CN110053903B - 生活垃圾分类回收管理系统及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供的生活垃圾分类回收管理系统及方法，包括回收平台和管理端，回收平台包括二维码扫描装置、称重单元、分拣单元和摄像单元，二维码扫描装置读取用户二维码，称重单元对垃圾袋中的垃圾进行称重；分拣单元将垃圾和垃圾袋分离，以将垃圾倒入回收平台的垃圾桶内；摄像单元对当前倒入垃圾桶内的垃圾进行连续自动拍照以获得连续序列图像；管理端接收连续序列图像并进行特征比对，以判断当前倒入的垃圾是否满足该投放箱的分类要求。通过设置摄像单元自动审核识别用户对所扔的垃圾是否进行有效分类，减少分拣工作人员与垃圾直接接触的时间。从而形成闭环反馈流程，不断改进和提升用户对垃圾分类的规范性。
Description
技术领域
本发明涉及垃圾分类技术领域，具体涉及生活垃圾分类回收管理系统及方法。
背景技术
按照目前国家实行的垃圾四分类法，需要引导市民将生活垃圾分为：可回收物、厨余垃圾(易腐垃圾)、有害垃圾和其它垃圾，然后分开清运和处理。其中干湿垃圾分类是最关键的一环，必须从源头做起，从小区居民家庭入手，逐步调动市民的主动性和自觉性，将易腐垃圾分类，从而有效降低后续运输和处理的复杂度，避免二次污染，提升垃圾的回收利用率。
现有技术中推行易腐垃圾分类时，大都采用的是手工作业为主的方式：通过工作人员入户推广或其他宣传活动完成居民登记，然后服务站为其打印二维码贴纸和发放塑料垃圾袋。居民将家庭产生的易腐蚀垃圾装袋并粘贴二维码后，投放到指定的垃圾桶。分拣工作人员定期对垃圾桶进行分拣处理：通过扫码枪，逐袋扫描垃圾袋上二维码识别用户，并针对投放内容进行分拣判别，如果投放那个不规范(如：包含有其它杂物和投放数量太少)，则会记录在案，对用户的积分做相应扣减，然后将塑料垃圾袋手工剪破后取出。
上述方式存在的以下几个问题：
一是、需要工作人员人工分拣判别，工作人员与垃圾直接接触时间较长，工作环境较差，工作效率较低。
二是、居民用来装易腐垃圾的各种塑料袋与易腐垃圾不属于同一类，不分开会妨碍下游环节的正常处理，如堆肥等。即使采用可降解塑料袋，其降解周期很难满足处理上的时间要求。
三是、生活垃圾中包含有小至用户个人、大至整个城市生活习惯隐含信息，当使用智能化设备进行垃圾分类的同时，没有有效利用这些信息，造成数据信息的浪费。
发明内容
针对现有技术中的缺陷，本发明提供一种生活垃圾分类回收管理系统及方法，减少分拣工作人员与垃圾直接接触的时间。
本发明提供的生活垃圾分类回收管理系统，包括回收平台和管理端，回收平台包括称重单元、分拣单元和摄像单元，称重单元用于对垃圾袋中的垃圾进行称重；分拣单元用于将垃圾和垃圾袋分离，以将垃圾倒入回收平台的垃圾桶内；摄像单元用于对当前倒入垃圾桶内的垃圾进行连续自动拍照以获得连续序列图像；管理端用于接收连续序列图像并进行特征比对，以判断当前倒入的垃圾的类别是否相同。
进一步的，分拣单元包括旋转杆轴，以及设置在旋转杆轴上的置物板，旋转杆轴与旋转电机、控制器依顺次连接，控制器通过控制旋转电机旋转以控制旋转杆轴转动180度；称重单元为称重传感器，称重传感器设置在置物板上，置物板上还设置有夹具，夹具用于夹住放置在置物板上的垃圾袋，称重传感器、控制器、夹具依顺次连接。
进一步的，夹具为设置在置物板上的两根移动轴，称重传感器检测到置物板上垃圾重量后，将检测的数据传输给控制器，控制器用于控制两根移动轴分别向置物板中心位置移动以夹住垃圾袋。
进一步的，还包括机架，所述称重单元、分拣单元和摄像单元均设置在机架内；机架的两个互相平行的侧壁上设置有滑动槽，旋转杆轴两端分别设置在滑动槽内，旋转杆轴还与直线电机相连接，直线电机控制旋转杆轴在滑动槽内移动；置物板下端并排设置有垃圾桶和垃圾袋收集桶，旋转杆轴移动到滑动槽最左端位置处时，置物板位于垃圾桶的正上方；旋转杆轴移动到滑动槽最右端位置处时，置物板位于垃圾收集桶正上方。
