CN107640479A - 低功耗的智能垃圾箱及其使用方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种低功耗的智能垃圾箱及其使用方法，其中，智能垃圾箱的箱体上设有垃圾投放口和内腔；盖板一端铰接于箱体上，用于封闭投放口；内腔中设有底板和垃圾桶体，垃圾桶体设置在底板上方；在使用时，通过触发模块识别盖板动作，根据识别结果产生唤醒信号；处理器根据唤醒信号控制采集模块完成箱体信息数据的采集以及控制通讯模块与远程服务器进行定期数据交互。在不使用时，通过休眠模块根据唤醒信号和预设时间阈值，使处理器、采集模块以及通讯模块保持休眠状态。本发明可以保证整个系统的低功耗运行，只需要内置电源就可以持续运行，设备生产成本低，安置位置限制小，有利于智能垃圾箱的推广应用。

Description

低功耗的智能垃圾箱及其使用方法

技术领域

本发明涉及垃圾箱技术领域，尤其涉及一种低功耗的智能垃圾箱及其使用方法。

背景技术

垃圾箱广泛应用于生产和生活中，现有的垃圾箱虽然样式多样，但是往往功能单一，只能接收垃圾。难以满足现代人们生活的飞速发展和居住环境的改变的需求。目前，智能垃圾箱一般都需要采用外接电源供电或者使用太阳能供电系统辅助供电。然而，在实际应用过程中，智能垃圾箱在居民小区内安装的位置很可能没有足够的日照，接外部电源也不方便，因此极大限制智能垃圾箱的安装位置，而且需要很高的部署成本和设备成本，从而大大限制了智能垃圾箱的推广应用。

发明内容

本发明的目的是提供一种低功耗的智能垃圾箱及其使用方法，保证整个系统的低功耗运行，不需要外接电源或采用太阳能供电，只需要内置电源就可以持续运行，设备生产成本低；而且避免安置时由于日照不足和接外部电源连接不便的限制，安置位置限制小，有利于智能垃圾箱的推广应用。

