CN109230065A - 一种智能垃圾收集系统及方法 - Google Patents

Abstract

一种智能垃圾收集系统及方法，该系统包括箱体、垃圾桶、料位检测单元、控制单元、挡板装置、压缩装置、压力传感器、太阳能电池板、蓄电池、GPS模块、WIFI模块、引流管、数据处理中心、移动终端、烟雾检测单元和喷淋装置。本发明还包括一种智能垃圾收集方法。利用本发明能够实时掌握城市各个垃圾桶的容量信息，合理规划回收路线，合理安排垃圾桶投放密度等，可大大减少人力成本，节省人力资源，提升城市科技程度和美化程度。

Description

一种智能垃圾收集系统及方法

技术领域

本发明涉及一种智能垃圾收集系统及方法。

背景技术

目前，城市的垃圾桶只具备装载垃圾的功能，其承载状态及其所处位置必须经环卫工人亲临现场才能了解。环卫工人每天需要多次对所管辖区域内的垃圾桶进行依次清理，在清理前他们并不知道哪些垃圾桶已经满了，哪些还是空的，为了保持城市整洁和美观，他们需要花费大量的人力和物力对垃圾桶进行清理和回收，造成很大的人力物力的浪费。因此需要一种智能垃圾收集系统和方法来减轻环卫工人的劳动强度，使垃圾回收变得更有针对性和科学性，有效提升环卫工人工作效率，减少人力物力的浪费。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，提供一种能够实时监控各个垃圾桶的垃圾情况，并规划出合理的回收时间和路线，同时还能对垃圾桶自身出现的各种状况进行实施监控，并利用大数据分析对垃圾桶的投放做出科学合理的安排的智能垃圾收集系统和方法。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种智能垃圾收集系统，包括箱体、垃圾桶、料位检测单元、控制单元、挡板装置、压缩装置、压力传感器、太阳能电池板、蓄电池、GPS模块、WIFI模块、引流管、数据处理中心、移动终端、烟雾检测单元和喷淋装置；所述垃圾桶安装在箱体内；所述料位检测单元安装在箱体顶部，用于检测垃圾桶内垃圾所处位置，所述料位检测单元与控制单元相连接；所述挡板装置安装在箱体垃圾入口处，用于打开和关闭垃圾入口；所述压缩装置安装在箱体内，用于压缩垃圾桶内的垃圾；所述压力传感器安装在压缩装置上，所述压力传感器与控制单元相连接；所述太阳能电池板安装在垃圾桶顶部，所述太阳能电池板与蓄电池相连接，用于给蓄电池充电；所述蓄电池安装在箱体底部，所述蓄电池与GPS模块、WIFI模块、控制单元相连接，为本系统供电；所述GPS模块安装在箱体底部，所述GPS模块与WIFI模块相连接，为本系统定位；所述WIFI模块安装在箱体底部，所述WIFI模块与数据处理中心相连接，将数据及定位信息传输给数据处理中心；所述数据处理中心与移动终端相连接，能够实时将数据信息发送给移动终端；所述喷淋装置的喷口安装在箱体顶部，用于喷水，所述喷淋装置与控制单元相连接；所述烟雾检测单元安装箱体顶部，用于检测垃圾箱内是否有起火现象，所述烟雾检测单元与控制单元相连接。

进一步，所述料位检测单元为超声波探测器或激光探测器。

进一步，所述控制单元为控制器或单片机。

进一步，所述垃圾桶底部设有漏水孔，所述垃圾桶内的水能通过漏水孔从垃圾桶内流出，并通过箱体上的引流管排出。所述引流管安装在箱体底部。

进一步，所述挡板装置包括挡板、导轨和推杆电机，所述挡板用于遮挡垃圾入口，所述导轨为挡板导向，所述推杆电机与挡板相连接，为挡板活动提供动力，所述推杆电机与控制单元相连接，所述控制单元控制推杆电机动作，所述推杆电机与蓄电池相连接。所述挡板装置安装在各个垃圾入口，通过控制单元控制，可实现垃圾入口的打开和关闭。