进一步的，管理端还包括推送模块，管理端判断倒入的垃圾类别不属于同一类后，管理端对该用户的积分进行扣减，并通过推送模块主动向该名用户推送所拍摄的照片，同时推送垃圾分类相关知识。
生活垃圾分类回收管理方法，包括以下步骤：
S1、通过二维码扫描装置读取用户的二维码，识别用户身份；
S2、将装有垃圾的垃圾袋投入回收平台，回收平台进行称重；
S3、回收平台中的分拣单元将垃圾袋中的垃圾倾倒入回收平台内的垃圾桶内；
S4、在垃圾倾倒的过程中，摄像头工作，对此刻倒入垃圾桶内的垃圾进行连续自动拍照，获得连续序列图像，并将拍摄的连续序列图像上传至管理端；
S5、管理端提取连续序列图像中的特征信息，根据连续序列图像中的特征信息比对后确定垃圾类别；
S6、若比对后垃圾属于同一类别，则审核通过；若不属于同一类别，则进入人工复审。
进一步的，在S1中，用户将垃圾放入垃圾袋后进行拍照获得第一图像信息，将第一图像信息发送至管理端，管理端提取第一图像信息中的特征信息以确定垃圾类别。
进一步的，在S3中，回收平台顶部的分拣单元夹持住垃圾袋的底部，将垃圾袋平移至垃圾桶顶部位置处，然后分拣单元带动垃圾袋底部翻转180度，以倾倒垃圾；在S4中，垃圾倾倒结束后，分拣单元将空的垃圾袋移动至垃圾袋收集桶上部，并将垃圾袋投放至垃圾袋收集桶内。
进一步的，在S5中管理端确定垃圾类别的具体方法为：
(1)在分拣单元到达垃圾桶上方后，垃圾倾倒之前，摄像机拍摄一张垃圾桶内的图片作为背景图，并传输至管理端；
(2)垃圾倾倒的同时，摄像机拍摄连续序列图像，管理端对连续序列图像进行分割处理，得到若干个分割的子图像；
(3)将背景图和若干个分割的子图像分别进行灰度转换，得到相应灰度图像，以提取若干个子图像分别与背景图中的差异特征，根据图像不同灰度级区域组合选取阈值，最后将子图像与背景图中的差异区分离出来；
(4)管理端内预先存储有多种垃圾的纹理参数的范围阈值，管理端通过灰度共生矩阵提取分离出来的差异区中物质的纹理参数，并和预先存储的纹理参数的范围阈值进行比对，以判断垃圾类型。
进一步的，还包括S7、将管理端检测到的垃圾重量、投放时间、客户编号、回收平台位置、以及是否投放错误的信息传输至大数据平台进行存储，大数据平台根据存储的上述信息进行数据挖掘和分析。
由上述技术方案可知，本发明的有益效果：
一种生活垃圾分类回收管理系统，包括回收平台和管理端，回收平台包括二维码扫描装置、垃圾袋管理子单元、称重单元、分拣单元和摄像单元，二维码扫描装置用于读取用户二维码，并传输至管理端端，管理端对该名用户的操作动作进行记录；垃圾袋管理子单元用于对垃圾袋进行发放管理；称重单元用于对垃圾袋中的垃圾进行称重；分拣单元用于将垃圾和垃圾袋分离，以将垃圾倒入回收平台的垃圾桶内；摄像单元用于对当前倒入垃圾桶内的垃圾进行连续自动拍照以获得连续序列图像；管理端用于接收连续序列图像并进行特征比对，以判断当前倒入的垃圾的类别是否相同。通过设置摄像单元自动审核识别用户对所扔的垃圾是否进行有效分类，减少分拣工作人员与垃圾直接接触的时间。
附图说明
为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。在所有附图中，类似的元件或部分一般由类似的附图标记标识。附图中，各元件或部分并不一定按照实际的比例绘制。
图1为本发明一种生活垃圾分类回收管理方法的流程示意图。
图2为本发明一种生活垃圾分类回收管理系统的结构示意图。
附图标记：
1-机架，2-垃圾投放入口，3-旋转杆轴，4-置物板，5-左移动轴，6-右移动轴，7-称重传感器，8-滑动槽，9-垃圾桶，10-垃圾袋收集桶，11-摄像头。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明技术方案的实施例进行详细的描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，因此只作为示例，而不能以此来限制本发明的保护范围。
