CN105083821B - 智能垃圾桶及其自动开关方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种智能垃圾桶及其自动开关方法，所述智能垃圾桶包括桶体、与桶体铰链连接的桶盖，其特征在于，所述智能垃圾桶还包括设置在桶盖上依次电性连接的人体红外传感器、微波传感器、微处理器和开关模块，所述微处理器通过人体红外传感器在第一监控区域探测到人体时启动所述微波传感器，所述微处理器通过微波传感器在第二监控区域内探测到满足第一指令动作的目标时，开关模块控制所述桶盖打开，所述微处理器通过微波传感器在第二监控区域内探测到满足第二指令动作的目标时，开关模块控制所述桶盖关闭。本发明通过微波传感器可以做到根据人的手势来开启和关闭垃圾桶，减少误触发，方便人们使用，完全实现了智能化，还可以省电。

Description

智能垃圾桶及其自动开关方法

技术领域

本发明涉及智能家居领域，更具体地说，涉及一种应用微波传感器的智能垃圾桶及其自动开关方法。

背景技术

随着家居智能化概念在消费者人群中认同度的日益提高，传统的家用电器，尤其是非接触传感式安防系统在诸多方面都经受着前所未有的变革。相对于新兴的物联网系统，目前市面上常见的有声控、被动红外线热释电传感和光线阻挡开关、主动微波传感以及结合上述多种技术的三鉴探测为基础的安防系统，在不要求超远程遥控或进行复杂指令交互的前提下，在安装的简易性和成本上具有明显的优势。其中，基于主动微波多普勒传感原理的传感器因其耐候性强，有效探测范围内无探测盲区，且软硬件配置要求低等一系列优势而广受使用人群青睐。

目前市场上有一种智能感应式垃圾桶，其内置了一个传感器，当手伸到附近区域时垃圾桶就会自动打开，而不需要踏板或其他装置，这种智能感应式垃圾桶售价200美元，价格昂贵，不能被大众接受。目前市场上还有一些光线阻挡式，以及红外感应式垃圾桶，当手离桶10-20cm时会触发，垃圾桶盖子自动开启，价格20-30美元，但是开启不是很准确，小动物会误触发，在厨房小的情况下人体走动晃动也会误触发。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于，针对现有技术的上述一些智能感应式垃圾桶价格昂贵，而其它一些智能垃圾桶开启不准确，容易发生误触发的缺陷，提供一种结合红外和微波传感器的智能垃圾桶。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：构造一种智能垃圾桶，包括桶体、与桶体铰链连接的桶盖，所述智能垃圾桶还包括设置在桶盖上用于探测第一监控区域内是否有人的人体红外传感器，所述第一监控区域为所述人体红外传感器探测的范围，以及设置在桶盖上用于探测第二监控区域并生成中频信号的微波传感器，所述第二监控区域为所述微波传感器探测的范围，所述智能垃圾桶还包括设置在桶盖上用于判断指令动作的微处理器和在微处理器成功判断所述指令动作时自动切换桶盖开关状态的开关模块，所述人体红外传感器、微波传感器和开关模块分别与微处理器电性连接，所述微处理器通过人体红外传感器在第一监控区域探测到人体时启动所述微波传感器，所述微处理器通过微波传感器在第二监控区域内探测到满足第一指令动作的目标时，开关模块控制所述桶盖打开，所述微处理器通过微波传感器在第二监控区域内探测到满足第二指令动作的目标时，开关模块控制所述桶盖关闭。

在本发明所述的智能垃圾桶中，所述微波传感器包括振荡器、发射天线、接收天线和混频器，其中，

所述振荡器，用于产生探测被测对象位置移动的微波信号；

所述发射天线，用于发射所述微波信号；

所述接收天线，用于接收由所述被测对象反射回来的微波信号；

所述混频器，用于将所述反射回来的微波信号与发射出去的微波信号混频处理，并输出反映所述被测对象位置移动的中频信号。

在本发明所述的智能垃圾桶中，所述微波传感器向所述第二监控区域发射探测信号，并接收由所述第二监控区域内的目标反射回来的反馈信号，同时对所述探测信号及所述反馈信号进行差频运算并滤波放大后，生成中频信号，所述微处理器以预定的采样频率对经变频处理的中频信号进行采样，记录所述中频信号的波峰值，并记录大于饱和阈值的波峰值的个数。