进一步，所述压缩装置包括活动臂、压板、伺服电机、压力传感器、丝杆和导轨，所述活动臂成X状，通过活动销连接，实现伸缩动作；所述活动臂安装在导轨上，所述导轨安装在箱体顶部，所述丝杆安装在活动臂上；所述伺服电机与丝杆连接，通过伺服电机转动带动丝杆转动，从而实现活动臂的伸与缩的动作；所述伺服电机与蓄电池相连接；所述压板与活动臂下端连接；所述压力传感器安装在压板上，用于检测压缩装置动作时，压板与垃圾接触面上的压力变化；所述压板中间有一通孔，防止遮挡料位检测单元检测信号。

进一步，所述烟雾检测单元为烟雾探测器，可以用来识别垃圾桶内是否有着火情况。所述喷淋装置的作用是，在当烟雾检测单元检测到烟雾时，所述喷淋装置自动打开喷水，从而起到灭火的作用。

所述GPS模块提供位置定位功能。所述WIFI模块用于进行数据传输。所述数据处理中心用于进行数据储存、数据分析和数据传输。所述移动终端用于接收并显示数据处理中心发送的数据。

一种利用所述智能垃圾收集系统实施的垃圾收集方法，包括以下内容：

1）垃圾智能监控与处理：当料位检测单元检测到垃圾桶内垃圾容量达到设置高度时，控制单元发出指令给压缩装置，压缩装置对垃圾桶内垃圾进行压缩，压缩装置上的压力传感器检测压力值达到设置值时，压缩装置停止压缩并复位；控制单元记录并储存压缩后的垃圾高度值，当压缩高度值达到设置值时，控制单元控制挡板装置，挡板装置将垃圾入口关闭；

2）垃圾智能回收：当垃圾桶装满，垃圾入口关闭时，WIFI模块将GPS模块的位置信息和垃圾桶已装满的信息发送给数据处理中心；数据处理中心将相应区域内的已装满和即将装满的垃圾桶的位置信息进行汇总并规划回收路线，移动终端接收数据处理中心发送的数据，环卫工人根据移动终端指定的路线对移动终端指定的垃圾桶内垃圾进行回收；

3）蓄电池预警：当蓄电池失效或者电量不足时，WIFI模块将信息传输给数据处理中心，数据处理中心将设置区域内的需要更换蓄电池的垃圾桶位置进行汇总和规划路线，移动终端接收数据处理中心发送的数据，维修工人根据移动终端提示对指定垃圾桶进行电池更换；

4）自诊断：控制单元能够对智能垃圾桶的各个电器元件的运行状态进行监控，当监控到电器元件出现故障时，WIFI模块会将信号发送给数据处理中心，数据处理中心将警报发送给移动终端，维修工人根据移动终端提示信息对指定垃圾桶进行维修；

5）防盗：当数据处理中心检测到垃圾箱的位置信息发生改变时，数据处理中心会判断垃圾箱的位置变化是允许的还是禁止的，如果是允许的则不进行警报和追踪，如果是禁止的则会对移动的垃圾桶位置进行追踪，并将警报和位置信息发送给附近的治安部门和环卫部门；

6）着火检测及灭火：当垃圾桶内有着火现象时，垃圾桶内会产生烟雾，此时烟雾检测单元会检测到烟雾并将信号传输给控制单元，控制单元控制喷淋装置进行喷水，直到烟雾检测单元检测不到烟雾后，控制单元控制喷淋装置停止喷水，从而实现检测和灭火；

7）大数据分析：数据处理中心能够对各个垃圾桶回收垃圾量的数据进行分析，对指定时间和区域内的垃圾桶内垃圾总量进行数据分析，并做出分析报告，对指定区域内的垃圾桶投放数量做出合理安排。

