CN107194474B - 一种基于二维码识别的包装袋分类回收系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种基于二维码识别的包装袋分类回收系统，其包括综合控制中心、就地总控子系统、包装袋回收装置，通过对出厂的包装袋的原材料成分、原材料比例、生产厂家、出厂批次、购买用户、具体用途信息进行编码，生成每一类包装袋独有的二维码，并通过包装袋回收装置进行分类回收。本发明采用“一物一码”的方法，利用二维码标记原材料、用途、生产等各种相关信息，采用自助回收装置进行扫码分类收集。

Description

一种基于二维码识别的包装袋分类回收系统

技术领域

本发明涉及快递物流领域，具体涉及一种基于二维码识别的包装袋分类回收系统。

背景技术

目前，常用的塑料包装袋的成分多为PE等石油基材料，该类材料在正常环境和堆肥环境下均下无法降解，因此，越来越多的可降解材料（如PBAT、PLA）和生物基材料开始出现。但绝大多数的可降解材料和生物基材料所生产出的包装物的物理性能（如拉伸强度、断裂伸长率等）相对石油基材料下降很多，且其成本较高，往往是石油基材料的数倍。所以，一般不采用单纯的可降解材料和生物基材料进行塑料包装物生产，而是采用将可降解材料或生物基材料与石油基材料混合后再生产。采用混合材料生产的方式后，虽然塑料包装在一定程度上可降解（塑料包装物由原来的大片粉碎为小片，有机物的大分子断裂为小分子），但其中的石油基材料仍无法降解，仅仅是由整变碎而已，而碎片化的石油基材料流入土壤或河流，会产生土壤板结等问题。总之，采用可降解的思路解决塑料污染，现存问题仍无有效解决方案。

从可循环的角度考虑塑料包装物的回收和再利用问题，是解决塑料污染的另一条途径。但若要将塑料包装物进行再生产再利用，必须要明确原产品的材料成分和所占比例（如不同成分、不同比例的塑料混合后进行造粒和生产，其物理性能会大大降低，基本无法满足产品要求），将相同成分且相同比例的塑料分类收集才可利用其进行再生产。因此，为使用后进行分类回收再利用，在塑料包装产品出厂时便必须标明产品中的原材料成分和比例等详细信息，在回收时也必须按出厂时的成分和比例进行分类回收，才可达到循环使用的目的。

发明内容

本发明针对上述现状，提出一种基于二维码识别的分类回收系统，该系统采用“一物一码”的方法，利用二维码标记原材料、用途、生产等各种相关信息，采用自助回收装置进行扫码分类收集。具体采用如下技术方案：

该系统包括综合控制中心、就地总控子系统、包装袋回收装置，所述包装袋回收装置包括二维码扫描器、包装袋收入部、控制器、分类压缩器、分类收集格，包装袋收入部包括一个外高内低的斜台、自动门、辅送风机；综合控制中心，用于管理包装袋的二维码信息、远程控制所辖区域的分类回收装置启用/停止服务，以及用于包装袋袋回收类别及其与各分类收集格间对应关系的设置；就地总控子系统，包括用于与综合控制中心通信的综合通信模块、用于二维码信息识别的信息解码模块、用于存储各分类收集格包装袋回收数量的信息存储管理模块、用于与信息读取与投放部通信的第一通信模块、用于与分类压缩收集部通信的第二通信模块，以及应急处置模块；控制器包括信息读取与投放部、分类压缩收集部，信息读取与投放部包括二维码扫描控制模块、自动门控制模块、辅送风控制模块、语音提示模块；分类压缩收集部包括分类收集格控制模块、可移动压缩块控制模块、人工回收控制模块。

优选地，信息解码模块接收并识别信息读取与投放部拍摄的二维码照片，接收来自信息存储管理模块的可回收类别的包装袋信息（包括塑料袋原材料成分、原材料比例、生产厂家、出厂批次等），其将二维码照片信息与可回收类别的包装袋信息进行匹配运算，若匹配成功，则向分类压缩收集部、信息读取与投放部发送二维码识别成功指令，同时向信息存储管理模块发送匹配类别信息。