需要注意的是，除非另有说明，本申请使用的技术术语或者科学术语应当为本发明所属领域技术人员所理解的通常意义。
如图1-2所示，
实施例1，生活垃圾分类回收管理系,包括回收平台和管理端，回收平台包括二维码扫描装置、垃圾袋管理子单元、称重单元、分拣单元和摄像单元，二维码扫描装置用于读取用户二维码，并传输至管理端，管理端对该名用户的操作动作进行记录；垃圾袋管理子单元用于对垃圾袋进行发放管理；称重单元用于对垃圾袋中的垃圾进行称重；分拣单元用于将垃圾和垃圾袋分离，以将垃圾倒入回收平台的垃圾桶内；摄像单元用于对当前倒入垃圾桶内的垃圾进行连续自动拍照以获得连续序列图像；管理端用于接收连续序列图像并进行特征比对，以判断当前倒入的垃圾的类别是否相同。
用户将装有垃圾的垃圾袋放入回收平台，回收平台的称重子单元进行称重，称重完成后，分拣单元夹持住垃圾袋的底部，将垃圾袋平移至垃圾桶顶部位置处；分拣单元带动垃圾袋底部翻转180度，以倾倒垃圾；摄像单元与控制器相连接，当控制器控制分拣单元旋转180度的同时，控制器控制摄像单元工作，开始拍摄倒入垃圾桶内的垃圾图像，拍摄的图像为连续序列图像；摄像单元将拍摄的连续序列图像传输至管理端，管理端提取连续序列图像中的特征信息，管理端内预先存储有多种类型的垃圾图像特征信息阈值；由于本申请主要运用于厨余垃圾分类，进行图像识别是为了判断用户丢弃的垃圾袋中是否有非厨余垃圾，因此，管理端主要用于判断垃圾袋中倾倒入垃圾桶中的垃圾中是否包含废纸、塑料、玻璃类的垃圾，以判断是否进行有效分类。
垃圾倾倒结束，分拣单元将清空的垃圾袋平移至垃圾袋收集桶上部，然后将垃圾袋投入垃圾袋收集桶内。
管理端还包括推送模块，管理端判断倒入的垃圾类别不属于同一类后，管理端对该用户的积分进行扣减，并通过推送模块主动向该名用户推送所拍摄的照片，同时推送垃圾分类相关知识。从而形成闭环反馈流程，不断改进和提升用户对垃圾分类的规范性。具体的为，若管理端判断倾倒的垃圾厨余垃圾中还包含塑料瓶，则管理端向该名用户推送塑料类垃圾的分类知识。
实施例2
还包括机架1，称重单元、分拣单元和摄像单元均设置在机架内；机架1上端设置有垃圾投放入口2，垃圾投放入口2设置有电动门，电动门的开关与控制器相连接。摄像单元为摄像头，摄像头11位于垃圾桶9内部的上端，摄像头摄像方向朝下设置。
分拣单元包括旋转杆轴3，以及设置在旋转杆轴3上的置物板4，初始状态下置物板4位于垃圾投放入口的正下方。旋转杆轴3与旋转电机、控制器依顺次连接，控制器通过控制旋转电机旋转以控制旋转杆轴转动180度；旋转杆轴与旋转电机为机械连接，旋转电机与控制器为电连接。
称重单元为称重传感器7，称重传感器7设置在置物板4上，置物板4上还设置有夹具，夹具用于夹住放置在置物板上的垃圾袋，称重传感器、控制器、夹具依顺次电连接。
夹具为设置在置物板上的两根移动轴，分别为左移动轴5和右移动轴6，称重传感器检测到置物板上垃圾重量后，将检测的数据传输给控制器，控制器用于控制两根移动轴分别向置物板中心位置移动以夹住垃圾袋。两根移动轴靠拢为夹取垃圾袋的状态，两根移动轴分开，为释放垃圾袋的状态。左移动轴、左移动电机、控制器依顺次连接，右移动轴、右移动电机和控制器依顺次连接。两根移动轴互相接触的侧面上均设置有位置传感器，位置传感器与控制器相连接，当两根移动轴靠拢夹取垃圾袋时，位置传感器探测到的位置数据为0，控制器控制旋转电机转动，旋转杆轴带动置物板翻转180度，倾倒垃圾，实现垃圾和垃圾袋分离。
机架的两个互相平行的侧壁上设置有滑动槽，旋转杆轴两端分别设置在滑动槽内，旋转杆轴还与直线电机相连接，直线电机控制旋转杆轴在滑动槽内移动；置物板下端并排设置有垃圾桶和垃圾袋收集桶，旋转杆轴移动到滑动槽最左端位置处时，置物板位于垃圾桶的正上方；旋转杆轴移动到滑动槽最右端位置处时，置物板位于垃圾袋收集桶正上方。
