CN109600376B - 一种基于物联网的分散式厨余垃圾回收处理系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种基于物联网的分散式厨余垃圾回收处理系统，主要包括居民家用厨余垃圾收集器、社区厨余垃圾收集箱、社区厨余垃圾资源化处理中心、社区厨余垃圾管理中心机房，所述各类收集装备和处理装备分别通过物联网和社区厨余垃圾管理中心机房连接。本发明采用定户定点监控设计，每个监控点定时不间断获取设备的运行状态，通过物联网的无线通讯功能与云服务器形成系统化监控，社区厨余垃圾管理中心机房及社区管理者能实时了解社区厨余垃圾回收及资源化处理情况，提升厨余垃圾回收处理系统的信息化水平，对社区厨余垃圾实现实时、快速、有效的管理，最大程度实现厨余垃圾资源化利用和降低社区厨余垃圾外运处理量。
Description
技术领域
本发明涉及一种基于物联网的分散式厨余垃圾回收处理系统，属于厨余垃圾回收处理技术领域。
背景技术
厨余垃圾是指食物在生产、运输、分配和消费各环节中产生的固体废弃物，主要理化特性为含水率高、有机质含量高、油脂和盐分含量高、含多种微量元素、易腐易臭等。由于高含水率，厨余垃圾不能满足垃圾焚烧的发热量要求(不低于5000kJ/kg)，也不宜直接填埋，而焚烧和填埋又会造成有机物的大量浪费；同时由于厨余垃圾所派生的“垃圾猪”、“潲水油”等危害人体健康，厨余垃圾直接排入下水道又可能造成甲烷气爆炸等问题。随着城市规模扩大，人口的增多，厨余垃圾也不断增加，因此，厨余垃圾的处理处置越来越引起全社会的关注。由于厨余垃圾主要成分淀粉、纤维素、蛋白质、脂类和无机盐等均可回收利用，厨余垃圾的源头分离及资源化处理不仅可以避免垃圾各组分间的相互污染，还可大大减轻城市垃圾末端处理的压力。
目前，我国厨余垃圾以人工收集为主，智能化收集系统起步较晚。如中国专利公开了“一种户外设置的厨余垃圾收集系统”(CN201710068214)，使得住户的厨余垃圾可以随时在厨房位置放入该系统，然后被环保企业统一收集处理，有效解决了多层以及高层住宅的厨余垃圾单独收集的难题。如中国专利公开了“一种垃圾处理监管系统”(CN201810401095)，包括称重组件、终端、通信模块和服务器，方便对垃圾的运输信息进行统一管理。物联网是将各种信息传感设备，与互联网结合起来而形成的一个物一物相连的网络，能够实现对物体进行识别、定位、追踪和监控。如中国专利公开了“一种物联网垃圾分类回收管理服务系统”(CN201610608824)，包括至少一个垃圾分类回收站、物联网数据中心和至少一个垃圾处理中心，在垃圾投放环节，用户可以在垃圾分类回收站中进行垃圾的分类投放，物联网数据中心根据垃圾的类型和重量，确定相应的垃圾处理中心进行垃圾的后续处理，可以实现垃圾的分类处理和充分利用，有效解决垃圾源头的垃圾减量化，提升垃圾处理效率。然而，以上所公开的现有技术均不涉及厨余垃圾主要组分的快速自动检测和分散式回收处理领域，这成为目前需要解决的重要技术问题。
发明内容
本发明解决现有技术的缺点，提出一种基于物联网的分散式厨余垃圾回收处理系统，提供了一种实时监控、系统化管理厨余垃圾的方法，有助于分散式资源化处理厨余垃圾，满足实际使用要求。
为解决上述问题，本发明所采取的技术方案如下：
