CN109368092A - 智能分类垃圾箱 - Google Patents

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CN109368092A CN201811508410.1A CN201811508410A CN109368092A CN 109368092 A CN109368092 A CN 109368092A CN 201811508410 A CN201811508410 A CN 201811508410A CN 109368092 A CN109368092 A CN 109368092A
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Abstract

本发明公开了一种智能分类垃圾箱，其包括：箱体，红外检测器，微型摄像头，单片机和云服务器；箱体上设有垃圾投放口；箱体内设有垃圾分拨装置和子箱体；垃圾分拨装置包括主电机，第一挡板，第二电机和延展挡板；红外检测器设于垃圾投放口处、用于实时扫描垃圾投放口；微型摄像头对进入箱体的垃圾进行摄像；云服务器根据图像文件进行垃圾识别并将识别结果反馈至单片机；分拨控制模块根据该反馈结果控制主电机、第二电机协同工作。本发明能够实现对垃圾的自动分类、避免垃圾箱的满溢现象、避免断电对系统的工作影响、实现箱体内自动灭火、故障自检、环保考勤、绿色自助、数据采集等多项功能。

Description

智能分类垃圾箱
技术领域
本发明属于垃圾收集装置技术领域，具体来说涉及一种智能分类垃圾箱。
背景技术
随着技术的进步，智能分类垃圾箱逐步在城市生活中得到普及。现有的智能垃圾箱包括微电脑控制芯片、红外传感探测装置和机械传动部分。能够实现投放垃圾时垃圾箱盖的自动开启和关闭。使人们在投放垃圾过程中无需接触垃圾箱，解决了传统垃圾箱存在的卫生隐患问题，有效杜绝各种传染性疾病的传播、并防止箱内垃圾气味溢出。但是，现有的智能垃圾箱尚有许多可以改进的空间：比如现有的智能垃圾箱尚不能实现对垃圾的自动分类；也不能对箱体内部各个分类子箱体中的垃圾存量进行监测、容易出现垃圾满溢现象；供电手段单一、缺乏断电保障；无法实现自动化灭火、存在安全隐患等问题。因此，如何开发出一种新型的智能分类垃圾箱，以针对上述提到的各个问题加以解决，是本领域技术人员需要研究的方向。
发明内容
本发明的目的是提供一种智能分类垃圾箱，能够实现对垃圾的自动分类、避免垃圾箱的满溢现象、避免断电对系统的工作影响、实现箱体内自动灭火、故障自检、环保考勤、绿色自助、数据采集等多项功能。
其采用的技术方案如下：
一种智能分类垃圾箱，其包括：箱体，红外检测器，微型摄像头，单片机和云服务器；所述箱体上设有垃圾投放口；所述箱体内设有垃圾分拨装置和多个子箱体；所述各子箱体平行排布、位于垃圾投放口下侧；所述垃圾分拨装置包括主电机，第一挡板，第二电机和延展挡板；所述第一挡板位于垃圾投放口与子箱体之间；且所述第一挡板与主电机的输出轴的轴身固定为一体、随该输出轴的旋转而同步转动；所述第一挡板上设有滑槽、所述延展挡板卡嵌在该滑槽中；所述第二电机固定于第一挡板底部、其输出轴顶于延展挡板上、用于推动延展挡板沿滑槽移动、伸出第一挡板/运动复位；所述红外检测器设于垃圾投放口处、用于实时扫描垃圾投放口、并在垃圾经垃圾投放口进入箱体内时激活微型摄像头；所述微型摄像头设于垃圾投放口处、用于在激活状态下对进入箱体的垃圾进行摄像并将摄像所得的图像文件输出至单片机；所述单片机内设有分拨控制模块和通讯模块；所述单片机通过通讯模块与云服务器进行信息交互；所述云服务器中包括图像识别模块；所述图像识别模块用于根据微型摄像头摄像所得图像文件进行垃圾识别并将识别结果反馈至单片机；所述分拨控制模块用于根据该反馈结果控制主电机、第二电机协同工作。
