CN109533721A - 一种家用厨余垃圾智能收集器及其控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于生活垃圾处理技术领域，公开了一种家用厨余垃圾智能收集器及其控制方法，收集器分为上部智能判别部块和下部智能收集部块；智能判别部块包括有设置在设备顶端的与红外感应开关及其连接的投料口、垃圾盛放平台及其上下运动导轨、重量传感器、X射线发射源、探测器、近红外光纤探头和PLC控制器组件；智能收集部块包括垃圾筐、垃圾袋弹出装置及其左右运动导轨、垃圾袋密封装置和侧门开合装置。本发明可实现厨余垃圾全过程自动化，可有效避免用户直接接触厨余垃圾且对用户垃圾分类行为进行规范，本发明产品更换简单，维护方便。

Description

一种家用厨余垃圾智能收集器及其控制方法

技术领域

本发明属于生活垃圾处理技术领域，尤其涉及一种家用厨余垃圾智能收集器及其控制方法。

背景技术

厨余垃圾是家庭、宾馆、饭店等饮食单位抛弃的剩余饭菜的统称。目前世界各国绝大部分城市垃圾中约40％为厨余垃圾，主要包括主食(米、饭、馒头、面条等)、蔬菜、水果及果皮、肉骨、蛋壳、鱼虾、茶叶及咖啡残渣、豆制品、动植物油、残羹剩饭及下脚料等。厨余垃圾因其有机质和水分含量大、易腐败、热值低等特点，难于直接填埋和焚烧处理，而好氧堆肥技术既可实现厨余垃圾的无害化和减量化，又可生产有机肥作为农用，是处理厨余垃圾的有效方式。由于我国城市垃圾的收集以混合收集为主、分选效果差，垃圾中所含玻璃、塑料、碎石块等杂质不会在堆肥过程中被分解，导致所得肥料质量差,病原微生物未得到彻底消除，肥料中重金属含量也高，产业化前途一片黯淡。因此，为真正实现厨余垃圾资源化，厨余垃圾从源头分类至关重要，智能厨余垃圾收集器需要应运而生。

随着科学技术的发展，现有技术中的家用垃圾桶也越来越智能化。现有技术1通过红外线人体感应器、超声波测距传感器、紫外线消毒装置、PLC控制器等装置达到自动检测开盖，智能测满和杀毒的功能，结构简单，使用方便，维护简单，成本低廉，适合于普通家庭使用。现有技术2具有智能监测垃圾袋内垃圾量、测满封闭报警，智能化程度高，用户体验效果好。然而，以上现有技术均不涉及厨余垃圾主要组分的快速自动检测和智能收集领域，这成为本发明需要解决的重要技术问题。

综上所述，现有技术存在的问题是：

现有技术无法实现厨余垃圾主要组分的快速自动检测和智能收集。

现有技术无法实现在线监控每个居民家庭的厨余垃圾投掷情况并进行针对性教育。

现有技术无法实现厨余垃圾从产生到处置全过程自动化收集和处理处置。

解决上述技术问题的难度和意义：

厨余垃圾成分复杂，快速准确检测厨余垃圾成分的技术及装备目前还未大规模应用；

首次将近红外光谱技术和X射线检测技术应用到厨余垃圾检测上，双重保证，确保检测结果准确高效。

如何实现在线监控并规范居民家庭厨余垃圾分类行为是垃圾分类和资源化处理过程的首要环节。

考虑到厨余垃圾高含水率的问题，如何实现厨余垃圾收集处理的全过程自动化需要重点关注。

发明内容

针对现有技术存在的问题，本发明提供了一种家用厨余垃圾智能收集器及其控制方法。

本发明是这样实现的，一种家用厨余垃圾智能收集器，分为上部智能判别部块和下部智能收集部块；

智能判别部块包括有设置在设备顶端的与红外感应开关及其连接的投料口、垃圾盛放平台及其上下运动导轨、重量传感器、X射线发射源、探测器、近红外光纤探头和PLC控制器组件；