本发明提供了一种低功耗的智能垃圾箱，包括箱体、盖板、触发模块、处理器、休眠模块、采集模块、通讯模块以及用于供电的内置电源；

所述箱体上设有垃圾投放口和内腔；

所述盖板，其一端铰接于所述箱体上，用于封闭投放口；

所述内腔中设有底板和垃圾桶体，所述垃圾桶体设置在所述底板上方；

所述触发模块，设在所述箱体和盖板之间，连接所述处理器，用于识别所述盖板的动作，根据识别结果产生唤醒信号并传输；

所述处理器，分别连接所述休眠模块、内置电源、通讯模块以及采集模块；用于接收所述唤醒信号，并根据所述唤醒信号分别控制所述采集模块和通讯模块运行；

所述采集模块，用于在所述处理器控制下对箱体信息进行采集，并将采集的箱体信息数据传输至处理器；

所述通讯模块，用于在处理器控制下定期与远程服务器进行数据交互；

所述休眠模块，分别连接所述触发模块、采集模块以及通讯模块，用于根据所述唤醒信号和预设时间阈值，使所述处理器、采集模块以及通讯模块保持休眠状态。

作为一种可实施方式，所述采集模块为称重传感器；

所述称重传感器，设在所述底板下方，用于在所述处理器控制下采集垃圾桶体的质量信息，并将质量信息传输至处理器。

作为一种可实施方式，所述采集模块为满溢传感器；

所述满溢传感器，设在所述垃圾桶体上方的内腔中，用于在所述处理器控制下对垃圾桶体进行采集，在垃圾桶体中的垃圾满溢时，产生满溢信号，并将所述满溢信号传输至处理器。

作为一种可实施方式，还包括用户获取模块；

所述用户获取模块，设置在所述投放口下方的所述箱体上，连接所述处理器，用于通过射频标识技术获取用户信息。

作为一种可实施方式，还包括提示模块；

所述提示模块，连接所述处理器，用于在处理器控制下，显示提示信息。

作为一种可实施方式，所述箱体和盖板之间设有复位机构；所述复位机构用于在盖板打开后，使盖板自动闭合；所述复位机构为复位弹簧。

作为一种可实施方式，所述箱体上还设有用于出入垃圾桶体的出入门板，所述出入门板与所述箱体之间设有闭合传感器；

所述闭合传感器，用于在检测到出入门板启闭时，产生启闭信号。

作为一种可实施方式，还包括机械锁；

所述机械锁包括锁体和锁舌，所述锁体设在所述箱体上，所述锁舌设在所述出入门板上，通过所述锁体与所述锁舌配合锁住出入门板。

作为一种可实施方式，所述内置电源为充电电池或一次性电池。

作为一种可实施方式，还包括设在所述投放口上方所述箱体的挡雨板。

相应的，本发明还提供一种低功耗的智能垃圾箱的使用方法，包括以下步骤；

投递垃圾前，让用户刷卡使用户获取模块获取用户信息；

投递垃圾中，推开盖板，将垃圾通过投放口投入垃圾桶体中，在完成投放后，盖板自动闭合。

与现有技术相比，本技术方案具有以下优点：

本发明提供的低功耗的智能垃圾箱及其使用方法，其中，智能垃圾箱包括箱体、盖板、触发模块、处理器、休眠模块、采集模块、通讯模块以及用于供电的内置电源；箱体上设有垃圾投放口和内腔；盖板一端铰接于箱体上，用于封闭投放口；内腔中设有底板和垃圾桶体，垃圾桶体设置在底板上方；在使用时，通过触发模块识别盖板动作，根据识别结果产生唤醒信号并传输至处理器；处理器根据唤醒信号控制采集模块完成箱体信息数据的采集，以及控制通讯模块与远程服务器进行定期数据交互。在不使用时，通过休眠模块根据唤醒信号和预设时间阈值，使处理器、采集模块以及通讯模块保持休眠状态。本发明可以保证整个系统的低功耗运行，不需要外接电源或采用太阳能供电，只需要内置电源就可以持续运行，设备生产成本低；而且避免安置时由于日照不足和接外部电源连接不便的限制，安置位置限制小，有利于智能垃圾箱的推广应用。

附图说明

图1为本发明实施例一提供的低功耗的智能垃圾箱的结构立体示意图；

图2为图1中后视图的局部剖视图；

图3为本发明提供的智能垃圾桶的运行流程示意图；

图4为本发明提供的智能垃圾桶的定时上报用户积分信息的流程示意图；

图5为本发明提供的智能垃圾桶的更换垃圾桶体的流程示意图。

图中：1、箱体；11、盖板；12、出入门板；13、底板；14、垃圾桶体；15、挡雨板；2、触发模块；3、处理器；4、休眠模块；51、称重传感器；52、满溢传感器；6、通讯模块；7、内置电源；8、用户获取模块；9、提示模块；10、闭合传感器。

具体实施方式

以下结合附图，对本发明上述的和另外的技术特征和优点进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的部分实施例，而不是全部实施例。

请参阅图1、图2，本发明实施例一提供的低功耗的智能垃圾箱，包括箱体1、盖板11、触发模块2、处理器3、休眠模块4、采集模块、通讯模块6以及用于供电的内置电源7；箱体1上设有垃圾投放口和内腔；盖板11其一端铰接于箱体1上，用于封闭投放口；内腔中设有底板13和垃圾桶体14，垃圾桶体14设置在底板13上方；触发模块2设在箱体1和盖板11之间，连接处理器3，用于识别盖板11的动作，根据识别结果产生唤醒信号并传输；处理器3分别连接休眠模块4、内置电源7、通讯模块6以及采集模块；用于接收唤醒信号，并根据唤醒信号分别控制采集模块和通讯模块6运行；采集模块用于在处理器3控制下对箱体1进行采集，并将采集的箱体1信息数据传输至处理器3；通讯模块6用于在处理器3控制下定期与远程服务器进行数据交互；休眠模块4分别连接触发模块2、采集模块以及通讯模块6，用于根据唤醒信号和预设时间阈值，使处理器3、采集模块以及通讯模块6保持休眠状态。