通过采用这种技术方案：当垃圾从垃圾投放口中投入箱体内，垃圾落在第一挡板上；同时红外检测器检测到物体进入箱体内、激活微型摄像头拍摄该垃圾的图像、该图像文件输出至单片机。通过通讯模块上传至云端服务器，云端服务器通过图像识别模块识别该垃圾类型并将识别结果反馈至单片机中；单片机中的分拨控制模块根据该反馈控制垃圾分拨装置工作：通过第二电机推动延展挡板沿滑槽移动、使垃圾随延展挡板的运动到达对应的子箱体的垂直上方，随后第一电机启动、带动第一挡板和延展挡板同步旋转，使垃圾在重力的作用下滑落到子箱体中，由此实现对进入箱体中的垃圾的自动化分类。
优选的是，上述智能分类垃圾箱中：还包括依序连接的太阳能光伏板，蓄电池和稳压器；所述太阳能光伏板固定于箱体顶部；所述蓄电池和稳压器安装于箱体内部。蓄电池通过稳压器连接单片机。
通过采用这种技术方案：以太阳能光伏板采集太阳能并转化为电能存储与蓄电池中。当市电供电出现断电状况时，可通过蓄电池为系统供电。从而克服了因市电供电切断而带来的垃圾箱内单片机无法工作的问题。
更优选的是，上述智能分类垃圾箱中：还包括温度传感器，水泵，喷淋；所述温度传感器和水泵连接单片机；所述水泵连接喷淋，所述喷淋设于箱体内；所述温度传感器连接单片机、用于采集箱体内部的温度值并将该温度值反馈至单片机；所述单片机中包括灭火模块，所述灭火模块中存有温度阈值、用于在温度传感器采集到的温度值达到温度阈值时控制水泵工作；所述水泵用于将外部水源泵入喷淋中进行喷洒。
通过采用这种技术方案：以温度传感器实时感应箱体内的温度，当温度值高于温度阈值时说明箱体内存在起火风险或者已经产生明火，此时单片机中的灭火模块控制水泵开始工作，将外部水源泵入喷淋中进行喷洒，从而实现对垃圾箱的自动化灭火，提高了产品使用的安全系数。
更优选的是，上述智能分类垃圾箱中：还包括连接单片机的红外接近开关；所述红外接近开关设于各子箱体的箱口侧、用于在垃圾溢出至各子箱体箱口时生成接近感应信号、将该接近感应信号反馈至单片机；所述单片机中设有语音报警模块，用于在接受到该接近感应信号时输出语音报警。
通过采用这种技术方案：红外接近开关在垃圾溢出至各子箱体箱口时生成接近感应信号、将该接近感应信号反馈至单片机；所述语音报警模块在接受到该接近感应信号时触发输出语音报警。
进一步优选的是，上述智能分类垃圾箱中：所述箱体上设有连接单片机的显示屏；所述云服务器中设有视频生成模块、用于定时生成视频文件并输出至单片机中；所述单片机中设有播放模块、用于通过显示屏播放图像文件和视频文件。
通过采用这种技术方案：以云服务器中的视频生成模块生成广告视频，该广告视频文件输出至单片机、通过播放模块控制在显示屏上播放，实现定点广告投放的效果。
进一步优选的是，上述智能分类垃圾箱中：还包括连接单片机的称重传感器；所述称重传感器固定于第一挡板下侧、用于采集称重数值并将该称重数值输出至单片机；所述单片机中设有称重控制模块、所述称重控制模块用于将该称重数值通过通讯模块上传至云服务器、并通过显示屏对该称重数值进行显示。
通过采用这种技术方案：能够采集投入垃圾箱箱体中的各个垃圾的重量、上传至云服务器中进行数据统计，同时通过显示屏告知投放垃圾的用户其投放垃圾的重量。
更进一步优选的是，上述智能分类垃圾箱中：还包括手机客户端，所述箱体上设有电控回收门；所述云服务器中设有扫码模块，所述扫码模块用于远程连接手机客户端并根据手机客户端上传的扫码信息对单片机输出开门命令；所述单片机中设有门体控制模块、所述门体控制模块用于在接收到云服务器输出的开门命令时、控制电控回收门打开。
通过采用这种技术方案：箱体外侧贴上固定的二维码，环卫工人可通过客户端登录云服务器、同时扫描该二维码、上传扫码信息，云服务器中的扫码模块根据该扫码信息对单片机输出开门命令；单片机内的门体控制模块在接收到该开门命令时、控制电控回收门打开。从而实现电控回收门的智能化远程开关控制。