一种基于物联网的分散式厨余垃圾回收处理系统，主要包括居民家用厨余垃圾收集器、社区厨余垃圾收集箱、社区厨余垃圾资源化处理中心、社区厨余垃圾管理中心机房，所述居民家用厨余垃圾收集器、社区厨余垃圾收集箱、社区厨余垃圾资源化处理中心和社区厨余垃圾管理中心机房分别通过物联网连接，用于互相传输数据；
(1)所述居民家用厨余垃圾收集器分布在各个居民家庭中，具有智能判别和收集家庭厨余垃圾的功能，收集器安装的重量传感器、红外传感器、X射线检测器、PLC控件等模块通过物联网与社区厨余垃圾管理中心机房和社区厨余垃圾收集箱共享数据；
(2)所述社区厨余垃圾收集箱分布在小区各栋楼下，具有智能收集小区厨余垃圾的功能，收集箱安装的智能开关、重量传感器、语音提示装置、GPS定位装置、自动报警器等模块通过物联网与社区厨余垃圾管理中心机房、居民家用厨余垃圾收集器以及社区厨余垃圾资源化处理中心共享数据；
(3)所述社区厨余垃圾资源化处理中心设置在小区生活垃圾转运站附近，具有快速资源化处理厨余垃圾和自动监测处理状态的功能，包括智能开关、重量传感器、各项指标实时监测传感器等模块通过物联网与社区厨余垃圾管理中心机房和社区厨余垃圾收集箱共享数据；
(4)所述社区厨余垃圾管理中心机房，与多个居民家用厨余垃圾收集器和社区厨余垃圾收集箱以及社区厨余垃圾资源化处理中心通信连接，包括账户管理模块及供垃圾箱通信连接的端口。
作为上述技术方案的改进，所述居民家用厨余垃圾收集器、社区厨余垃圾收集箱、社区厨余垃圾资源化处理中心均通过物联网建立统一的账户管理系统和身份认证系统，对管理员、普通管理维护者和普通居民用户分别进行身份认证和访问控制；所述身份认证基于移动终端APP或微信公众号的二维码标签。
作为上述技术方案的改进，所述利用物联网理念进行积分奖励，实时将积分转入用户终端。
作为上述技术方案的改进，所述社区厨余垃圾资源化处理中心各项指标实时监测装置包括：COD传感器、总氮传感器、总磷传感器、温度传感器、pH在线检测仪，分别用于获取厨余垃圾的COD、总氮、总磷、温度、pH值；
所述监测装置包含自动计算功能，根据监测数据自动计算总碳/总氮和总碳/总磷的比值，并将数据传输给社区厨余垃圾管理中心机房，机房根据预先设定的比值参考范围及时安排资源化处理中心的添料和设备检修等。
作为上述技术方案的改进，所述的基于物联网的分散式厨余垃圾回收处理系统，包括以下步骤：
(1)每个居民家用厨余垃圾收集器利用光谱技术智能判别和收集居民所丢弃的厨余垃圾，并记录厨余垃圾重量和收集时间；
(2)居民通过移动终端二维码扫描打开社区厨余垃圾收集箱将密封的厨余垃圾收集袋丢弃到收集箱中，收集箱检测所丢弃垃圾的重量是否和居民家用厨余垃圾收集器上传的重量是否一致，确认一致后收集厨余垃圾，并根据重量计算积分累积到用户账号上；收集箱破袋装置将垃圾袋破袋后分别收集厨余垃圾和垃圾袋，垃圾袋作为不可回收垃圾外运处理；
(3)社区厨余垃圾收集箱具有垃圾满溢物联网通知的功能，收集箱中厨余垃圾量超过垃圾箱的70％时自动向管理维护者发送短信通知，管理维护者收到通知后将厨余垃圾运往社区厨余垃圾资源化处理中心；
(4)社区厨余垃圾资源化处理设备安装有实时监测装置，并以固定时间间隔实时获取厨余垃圾运行状况信息；通过物联网上传至云服务器，社区厨余垃圾中心机房获取COD、总氮、总磷、温度、pH信息生成厨余垃圾处理管理模型，并设定相应运行状况信息的标准阈值；若出现运行状况超标情况，云服务器通过无线通讯网络发送超标信息到管理维护者移动终端，同时给出相应治理方案；
