CN110040390A - 一种智能垃圾桶及其控制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种智能垃圾桶及其控制方法，包括驱动系统及数据监测显示系统；驱动系统包括控制板及分别与其相连的步进电机、第一无线通信模块和第一供电模块；数据监测显示系统包括微处理器及分别与其相连的人体红外感应模块、超声波测距模块、显示模块和第二供电模块；控制板通过无线通信模块与移动控制终端通信，接收移动控制终端的控制信号，驱动所述步进电机；人体红外感应模块对感应范围内的人体进行感应，并反馈感应信号到微处理，以判断是否需要开启或关闭桶盖，进而对桶盖开启或关闭；超声波测距模块，包括超声波模块，设置在垃圾桶顶部内壁，测量垃圾桶内物体距离垃圾桶顶部的距离。与现有技术相比，本发明使用便捷，且安全系数高。
Description
技术领域
本发明涉及智能垃圾桶领域，特别涉及一种智能垃圾桶及其控制方法。
背景技术
近年来，随着科技不断地带给人们带来了生活的便利，使人们的生活充满了无限的乐趣与期待，而智能家居的悄然兴起，正是迎了人们对于科技改变生活的需求，越来越多的企业积极投入智能家居生产制造行业，我们司空见惯的垃圾桶也披上了科技的外衣，使之具有智能化特性，然而目前市面上所见的智能垃圾桶功能几乎只具有红外感应开盖的单一功能，设计缺乏新意及个性化。
科技社会发展的今天，垃圾桶的存在可以说是必不可少的一部分，无论是我们生活的小区，出门散步的公共产所，随处可见的是各式各样的垃圾桶。但是垃圾桶的在带来方便的同时也带来了一部分的弊端，这种传统的垃圾桶的使用对我们所生活的环境造成了一定程度上的污染，从而困扰着人们日常生活和健康。
通过研究调查发现传统的垃圾桶确实存在诸多问题：其一，无盖的垃圾桶虽然方便人们投送垃圾，但是这种垃圾桶在炎热的夏天会经过热分子的扩散运动，将一些细菌通过空气进行传播，在污染周边环境的同时又对人们的健康造成了一定的威胁；其二，有盖的垃圾桶相对卫生但是很不方便，这种类型的垃圾桶的开启是必须要用身体部分去接触垃圾桶才能打开，从而直接的将细菌进行扩散，既不卫生又不是很方便；其三，当人们出差或者旅游家中出现煤气泄漏引发的火灾和伤亡事件频频发生。
为此，国内外不少科技工作者设计了不同类型的垃圾收集或者分类装置，其中包括了已经部分投入使用的半自动或全动的垃圾收集装置，但是这些设备均难以实现真正意义上的全自动智能化的控制。在时间观念逐渐增强的当下，人们更加需要科学技术发展带来的高效率生活方式。
发明内容
本发明提供了一种智能垃圾桶及其控制方法，具有使用便捷的特点。
根据本发明提供的一种智能垃圾桶，包括驱动系统及数据监测显示系统；
所述驱动系统包括控制板及分别与其相连的步进电机、第一无线通信模块和第一供电模块；
所述数据监测显示系统包括微处理器及分别与其相连的人体红外感应模块、超声波测距模块、显示模块和第二供电模块；
所述控制板通过第一无线通信模块与移动控制终端通信，接收移动控制终端的控制信号，驱动所述步进电机；
所述人体红外感应模块对感应范围内的人体进行感应，并反馈感应信号到微处理器，以判断是否需要开启或关闭桶盖，进而对桶盖开启或关闭；
所述超声波测距模块，包括超声波模块，设置在垃圾桶顶部内壁，测量垃圾桶内物体到垃圾桶顶部的距离；
所述显示模块，包括显示监测数据。
所述数据监测显示系统还包括与微处理器相连的温湿度传感模块，设置在垃圾桶内壁，监测垃圾桶室内的温度和湿度并通过所述显示模块显示。
所述数据监测显示系统还包括与微处理器相连的烟雾检测模块，设置在垃圾桶内壁，监测垃圾桶室内有害气体和/或可燃气体及气体浓度，并通过所述显示模块显示。
还包括报警模块，包括作为声报警模块的蜂鸣器和光报警模块的发光二极管。
还包括第二无线通信模块，能够发送无线信号到绑定的移动智能终端。
根据本发明提供的一种智能垃圾桶控制方法，包括桶盖智能开启关闭方法和移动控制方法；
所述桶盖智能开启关闭方法包括，
S101，判断桶盖的当前状态为开启状态还是关闭状态，如果为关闭状态，则进入S102，如果为开启状态，则进入S104；
S102，判断人体感应区域内，是否有人体，如果是则进入下一步；
S103，打开桶盖；