需要说明的是，处理器3、休眠模块4、通讯模块6以及用于供电的内置电源7可以集成在一个控制主机中，控制主机设置在箱体1的内腔中，模块化结构方便用户安装维修。控制主机中还可以集成用于存储历史数据的存储模块。内置电源7为充电电池或一次性电池，内置电源7安装于电池仓中，电池仓可以由锁控制开启。触发模块2可以为闭合传感器识别的盖板11动作包括不限于盖板11的开启和关闭；比如，触发模块2包括设置于箱体1上的霍尔传感器和设在盖板11与霍尔传感器对应位置的磁铁；在用户打开盖板11投入垃圾时，霍尔传感器检测到磁铁离开产生唤醒信号。

处理器3包括STM32L151低功耗MCU、运算放大器、ADS1115高精度AD转换器以及电源变换电路；电源变换电路、AD转换器、运算放大器以及MCU依次连接。通过上述低功耗器件进一步降低功耗，提高使用时间。于其他实施例中，处理器3可以直接包括休眠模块4的功能，通过处理器3根据唤醒信号和预设时间阈值使智能垃圾箱内的各电子器件保持休眠状态；具体的是在接收到唤醒信号一段时间后，待智能垃圾箱内的各电子器件完成各自的运行后，使其保持休眠状态。

采集模块采集的箱体1信息数据包括不限于箱体1的重量、垃圾箱内的空气质量、湿度信息、温度信息以及满溢信息等；通过箱体1信息数据计算投入的垃圾的重量；而且处理器3根据采集模块采集的箱体1信息数据能对垃圾箱的使用状态进行检测反馈，提醒用户及时清理。比如，在处理器3接收到满溢信息时，通过无线模块通知远程服务器垃圾桶体14内的垃圾已经满溢，需要及时清理；在处理器3接收到空气质量时，对空气质量进行判断，在空气质量不达标时，通过无线模块通知远程服务器，使得垃圾箱可以得到及时清理。通讯模块6可以采用2G、3G、4G或NB-IoT通讯模块的任意一种或多种，在采用多种通讯模块6时，可以设置一个单独的通讯模块6作为备用，在主通讯模块6出现问题时启用。而在不使用时，通过休眠模块4根据唤醒信号和预设时间阈值，使处理器3、采集模块以及通讯模块6保持休眠状态。休眠模块4可以是电源管理模块，通过电源管理模块对内置电源7进行管理，实现对智能垃圾箱内的各电子器件供电的管理。

这里的预设时间阈值根据每个模块设置对应的时间阈值，比如采集模块的预设时间阈值为30秒，那么在采集到箱体1信息数据的30秒后，控制采集模块进入休眠状态。于其他实施例中，对预设时间阈值的具体数值并不进行限定。

本发明提供的低功耗的智能垃圾箱及其使用方法，其中，智能垃圾箱包括箱体1、盖板11、触发模块2、处理器3、休眠模块4、采集模块、通讯模块6以及用于供电的内置电源7；箱体1上设有垃圾投放口和内腔；盖板11一端铰接于箱体1上，用于封闭投放口；内腔中设有底板13和垃圾桶体14，垃圾桶体14设置在底板13上方；在使用时，通过触发模块2识别盖板11动作，根据识别结果产生唤醒信号并传输至处理器3；处理器3根据唤醒信号控制采集模块完成箱体1信息数据的采集，以及控制通讯模块6与远程服务器进行定期数据交互。在不使用时，通过休眠模块4根据唤醒信号和预设时间阈值，使处理器3、采集模块以及通讯模块6保持休眠状态。本发明可以保证整个系统的低功耗运行，不需要外接电源或采用太阳能供电，只需要内置电源7就可以持续运行，设备生产成本低；而且避免安置时由于日照不足和接外部电源连接不便的限制，安置位置限制小，有利于智能垃圾箱的推广应用。