在本发明所述的智能垃圾桶中，所述第一指令动作是所述微波传感器在所述第二监控区域内探测到的的预先设置在所述微处理器中的第一手部运动轨迹和速度所对应的传感数据集合，所述第二指令动作是所述微波传感器在所述第二监控区域内探测到的预先设置在所述微处理器中的第二手部运动轨迹和速度所对应的传感数据集合。

在本发明所述的智能垃圾桶中，所述微处理器判断所述第二监控区域内是否探测到大于所述饱和阈值的波峰值的个数位于第一手部运动轨迹的波峰值个数区间中，且频率值处于第一手部运动的速度区间中，若是则开关模块控制所述桶盖打开。

在本发明所述的智能垃圾桶中，所述微处理器判断所述第二监控区域内是否探测到大于所述饱和阈值的波峰值的个数位于第二手部运动轨迹的波峰值个数区间中，且频率值处于第二手部运动的速度区间中，若是则开关模块控制所述桶盖关闭。

本发明还提供一种智能垃圾桶的自动开关方法，包括以下步骤：

S1、人体红外传感器探测第一监控区域内是否有人，若是则执行下一步骤，否则人体红外传感器继续探测；

S2、通过微处理器启动微波传感器，微波传感器探测第二监控区域内是否有满足第一指令动作的目标，若是则执行下一步骤，否则返回步骤S1；

S3、开关模块控制所述桶盖打开；

S4、微波传感器探测第二监控区域内是否有满足第二指令动作的目标，若是则执行下一步骤，否则微波传感器继续探测；

S5、开关模块控制所述桶盖关闭，同时关闭微波传感器，返回步骤S1。

在本发明所述的一种智能垃圾桶的自动开关方法中，所述步骤S2包括以下子步骤：

S21、微波传感器的振荡器产生探测被测对象位置移动的微波信号；

S22、微波传感器的发射天线向所述第二监控区域发射探测信号；

S23、微波传感器的接收天线接收由所述被测对象反射回来的微波信号；

S24、微波传感器的混频器将所述反射回来的微波信号与发射出去的微波信号混频处理，并输出反映所述被测对象位置移动的中频信号；

S25、微处理器以预定的采样频率对经变频处理的中频信号进行采样，记录所述中频信号的波峰值，并记录大于饱和阈值的波峰值的个数；

S26、微处理器判断所述饱和阈值的波峰值的个数是否位于第一手部运动轨迹的波峰值个数区间中，且频率值处于第一手部运动的速度区间中，若是则执行步骤S3，否则返回步骤S1。

在本发明所述的一种智能垃圾桶的自动开关方法中，所述步骤S4包括以下子步骤：

S41、微波传感器的振荡器产生探测被测对象位置移动的微波信号；

S42、微波传感器的发射天线向所述第二监控区域发射探测信号；

S43、微波传感器的接收天线接收由所述被测对象反射回来的微波信号；

S44、微波传感器的混频器将所述反射回来的微波信号与发射出去的微波信号混频处理，并输出反映所述被测对象位置移动的中频信号；

S45、微处理器以预定的采样频率对经变频处理的中频信号进行采样，记录所述中频信号的波峰值，并记录大于饱和阈值的波峰值的个数；

S46、微处理器判断所述饱和阈值的波峰值的个数是否位于第二手部运动轨迹的波峰值个数区间中，且频率值处于第一手部运动的速度区间中，若是则执行步骤S5，否则微波传感器继续探测。

实施本发明的智能垃圾桶，具有以下有益效果：智能垃圾桶通过微波传感器可以做到根据人的手势来开启和关闭垃圾桶，减少误触发，以及方便人们使用，当人用手以一定的速度去接近垃圾桶桶盖时，微波传感器检测到符合要求的运动轨迹和速度，垃圾桶盖自动开启，完全实现了智能化，并且不会被任何小动物或者人来回走动而误触发开盖。在检测人的特定手势动作时打开垃圾桶，一定时间后检测到无人体和手势动作后关闭垃圾桶，这样在无人靠近垃圾桶时只有人体红外传感器工作，可以省电。