(5)当社区厨余垃圾资源化处理完成后，云服务器自动通知管理维护者，管理维护者将厨余垃圾残渣运送到城市垃圾终端处理设施，资源化产生的肥料供小区绿化种植肥料，真正实现小区内部的闭合循环。
作为上述技术方案的改进，所述固定圈采用的是具有弹性、可伸缩性的橡胶材料，所述固定圈的开口大小以适用于普通矿泉水瓶盖尺寸大小为标准。
本发明与现有技术相比较，本发明的实施效果如下：
(1)通过利用光谱分析技术、化学计量学、机器学习算法、人工神经网络等多学科不同技术，方便了厨余垃圾的准确判读和溯源，通过物联网的无线通讯功能与云服务器形成系统化监控，提升了厨余垃圾分类回收系统的信息化水平。
(2)汇总居民用户的垃圾投掷行为，实时监测垃圾桶的满溢程度及垃圾重量，具有对信息及数据的收集，传输，处理，分析的功能，实现对居民区垃圾从产生源头到分类清运处理的全程的监察与管理。
(3)本系统能够实现小区内部厨余垃圾产生-资源化处理-资源化利用的闭合循环，最大程度实现厨余垃圾资源化利用和降低社区厨余垃圾外运处理量，具有环境、经济、社会多重效益。
附图说明
图1为本发明所述基于物联网的分散式厨余垃圾回收处理系统示意图。
具体实施方式
下面将结合具体的实施例来说明本发明的内容。
一种基于物联网的分散式厨余垃圾回收处理系统，结合图1进行具体步骤说明：
(1)系统构建：基于物联网的分散式厨余垃圾回收处理系统，主要包括居民家用厨余垃圾收集器、社区厨余垃圾收集箱、社区厨余垃圾资源化处理中心、社区厨余垃圾管理中心机房，所述居民家用厨余垃圾收集器、社区厨余垃圾收集箱、社区厨余垃圾资源化处理中心和社区厨余垃圾管理中心机房分别通过物联网连接，用于互相传输数据；所述社区厨余垃圾管理中心机房包括账户管理模块及供垃圾箱通信连接的端口。
(2)账户管理：所述居民家用厨余垃圾收集器、社区厨余垃圾收集箱、社区厨余垃圾资源化处理中心均通过物联网建立统一的账户管理系统和身份认证系统，对管理员、普通管理维护者和普通居民用户分别进行身份认证和访问控制；所述身份认证基于移动终端APP或微信公众号的二维码标签。所述利用物联网理念进行积分奖励，实时将积分转入用户终端。
(3)家庭厨余垃圾收集：每个居民家用厨余垃圾收集器利用光谱技术智能判别收集居民所丢弃的厨余垃圾，并记录厨余垃圾重量和收集时间；所述居民家用厨余垃圾收集器分布在各个居民家庭中，具有智能判别厨余垃圾是否合理的功能，收集器安装的重量传感器、红外传感器、X射线检测器、PLC控件等模块通过物联网与社区厨余垃圾管理中心机房和社区厨余垃圾收集箱共享数据；
(4)社区厨余垃圾收集：居民通过移动终端二维码扫描打开社区厨余垃圾收集箱将密封的厨余垃圾收集袋丢弃到收集箱中，收集箱检测所丢弃垃圾的重量是否和居民家用厨余垃圾收集器上传的重量是否一致，确认一致后收集厨余垃圾，并根据重量计算积分累积到用户账号上；收集箱破袋装置将垃圾袋破袋后分别收集厨余垃圾和垃圾袋，垃圾袋作为不可回收垃圾外运处理；所述社区厨余垃圾收集箱分布在小区各栋楼下，具有智能收集厨余垃圾的功能，收集箱安装的智能开关、重量传感器、语音提示装置、GPS定位装置、自动报警器等模块通过物联网与社区厨余垃圾管理中心机房、居民家用厨余垃圾收集器以及社区厨余垃圾资源化处理中心共享数据；