工作原理：初始位置为：旋转轴移动到滑动槽最左端位置处时，置物板位于垃圾桶的正上方，垃圾投放入口位于置物板的正上方，置物板上的夹具朝上。
首先，二维码扫描装置读取用户二维码，并传输至管理端，管理端判断该用户二维码为已注册二维码后，管理端向控制器发送开门投放的控制命令，控制器控制电动门开关打开，用户从垃圾投放入口投放装有垃圾的垃圾袋。其次，置物板上的称重传感器对装有垃圾的垃圾袋进行称重，并将称重数值传输给控制器，控制器接收到垃圾重量，进而控制左移动电机和右移动电机分别转动，以控制左移动轴向中心位置移动，右移动轴向中心位置移动，当左移动轴和右移动轴靠拢后，位置传感器探测到位置为0，此为已夹住垃圾袋的状态。控制器接收到位置传感器探测的位置为0的数据后，控制器控制旋转电机旋转，以使旋转杆轴带动置物板翻转180度，倾倒垃圾，实现垃圾和垃圾袋分离。垃圾倾倒完毕后，控制器控制直线电机转动，使旋转杆轴从滑动槽最左端位置处移动到滑槽最右端位置处。然后控制器控制左移动电机和右移动电机分别转动，以控制左移动轴向外移动，右移动轴向外移动，左移动轴和右移动轴分开，释放垃圾袋，将垃圾袋丢入垃圾袋收集桶内。最后，控制器控制旋转电机旋转，以及直线电机旋转，置物板回到初始位置。
实施例3
生活垃圾分类回收管理方法，包括以下步骤：
第一步、通过二维码扫描装置读取用户的二维码，识别用户身份；
用户将垃圾放入垃圾袋后进行拍照获得第一图像信息，将第一图像信息发送至管理端，管理端提取第一图像信息中的特征信息以确定垃圾类别。
第二步、将装有垃圾的垃圾袋投入回收平台，回收平台进行称重；
第三步、回收平台顶部的分拣单元夹持住垃圾袋的底部，将垃圾袋平移至垃圾桶顶部位置处，然后分拣单元带动垃圾袋底部翻转180度，以倾倒垃圾；
第四步、在垃圾倾倒的过程中，摄像头工作，对此刻倒入垃圾桶内的垃圾进行连续自动拍照，获得连续序列图像，并将拍摄的连续序列图像上传至管理端；垃圾倾倒结束后，分拣单元将空的垃圾袋移动至垃圾袋收集桶上部，并将垃圾袋投放至垃圾袋收集桶内。
第五步、管理端提取连续序列图像中的特征信息，根据连续序列图像中的特征信息比对后确定垃圾类别；
管理端确定垃圾类别的具体方法为：
(1)在分拣单元到达垃圾桶上方后，垃圾倾倒之前，摄像机拍摄一张垃圾桶内的图片作为背景图，并传输至管理端；
(2)垃圾倾倒的同时，摄像机拍摄连续序列图像，管理端对连续序列图像进行分割处理，得到若干个分割的子图像；
(3)将背景图和若干个分割的子图像分别进行灰度转换，得到相应灰度图像，以提取若干个子图像分别与背景图中的差异特征，根据图像不同灰度级区域组合选取阈值，最后将子图像与背景图中的差异区分离出来；
(4)管理端内预先存储有多种垃圾的纹理参数的范围阈值，管理端通过灰度共生矩阵提取分离出来的差异区中物质的纹理参数，并和预先存储的纹理参数的范围阈值进行比对，以判断垃圾类型。
第六步、管理端判断确定的垃圾类别不属于同一类垃圾时，则进入人工复审步骤；
人工复审为工作人员对拍摄的连续序列图像进行人工识别，判断是否均属于厨余垃圾，若均属于厨余垃圾则复审通过；若发现图片中包含有其他类别的垃圾，则通过管理端对该名用户进行扣分，同时管理端向该名用户的客户端自动推送塑料类物品分类规则。
第七步、将管理端检测到的垃圾重量、投放时间、客户编号、回收平台位置、以及是否投放错误的信息传输至大数据平台进行存储。
大数据平台根据上述信息，进行数据挖据和分析。例如挖掘分析出A市各个小区垃圾投放重量、垃圾投放频率、垃圾投放错误次数，以供政府单位了解A市甲小区的居民扔垃圾的习惯，以及进行垃圾分类知识宣传和普及后居民对垃圾分类习惯的变化情况和变化趋势。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围，其均应涵盖在本发明的权利要求和说明书的范围当中。