优选地，信息存储管理模块实时记录各分类收集格的包装袋回收数量，当任一分类收集格剩余容量少于满载容量的1/4时，其向综合通信模块发送剩余容量不足的预警信息，当任一类收集格剩余容量为零时，向应急处置模块发送分类收集格爆满警告信息。

优选地，应急处置模块接收信息读取与投放部和分类压缩收集部的故障信息，接收各分类收集格的包装袋回收数量爆满警告信息，其存储有应急预案。

优选地，二维码扫描控制模块用于待回收包装袋二维码的图片抓取、对待回收包装袋二维码进行对焦和抓拍。

优选地，自动门控制模块用于控制自动门的打开与关闭，辅送风控制模块用于控制辅送风风扇的启动与停止，语音提示模块用于提示消费者进行回收操作。

优选地，分类收集格控制模块用于控制相应收集格的向后移动和向前移动，可移动压缩块控制模块用于控制可移动压缩块竖直升降、人工回收控制模块用于记录和发送已回收包装袋的类别和数量。

优选地，包装袋回收装置还包括用于驱动可移动压缩块的液压机构。

优选地，可移动压缩块控制模块存储有多个液压行程阈值，每个液压行程阈值分别对应液压机构能驱动压缩块移动至每个不同分类收集格的距离。

优选地，可移动压缩块控制模块根据包装袋类型信息匹配出相应的液压行程阈值，经过第一预定时间后，液压机构驱动压缩块移动至相应的分类收集格对包装袋压紧，经过第二预定时间后，液压机构驱动压缩块回至原始位置。

附图说明

图1 是包装袋二维码印刷示意图。

图2 是分类回收装置结构示意图。

图3 是自动门开关示意图。

图4 是包装物回收控制系统结构组成图。

图5 是包装物回收方法流程图。

具体实施方式

（一）包装袋回收装置

每一类塑料包装物产品的原材料成分、原材料比例、生产厂家、出厂批次、购买用户、具体用途（普通外包装/食品包装/纤维品包装/日化用品包装）等信息采用一定的码制进行编码，生成每一类产品独有的二维码，并将其印刷在每一个出厂的产品上，并在二维码旁边标识出此二维码为回收专用二维码。如图1所示。

本发明的分类装置为一小型箱形装置，可放置于社区、学校、公园、企事业单位等有条件的公共场所。该装置包括前腔和后腔，前腔设置有二维码扫描器、包装袋收入部、控制器，包装袋收入部包括一个外高内低的斜台、自动门、辅送风机，二维码扫描器和辅送风口设置在斜台上方，自动门设置在斜台较低的一侧；该装置还包括多个分类收集格，不同的分类收集格分别用于盛放不同类型的包装袋，每个分类收集格下方设置有履带以及驱动履带运动的电机；该装置还包括分类压缩器，分类压缩器包括设置在后腔顶部的压缩块、以及驱动压缩块上下移动的液压机构；二维码扫描器、自动门、辅送风机、电机、分类压缩器均与控制器电性连接，如图2所示。

二维码扫描装置为小型影像式扫描设备，扫描二维码并成功获取二维码中的信息后，回收口的自动门打开才可将塑料袋接收，如因二维码破损等原因导致扫描或读取失败，回收口的自动门闭合，不接受该塑料袋。回收口的塑料袋收入装置包括一个外高内低的斜台、可自动开关的自动门、可自动启停的辅送风机。二维码信息读取成功后，回收口自动门的下半部分向上收缩，自动门打开，如图3所示；自动门打开后，辅送风机启动，向下吹送风，辅助塑料袋从斜台处滑下进入后腔内。