更进一步优选的是，上述智能分类垃圾箱中：所述单片机中还设有数据存储模块，所述数据存储模块分别读取分拨控制模块、灭火模块、称重显示模块和门体控制模块、采集和存储分拨控制模块、灭火模块、称重显示模块和门体控制模块的工作记录。
通过采用这种技术方案：对垃圾回收门的使用情况进行数据化管理、记录和统计投入箱体中各类垃圾的数量、重量和垃圾清理次数和清理时间。
再进一步优选的是，上述智能分类垃圾箱中：所述云服务器中设有积分运算模块，所述积分运算模块用于读取单片机上传的图像文件和称重数值、按照预存的算法进行积分运算、并根据运算所得积分值发送至手机客户端。
通过采用这种技术方案：根据投入箱体中的垃圾的分类和重量，根据预设的算法核算出其变现价格和对应的积分值。通过将积分值发送至持有客户端的用户，而用户可以通过手机客户端的积分值进行物品的兑换。从而起到鼓励用户到智能分类垃圾桶中丢弃垃圾的作用。
再进一步优选的是，上述智能分类垃圾箱中：所述单片机中包括自检模块；所述自检模块用于对分拨控制模块、灭火模块、语音报警模块、播放模块、称重控制模块、门体控制模块和数据存储模块进行信号自检，并在检测到异常信号时进行上电复位、并通过通讯模块对云服务器上传报错信号。
通过采用这种技术方案：故障自检系统以信号比对的方式对分拨控制模块、灭火模块、语音报警模块、播放模块、称重控制模块、门体控制模块和数据存储模块进行故障检测和上电复位以及报错，能够第一时间克服较小的程序问题，并在产生多次报错时即使通知工作人员到现场进行检修。
与现有技术相比，本发明能够实现对垃圾的自动分类、避免垃圾箱的满溢现象、避免断电对系统的工作影响、实现箱体内自动灭火、故障自检、环保考勤、绿色自助、数据采集等多项功能。
附图说明
下面结合附图与具体实时方式对本发明作进一步详细的说明：
图1为本发明的功能模块示意图；
图2位本发明的外观结构示意图，本图中省略了云服务器；
图3为图1中箱体的内部结构示意图、本图中省略了除红外检测器、微型摄像头、垃圾分拨装置、子箱体、红外接近开关和单片机以外的其他部件以及单片机与其他部件的连线；
图4为图2中箱体的内部结构示意图、本图中省略了除太阳能光伏板、蓄电池、稳压器、温度传感器、水泵、喷淋；
图5为图4中垃圾分拨装置的结构示意图；
各附图标记与部件名称对应关系如下：
1、箱体；21、红外检测器；22、微型摄像头；3、单片机；4、云服务器；51、太阳能光伏板；52、蓄电池；53、稳压器；61、温度传感器；62、水泵；63、喷淋；7、红外接近开关；8、称重传感器；9、手机客户端；11、垃圾投放口；12、垃圾分拨装置；13、显示屏；14、电控回收门；15、子箱体；31、分拨控制模块；32、通讯模块；33、灭火模块；34、语音报警模块；35、播放模块；36、称重控制模块；37、门体控制模块；38、数据存储模块；39、自检模块；41、图像识别模块；42、视频生成模块；43、扫码模块；44、积分运算模块；121、主电机；122、第一挡板；123、第二电机；124、延展挡板；
具体实时方式
为了更清楚地说明本发明的技术方案，下面将结合各个实时例作进一步描述。
如图1-5所示为实时例1：
一种智能分类垃圾箱，其包括：箱体1，红外检测器21，微型摄像头22，单片机3，云服务器4，太阳能光伏板51，蓄电池52，稳压器53，温度传感器61，水泵62，喷淋63，红外接近开关7，称重传感器8，手机客户端9。