(5)社区厨余垃圾资源化处理：社区厨余垃圾收集箱具有垃圾满溢物联网通知的功能，收集箱中厨余垃圾量超过垃圾箱的70％时自动向管理维护者发送短信通知，管理维护者收到通知后将厨余垃圾运往社区厨余垃圾资源化处理中心；所述社区厨余垃圾资源化处理中心设置在小区生活垃圾转运站附近，具有快速资源化处理厨余垃圾和自动监测处理状况的功能，包括智能开关、重量传感器、各项指标实时监测传感器等模块，并通过物联网与社区厨余垃圾管理中心机房和社区厨余垃圾收集箱共享数据；
社区厨余垃圾资源化处理设备安装有实时监测装置，并以固定时间间隔实时获取厨余垃圾运行状况信息；通过物联网上传至云服务器，社区厨余垃圾中心机房获取COD、总氮、总磷、温度、pH信息生成厨余垃圾处理管理模型，并设定相应运行状况信息的标准阈值；若出现运行状况超标情况，云服务器通过无线通讯网络发送超标信息到管理维护者移动终端，同时给出相应治理方案；社区厨余垃圾资源化处理实时监测装置包括：
COD传感器，用于获取厨余垃圾中的COD指数信息；
总氮传感器：用于获取厨余垃圾中的总氮指数信息；
总磷传感器：用于获取厨余垃圾中的总磷指数信息；
温度传感器，用于获取厨余垃圾中的温度信息；
pH在线检测仪，用于获取厨余垃圾中的pH值信息；
该监测装置包含自动计算功能，根据监测数据自动计算总碳/总氮和总碳/总磷的比值，并将数据传输给社区厨余垃圾管理中心机房，机房根据预先设定的比值参考范围及时安排资源化处理中心的添料和设备检修等；
(6)社区厨余垃圾资源化应用：当社区厨余垃圾资源化处理完成后，云服务器自动通知管理维护者，管理者将厨余垃圾残渣运送到城市垃圾终端处理设施，资源化产生的肥料供小区绿化种植肥料，真正实现小区内部的闭合循环。
综上所述：本方案通过利用光谱分析技术、化学计量学、机器学习算法、人工神经网络等多学科不同技术，方便了厨余垃圾的准确判读和溯源，通过物联网的无线通讯功能与云服务器形成系统化监控，提升了厨余垃圾分类回收系统的信息化水平。本方案能够汇总居民用户的垃圾投掷行为，实时监测垃圾桶的满溢程度及垃圾重量，具有对信息及数据的收集，传输，处理，分析的功能，实现对居民区垃圾从产生源头到分类清运处理的全程的监察与管理。此外，本系统能够实现小区内部厨余垃圾产生-资源化处理-资源化利用的闭合循环，最大程度实现厨余垃圾资源化利用和降低社区厨余垃圾外运处理量，具有环境、经济、社会多重效益。
以上内容是结合具体的实施例对本发明所作的详细说明，不能认定本发明具体实施仅限于这些说明。对于本发明所属技术领域的技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明保护的范围。
Claims (2)
1.一种基于物联网的分散式厨余垃圾回收处理系统，其特征在于：其主要包括居民家用厨余垃圾收集器、社区厨余垃圾收集箱、社区厨余垃圾资源化处理中心、社区厨余垃圾管理中心机房，所述居民家用厨余垃圾收集器、社区厨余垃圾收集箱、社区厨余垃圾资源化处理中心和社区厨余垃圾管理中心机房分别通过物联网连接，用于互相传输数据；
（1）所述居民家用厨余垃圾收集器分布在各个居民家庭中，具有智能判别和收集家庭厨余垃圾的功能，居民家用厨余垃圾收集器安装的重量传感器、红外传感器、X射线检测器、PLC控件模块通过物联网与社区厨余垃圾管理中心机房和社区厨余垃圾收集箱共享数据；