二维码信息读取完成并判断塑料袋类别后，在自动门打开之前，箱体下方的相应类别的收集格自动向后方伸出，接住自上而下滑落的塑料袋。其中，收集格通过履带进行前后移动。箱体后腔顶部的可移动压缩块落下，将收集格中已经接住的塑料袋压实。控制器内存储有多个液压行程阈值，每个液压行程阈值分别对应液压机构能驱动压缩块移动至每个不同分类收集格的距离。控制器根据包装袋类型信息匹配出相应的液压行程阈值，经过第一预定时间后，向分类压缩器发送该液压行程阈值对应的控制指令，分类压缩器根据控制指令控制液压机构的行程，液压机构驱动压缩块移动至相应的分类收集格对包装袋压紧，经过第二预定时间后，液压机构驱动压缩块回至原始位置。其中，可移动压缩块利用液压杆机构进行上下竖直移动，可移动压缩块进入收集格压缩塑料袋时控制压力在收集格轨道所承受的范围之内。

箱体背部为一扇可人工锁闭或打开的门，门外部安装有触摸操作屏。待收集格中塑料袋已满或将满时，操作人员可打开背部箱门，取出收集格中的塑料袋，并在触摸操作屏上输入各收集格被取出塑料袋数量。

（二）回收控制系统

该系统包括综合控制中心、就地总控子系统、包装袋回收装置，所述包装袋回收装置包括二维码扫描器、包装袋收入部、控制器、分类压缩器、分类收集格，包装袋收入部包括一个外高内低的斜台、自动门、辅送风机。控制器包括信息读取与投放部、分类压缩收集部，信息读取与投放部包括二维码扫描控制模块、自动门控制模块、辅送风控制模块、语音提示模块；分类压缩收集部包括分类收集格控制模块、可移动压缩块控制模块、人工回收控制模块，如图4所示，以下分别介绍各部分的功能模块及其具体功能。

（1）综合控制中心

综合控制中心负责远程控制所辖区域的分类回收装置启用、停止服务、塑料袋回收类别及其与各类收集格间对应关系设置，管理（输入、修改、增加、删除）最新出厂所有类别塑料袋的二维码信息，并及时远程发送并调整所辖区域分类回收装置的塑料袋回收类别以及其与各类收集格间对应关系；

负责与各分类回收装置的就地总控系统进行信息交换，及时接收各分类回收装置的状态信息（装置编号、装置位置、装置功能是否正常、各类别塑料袋的回收数量、剩余空间预警信息等）；

负责的检修人员、收回人员的任务分配与管理，根据装置功能状态反馈信息及时调配装置检修人员赴现场恢复装置功能，根据装置剩余容量预警信息（任一类收集格剩余容量少于设计满载容量的1/4）及时调配回收人员赴现场人工取回塑料袋。

（2）就地总控子系统

2.1）综合通信模块：负责与所属区域的综合控制中心的通信，采用4G移动网络的无线通信接收来自综合控制中心的任务指令（启用、停止服务、塑料袋回收类别及其与各类收集格间对应关系设置）；

发送当前装置运行状态到所属区域的综合控制中心，发送启用、停止服务指令至信息读取与投放部，发送塑料袋回收类别及其与各类收集格间对应关系至信息存储管理模块。

2.2）信息解码模块：负责二维码信息识别，给出二维码识别成功指令

负责接收来自信息读取与投放部拍摄的二维码照片，接收来自信息存储管理模块的可回收类别的塑料袋信息（包括塑料袋原材料成分、原材料比例、生产厂家、出厂批次等）；

负责识别、提取来自信息读取与投放部拍摄的二维码照片隐含信息，并将其与本机可回收类别的塑料袋信息进行匹配运算；

负责匹配成功时向分类压缩收集通信模块、信息读取与投放通信模块发送二维码识别成功指令（包括所匹配类别的塑料袋信息、塑料袋类别与各类收集格间对应关系信息），同时向信息存储管理模块发送匹配类别信息。