下面对每个模块进行详细说明；

进一步的，采集模块为称重传感器51；称重传感器51设在底板13下方，用于在处理器3控制下采集垃圾桶体14的质量信息，并将质量信息传输至处理器3。称重传感器51为S型压力传感器，满量程20kg，数量一共4个，均匀分布于底板13的下方；不仅可以用于平稳支持处于底板13上的垃圾桶体14，而且通过多个称重传感器51采集质量信息，精确计算每次投入垃圾的重量。优选的，称重传感器51分布在底板13的四个角上。

进一步的，采集模块为满溢传感器52；满溢传感器52设在垃圾桶体14上方的内腔中，用于在处理器3控制下对垃圾桶体14进行采集，在垃圾桶体14中的垃圾满溢时，产生满溢信号，并将满溢信号传输至处理器3。满溢传感器52为一对红外对射传感器或激光遮挡传感器，设置于箱体1内。红外对射传感器照射的红外线与垃圾桶体14的桶口平行，在垃圾桶体14内垃圾满溢时，也就是红外对射传感器照射的红外线被垃圾阻挡，产生满溢信号并将满溢信号传输至处理器3。反应灵敏，使得用户可以及时清理垃圾。

本发明实施例二提供的低功耗的智能垃圾箱还包括用户获取模块8；用户获取模块8设置在投放口下方的箱体1上，连接处理器3，用于通过射频标识技术获取用户信息。

用户获取模块8可以是射频识别卡读卡器，采用射频标识技术通过标签获取用户信息。优选的射频装置为RFID读卡器采用支持ISO14443A协议的非接触S50读写模块，以低功耗方式运行，读卡距离20mm。将获取的用户信息传输至处理器3，用户信息包括不限于用户姓名、年龄、住址等。通过这些用户信息构建用户系统，每个用户都有对应的唯一一个账户，精确统计用户投放的垃圾重量、时间等信息，并根据投放的重量给用户积分。当然对于通过刷卡用户才会开始累计积分。

本发明实施例三提供的低功耗的智能垃圾箱还包括提示模块9；提示模块9连接处理器3，用于在处理器3控制下，显示提示信息。提示模块9可以是语音提示模块9、图像提示模块或者指示灯；于本实施例中，采用指示灯，根据指示灯显示的不同颜色、排列组合或闪烁次数提供提示信息。指示灯排布于箱体1外围，方便用户查看。比如，在用户获取模块8获取用户信息后，显示绿色表示用户可以投入垃圾开始积分。显示黄色表示刷卡失败，需再次刷卡。在发生垃圾满溢时，显示红色报警等。如果是语音提示，则每次播报相应的预设语音提示内容，在此不一一举例。

本发明实施例四提供的低功耗的智能垃圾箱，箱体1和盖板11之间设有复位机构；复位机构用于在盖板11打开后，使盖板11自动闭合。复位机构可以是复位弹簧。比如，箱体1和盖板11通过转轴铰接，那么复位弹簧设在转轴上使盖板11保持闭合，用户需要投入垃圾时按下盖板11投入垃圾。

进一步的，箱体1上还设有用于出入垃圾桶体14的出入门板12，出入门板12与箱体1之间设有闭合传感器10；闭合传感器10，用于在检测到出入门板12启闭时，产生启闭信号。具体的出入门板12位于箱体1侧面，由机械锁控制开启，用于控制垃圾箱的出入。机械锁包括锁体和锁舌，锁体设在箱体1上，锁舌设在出入门板12上，通过锁体与锁舌配合锁住出入门板12。于其他实施例中，机械锁可以用电子锁代替，与射频标识技术结合通过处理器3控制以刷卡的形式解锁，提高垃圾箱使用的规范，确保每次清理垃圾的及时记录，并为称重传感器51数据清理提供对比参考数据。