S104，判断在设置预置时间内，人体感应区域内是否有人体，如果否，则进入下一步；
S105，关闭桶盖，进入S101。
超声波测距方法包括，发送高电平信号给超声波测距模块，使超声波模块发射一个检测物体的超声波；接收返回的超声波信号，并在接收到返回的超声波信号的同时再发送一个高电平信号给超声波测距模块，通过两次高电平记录两个高电平的持续时间，作为发送超声波到再次接收后所耗费的时间长度，如此通过不断的周期测量，不断得到最新的实际距离的数据。
所述方法还包括，检测垃圾桶内的有害气体和/或可燃气体及气体浓度，并发送给显示模块进行显示。
所述方法还包括，检测垃圾桶内的有害气体和/或可燃气体及气体浓度，并将检测到的气体浓度与相应的预置浓度阈值相比，根据设置的报警条件触发报警模块报警。
所述方法还包括，检测垃圾桶内的有害气体和/或可燃气体及气体浓度，判断相应的气体浓度是否达到阈值浓度，如果是，则发送浓度信息给绑定的移动智能终端。
与现有技术相比，本发明使用便捷，且安全系数高。
附图说明
图1为本发明其中一实施例的系统结构示意图。
图2为本发明其中一实施例的桶盖智能开启关闭方法流程示意图。
图3为本发明其中一实施例的智能移动终端与驱动系统的连接控制流程示意图。
图4为本发明其中一实施例的烟雾气体报警流程示意图。
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，以下结合附图及实施例，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用以解释本发明，并不用于限定本发明。
本说明书(包括摘要和附图)中公开的任一特征，除非特别叙述，均可被其他等效或者具有类似目的的替代特征加以替换。即，除非特别叙述，每个特征只是一系列等效或类似特征中的一个例子而已。
根据本发明提供的一种智能垃圾桶，如图1所示，包括驱动系统及数据监测显示系统；
所述驱动系统包括控制板及分别与其相连的步进电机、第一无线通信模块和第一供电模块；
所述数据监测显示系统包括微处理器及分别与其相连的人体红外感应模块、超声波测距模块、显示模块和第二供电模块；
所述控制板通过第一无线通信模块与移动控制终端通信，接收移动控制终端的控制信号，以驱动所述步进电机；
所述人体红外感应模块对感应范围内的人体进行感应，并反馈感应信号到微处理器，以判断是否需要开启或关闭桶盖，进而对桶盖开启或关闭；
所述超声波测距模块，包括超声波模块，设置在垃圾桶顶部内壁，测量垃圾桶内物体到垃圾桶顶部的距离；
所述显示模块，包括显示监测数据。
作为本发明的一种实施方式，如图1所示，所述控制板采用Arduino UNO控制板，第一供电模块采用电池作为供电模块。所述控制板通过第一无线通信模块与移动控制终端通信，获得控制权后，通过移动控制终端发送移动控制信号，进而驱动所述步进电机，使得智能垃圾桶按照控制的方向和距离移动。
作为本发明的一种实施方式，所述第一无线通信模块为蓝牙模块，也可以为其他无线通信模块。
作为本发明的一种实施方式，如图1所述，所述第二供电模块为电池供电模块。所述微处理器采用Arduino Mega2560单片机，能够接收人体红外感应信号，并根据判断结果给出相应的控制信号。
作为本发明的一种实施方式，超声波测距模块测量出垃圾桶内物体的容量，将数据传输至微处理器处理，最终以百分比的形式在显示模块上显示出垃圾桶的剩余容量。
作为本发明的一种实施方式，如图1所示，所述数据监测显示系统还包括与微处理器相连的温湿度传感模块，设置在垃圾桶内壁，监测垃圾桶室内的温度和湿度并通过所述显示模块显示。作为本发明的一种实施方式，安装于智能垃圾桶身的室内温湿度监测模块是采用了DHT11型号的数字温湿度传感器，该温湿度传感器是目前含有已校准数字信号输出的温湿度传感器，该器件的使用具有响应快、抗干扰能力强以及信价比高的优点，将检测到的温湿度实时发送到显示设备。
作为本发明的一种实施方式，如图1所示，所述数据监测显示系统还包括与微处理器相连的烟雾检测模块，设置在垃圾桶内壁，监测垃圾桶室内有害气体和/或可燃气体及气体浓度，并显示在显示模块。