自动引流：垃圾桶桶底有漏水孔，垃圾桶内的液体可通过漏水孔漏出，并通过引流管排出。

利用本发明可实现：

1、自动检测垃圾桶内垃圾并可对垃圾进行压缩，提高垃圾桶装载能力；

2、当垃圾桶装满时可自动关闭垃圾入口，防止垃圾溢出；

3、垃圾桶装满时可自动预警并通过数据处理中心和移动终端自动选择垃圾回收最优路线；

4、能够实现垃圾桶防盗并自动追踪；

5、太阳能自动充电，电量不足自动预警；

6、系统故障自诊断，并将诊断数据发送给数据处理中心和移动终端；

7、自动引流功能，能够实时将垃圾桶内的水自动排出；

8、大数据分析，对相应时间及相应区域内的垃圾总量进行自动分析，并提供合理的垃圾桶投放密度；

9、实现烟雾探测并能够实现自动灭火。

利用本发明能够实时掌握城市各个垃圾桶的容量信息，合理规划回收路线，合理安排垃圾桶投放密度等，可大大减少人力成本，节省人力资源，提升城市科技程度和美化程度。

附图说明

图1为本发明实施例的结构示意图；

图2为本发明实施例的内部结构示意图；

图3为本发明实施例的内部结构示意图；

图4为本发明实施例的内部结构示意图；

图5为本发明实施例的挡板装置的结构示意图；

图6为本发明实施例的压缩装置的结构示意图；

图7为图1所示实施例应用时的控制结构示意图。

具体实施方式

以下结合附图及实施例对本发明作进一步说明。

实施例

参照附图，一种智能垃圾收集系统，包括箱体1、垃圾桶2、料位检测单元3、控制单元4、挡板装置5、压缩装置6、压力传感器7、太阳能电池板8、蓄电池9、GPS模块10、WIFI模块11、引流管12、数据处理中心21、移动终端 22、喷淋装置23和烟雾检测单元24；所述垃圾桶2安装在箱体1内，所述垃圾桶2底部设有漏水孔，所述垃圾桶2内的水能通过漏水孔从垃圾桶2内流出，并通过箱体1上的引流管12排出；所述料位检测单元3安装在箱体1顶部，用于检测垃圾桶2内垃圾所处位置，所述料位检测单元3与控制单元4相连接；所述挡板装置5安装在箱体1垃圾入口处，用于打开和关闭垃圾入口；所述压缩装置6安装在箱体1内，用于压缩垃圾桶2内的垃圾；所述压力传感器7安装在压缩装置6上，所述压力传感器7与控制单元4相连接；所述太阳能电池板8安装在垃圾桶2顶部，所述太阳能电池板8与蓄电池9相连接，用于给蓄电池9充电；所述蓄电池9安装在箱体1底部，所述蓄电池9与GPS模块10、WIFI模块11、控制单元4相连接，为本系统供电；所述GPS模块10安装在箱体1底部，所述GPS模块10与WIFI模块11相连接，为本系统定位；所述WIFI模块11安装在箱体1底部，所述WIFI模块11与数据处理中心21相连接，将数据及定位信息传输给数据处理中心21；所述数据处理中心21与移动终端22相连接，能够实时将数据信息发送给移动终端22；所述喷淋装置23的喷口安装在箱体1顶部，用于喷水，所述喷淋装置23与控制单元4相连接；所述烟雾检测单元24安装箱体1顶部，用于检测垃圾箱内是否有起火现象，所述烟雾检测单元24与控制单元4相连接。

所述挡板装置5包括挡板13、导轨14和推杆电机15，所述挡板13用于遮挡垃圾入口，所述导轨14为挡板13导向，所述推杆电机15与挡板13相连接，为挡板13活动提供动力，所述推杆电机15与控制单元4相连接，所述控制单元4控制推杆电机15动作，所述推杆电机15与蓄电池9相连接。所述挡板装置5安装在各个垃圾入口，通过控制单元4控制，可实现垃圾入口的打开和关闭。

所述压缩装置6包括活动臂16、压板17、伺服电机18、压力传感器7、丝杆19和导轨20，所述活动臂16成X状，通过活动销连接，实现伸缩动作；所述活动臂16安装在导轨20上，所述导轨20安装在箱体1顶部，所述丝杆19安装在活动臂16上；所述伺服电机18与丝杆19连接，通过伺服电机18转动带动丝杆19转动，从而实现活动臂16的伸与缩的动作；所述伺服电机18与蓄电池9相连接；所述压板17与活动臂16下端连接；所述压力传感器7安装在压板17上，用于检测压缩装置动作时，压板17与垃圾接触面上的压力变化；所述压板17中间有一通孔，防止遮挡料位检测单元3检测信号。