智能收集部块包括垃圾筐、垃圾袋弹出装置及其左右运动导轨、垃圾袋密封装置和侧门开合装置，具有对厨余垃圾各种成分智能判别和智能收集的功能。

进一步，所述智能收集器由上部智能判别部块和下部智能收集部块构成，所述下部智能收集部分内含放置垃圾袋的垃圾筐，均采用分体式结构。

进一步，所述厨余垃圾智能收集器通过PLC控制器进行结果输出和智能收集过程控制；

所述PLC控制器组件包括电子显示屏、垃圾袋弹出按钮、垃圾袋密封按钮、收集器清洗按钮、警报灯；所述电子显示屏输出内容分别有：厨余垃圾分类不合格次数、厨余垃圾重量、厨余垃圾收集时间、设备电量，PLC控制器输入端包括红外感应开关、重量传感器、X射线发射源、探测器、近红外光纤探头和与社区光谱仪连接的社区计算机；PLC输出端包括红外感应开关、垃圾盛放平台及其上下运动导轨、垃圾袋弹出装置及左右其运动导轨、垃圾袋密封装置和侧门开合装置。

进一步，所述垃圾盛放平台安装在上下运动导轨上并通过PLC控制器智能控制平台上下运动情况；当智能检测结果符合厨余垃圾时，垃圾盛放平台在导轨底部由中间向四周打开，厨余垃圾自动落入垃圾袋中；当智能检测结果不符合厨余垃圾时，垃圾盛放平台无法打开，自动由导轨底部上升至投料口处。

进一步，所述垃圾盛放平台上安装有重量传感器，实时监测每次投加厨余垃圾重量并叠加记载垃圾袋中厨余垃圾重量。

本发明的另一目的在于提供家用厨余垃圾智能收集器的控制方法，该家用厨余垃圾智能收集器的控制方法实现步骤为：

步骤一、样品输入：厨余垃圾在距离投放口上端15cm之内触发红外感应开关，投料口打开；

步骤二、样品扫描：厨余垃圾在通过投料口后落入垃圾盛放平台上，投料口关闭；在通过上下运动导轨定速下降过程中，顶部近红外光纤探头通过光纤将扫描厨余垃圾得到的光谱数据传输给社区近红外光谱仪，社区光谱仪获得受检样品的光谱信息；X射线发射源发射小剂量的X射线并穿透厨余垃圾落到探测器，探测器将接收到的X射线变为电信号传送给社区计算机；

步骤三、智能检测：通过已构建的厨余垃圾各种成分近红外定性判别模型和X射线检测数据库进行光谱信息的识别及图像匹配，“一键式”智能判别待收集垃圾是否属于厨余垃圾；

步骤四、结果输出：对于判别合理的厨余垃圾，平台到达智能判别部块底端后自动打开，厨余垃圾自动落入垃圾收集袋中；检测结果自动存入数据库，并通过电子显示屏自动展示数据结果；对于判别不合理的其他垃圾，平台自动上升，将垃圾从投料口推送出来需要居民重新判别并投入其他类别垃圾收集器中；

步骤五、智能收集：按下显示屏下方垃圾袋弹出装置，智能收集部块上部自动弹出垃圾袋套在垃圾筐中；垃圾袋快要盛满时，用户按下电子屏下方垃圾袋密封按钮，垃圾袋自动密封且打开下方侧门，用户可将垃圾袋丢弃到社区厨余垃圾收集箱中，家用厨余垃圾收集器自动记录垃圾丢弃时间，当收集器超过一天时间未丢弃时，垃圾器自动发出警报提醒。