2.3）信息存储管理模块：各收集格的塑料袋回收数量统计，存储相应信息

负责实时记录本装置各类收集格的塑料袋回收数量，并与各类收集格的设计满载容量进行对比，当任一类收集格剩余容量少于设计满载容量的1/4时，及时向综合通信模块发送剩余容量不足预警信息，当任一类收集格剩余容量为零时，还需另向应急处置模块发送该类收集格爆满警告信息；

负责接收来自综合通信模块的塑料袋可回收类别及其与各类收集格间各对应关系信息；

负责接收来自信息读取与投放模块、分类压缩收集模块的各部件动作信息和故障信息；

负责存储塑料袋回收类别信息、其与各类收集格间对应关系信息、各类收集格的设计满载容量、各类回收格的回收已占用容量信息、二维码识别成功历史信息、各部件历史动作信息、历史故障信息等。

2.4）信息读取与投放通信模块（第一通信模块）：负责与信息读取与投放部的通信，采用USB有线通信

负责接收来自信息读取与投放部的各部件动作信息和故障信息，并向信息存储管理模块发送备份；

负责接收来自信息读取与投放部通信模块的二维码图片，并将其发送至信息解码模块；

负责接收来自信息解码模块的二维码识别成功指令（包括所匹配类别的塑料袋信息、塑料袋类别与各类收集格间对应关系信息），并向信息读取与投放部发送。

2.5）分类压缩收集通信模块（第二通信模块）：负责与分类压缩收集部的通信，采用USB有线通信

负责接收来自分类压缩收集部的各部件动作信息和故障信息，并向信息存储管理模块发送备份；

负责接收来自信息解码模块的二维码识别成功指令（包括所匹配类别的塑料袋信息、塑料袋类别与各类收集格间对应关系信息），并向分类压缩收集部发送；

负责接收来自分类压缩收集部的回收塑料袋数量信息，并向信息存储管理模块发送。

2.6）应急处置模块

自动接收信息读取与投放部、分类压缩收集部的故障信息；

自动接收各类收集格的塑料袋回收数量爆满警告信息；

自动按已有的应急预案执行应急处理动作；

*部分应急预案如下：

*1信息读取与投放部故障（如二维码扫描装置无法启动、辅送风设备无法启动、自动门无法打开或关闭到位）：给信息读取与投放部发送指令，重新启动并执行相关命令，若问题仍未解决，将报错信息发送给综合通信模块，并报配所属区域的综合控制中心，等待检修人员到达）。

*2分类压缩收集部故障（如收集格、可移动压缩块无法动作或无法动作到位）：给分类压缩收集部发送指令，重新启动并执行相关命令，若问题仍未解决，将报错信息发送给综合通信模块，并报配所属区域的综合控制中心，等待检修人员到达）。

*3 某类收集格的塑料袋回收数量爆满：向信息读取与投放部发送警告信息，禁止其扫描该类别塑料袋二维码，同时将警告信息发送给综合通信模块，并报配所属区域的综合控制中心，等待回收人员到达。

（3）信息读取与投放部

3.1）通信模块：用于与就地总控系统的信息读取与投放模块对接

负责接收来自二维码扫描控制、自动门控制、辅送风控制模块的动作信息和故障信息，并向就地总控系统的信息读取与投放模块反馈；

负责接收来自二维码扫描控制模块的二维码图片，并将其传送至就地控制系统的信息读取与投放通讯模块；

负责接收来就地总控系统的信息读取与投放通信模块的二维码识别成功指令（包括所匹配类别的塑料袋信息、塑料袋类别与各类收集格间对应关系信息），并向自动门控制模块、辅送风模块发送。