附图说明

下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中：

图1是本发明智能垃圾桶的硬件结构框图；

图2是本发明智能垃圾桶的微波传感器硬件结构框图；

图3是本发明智能垃圾桶的监控区域示意图；

图4是本发明智能垃圾桶第一实施例的硬件结构框图；

图5是本发明智能垃圾桶的自动开关方法的方法流程图；

图6是本发明智能垃圾桶的自动开关方法中智能垃圾桶自动开的方法流程图；

图7是本发明智能垃圾桶的自动开关方法中智能垃圾桶自动关的方法流程图。

具体实施方式

为了对本发明的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图详细说明本发明的具体实施方式。

本发明涉及一种智能垃圾桶，包括桶体、与桶体铰链连接的桶盖。

图1是本发明的智能垃圾桶的硬件结构框图。参见图1所示，智能垃圾桶包括设置在桶盖上的人体红外传感器1，微波传感器2，微处理器3和开关模块4。人体红外传感器1、微波传感器2和开关模块4分别与微处理器3电性连接，其中，人体红外传感器1用于探测人体红外传感器1的探测范围内是否有人，微波传感器2用于探测微波传感器2的探测范围并生成中频信号，微处理器3用于判断指令动作，包括对人体红外传感器1、微波传感器2和开关模块4的指令动作的判断，开关模块4用于在微处理器3成功判断指令动作时自动切换桶盖开关状态。当微处理器3通过人体红外传感器1探测到人体红外传感器1探测范围内有人出现时，微处理器3启动微波传感器2，若人体红外传感器1没有探测到人，则人体红外传感器1继续探测。启动微波传感器2之后，微波传感器2对其探测范围进行探测，只有在微波传感器2探测到符合要求的手势动作时，微处理器3才控制开关模块4打开垃圾桶桶盖。因为即使人体红外传感器1在其探测范围内探测到有人，那个人也不一定是扔垃圾，可能只是经过垃圾桶附近并且被人体红外传感器1和微波传感器2探测到，但由于那个人的手势动作不符合要求，因此垃圾桶不会作出任何反应。

图2是本发明智能垃圾桶的微波传感器硬件结构框图。参见图2所示，微波传感器2包括振荡器21、发射天线22、接收天线23、混频器24。其中，振荡器21用于产生微波信号，发射天线22用于发射振荡器21产生的微波信号，接收天线23用于接收由发射天线22发射的经被测对象反射回来的微波信号，混频器24用于将反射回来的微波信号与发射出去的微波信号进行混频处理，并输出反映所述被测对象位置移动的中频信号。

图3是本发明智能垃圾桶的监控区域示意图。参见图3所示，图中A为本发明的智能垃圾桶，B区域为微波传感器2的探测区域即第一监控区域B，C区域为人体红外传感器1的探测区域即第二监控区域C。通常人体红外传感器1的探测区域即第二监控区域C的范围为1.5-2m，优选1.5m，人体红外传感器1可以根据需要探测的范围进行选择，同时微波传感器2的探测区域即第一监控区域B通常小于人体红外传感器1的探测区域即第二监控区域C，如图3所示。在日常生活中，垃圾桶一般放置在房子的某个角落，因此只需要探测垃圾桶某一个方向内是否有人扔垃圾。当垃圾桶放置在房子的中间时，可以在智能垃圾桶上设置两个人体红外传感器1和微波传感器2，这样就可以探测垃圾桶各个方向的探测范围内是否有人扔垃圾。

进一步地，如图4所示，本发明的智能垃圾桶第一实施例还包括给人体红外传感器1，微波传感器2，微处理器3和开关模块4供电的供电电源5，以及当垃圾桶处于打开状态的提示灯6。供电电源5可以设置在桶体上，与其它器件电性连接，其中，供电电源5可以为太阳能电池、蓄电池或者交流市电，考虑到太阳能电池需要安装太阳能电池板需要光照射才能输出电，同时考虑到智能垃圾桶的成本问题，通常供电电源5采用蓄电池与交流市电结合的方式，当交流市电供电正常时，交流市电对智能垃圾桶进行供电，当交流市电停止供电时，蓄电池作为备用电池对智能垃圾桶进行供电，这样就解决了当交流市电停止供电时智能垃圾桶也随之停止工作的问题。提示灯6设置在桶盖上，当垃圾桶打开时，微处理器3控制提示灯6灯亮，当垃圾桶关闭时，微处理器3控制提示灯6灯灭。提示灯6与开关模块4同步，可以准确地表达垃圾桶的开关状态，微处理器3可以记录提示灯6的亮灯时间即垃圾桶打开的时间，同时微处理器3可以设定提示灯6的亮灯时间，当亮灯时间达到一定时间后，不论微波传感器2是否探测到符合要求的手势，微处理器3控制开关模块使垃圾桶桶盖关闭。