进一步，所述厨余垃圾从样品输入到智能收集整个过程时间控制在30～40s，其中厨余垃圾样品扫描的时间在10s，智能检测、结果输出和智能收集时间控制在30s内。

综上所述，本发明的优点及积极效果为：

通过近红外光谱技术和X射线检测技术，实现厨余垃圾快速准确分类，为厨余垃圾资源化提供技术支持，实现30s内快速判断厨余垃圾成分，准确度超过90％；

通过红外开关、厨余垃圾自动检测、垃圾袋自动弹出装置、垃圾袋自动密闭装置，实现厨余垃圾全过程自动化，可有效避免用户直接接触厨余垃圾，清洁卫生；

通过互联网实现在线监控，对用户垃圾分类行为进行规范，有效提高居民垃圾分类意识。

附图说明

图1为本发明实施例提供的家用厨余垃圾智能收集器的控制方法工作流程图。

图2为本发明实施例提供的家用厨余垃圾智能收集器结构图。

图3为本发明实施例提供的上部智能判别部块内部图。

图4为本发明实施例提供的下部智能收集部块示意图。

图中：1、投料口、2、红外感应开关、3、垃圾盛放平台、4、重量传感器、5、X射线发射源、6、探测器、7、近红外光纤探头、8、PLC控制器组件、801、电子显示屏、802、垃圾袋弹出按钮、803、垃圾袋密封按钮、804、收集器清洗按钮、805、警报灯、9、上下运动导轨、10、垃圾袋弹出装置、11、垃圾筐、12、左右运动导轨、13、垃圾袋密封装置、14、侧门开合装置。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。以下详细说明都是例示性的，旨在对本申请提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和学术语具有与本申请所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。

如图1，本发明实施例提供家用厨余垃圾智能收集器的控制方法，为：

步骤一、样品输入：厨余垃圾在距离投放口上端15cm之内触发红外感应开关，投料口打开；

步骤二、样品扫描：厨余垃圾在通过投料口后落入垃圾盛放平台上，投料口关闭；在通过上下运动导轨定速下降过程中，顶部近红外光纤探头通过光纤将扫描厨余垃圾得到的光谱数据传输给社区近红外光谱仪，社区光谱仪获得受检样品的光谱信息；X射线发射源发射小剂量的X射线并穿透厨余垃圾落到探测器，探测器将接收到的X射线变为电信号传送给社区计算机；

步骤三、智能检测：通过已构建的厨余垃圾各种成分近红外定性判别模型和X射线检测数据库进行光谱信息的识别及图像匹配，“一键式”智能判别待收集垃圾是否属于厨余垃圾；

步骤四、结果输出：对于判别合理的厨余垃圾，平台到达智能判别部块底端后自动打开，厨余垃圾自动落入垃圾收集袋中；检测结果自动存入数据库，并通过电子显示屏自动展示数据结果；对于判别不合理的其他垃圾，平台自动上升，将垃圾从投料口推送出来需要居民重新判别并投入其他类别垃圾收集器中；

步骤五、智能收集：按下显示屏下方垃圾袋弹出装置，智能收集部块上部自动弹出垃圾袋套在垃圾筐中；垃圾袋快要盛满时，用户按下电子屏下方垃圾袋密封按钮，垃圾袋自动密封且打开下方侧门，用户可将垃圾袋丢弃到社区厨余垃圾收集箱中，家用厨余垃圾收集器自动记录垃圾丢弃时间，当收集器超过一天时间未丢弃时，垃圾器自动发出警报提醒。

所述厨余垃圾从样品输入到智能收集整个过程时间控制在30～40s，其中厨余垃圾样品扫描的时间在10s，智能检测、结果输出和智能收集时间控制在30s内。

下面结合附图对本发明进行进一步说明。

实施例1

如图2～4所示，本发明实施例提供的家用厨余垃圾智能收集器，包括上部智能判别部块和下部智能收集部块两部分。智能判别部块包括有设置在设备顶端的与红外感应开关2及其连接的投料口1、垃圾盛放平台3及其上下运动导轨9、重量传感器4、X射线发射源5、探测器6、近红外光纤探头7和PLC控制器组件8；智能收集部块包括垃圾袋弹出装置10、垃圾筐11及左右其运动导轨12、垃圾袋密封装置13和侧门开合装置14。

本发明实施例提供的家用厨余垃圾智能收集器，通过PLC控制器对厨余垃圾智能收集器进行结果输出和智能收集过程控制，PLC控制器控制的电子显示屏801输出内容分别有：厨余垃圾分类不合格次数、厨余垃圾重量、厨余垃圾收集时间、设备电量。电子显示屏801下方三个控制按钮分别为：垃圾袋弹出按钮802、垃圾袋密封按钮803、收集器清洗按钮804；一个垃圾信号灯为垃圾收集时间过长警报灯805。PLC控制器输入端包括红外感应开关2、重量传感器4、X射线发射源5、探测器6、近红外光纤探头7和与社区光谱仪连接的社区计算机；PLC输出端包括红外感应开关2、垃圾盛放平台3及其上下运动导轨9、垃圾袋弹出装置10及左右其运动导轨12、垃圾袋密封装置13和侧门开合装置14。