所述箱体1上设有垃圾投放口11，显示屏13和电控回收门14。垃圾投放口11连通箱体1内外、显示屏13连接单片机3，所述单片机3固定于箱体1内。所述箱体1内还设有垃圾分拨装置12和多个子箱体15。其中，所述各子箱体15平行排布、位于垃圾投放口11下侧；所述垃圾分拨装置12包括主电机121，第一挡板122，第二电机123和延展挡板124；所述第一挡板122位于垃圾投放口11与子箱体15之间；且所述第一挡板122与主电机121的输出轴的轴身固定为一体、随该输出轴的旋转而同步转动；所述第一挡板122上设有滑槽、所述延展挡板124卡嵌在该滑槽中；所述第二电机123固定于第一挡板122底部、其输出轴顶于延展挡板124上、用于推动延展挡板124沿滑槽移动、伸出第一挡板122/运动复位；所述红外检测器21设于垃圾投放口11处、用于实时扫描垃圾投放口11、并在垃圾经垃圾投放口11进入箱体1内时激活微型摄像头22；所述微型摄像头22设于垃圾投放口11处、用于在激活状态下对进入箱体1的垃圾进行摄像并将摄像所得的图像文件输出至单片机3。所述太阳能光伏板51，蓄电池52和稳压器53依序连接，所述太阳能光伏板51固定于箱体1顶部；所述蓄电池52和稳压器53安装于箱体1内部。红外接近开关7连接单片机3，所述红外接近开关7设于各子箱体12的箱口侧、用于在垃圾溢出至各子箱体12箱口时生成接近感应信号、将该接近感应信号反馈至单片机3；称重传感器8连接单片机3、称重传感器8固定于第一挡板122下侧、用于采集称重数值并将该称重数值输出至单片机3。所述温度传感器61和水泵62连接单片机3；所述水泵62连接喷淋63，所述喷淋63设于箱体1内；所述温度传感器61连接单片机3、用于采集箱体1内部的温度值并将该温度值反馈至单片机3。
所述单片机3内设有分拨控制模块31，通讯模块32，灭火模块33，语音报警模块34，播放模块35、称重控制模块36、门体控制模块37，数据存储模块38，自检模块39。其中，所述分拨控制模块31用于控制垃圾分拨装置12工作；所述通讯模块32用于实现单片机3与云服务器4之间的信息交互；所述灭火模块33中存有温度阈值、用于在温度传感器61采集到的温度值达到温度阈值时控制水泵62工作、将外部水源泵入喷淋63中进行喷洒。所述语音报警模块34用于在接受到红外接近开关7输出的接近感应信号时输出语音报警；所述播放模块35用于通过显示屏13播放图像文件和视频文件。所述称重控制模块36用于将称重传感器8采集的称重数值通过通讯模块32上传至云服务器4、并通过显示屏13对该称重数值进行显示；所述门体控制模块37用于在接收到云服务器4输出的开门命令时、控制电控回收门12打开。所述数据存储模块38分别读取分拨控制模块31、灭火模块33、称重显示模块36和门体控制模块37、采集和存储分拨控制模块31、灭火模块33、称重显示模块36和门体控制模块37的工作记录；所述自检模块39用于对分拨控制模块31、灭火模块33、语音报警模块34、播放模块35、称重控制模块36、门体控制模块37和数据存储模块38进行信号自检，并在检测到异常信号时进行上电复位、并通过通讯模块32对云服务器4上传报错信号。
所述云服务器4中包括图像识别模块41，视频生成模块42，扫码模块43，积分运算模块44。其中，所述图像识别模块41用于根据微型摄像头22摄像所得图像文件进行垃圾识别并将识别结果反馈至单片机3；视频生成模块42用于定时生成视频文件并输出至单片机3中；所述扫码模块43用于远程连接手机客户端并根据手机客户端上传的扫码信息对单片机3输出开门命令；所述积分运算模块44用于读取单片机3上传的图像文件和称重数值、按照预存的算法对进行积分运算、并根据运算所得积分值生成对应的二维码图像输出至单片机3中；所述播放模块35通过显示屏13对该二维码图像进行显示。
实践中，其工作过程如下：