作为本发明的一种实施方式，所述烟雾检测模块为MQ-2烟雾检测模块，该器件是由于二氧化锡为主要材料制成的N型半导体，当该器件在200-300摄氏度的高温环境下将会吸收空气中所含有的氧分子，当氧气分子遇到高温环境会产生负氧离子吸附过程，该过程的发生会直接使半导体内部的游离电子密度减少，进而使器件的整体电阻值增加。当器件和空气中的危险气体以及烟雾接触时，如果半导体器件内部晶粒之间的势垒受到烟雾的调至过程，从而使得势垒发生一些或大或小的势能变化，该过程就会直接就会引半导体表面的导电率的变化，这是该传感器的具体工作原理。利用这个原理以及变化，传感器就可以获得这种烟雾存在的具体成分信息，进一步的，如果空气中的烟雾浓度越大，进而影响半导体表面的导电率越大，从而使得整个器件的电阻也就越小，相对应通过电阻产生的电流也就越大。该传感器对于烟雾有较强的敏感度，器件内部可以排除非危险气体所产生的影响，从而避免了使用者因为器件的误判而带来的影响，整个期间的性能在烟雾传感器中相当稳定。在使用之前必须加热:一段时间，大约时间在1分钟左右，否则会导致该器件的输出的电阻和电压不准确。烟雾检测模块适用于检测液化气、苯、烷、酒精、天然气、氢气、烟雾等危险可燃物的探测。MQ-2气体传感器准确来说是一个可以同时检测多种气体的综合型气体探测器。
作为本发明的一种实施方式，如图1所示，还包括报警模块，包括作为声报警模块的蜂鸣器和光报警模块的发光二极管。使用有源蜂鸣器作为检测到危险气体后达到出发条件进行声音提示，防止危险情况的发生。
作为本发明的一种实施方式，如图1所示，还包括第二无线通信模块，能够与发送无线信号到绑定的移动智能终端。作为本发明的一种实施方式，所述第二无线通信模块为SIM900A通信模块。
根据本发明提供的一种智能垃圾桶控制方法，包括桶盖智能开启关闭方法和移动控制方法；
作为本发明的一种实施方式，如图2所示，所述桶盖智能开启关闭方法包括，
S101，判断桶盖的当前状态为开启状态还是关闭状态，如果为关闭状态，则进入S102，如果为开启状态，则进入S104；
S102，判断人体感应区域内，是否有人体，如果是则进入下一步；
S103，打开桶盖；
S104，判断在设置预置时间内，人体感应区域内是否有人体，如果否，则进入下一步；
S105，关闭桶盖，进入S101。
作为本发明的一种实施方式，所述预置时间为3秒到5秒，如4秒，S104中，判断4秒时间内，是否持续没有感应到人体，如果是，则说明人员已经离开，需要关闭桶盖，智能垃圾桶盖将自动关闭，整个使用过程中能够防止气味散出，很大程度上保证了垃圾桶外空气的清洁，如果用在房间等室内中，则在很大程度上保证了室内空气的清洁。
作为本发明的一种实施方式，如图3所示，当你发现垃圾桶离你较远而你又不想走过去或者不方便行动时，你可以通过手机APP遥控垃圾桶的移动，方便使用。
作为本发明的一种实施方式，超声波测距方法包括，发送高电平信号给超声波测距模块，使超声波模块发射一个检测物体的超声波；接收返回的超声波信号，并在接收到返回的超声波信号的同时再发送一个高电平信号给超声波测距模块，通过两次高电平记录两个高电平的持续时间，作为发送超声波到再次接收后所耗费的时间长度，如此通过不断的周期测量，不断得到最新的实际距离的数据。
作为本发明的一种实施方式，所述方法还包括，检测垃圾桶内的有害气体和/或可燃气体及气体浓度，并发送给显示模块进行显示，以方便随时监测。
作为本发明的一种实施方式，所述方法还包括，检测垃圾桶内的有害气体和/或可燃气体及气体浓度，并将检测到的气体浓度与相应的预置浓度阈值相比，根据设置报警条件触发报警模块报警，防止危险情况发生。
作为本发明的一种实施方式，所述方法还包括，检测垃圾桶内的有害气体和/或可燃气体及气体浓度，判断相应的气体浓度是否达到阈值浓度，如果是，则发送浓度信息给绑定的移动智能终端，防止危险情况发生。
当烟雾浓度达到室内报警阈值或危险阈值后，触发显示模块进行报警，并发送报警信息到绑定的移动智能终端。
作为本发明的一种实施方式，如图4所示，所述将检测到的气体浓度与相应的预置浓度阈值相比，根据设置报警条件触发报警模块报警包括，
S201，判断是否有烟雾和危险有害气体，如果是则进入下一步；
S202，触发蜂鸣器报警；
S203，判断是否有烟雾和危险有害气体的浓度值达到了第一预警阈值，如果是，则进入下一步；