在本发明的智能垃圾桶中，当微处理器3通过人体红外传感器1在第一监控区域C探测到人体时启动微波传感器2，进一步地，当微处理器3通过微波传感器2在第二监控区域B内探测到满足第一指令动作的目标时，开关模块4控制智能垃圾桶的桶盖打开，当微处理器3通过微波传感器2在第二监控区域B内探测到满足第二指令动作的目标时，开关模块4控制智能垃圾桶的桶盖关闭。因此，在本发明中，当无人扔垃圾时只有人体红外传感器1在工作，而微波传感器只有在人体红外传感器1探测到有人靠近时才开始工作，并且在探测到无人扔垃圾时关闭，这样可以省电。

进一步地，本发明的智能垃圾桶的微波传感器2的振荡器21产生微波信号，并通过发射天线22向第二监控区域C发射探测信号，通过接收天线23接收由第二监控区域内的目标反射回来的反馈信号，同时通过混频器24对所述探测信号及所述反馈信号进行差频运算并滤波放大后，生成中频信号，以预定的采样频率对经变频处理的中频信号进行采样，记录所述中频信号的波峰值，并记录大于饱和阈值的波峰值的个数。

在本发明的智能垃圾桶中，第一指令动作是微波传感器2在第二监控区域内探测到的的预先设置在微处理器3中的第一手部运动轨迹和速度所对应的传感数据集合，通常是指人手持垃圾并靠近垃圾桶时手部的动作，包括手部的运动轨迹和运动的速度，并且这些数据可以预先在微处理器3中设置。第二指令动作是微波传感器2在所述第二监控区域内探测到的预先设置在微处理器3中的第二手部运动轨迹和速度所对应的传感数据集合，通常是指人扔完垃圾后远离垃圾桶的过程中手部的动作，包括手部的运动轨迹和运动的速度，并且这些数据可以预先在微处理器3中设置。

在本发明的智能垃圾桶中，微处理器3判断第二监控区域内是否探测到大于饱和阈值的波峰值的个数位于第一手部运动轨迹的波峰值个数区间中，且频率值处于第一手部运动的速度区间中，若是则开关模块4控制桶盖打开。

在本发明的智能垃圾桶中，微处理器3判断所述第二监控区域内是否探测到大于饱和阈值的波峰值的个数位于第二手部运动轨迹的波峰值个数区间中，且频率值处于第二手部运动的速度区间中，若是则开关模块4控制桶盖关闭。