进一步的，箱体1上还设有挡雨板15，挡雨板15设在投放口上方箱体1上。箱体1与挡雨板15固定安装，挡雨板15位于整个装置最上方，防止雨水进入垃圾箱的内腔中。

如图3所示，为本发明提供的智能垃圾桶的运行流程示意图；用户刷RFID卡；读卡器读出用户积分，唤醒控制主机并把用户号和积分传给控制主机；控制主机声光提示用户，提示完后关闭提示，进入休眠状态；用户投入垃圾；盖板闭合传感器动作，唤醒控制主机；控制主机启动称重传感器称量并计算投入垃圾的重量；控制主机关闭称重传感器，进入休眠状态；1分钟后控制主机打开满溢传感器，检测垃圾是否满溢；如果检测到满溢则控制主机关闭满溢传感器；控制主机打开通讯模块，向后台服务器发送满溢事件信息；事件信息发送成功后，控制主机关闭通讯模块，进入休眠状态；如果未检测到满溢则控制主机关闭满溢传感器，进入休眠状态。

如图4所示为定时上报用户积分信息的流程示意图；定时时间到；控制主机唤醒，检测电池剩余电量是否亏电；如果检测到电池剩余电量已经亏损，则控制主机直接进入休眠状态；如果检测到电池剩余电量未亏损，则控制主机打开通讯模块；控制主机向后台服务器发送保存的用户积分信息和电池剩余电量；信息发送成功后，控制主机关闭通讯模块，进入休眠状态。

如图5所示为更换垃圾桶体的流程示意图；清运人员拉开垃圾箱出入门板；出入门闭合传感器唤醒控制主机，记录开门时间，然后进入休眠状态；清运人员推入垃圾桶体，关闭垃圾箱出入门；出入门闭合传感器唤醒控制主机，记录关门时间，打开称重传感器；控制主机记录空垃圾桶体重量；控制主机打开通讯模块；控制主机向后台服务器发送开关门时间和空垃圾桶体重量；信息发送成功后，控制主机关闭通讯模块，进入休眠状态。

基于同一发明构思，本发明实施例还提供一种低功耗的智能垃圾箱的使用方法，该使用方法的实施可参照上述垃圾箱的过程实现，重复之处不再冗述。

本发明实施例五提供的低功耗的智能垃圾箱的使用方法，包括以下步骤；

投递垃圾前，让用户刷卡使用户获取模块获取用户信息；

投递垃圾中，推开盖板，将垃圾通过投放口投入垃圾桶体中，在完成投放后，盖板自动闭合。

正常使用时，将垃圾箱放置在底板上，底板下面的称重传感器可以称量垃圾箱及里面垃圾的总重。用户投入垃圾时，先在RFID读卡器上刷一下用户身份标识卡，读卡器读出用户现有的环保积分，用语音或者闪灯提示用户可以投入垃圾。用户打开斜面自闭盖板投入垃圾，盖板闭合传感器检测到盖板打开又闭合的过程后，通知控制主机启动称重传感器，称量垃圾和垃圾桶的总重，计算本次用户投入垃圾的重量，加到用户的环保积分里。称量结束后关闭称重传感器的电源以节约能耗。控制主机再启动满溢传感器的电源，测量垃圾箱是否发生满溢。测量完毕后关闭满溢传感器的电源。

控制主机定期开启内部的2G/3G/4G/NB-IoT通讯模块，向后台服务器发送从上个通信周期到现在累积的用户环保积分。当满溢传感器被遮挡，说明垃圾箱内的垃圾出现满溢以后，立即启动通讯模块上报满溢事件信息，通知清运人员及时进行清运操作。

清运人员用钥匙打开垃圾箱出入门，取出垃圾箱后放入空箱，再关上出入门，出入门闭合传感器检测到出入门关闭后通知控制主机，控制主机重新启动称重传感器称量空垃圾箱的重量，准备下次用户投入垃圾。