一种利用所述智能垃圾收集系统实施的垃圾收集方法，包括以下内容：

1）垃圾智能监控与处理：当料位检测单元3检测到垃圾桶2内垃圾容量达到设置高度时，控制单元4发出指令给压缩装置6，压缩装置6对垃圾桶2内垃圾进行压缩，压缩装置6上的压力传感器7检测压力值达到设置值时，压缩装置6停止压缩并复位；控制单元4记录并储存压缩后的垃圾高度值，当压缩高度值达到设置值时，控制单元4控制挡板装置5，挡板装置5将垃圾入口关闭；

2）垃圾智能回收：当垃圾桶2装满，垃圾入口关闭时，WIFI模块11将GPS模块10的位置信息和垃圾桶2已装满的信息发送给数据处理中心21；数据处理中心21将相应区域内的已装满和即将装满的垃圾桶的位置信息进行汇总并规划回收路线，移动终端22接收数据处理中心21发送的数据，环卫工人根据移动终端22指定的路线对移动终端22指定的垃圾桶内垃圾进行回收；

3）蓄电池预警：当蓄电池9失效或者电量不足时，WIFI模块11将信息传输给数据处理中心21，数据处理中心21将设置区域内的需要更换蓄电池的垃圾桶位置进行汇总和规划路线，移动终端22接收数据处理中心21发送的数据，维修工人根据移动终端22提示对指定垃圾桶进行电池更换；

4）自诊断：控制单元4能够对智能垃圾桶的各个电器元件的运行状态进行监控，当监控到电器元件出现故障时，WIFI模块11会将信号发送给数据处理中心21，数据处理中心21将警报发送给移动终端22，维修工人根据移动终端22提示信息对指定垃圾桶进行维修；

5）防盗：当数据处理中心21检测到垃圾箱的位置信息发生改变时，数据处理中心21会判断垃圾箱的位置变化是允许的还是禁止的，如果是允许的则不进行警报和追踪，如果是禁止的则会对移动的垃圾桶位置进行追踪，并将警报和位置信息发送给附近的治安部门和环卫部门；

6）自动引流：垃圾桶2桶底有漏水孔，垃圾桶内的液体可通过漏水孔漏出，并通过引流管9排出；

7）着火检测及灭火：当垃圾桶2内有着火现象时，垃圾桶2内会产生烟雾，此时烟雾检测单元24会检测到烟雾并将信号传输给控制单元4，控制单元4控制喷淋装置23进行喷水，直到烟雾检测单元24检测不到烟雾后，控制单元4控制喷淋装置23停止喷水，从而实现检测和灭火；

8）大数据分析：数据处理中心21能够对各个垃圾桶回收垃圾量的数据进行分析，对指定时间和区域内的垃圾桶内垃圾总量进行数据分析，并做出分析报告，对指定区域内的垃圾桶投放数量做出合理安排。

利用本发明，能够实时监控各个垃圾桶的垃圾情况，并规划出合理的回收时间和路线，同时还能对垃圾桶自身出现的各种状况进行实施监控，并利用大数据分析对垃圾桶的投放做出科学合理的安排，同时还能防止乱扔烟头等引起的垃圾桶火灾。

Claims (8)

1.一种智能垃圾收集系统，其特征在于：包括箱体、垃圾桶、料位检测单元、控制单元、挡板装置、压缩装置、压力传感器、太阳能电池板、蓄电池、GPS模块、WIFI模块、引流管、数据处理中心、移动终端、烟雾检测单元和喷淋装置；所述垃圾桶安装在箱体内；所述料位检测单元安装在箱体顶部，所述料位检测单元与控制单元相连接；所述挡板装置安装在箱体垃圾入口处；所述压缩装置安装在箱体内；所述压力传感器安装在压缩装置上，所述压力传感器与控制单元相连接；所述太阳能电池板安装在垃圾桶顶部，所述太阳能电池板与蓄电池相连接；所述蓄电池安装在箱体底部，所述蓄电池与GPS模块、WIFI模块、控制单元相连接；所述GPS模块安装在箱体底部，所述GPS模块与WIFI模块相连接；所述WIFI模块安装在箱体底部，所述WIFI模块与数据处理中心相连接；所述数据处理中心与移动终端相连接，能够实时将数据信息发送给移动终端；所述喷淋装置的喷口安装在箱体顶部，所述喷淋装置与控制单元相连接；所述烟雾检测单元安装箱体顶部，所述烟雾检测单元与控制单元相连接。