3.2）二维码扫描控制模块：用于待回收塑料袋二维码的图片抓取

对待回收塑料袋二维码进行对焦、抓拍；

将获取的二维码图片传送至信息读取与投放部的信息读取与投放模块。

3.3）自动门控制模块：用于控制自动门的打开与关闭

负责接收来自通信模块的二维码识别成功指令，并打开自动门。

3.4）辅送风控制模块：用于控制辅送风风扇的启动与停止

负责接收来自通信模块的二维码识别成功指令，并打开辅送风风扇。

3.5）语音提示模块：用于提示消费者进行回收操作

经就地总控系统信息解码模块的二维码识别和匹配后，提示消费者塑料袋是否可被接受，并提示消费者进行下一步操作。

（4）分类压缩收集部

4.1）通信模块：用于与就地总控系统的分类压缩收集模块对接

负责接收来自收集格动作控制模块、可移动压缩块控制模块的动作信息和故障信息，并向就地总控系统的分类压缩收集模块反馈；

负责接收来就地总控系统的分类压缩收集通信模块的二维码识别成功指令（包括所匹配类别的塑料袋信息、塑料袋类别与各类收集格间对应关系信息），并向收集格动作控制模块发送；

负责接收人工回收控制模块的回收塑料袋数量信息，并向就地总控系统的分类压缩收集通信模块报送。

4.2）收集格动作控制模块：用于控制相应收集格的向后移动和向前移动

负责接收来自通信模块的二维码识别成功指令，并启动相应收集格的向后移动到位；

判断可移动压缩块压缩完毕并离开收集格，对应收集格启动向前移动恢复原位。

4.3）可移动压缩块控制模块

确认下部收集格是否拉出到位，是否有塑料袋落入，如两条件同时具备则可移动压缩块向下移动压缩收集格里的塑料袋；

压缩完毕，自动向上移动恢复原位。

4.4）人工回收控制模块：用于相应收集格内塑料袋将满时的人工回收

当操作人员打开后门，收集完相应收集格内的塑料袋后，由操作人员输入回收塑料袋的类别和数量；

将回收塑料袋的类别和数量发送至通信模块。

（三）包装物回收方法

包装物回收方法流程如图5所示。

（1）塑料袋生产厂对每一类塑料包装物产品的原材料成分、原材料比例、生产厂家、出厂批次、购买用户、具体用途（普通外包装/食品包装/纤维品包装/日化用品包装）等信息进行编码，生成每一类产品独有的二维码。

（2）生产塑料袋，并将相应类别的二维码和二维码标识语“此二维码为回收专用二维码”印刷在每一个产品上。

（3）综合控制中心汇总且及时更新出厂所有类别塑料袋的二维码信息,并建立塑料袋回收类别与各类收集格间对应关系，并将其远程发送到所辖区域的各分类回收装置的就地总控系统。

（4）分类回收装置就地总控系统的综合通信模块接收到塑料袋可回收类别及其与各类收集格间各对应关系信息，并将上述信息存储至信息存储管理模块，整机自动重启并投入对外服务。

（5）消费者将待回收塑料袋的二维码展开，放入二维码扫描装置下方，二维码扫描装置对焦后抓拍清晰的二维码图片。

（6）就地总控系统的信息解码模块接收二维码图片，对其中隐含的信息进行识别、提取，并将提取出来的信息与本机可回收类别塑料袋的信息进行匹配运算。

（7）若匹配成功，信息解码模块向分类压缩收集部、信息读取与投放部先后发送二维码识别成功指令（包括所匹配类别的塑料袋信息、塑料袋类别与各类收集格间对应关系信息），同时向信息存储管理模块发送更新对应类别塑料袋的回收数量。

（8）分类压缩收集部的收集格动作控制模块接收二维码识别成功指令，将对应类收集格向后移动到位。

（9）辅送风控制模块、自动门控制模块接收二维码识别成功指令，控制器打开辅送风风扇和自动门。

（10）待投放塑料袋落入对应类收集盒中，控制辅送风机和自动门关闭；塑料袋落入收集盒，启动可移动压缩块向下移动压缩塑料袋，并于压缩完毕后向上移动恢复原位。

（11）收集格动作控制模块自动判断可移动压缩块压缩完毕并离开收集格，对应收集格启动向前移动，恢复至原位。

（12）重复步骤（5）~（11），继续接受其他塑料袋的分类回收，当任一类收集格剩余容量少于设计满载容量的1/4时，信息存储管理模块及时通过综合通信模块向所属区域的综合控制中心发送剩余容量不足预警信息。