本发明可以保证整个系统的低功耗运行，不需要外接电源或采用太阳能供电，只需要内置电源就可以持续运行，设备生产成本低；而且避免安置时由于日照不足和接外部电源连接不便的限制，安置位置限制小，有利于智能垃圾箱的推广应用。

本发明虽然已以较佳实施例公开如上，但其并不是用来限定本发明，任何本领域技术人员在不脱离本发明的精神和范围内，都可以利用上述揭示的方法和技术内容对本发明技术方案做出可能的变动和修改，因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化及修饰，均属于本发明技术方案的保护范围。

Claims (10)

1.一种低功耗的智能垃圾箱，其特征在于，包括箱体、盖板、触发模块、处理器、休眠模块、采集模块、通讯模块以及用于供电的内置电源；

所述箱体上设有垃圾投放口和内腔；

所述盖板，其一端铰接于所述箱体上，用于封闭投放口；

所述内腔中设有底板和垃圾桶体，所述垃圾桶体设置在所述底板上方；

所述触发模块，设在所述箱体和盖板之间，连接所述处理器，用于识别所述盖板的动作，根据识别结果产生唤醒信号并传输；

所述处理器，分别连接所述休眠模块、内置电源、通讯模块以及采集模块；用于接收所述唤醒信号，并根据所述唤醒信号分别控制所述采集模块和通讯模块运行；

所述采集模块，用于在所述处理器控制下对箱体信息进行采集，并将采集的箱体信息数据传输至处理器；

所述通讯模块，用于在处理器控制下定期与远程服务器进行数据交互；

所述休眠模块，分别连接所述触发模块、采集模块以及通讯模块，用于根据所述唤醒信号和预设时间阈值，使所述处理器、采集模块以及通讯模块保持休眠状态。

2.如权利要求1所述的低功耗的智能垃圾箱，其特征在于，所述采集模块为称重传感器；

所述称重传感器，设在所述底板下方，用于在所述处理器控制下采集垃圾桶体的质量信息，并将质量信息传输至处理器。

3.如权利要求1所述的低功耗的智能垃圾箱，其特征在于，所述采集模块为满溢传感器；

所述满溢传感器，设在所述垃圾桶体上方的内腔中，用于在所述处理器控制下对垃圾桶体进行采集，在垃圾桶体中的垃圾满溢时，产生满溢信号，并将所述满溢信号传输至处理器。

4.如权利要求1所述的低功耗的智能垃圾箱，其特征在于，还包括用户获取模块；

所述用户获取模块，设置在所述投放口下方的所述箱体上，连接所述处理器，用于通过射频标识技术获取用户信息。

5.如权利要求1所述的低功耗的智能垃圾箱，其特征在于，还包括提示模块；

所述提示模块，连接所述处理器，用于在处理器控制下，显示提示信息。

6.如权利要求1所述的低功耗的智能垃圾箱，其特征在于，所述箱体和盖板之间设有复位机构；所述复位机构用于在盖板打开后，使盖板自动闭合；所述复位机构为复位弹簧。

7.如权利要求1所述的低功耗的智能垃圾箱，其特征在于，所述箱体上还设有用于出入垃圾桶体的出入门板，所述出入门板与所述箱体之间设有闭合传感器；

所述闭合传感器，用于在检测到出入门板启闭时，产生启闭信号。

8.如权利要求1所述的低功耗的智能垃圾箱，其特征在于，所述内置电源为充电电池或一次性电池。

9.如权利要求1所述的低功耗的智能垃圾箱，其特征在于，还包括设在所述投放口上方所述箱体的挡雨板。

10.一种利用权利要求4述的低功耗的智能垃圾箱的使用方法，其特征在于，包括以下步骤；

投递垃圾前，让用户刷卡使用户获取模块获取用户信息；

投递垃圾中，推开盖板，将垃圾通过投放口投入垃圾桶体中，在完成投放后，盖板自动闭合。