实施例2

如图1所示，本发明实施例提供的家用厨余垃圾智能收集器的控制方法，包括样品输入、样品扫描、智能检测、结果输出、智能收集五个步骤。

(1)样品输入：厨余垃圾在距离投放口上端15cm之内触发红外感应开关2，投料口1打开；

(2)样品扫描：厨余垃圾在通过投料口1后落入垃圾盛放平台3上，投料口1立刻关闭，在通过上下运动导轨9定速下降过程中，顶部近红外光纤探头7通过光纤将扫描厨余垃圾得到的光谱数据传输给社区近红外光谱仪，社区光谱仪获得受检样品的光谱信息；X射线发射源5发射小剂量的X射线并穿透厨余垃圾落到探测器6，探测器6将接收到的X射线变为电信号传送给社区计算机；

(3)智能检测：通过已构建的厨余垃圾各种成分近红外定性判别模型和X射线检测数据库进行光谱信息的识别及图像匹配，“一键式”智能判别待收集垃圾是否属于厨余垃圾；

(4)结果输出：对于判别合理的厨余垃圾，垃圾盛放平台3自动打开，厨余垃圾自动落入垃圾袋中。检测结果自动存入数据库，并通过电子显示屏801自动展示结果；对于判别不合理的其他垃圾，垃圾盛放平台3自动上升，将垃圾从投料口推送出来需要居民重新判别并投入其他类别垃圾收集器中。

(5)智能收集：按下显示屏801下方垃圾袋弹出装置10，智能收集部块上部自动弹出垃圾袋套在垃圾筐11中；垃圾袋快要盛满时，用户按下电子屏801下方垃圾袋密封按钮803，垃圾袋自动密封且打开下方侧门14，用户可将垃圾袋丢弃到社区厨余垃圾收集箱中。家用厨余垃圾收集器自动记录垃圾丢弃时间，当收集器超过一天时间未丢弃时，垃圾收集器通过警报灯805自动发出警报提醒。

实施例3

本发明实施例提供的家用厨余垃圾智能收集器，所述垃圾盛放平台3安装在上下运动导轨9上并通过运动导轨9上下移动，PLC控制器8根据待收集垃圾特征智能控制垃圾盛放平台3的运动情况。当智能检测结果符合厨余垃圾时，垃圾盛放平台3在导轨9底部由中间向四周打开，厨余垃圾自动落入垃圾袋中；当智能检测结果不符合厨余垃圾时，垃圾盛放平台3无法打开，自动由导轨9底部上升至投料口1处，用户需重新对不符合垃圾进行重新判断分类，确保厨余垃圾的准确率。垃圾盛放平台3上安装有重量传感器4，实时监测每次投加厨余垃圾重量并叠加记载垃圾袋中厨余垃圾重量。

厨余垃圾从样品输入到智能收集整个过程时间控制在30～40s，其中导轨顶部降落到导轨底端的时间控制在10s，即厨余垃圾样品扫描的时间在10s，智能检测、结果输出和智能收集时间控制在30s内。

实施例4

本发明实施例提供的家用厨余垃圾智能收集器，所述垃圾袋弹出装置10通过左右运动导轨12完成。当按下垃圾袋弹出按钮802时，垃圾袋弹出装置10向右侧滑动，垃圾袋弹出并完全展开在垃圾筐11中；当按下垃圾袋密封按钮803时，垃圾袋弹出装置10向左侧滑动，垃圾袋收起，并对垃圾袋进行封口，此时侧门开合装置14打开，用户可取出密封好的垃圾袋并将其送往社区厨余垃圾收集箱。