（13）综合控制中心通知回收人员赴现场人工取回塑料袋。

（14）回收人员到达现场后，打开分类回收装置后门，收集完相应收集格内的塑料袋后，在门内触摸操作屏上输入各收集格被取出塑料袋数量。

（15）回收人员锁闭分类回收装置后门，装置恢复投入服务，接受塑料袋的分类回收，依次重复步骤（5）及其之后步骤。

Claims (4)

1.一种基于二维码识别的分类回收系统，其特征在于，其包括综合控制中心、就地总控子系统、包装袋回收装置，

所述包装袋回收装置包括二维码扫描器、包装袋收入部、控制器、分类压缩器、分类收集格，包装袋收入部包括一个外高内低的斜台、自动门、辅送风机；

综合控制中心，用于管理包装袋的二维码信息、远程控制所辖区域的分类回收装置启用/停止服务，以及用于包装袋袋回收类别及其与各分类收集格间对应关系的设置；

就地总控子系统，包括用于与综合控制中心通信的综合通信模块、用于二维码信息识别的信息解码模块、用于存储各分类收集格包装袋回收数量的信息存储管理模块、用于与信息读取与投放部通信的第一通信模块、用于与分类压缩收集部通信的第二通信模块，以及应急处置模块；

控制器包括信息读取与投放部、分类压缩收集部，信息读取与投放部包括二维码扫描控制模块、自动门控制模块、辅送风控制模块、语音提示模块；分类压缩收集部包括分类收集格控制模块、可移动压缩块控制模块、人工回收控制模块；

自动门控制模块用于控制自动门的打开与关闭，辅送风控制模块用于控制辅送风风扇的启动与停止，语音提示模块用于提示消费者进行回收操作；

分类收集格控制模块用于控制相应收集格的向后移动和向前移动，可移动压缩块控制模块用于控制可移动压缩块竖直升降、人工回收控制模块用于记录和发送已回收包装袋的类别和数量；

包装袋回收装置还包括用于驱动可移动压缩块的液压机构；

可移动压缩块控制模块存储有多个液压行程阈值，每个液压行程阈值分别对应液压机构能驱动压缩块移动至每个不同分类收集格的距离；

可移动压缩块控制模块根据包装袋类型信息匹配出相应的液压行程阈值，经过第一预定时间后，液压机构驱动压缩块移动至相应的分类收集格对包装袋压紧，经过第二预定时间后，液压机构驱动压缩块回至原始位置；

信息解码模块接收并识别信息读取与投放部拍摄的二维码照片，接收来自信息存储管理模块的可回收类别的包装袋信息，所述包装袋信息包括塑料袋原材料成分、原材料比例、生产厂家、出厂批次，其将二维码照片信息与可回收类别的包装袋信息进行匹配运算，若匹配成功，则向分类压缩收集部、信息读取与投放部发送二维码识别成功指令，同时向信息存储管理模块发送匹配类别信息。

2.根据权利要求1所述的一种基于二维码识别的分类回收系统，其特征在于，信息存储管理模块实时记录各分类收集格的包装袋回收数量，当任一分类收集格剩余容量少于满载容量的1/4时，其向综合通信模块发送剩余容量不足的预警信息，当任一类收集格剩余容量为零时，向应急处置模块发送分类收集格爆满警告信息。

3.根据权利要求1所述的一种基于二维码识别的分类回收系统，其特征在于，

应急处置模块接收信息读取与投放部和分类压缩收集部的故障信息，接收各分类收集格的包装袋回收数量爆满警告信息，其存储有应急预案。

4.根据权利要求1所述的一种基于二维码识别的分类回收系统，其特征在于，

二维码扫描控制模块用于待回收包装袋二维码的图片抓取、对待回收包装袋二维码进行对焦和抓拍。

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