2.根据权利要求1所述的智能垃圾收集系统，其特征在于：所述料位检测单元为超声波探测器或激光探测器。

3.根据权利要求1或2所述的智能垃圾收集系统，其特征在于：所述控制单元为控制器或单片机。

4.根据权利要求1或2所述的智能垃圾收集系统，其特征在于：所述垃圾桶底部设有漏水孔，所述垃圾桶内的水能通过漏水孔从垃圾桶内流出，并通过箱体上的引流管排出。

5.根据权利要求4所述的智能垃圾收集系统，其特征在于：所述引流管安装在箱体底部。

6.根据权利要求1或2所述的智能垃圾收集系统，其特征在于：所述挡板装置包括挡板、导轨和推杆电机，所述导轨为挡板导向，所述推杆电机与挡板相连接，为挡板活动提供动力，所述推杆电机与控制单元相连接，所述控制单元控制推杆电机动作，所述推杆电机与蓄电池相连接。

7.根据权利要求1或2所述的智能垃圾收集系统，其特征在于：所述压缩装置包括活动臂、压板、伺服电机、压力传感器、丝杆和导轨，所述活动臂成X状，通过活动销连接，实现伸与缩的动作；所述活动臂安装在导轨上，所述导轨安装在箱体顶部，所述丝杆安装在活动臂上；所述伺服电机与丝杆连接，通过伺服电机转动带动丝杆转动，从而实现活动臂的伸与缩的动作；所述伺服电机与蓄电池相连接；所述压板与活动臂下端连接；所述压力传感器安装在压板上，用于检测压缩装置动作时，压板与垃圾接触面上的压力变化；所述压板中间有一通孔，防止遮挡料位检测单元检测信号。

8.一种利用权利要求1所述智能垃圾收集系统实施的垃圾收集方法，其特征在于，包括以下内容：

1）垃圾智能监控与处理：当料位检测单元检测到垃圾桶内垃圾容量达到设置高度时，控制单元发出指令给压缩装置，压缩装置对垃圾桶内垃圾进行压缩，压缩装置上的压力传感器检测压力值达到设置值时，压缩装置停止压缩并复位；控制单元记录并储存压缩后的垃圾高度值，当压缩高度值达到设置值时，控制单元控制挡板装置，挡板装置将垃圾入口关闭；

2）垃圾智能回收：当垃圾桶装满，垃圾入口关闭时，WIFI模块将GPS模块的位置信息和垃圾桶已装满的信息发送给数据处理中心；数据处理中心将相应区域内的已装满和即将装满的垃圾桶的位置信息进行汇总并规划回收路线，移动终端接收数据处理中心发送的数据，环卫工人根据移动终端指定的路线对移动终端指定的垃圾桶内垃圾进行回收；

3）蓄电池预警：当蓄电池失效或者电量不足时，WIFI模块将信息传输给数据处理中心，数据处理中心将设置区域内的需要更换蓄电池的垃圾桶位置进行汇总和规划路线，移动终端接收数据处理中心发送的数据，维修工人根据移动终端提示对指定垃圾桶进行电池更换；

4）自诊断：控制单元能够对智能垃圾桶的各个电器元件的运行状态进行监控，当监控到电器元件出现故障时，WIFI模块会将信号发送给数据处理中心，数据处理中心将警报发送给移动终端，维修工人根据移动终端提示信息对指定垃圾桶进行维修；

5）防盗：当数据处理中心检测到垃圾箱的位置信息发生改变时，数据处理中心会判断垃圾箱的位置变化是允许的还是禁止的，如果是允许的则不进行警报和追踪，如果是禁止的则会对移动的垃圾桶位置进行追踪，并将警报和位置信息发送给附近的治安部门和环卫部门；

6）着火检测及灭火：当垃圾桶内有着火现象时，垃圾桶内会产生烟雾，此时烟雾检测单元会检测到烟雾并将信号传输给控制单元，控制单元控制喷淋装置进行喷水，直到烟雾检测单元检测不到烟雾后，控制单元控制喷淋装置停止喷水，从而实现检测和灭火；

7）大数据分析：数据处理中心能够对各个垃圾桶回收垃圾量的数据进行分析，对指定时间和区域内的垃圾桶内垃圾总量进行数据分析，并做出分析报告，对指定区域内的垃圾桶投放数量做出合理安排。