本发明还提供一种智能垃圾桶的自动开关方法，如图5所示为本发明智能垃圾桶的自动开关方法的方法流程图，该方法包括以下步骤：

S101、人体红外传感器1探测第一监控区域内是否有人，若是则执行下一步骤，否则人体红外传感器1继续探测；

S102、通过微处理器3启动微波传感器2；

S103、微波传感器2探测第二监控区域内是否有满足第一指令动作的目标，若是则执行下一步骤，否则返回步骤S1；

S104、开关模块4控制所述桶盖打开；

S105、微波传感器2探测第二监控区域内是否有满足第二指令动作的目标，若是则执行下一步骤，否则微波传感器2继续探测；

S106、开关模块4控制所述桶盖关闭，同时关闭微波传感器2，返回步骤S1。

进一步地，本发明智能垃圾桶的自动开关方法中智能垃圾桶自动开的方法流程图如图6所示，包括以下步骤：

S21、微波传感器2的振荡器21产生探测被测对象位置移动的微波信号；

S22、微波传感器2的发射天线22向所述第二监控区域发射探测信号；

S23、微波传感器2的接收天线23接收由所述被测对象反射回来的微波信号；

S24、微波传感器2的混频器24将所述反射回来的微波信号与发射出去的微波信号混频处理，并输出反映所述被测对象位置移动的中频信号；

S25、微处理器3以预定的采样频率对经变频处理的中频信号进行采样，记录所述中频信号的波峰值，并记录大于饱和阈值的波峰值的个数；

S26、微处理器3判断所述饱和阈值的波峰值的个数是否位于第一手部运动轨迹的波峰值个数区间中，且频率值处于第一手部运动的速度区间中，若是则执行步骤S3，否则返回步骤S1。

进一步地，本发明智能垃圾桶的自动开关方法中智能垃圾桶自动关的方法流程图如图7所示，包括以下步骤：

S41、微波传感器2的振荡器21产生探测被测对象位置移动的微波信号；

S42、微波传感器2的发射天线22向所述第二监控区域发射探测信号；

S43、微波传感器2的接收天线23接收由所述被测对象反射回来的微波信号；

S44、微波传感器2的混频器24将所述反射回来的微波信号与发射出去的微波信号混频处理，并输出反映所述被测对象位置移动的中频信号；

S45、微处理器3以预定的采样频率对经变频处理的中频信号进行采样，记录所述中频信号的波峰值，并记录大于饱和阈值的波峰值的个数；

S46、微处理器3判断所述饱和阈值的波峰值的个数是否位于第二手部运动轨迹的波峰值个数区间中，且频率值处于第一手部运动的速度区间中，若是则执行步骤S5，否则微波传感器2继续探测。

本发明所述的智能垃圾桶通过微波传感器可以做到根据人的手势来开启和关闭垃圾桶，减少误触发，以及方便人们使用，当人用手以一定的速度去接近垃圾桶桶盖时，微波传感器检测到符合要求的运动轨迹和速度，垃圾桶盖自动开启，完全实现了智能化，并且不会被任何小动物或者人来回走动而误触发开盖。在检测人的特定手势动作时打开垃圾桶，一定时间后检测到无人体和手势动作后关闭垃圾桶，这样在无人靠近垃圾桶时只有人体红外传感器工作，可以省电。

上面结合附图对本发明的实施例进行了描述，但是本发明并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不脱离本发明宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可做出很多形式，这些均属于本发明的保护之内。

Claims (9)

1.一种智能垃圾桶，包括桶体、与桶体铰链连接的桶盖，其特征在于，所述智能垃圾桶还包括设置在桶盖上用于探测第一监控区域内是否有人的人体红外传感器(1)，所述第一监控区域为所述人体红外传感器(1)探测的范围，以及设置在桶盖上用于探测第二监控区域并生成中频信号的微波传感器(2)，所述第二监控区域为所述微波传感器(2)探测的范围，所述智能垃圾桶还包括设置在桶盖上用于判断指令动作的微处理器(3)和在微处理器(3)成功判断所述指令动作时自动切换桶盖开关状态的开关模块(4)，所述人体红外传感器(1)、微波传感器(2)和开关模块(4)分别与微处理器(3)电性连接，所述微处理器(3)通过人体红外传感器(1)在第一监控区域探测到人体时启动所述微波传感器(2)，所述微处理器(3)通过微波传感器(2)在第二监控区域内探测到满足第一指令动作的目标时，开关模块(4)控制所述桶盖打开，所述微处理器(3)通过微波传感器(2)在第二监控区域内探测到满足第二指令动作的目标时，开关模块(4)控制所述桶盖关闭。

2.根据权利要求1所述的智能垃圾桶，其特征在于，所述微波传感器(2)

包括振荡器(21)、发射天线(22)、接收天线(23)和混频器(24)，其中，

所述振荡器(21)，用于产生探测被测对象位置移动的微波信号；

所述发射天线(22)，用于发射所述微波信号；

所述接收天线(23)，用于接收由所述被测对象反射回来的微波信号；

所述混频器(24)，用于将所述反射回来的微波信号与发射出去的微波信号混频处理，并输出反映所述被测对象位置移动的中频信号。

3.根据权利要求1所述的智能垃圾桶，其特征在于，所述微波传感器(2)向所述第二监控区域发射探测信号，并接收由所述第二监控区域内的目标反射回来的反馈信号，同时对所述探测信号及所述反馈信号进行差频运算并滤波放大后，生成中频信号，所述微处理器(3)以预定的采样频率对经变频处理的中频信号进行采样，记录所述中频信号的波峰值，并记录大于饱和阈值的波峰值的个数。

