通过接收计算时间差得到探头与障碍距离，由主控模块换算出桶内垃圾到达的高度。
称重装置12采用压应变式传感器，量程50kg，精度25g；通过AD转换器加以细分，可精确到10g。称重传感器位于内桶下方，既可以称出每次垃圾的增重，又可以实时监测总重量，防止过载。
图2显示了智能垃圾桶的实施方式：其中包括13)用户IC卡、14)袋装垃圾、15)收运车辆、16)二维码扫描终端、17)信息服务器等几个部分。
下面结合图1、图2和图5说明智能垃圾桶的工作流程：用户在智能垃圾桶前首先进行身份验证，验证方式包括使用用户IC卡在IC卡读卡模块6处刷卡，或者直接在触摸显示屏3输入用户名和密码。身份验证信息(IC卡号或用户名密码组)通过主控机4和无线通讯模块5发送到信息服务器17进行验证，如果通过验证，则触摸显示屏3上会显示后续操作提示。用户选取“投放垃圾”选项，二维码打印机7会打印出一张与该用户身份关联的二维条码，同时桶身1上的入口开闭装置2会控制打开桶身入口。用户将二维条码粘贴到袋装垃圾14上，将垃圾袋投入垃圾桶，垃圾桶内的称重装置12会计算出桶内垃圾的重量变化，将变化值发送给主控机4。主控机4会将本次投放垃圾的用户身份、投放时间、投放位置和垃圾重量数据一起发送到信息服务器17进行记录。当超声波传感器8检测到智能垃圾桶内的垃圾达到一定高度，主控机4会产生收运请求，通过无线通讯模块5发送给信息服务器17。信息服务器会汇总所有垃圾桶的收运请求，根据收运车辆15的位置规划制定收运线路，实时的通知收运车辆15，从而形成一个动态物流规划收运管理体系，达到最高的收运效率。
由图5详细说明实现的逻辑流程：在正常工作情况下，智能垃圾桶处于待机状态，主控机4控制触摸屏3显示特定的欢迎画面或视频。当用户在智能垃圾桶的IC卡读卡区域扫描IC卡时，IC卡读卡模块6读取IC卡中第1扇区的用户身份数据和第2扇区中根据此身份数据加密计算得到的校验数据，由主控机4先做一次本地身份认证，确认用户所刷的IC卡是智能垃圾桶系统内的合法卡片，然后将IC卡身份数据发送到信息服务器17，根据该身份数据获取此用户相关的二维码、积分等信息，并相应显示在触摸显示屏3上。在未满情况下，用户如果选择投放垃圾，主控机4则控制二维码打印机7打印出一张该用户特有的二维条码，然后发送开门指令给入口开闭装置2，控制投放口的门板打开。用户将垃圾丢入垃圾桶后，称重装置12会向主控机4报告新的重量，主控机检测到有重量变化则控制入口开闭装置2关闭投放口；如果用户一直没有投放，则主控机在等待3秒之后，关闭投放口。接下来智能垃圾桶根据超声波传感器8的状态，判断当前内桶可用容量。如果当前内桶未满，则触摸显示屏上出现投放垃圾的选项，否则提示桶已满，并生成一个包含自身垃圾桶位置信息的清运请求，发送给信息服务器17。
用户在身份认证通过的情况下，除了投放垃圾以外，还可以查看和选择触摸显示屏3上显示的积分礼品进行积分兑换。主控机4会根据用户选择的礼品类型，显示相应的细节和兑换选项，如果用户确认兑换，则主控机4将用户兑换的请求发送至信息服务器17，由服务器进行自动处理。
此外，用户在离开时，可以操作触摸显示屏3上的退出选项，将当前登录进入的个人身份信息取消；如果用户忘记取消，主控机会在无操作的情况下等待5秒钟自动退出登录。
Claims (1)
1.一种智能垃圾回收桶进行垃圾回收的方法，该方法包括
身份识别步骤，用户进行身份识别验证，身份数据发送到服务器进行验证；
所述身份识别步骤还包括通过验证后，显示装置显示通知用户的信息和/或相应用户的积分，输出设备打印标签条码，垃圾桶门打开用户进行垃圾投放；用户可以根据显示装置显示的用户积分兑换相应的物品；
垃圾称重步骤，称出用户每次投放垃圾的重量，以及垃圾桶内垃圾的总重量；
垃圾桶容量检测步骤，当检测到垃圾桶内的垃圾达到一定高度或垃圾桶内的垃圾达到一定重量时，主控机向服务器发出收运请求；
服务器汇总有效范围内所有垃圾桶的收运请求，根据收运车辆的位置规划制定最优收运路线；
所述垃圾桶包括无线上网模块，该模块利用网络与中心系统信息通讯；
该智能垃圾回收桶具备封闭式垃圾入口门挡，仅接受来自会员的已分类可回收垃圾；投放垃圾时，智能垃圾分类回收桶能够识别会员身份的RFID卡或者条形码，并自动开启回收桶门挡，投放垃圾完毕自动关闭；另外垃圾桶实时与中心系统联网，能够即时给予会员积分转换录入，积分则由会员投放的可回收垃圾重量按照一定比例转换；在垃圾桶容量达到上限前还会自动通知中心系统应派回收车进行垃圾桶清理；
该垃圾桶的入口开闭装置是一个机械齿轮传动装置，能根据主控机的指令打开或闭合垃圾桶入口；触摸显示屏是用户操作的接口，在显示屏上可以显示用户的操作界面；主控机连接着入口开闭装置、触摸显示屏、无线通讯模块、读卡器、二维码打印机、超声波传感器、称重装置，它是整个智能垃圾桶的核心控制部分，会根据用户操作输入和智能垃圾桶自身状况向各个部分发出相应指令；无线通讯模块负责将智能垃圾桶通过无线互联网与服务器联系起来，接收来自服务器的信息并将自身收集到的信息发送往服务器；IC卡读卡模块可以读取用户的IC卡，将IC卡的身份认证信息发送给主控机；二维码打印机在主控机的控制下，可以打印出与用户身份信息匹配的二维条码；安装在内桶顶端的超声波传感器用于探测桶内垃圾容量的实时高度，该可用容量信息定时发送给主控机；电源和太阳能电池板以及蓄电池相连，向整个智能垃圾桶的各个部件提供电力或者续充电力；称重装置将垃圾桶内的重量变化实时传输给主控机；
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