S204，触发蜂鸣器报警，触发发光二极管闪烁。
所述S204之后的方法还包括，
S205，判断是否有烟雾和危险有害气体的浓度值达到了第二预警阈值，如果是，则进入下一步；
S206，发送烟雾和危险有害气体报警信息给移动智能终端。
通过上述方法，当家中出现有毒气体危及到生命安全时，系统可以进行自动报警以及远程呼叫。
作为本发明的一种实施方案，利用主流的Arduino硬件开发板连接不同的传感器，设计了一款功能丰富、设计新颖、使用便捷以及具有很好的实用性智能垃圾桶。该设计整体分为无线控制移动、红外感应开盖、数据监测显示及智能报警模块。使用者的手臂在智能垃圾桶上方扫过时，只能垃圾桶将会通过红外感应自动开启桶盖，随后几秒自动闭合，当使用者在不方便的情况下可以通过手机蓝牙，控制智能垃圾桶的随意移动。而在智能垃圾桶外围安装有OLED显示屏可以实时监测和显示室内的危险气体、温湿度以及垃圾桶的容量数据，当室内危险气体浓度超过一定阈值将会触发室内报警提示以及远程电话呼叫提示报警系统，防止危险情况的发生。正是基于智能化改变生活的目标，也希望该设计的使用会给更多的使用者带来更大的便捷。
Claims (10)
1.一种智能垃圾桶，其特征在于，包括驱动系统及数据监测显示系统；
所述驱动系统包括控制板及分别与其相连的步进电机、第一无线通信模块和第一供电模块；
所述数据监测显示系统包括微处理器及分别与其相连的人体红外感应模块、超声波测距模块、显示模块和第二供电模块；
所述控制板通过第一无线通信模块与移动控制终端通信，接收移动控制终端的控制信号，驱动所述步进电机；
所述人体红外感应模块对感应范围内的人体进行感应，并反馈感应信号到微处理，以判断是否需要开启或关闭桶盖，进而对桶盖开启或关闭；
所述超声波测距模块，包括超声波模块，设置在垃圾桶顶部内壁，测量垃圾桶内物体到垃圾桶顶部的距离；
所述显示模块，包括显示监测数据。
2.根据权利要求1所述的智能垃圾桶，其特征在于，所述数据监测显示系统还包括与微处理器相连的温湿度传感模块，设置在垃圾桶内壁，监测垃圾桶室内的温度和湿度并通过所述显示模块显示。
3.根据权利要求1所述的智能垃圾桶，其特征在于，所述数据监测显示系统还包括与微处理器相连的烟雾检测模块，设置在垃圾桶内壁，监测垃圾桶室内有害气体和/或可燃气体及气体浓度，并显示在显示模块。
4.根据权利要求3所述的智能垃圾桶，其特征在于，还包括报警模块，包括作为声报警模块的蜂鸣器和光报警模块的发光二极管。
5.根据权利要求3或4所述的智能垃圾桶，其特征在于，还包括第二无线通信模块，能够发送无线信号到绑定的移动智能终端。
6.一种智能垃圾桶控制方法，包括桶盖智能开启关闭方法；
所述桶盖智能开启关闭方法包括，
S101，判断桶盖的当前状态为开启状态还是关闭状态，如果为关闭状态，则进入S102，如果为开启状态，则进入S104；
S102，判断人体感应区域内，是否有人体，如果是则进入下一步；
S103，打开桶盖；
S104，判断在设置预置时间内，人体感应区域内是否有人体，如果否，则进入下一步；
S105，关闭桶盖，进入S101。
7.根据权利要求6所述的控制方法，超声波测距方法包括，发送高电平信号给超声波测距模块，使超声波模块发射一个检测物体的超声波；接收返回的超声波信号，并在接收到返回的超声波信号的同时再发送一个高电平信号给超声波测距模块，通过两次高电平记录两个高电平的持续时间，作为发送超声波到再次接收后所耗费的时间长度，如此通过不断的周期测量，不断得到最新的实际距离的数据。
8.根据权利要求6所述的控制方法，所述方法还包括，检测垃圾桶内的有害气体和/或可燃气体及气体浓度，并发送给显示模块进行显示。
9.根据权利要求6所述的控制方法，所述方法还包括，检测垃圾桶内的有害气体和/或可燃气体及气体浓度，并将检测到的气体浓度与相应的预置浓度阈值相比，根据设置的报警条件触发报警模块报警。
10.根据权利要求6所述的控制方法，所述方法还包括，检测垃圾桶内的有害气体和/或可燃气体及气体浓度，判断相应的气体浓度是否达到阈值浓度，如果是，则发送浓度信息给绑定的移动智能终端。
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