当垃圾从垃圾投放口11中投入箱体1内，垃圾落在第一挡板122上；同时红外检测器21检测到垃圾进入箱体内、激活微型摄像头22拍摄该垃圾的图像、该图像文件输出至单片机3。通过通讯模块32上传至云端服务器4，云端服务器4通过图像识别模块41识别该垃圾类型并将识别结果反馈至单片机3中；单片机3中的分拨控制模块31根据该反馈控制垃圾分拨装置工作：通过第二电机123推动延展挡板124沿滑槽移动、使垃圾随延展挡板123的运动到达对应的子箱体的垂直上方，随后第一电机122启动、带动第一挡板和延展挡板同步旋转，使垃圾在重力的作用下滑落到子箱体中，由此实现对进入箱体中的垃圾的自动化分类。每次垃圾落入箱体1中、通过称重传感器8实时采集称重数值并将该称重数值输出至单片机3；同时云服务器4根据投入箱体1中的垃圾的分类和重量，基于预设的算法核算出其变现价格和对应的积分值。通过将积分值发送至持有手机客户端9的用户，而用户可以通过手机客户端9的积分值进行物品的兑换。
本垃圾桶设置在露天环境中，每天通过太阳能光伏板51采集太阳能并转化为电能存储于蓄电池52中。当市电供电出现断电状况时，通过蓄电池52为单片机3供电。温度传感器61实时感应箱体内的温度，当温度值高于温度阈值时说明箱体1内存在起火风险或者已经产生明火，此时单片机3中的灭火模块控制水泵62开始工作，将外部水源泵入喷淋63中进行喷洒，实现自动化灭火。红外接近开关7在垃圾溢出至各子箱体箱口时生成接近感应信号、将该接近感应信号反馈至单片机3；所述语音报警模块34在接受到该接近感应信号时触发输出语音报警。所述单片机3中的称重控制模块36将该称重数值通过通讯模块32上传至云服务器4、同时通过显示屏13将该称重数值对垃圾投放人进行显示。当需要进行垃圾清理时，环卫工人可通过客户端登录云服务器4、同时扫描箱体1外侧贴上固定的二维码上传扫码信息，云服务器4中的扫码模块43根据该扫码信息对对应垃圾箱的单片机3输出开门命令；单片机3内的门体控制模块37在接收到该开门命令时、控制电控回收门14打开。
以上所述，仅为本发明的具体实时例，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本领域技术的技术人员在本发明公开的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。本发明的保护范围以权利要求书的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种智能分类垃圾箱，其特征在于包括：箱体(1)，红外检测器(21)，微型摄像头(22)，单片机(3)和云服务器(4)；
所述箱体(1)上设有垃圾投放口(11)；所述箱体(1)内设有垃圾分拨装置(12)和多个子箱体(15)；所述各子箱体(15)平行排布、位于垃圾投放口(11)下侧；
所述垃圾分拨装置(12)包括主电机(121)，第一挡板(122)，第二电机(123)和延展挡板(124)；所述第一挡板(122)位于垃圾投放口(11)与子箱体(15)之间；且所述第一挡板(122)与主电机(121)的输出轴的轴身固定为一体、随该输出轴的旋转而同步转动；所述第一挡板(122)上设有滑槽、所述延展挡板(124)卡嵌在该滑槽中；所述第二电机(123)固定于第一挡板(122)底部、其输出轴顶于延展挡板(124)上、用于推动延展挡板(124)沿滑槽移动、伸出第一挡板(122)/运动复位；
所述红外检测器(21)设于垃圾投放口(11)处、用于实时扫描垃圾投放口(11)、并在垃圾经垃圾投放口(11)进入箱体(1)内时激活微型摄像头(22)；所述微型摄像头(22)设于垃圾投放口(11)处、用于在激活状态下对进入箱体(1)的垃圾进行摄像并将摄像所得的图像文件输出至单片机(3)；所述单片机(3)内设有分拨控制模块(31)和通讯模块(32)；所述单片机(3)通过通讯模块(32)与云服务器(4)进行信息交互；所述云服务器(4)中包括图像识别模块(41)；所述图像识别模块(41)用于根据微型摄像头(22)摄像所得图像文件进行垃圾识别并将识别结果反馈至单片机(3)；所述分拨控制模块(31)用于根据该反馈结果控制主电机(121)、第二电机(123)协同工作。