4.根据权利要求1所述的智能垃圾桶，其特征在于，所述第一指令动作是所述微波传感器(2)在所述第二监控区域内探测到的的预先设置在所述微处理器(3)中的第一手部运动轨迹和速度所对应的传感数据集合，所述第二指令动作是所述微波传感器(2)在所述第二监控区域内探测到的预先设置在所述微处理器(3)中的第二手部运动轨迹和速度所对应的传感数据集合。

5.根据权利要求3所述的智能垃圾桶，其特征在于，所述微处理器(3)判断所述第二监控区域内是否探测到大于所述饱和阈值的波峰值的个数位于第一手部运动轨迹的波峰值个数区间中，且频率值处于第一手部运动的速度区间中，若是则开关模块(4)控制所述桶盖打开。

6.根据权利要求3所述的智能垃圾桶，其特征在于，所述微处理器(3)判断所述第二监控区域内是否探测到大于所述饱和阈值的波峰值的个数位于第二手部运动轨迹的波峰值个数区间中，且频率值处于第二手部运动的速度区间中，若是则开关模块(4)控制所述桶盖关闭。

7.一种智能垃圾桶的自动开关方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、人体红外传感器(1)探测第一监控区域内是否有人，若是则执行下一步骤，否则人体红外传感器(1)继续探测；

S2、通过微处理器(3)启动微波传感器(2)，微波传感器(2)探测第二监控区域内是否有满足第一指令动作的目标，若是则执行下一步骤，否则返回步骤S1；

S3、开关模块(4)控制桶盖打开；

S4、微波传感器(2)探测第二监控区域内是否有满足第二指令动作的目标，若是则执行下一步骤，否则微波传感器(2)继续探测；

S5、开关模块(4)控制所述桶盖关闭，同时关闭微波传感器(2)，返回步骤S1。

8.根据权利要求7所述的一种智能垃圾桶的自动开关方法，其特征在于，所述步骤S2包括以下子步骤：

S21、微波传感器(2)的振荡器(21)产生探测被测对象位置移动的微波信号；

S22、微波传感器(2)的发射天线(22)向所述第二监控区域发射探测信号；

S23、微波传感器(2)的接收天线(23)接收由所述被测对象反射回来的微波信号；

S24、微波传感器(2)的混频器(24)将所述反射回来的微波信号与发射出去的微波信号混频处理，并输出反映所述被测对象位置移动的中频信号；

S25、微处理器(3)以预定的采样频率对经变频处理的中频信号进行采样，记录所述中频信号的波峰值，并记录大于饱和阈值的波峰值的个数；

S26、微处理器(3)判断所述饱和阈值的波峰值的个数是否位于第一手部运动轨迹的波峰值个数区间中，且频率值处于第一手部运动的速度区间中，若是则执行步骤S3，否则返回步骤S1。

9.根据权利要求7所述的一种智能垃圾桶的自动开关方法，其特征在于，所述步骤S4包括以下子步骤：

S41、微波传感器(2)的振荡器(21)产生探测被测对象位置移动的微波信号；

S42、微波传感器(2)的发射天线(22)向所述第二监控区域发射探测信号；

S43、微波传感器(2)的接收天线(23)接收由所述被测对象反射回来的微波信号；

S44、微波传感器(2)的混频器(24)将所述反射回来的微波信号与发射出去的微波信号混频处理，并输出反映所述被测对象位置移动的中频信号；

S45、微处理器(3)以预定的采样频率对经变频处理的中频信号进行采样，记录所述中频信号的波峰值，并记录大于饱和阈值的波峰值的个数；

S46、微处理器(3)判断所述饱和阈值的波峰值的个数是否位于第二手部运动轨迹的波峰值个数区间中，且频率值处于第一手部运动的速度区间中，若是则执行步骤S5，否则微波传感器(2)继续探测。