实施例5

本发明实施例提供的家用厨余垃圾智能收集器，所述智能收集器由上部智能判别部块和下部智能收集部块构成，所述下部智能收集部分内含放置垃圾袋的垃圾筐11，均采用分体式结构，方便清理。当按下电子显示屏下方收集器清洗按钮804时，各组成部分可拆卸，分开清理。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种家用厨余垃圾智能收集器，其特征在于，所述家用厨余垃圾智能收集器分为上部智能判别部块和下部智能收集部块；

智能判别部块包括设置在设备顶端的与红外感应开关及其连接的投料口、垃圾盛放平台及其上下运动导轨、重量传感器、X射线发射源、探测器、近红外光纤探头和PLC控制器组件；

所述垃圾盛放平台安装在上下运动导轨上并通过PLC控制器智能控制平台上下运动情况；当智能检测结果符合厨余垃圾时，垃圾盛放平台在导轨底部由中间向四周打开，厨余垃圾自动落入垃圾袋中；当智能检测结果不符合厨余垃圾时，垃圾盛放平台无法打开，自动由导轨底部上升至投料口处；

所述垃圾盛放平台上安装有重量传感器，实时监测每次投加厨余垃圾重量并叠加记载垃圾袋中厨余垃圾重量；

智能收集部块包括垃圾筐、垃圾袋弹出装置及左右运动导轨、垃圾袋密封装置和侧门开合装置。

2.如权利要求1所述的家用厨余垃圾智能收集器，其特征在于，所述PLC控制器组件包括电子显示屏、垃圾袋弹出按钮、垃圾袋密封按钮、收集器清洗按钮、警报灯；

所述电子显示屏输出：厨余垃圾分类不合格次数、厨余垃圾重量、厨余垃圾收集时间、设备电量；

PLC控制器输入端包括红外感应开关、重量传感器、X射线发射源、探测器、近红外光纤探头和与社区光谱仪连接的社区计算机；PLC输出端包括红外感应开关、垃圾盛放平台及其上下运动导轨、垃圾袋弹出装置及左右其运动导轨、垃圾袋密封装置和侧门开合装置。

3.一种如权利要求1所述的家用厨余垃圾智能收集器的家用厨余垃圾智能收集器的控制方法，其特征在于，所述家用厨余垃圾智能收集器的控制方法包括：

步骤一、样品输入：厨余垃圾在距离投放口上端15cm之内触发红外感应开关，投料口打开；

步骤二、样品扫描：厨余垃圾在通过投料口后落入垃圾盛放平台上，投料口关闭；在通过上下运动导轨定速下降过程中，顶部近红外光纤探头通过光纤将扫描厨余垃圾得到的光谱数据传输给社区近红外光谱仪，社区光谱仪获得受检样品的光谱信息；X射线发射源发射小剂量的X射线并穿透厨余垃圾落到探测器，探测器将接收到的X射线变为电信号传送给社区计算机；

步骤三、智能检测：通过已构建的厨余垃圾各种成分近红外定性判别模型和X射线检测数据库进行光谱信息的识别及图像匹配，“一键式”智能判别待收集垃圾是否属于厨余垃圾；

步骤四、结果输出：对于判别合理的厨余垃圾，平台到达智能判别部块底端后自动打开，厨余垃圾自动落入垃圾收集袋中；检测结果自动存入数据库，并通过电子显示屏自动展示数据结果；对于判别不合理的其他垃圾，平台自动上升，将垃圾从投料口推送出来需要居民重新判别并投入其他类别垃圾收集器中；

步骤五、智能收集：按下显示屏下方垃圾袋弹出装置，智能收集部块上部自动弹出垃圾袋套在垃圾筐中；垃圾袋快要盛满时，用户按下电子屏下方垃圾袋密封按钮，垃圾袋自动密封且打开下方侧门，用户可将垃圾袋丢弃到社区厨余垃圾收集箱中，家用厨余垃圾收集器自动记录垃圾丢弃时间，当收集器超过一天时间未丢弃时，垃圾器自动发出警报提醒。

4.如权利要求3所述的家用厨余垃圾智能收集器的控制方法，其特征在于，所述厨余垃圾从样品输入到智能收集整个过程时间控制在30～40s，其中厨余垃圾样品扫描的时间在10s，智能检测、结果输出和智能收集时间控制在30s内。