2.如权利要求1所述智能分类垃圾箱，其特征在于：还包括依序连接的太阳能光伏板(51)，蓄电池(52)和稳压器(53)；所述太阳能光伏板(51)固定于箱体(1)顶部；所述蓄电池(52)和稳压器(53)安装于箱体(1)内部；蓄电池(52)通过稳压器(53)连接单片机(3)。
3.如权利要求2所述智能分类垃圾箱，其特征在于：还包括温度传感器(61)，水泵(62)，喷淋(63)；所述温度传感器(61)和水泵(62)连接单片机(3)；所述水泵(62)连接喷淋(63)，所述喷淋(63)设于箱体(1)内；所述温度传感器(61)连接单片机(3)、用于采集箱体(1)内部的温度值并将该温度值反馈至单片机(3)；所述单片机(3)中包括灭火模块(33)，所述灭火模块(33)中存有温度阈值、用于在温度传感器(61)采集到的温度值达到温度阈值时控制水泵(62)工作；所述水泵(62)用于将外部水源泵入喷淋(63)中进行喷洒。
4.如权利要求3所述智能分类垃圾箱，其特征在于：还包括连接单片机(3)的红外接近开关(7)；所述红外接近开关(7)设于各子箱体(12)的箱口侧、用于在垃圾溢出至各子箱体(12)箱口时生成接近感应信号、将该接近感应信号反馈至单片机(3)；所述单片机(3)中设有语音报警模块(34)，用于在接受到该接近感应信号时输出语音报警。
5.如权利要求4所述智能分类垃圾箱，其特征在于：所述箱体(1)上设有连接单片机(3)的显示屏(13)；所述云服务器(4)中设有视频生成模块(42)、用于定时生成视频文件并输出至单片机(3)中；所述单片机(3)中设有播放模块(35)、用于通过显示屏(13)播放图像文件和视频文件。
6.如权利要求5所述智能分类垃圾箱，其特征在于：还包括连接单片机(3)的称重传感器(8)；所述称重传感器(8)固定于第一挡板(122)下侧、用于采集称重数值并将该称重数值输出至单片机(3)；所述单片机(3)中设有称重控制模块(36)、所述称重控制模块(36)用于将该称重数值通过通讯模块(32)上传至云服务器(4)、并通过显示屏(12)对该称重数值进行显示。
7.如权利要求6所述智能分类垃圾箱，其特征在于：还包括手机客户端(9)，所述箱体(1)上设有电控回收门(14)；所述云服务器(4)中设有扫码模块(43)，所述扫码模块(43)用于远程连接手机客户端(9)并根据手机客户端(9)上传的扫码信息对单片机(3)输出开门命令；所述单片机(3)中设有门体控制模块(37)、所述门体控制模块(37)用于在接收到云服务器(4)输出的开门命令时、控制电控回收门(14)打开。
8.如权利要求7所述智能分类垃圾箱，其特征在于：所述单片机(3)中还设有数据存储模块(38)，所述数据存储模块(38)分别读取分拨控制模块(31)、灭火模块(33)、称重显示模块(36)和门体控制模块(37)、采集和存储分拨控制模块(31)、灭火模块(33)、称重显示模块(36)和门体控制模块(37)的工作记录。
9.如权利要求1所述智能分类垃圾箱，其特征在于：所述云服务器(4)中设有积分运算模块(44)，所述积分运算模块(44)用于读取单片机(3)上传的图像文件和称重数值、按照预存的算法进行积分运算、并根据运算所得积分值发送至手机客户端(9)。
10.如权利要求1所述智能分类垃圾箱，其特征在于：所述单片机(3)中包括自检模块(39)；所述自检模块(39)用于对分拨控制模块(31)、灭火模块(33)、语音报警模块(34)、播放模块(35)、称重控制模块(36)、门体控制模块(37)和数据存储模块(38)进行信号自检，并在检测到异常信号时进行上电复位、并通过通讯模块(32)对云服务器(4)上传报错信号。
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