（2）所述社区厨余垃圾收集箱分布在小区各栋楼下，具有智能收集小区厨余垃圾的功能，社区厨余垃圾收集箱安装的智能开关、重量传感器、语音提示装置、GPS定位装置、自动报警器模块通过物联网与社区厨余垃圾管理中心机房、居民家用厨余垃圾收集器以及社区厨余垃圾资源化处理中心共享数据；
（3）所述社区厨余垃圾资源化处理中心设置在小区生活垃圾转运站附近，其具有快速资源化处理厨余垃圾和自动监测处理状态的功能，包括智能开关、重量传感器及各项指标实时监测传感器模块，主要是通过物联网与社区厨余垃圾管理中心机房和社区厨余垃圾收集箱共享数据；
（4）所述社区厨余垃圾管理中心机房，与多个居民家用厨余垃圾收集器和社区厨余垃圾收集箱以及社区厨余垃圾资源化处理中心通信连接，包括账户管理模块及供社区厨余垃圾收集箱通信连接的端口；
所述居民家用厨余垃圾收集器、社区厨余垃圾收集箱、社区厨余垃圾资源化处理中心均通过物联网建立统一的账户管理系统和身份认证系统，对管理员、普通管理维护者和普通居民用户分别进行身份认证和访问控制；所述身份认证基于移动终端APP或微信公众号的二维码标签；
利用物联网理念进行积分奖励，实时将积分转入用户账号；
社区厨余垃圾资源化处理中心对各项指标采用监测装置实施监测包括：COD传感器、总氮传感器、总磷传感器、温度传感器、pH在线检测仪，分别用于获取厨余垃圾的COD、总氮、总磷、温度、pH值；
所述监测装置包含自动计算功能，根据监测数据自动计算总碳和总氮的比值以及总碳和总磷的比值，并将数据传输给社区厨余垃圾管理中心机房，社区厨余垃圾管理中心机房根据预先设定的比值参考范围及时安排社区厨余垃圾管理中心机房的添料和设备检修。
2.根据权利要求1所述的基于物联网的分散式厨余垃圾回收处理系统，其特征在于：包括以下步骤：
（1）每个居民家用厨余垃圾收集器利用光谱技术智能判别和收集居民所丢弃的厨余垃圾，并记录厨余垃圾重量和收集时间；
（2）居民通过移动终端二维码扫描打开社区厨余垃圾收集箱，将密封的厨余垃圾收集袋丢弃到社区厨余垃圾收集箱中，社区厨余垃圾收集箱检测所丢弃垃圾的重量和居民家用厨余垃圾收集器上传的重量是否一致，确认一致后收集厨余垃圾，并根据重量计算积分累积到用户账号上；收集箱破袋装置将垃圾袋破袋后分别收集厨余垃圾和垃圾袋，垃圾袋作为不可回收垃圾外运处理；
（3）社区厨余垃圾收集箱具有垃圾满溢物联网通知的功能，社区厨余垃圾收集箱中厨余垃圾量超过垃圾箱的70%时自动向管理维护者发送短信通知，管理维护者收到通知后将厨余垃圾运往社区厨余垃圾资源化处理中心；
（4）社区厨余垃圾资源化处理中心安装有实时监测装置，并以固定时间间隔实时获取厨余垃圾运行状况信息；通过物联网上传至云服务器，社区厨余垃圾管理中心机房获取COD、总氮、总磷、温度、pH信息生成厨余垃圾处理管理模型，并设定相应运行状况信息的标准阈值；若出现运行状况超标情况，云服务器通过无线通讯网络发送超标信息到管理维护者移动终端，同时给出相应治理方案；
（5）当社区厨余垃圾资源化处理完成，云服务器自动通知管理维护者，管理维护者将厨余垃圾残渣运送到城市垃圾终端处理设施，社区厨余垃圾资源化处理后产生的肥料供小区绿化种植肥料，真正实现小区内部的闭合循环。
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