Claims (9)
1.生活垃圾分类回收管理系统，其特征在于：包括回收平台和管理端，所述回收平台包括称重单元、分拣单元和摄像单元，所述称重单元用于对垃圾袋中的垃圾进行称重；所述分拣单元用于将垃圾和垃圾袋分离，以将垃圾倒入回收平台的垃圾桶内；所述摄像单元用于对当前倒入垃圾桶内的垃圾进行连续自动拍照以获得连续序列图像；
所述管理端用于接收连续序列图像并进行特征比对，以判断当前倒入的垃圾的类别是否相同；所述管理端确定垃圾类别的具体方法为：
(1)在分拣单元到达垃圾桶上方后，垃圾倾倒之前，摄像机拍摄一张垃圾桶内的图片作为背景图，并传输至管理端；
(2)垃圾倾倒的同时，摄像机拍摄连续序列图像，管理端对连续序列图像进行分割处理，得到若干个分割的子图像；
(3)将背景图和若干个分割的子图像分别进行灰度转换，得到相应灰度图像，以提取若干个子图像分别与背景图中的差异特征，根据图像不同灰度级区域组合选取阈值，最后将子图像与背景图中的差异区分离出来；
(4)管理端内预先存储有多种垃圾的纹理参数的范围阈值，管理端通过灰度共生矩阵提取分离出来的差异区中物质的纹理参数，并和预先存储的纹理参数的范围阈值进行比对，以判断垃圾类型。
2.根据权利要求1所述的生活垃圾分类回收管理系统，其特征在于：所述分拣单元包括旋转杆轴，以及设置在旋转杆轴上的置物板，所述旋转杆轴与旋转电机、控制器依顺次连接，所述控制器通过控制旋转电机旋转以控制旋转杆轴转动180度；
所述称重单元为称重传感器，所述称重传感器设置在置物板上，所述置物板上还设置有夹具，所述夹具用于夹住放置在置物板上的垃圾袋，所述称重传感器、控制器、夹具依顺次连接。
3.根据权利要求2所述的生活垃圾分类回收管理系统，其特征在于：所述夹具为设置在置物板上的两根移动轴，所述称重传感器检测到置物板上垃圾重量后，将检测的数据传输给控制器，所述控制器用于控制两根移动轴分别向置物板中心位置移动以夹住垃圾袋。
4.根据权利要求2所述的生活垃圾分类回收管理系统，其特征在于：还包括机架，所述称重单元、分拣单元和摄像单元均设置在机架内；
所述机架的两个互相平行的侧壁上设置有滑动槽，所述旋转杆轴两端分别设置在滑动槽内，所述旋转杆轴还与直线电机相连接，所述直线电机控制旋转杆轴在滑动槽内移动；
所述置物板下端并排设置有垃圾桶和垃圾袋收集桶，所述旋转杆轴移动到滑动槽最左端位置处时，所述置物板位于垃圾桶的正上方；所述旋转杆轴移动到滑动槽最右端位置处时，所述置物板位于垃圾收集桶正上方。
5.根据权利要求1所述的生活垃圾分类回收管理系统，其特征在于：所述管理端还包括推送模块，所述管理端判断倒入的垃圾类别不属于同一类后，所述管理端对该用户的积分进行扣减，并通过推送模块主动向该名用户推送所拍摄的照片，同时推送垃圾分类相关知识。
6.生活垃圾分类回收管理方法，其特征在于：包括以下步骤：
S1、通过二维码扫描装置读取用户的二维码，识别用户身份；
S2、将装有垃圾的垃圾袋投入回收平台，回收平台进行称重；
S3、回收平台中的分拣单元将垃圾袋中的垃圾倾倒入回收平台内的垃圾桶内；
S4、在垃圾倾倒的过程中，摄像头工作，对此刻倒入垃圾桶内的垃圾进行连续自动拍照，获得连续序列图像，并将拍摄的连续序列图像上传至管理端；
S5、管理端提取连续序列图像中的特征信息，根据连续序列图像中的特征信息比对后确定垃圾类别；
管理端确定垃圾类别的具体方法为：
(1)在分拣单元到达垃圾桶上方后，垃圾倾倒之前，摄像机拍摄一张垃圾桶内的图片作为背景图，并传输至管理端；
(2)垃圾倾倒的同时，摄像机拍摄连续序列图像，管理端对连续序列图像进行分割处理，得到若干个分割的子图像；
(3)将背景图和若干个分割的子图像分别进行灰度转换，得到相应灰度图像，以提取若干个子图像分别与背景图中的差异特征，根据图像不同灰度级区域组合选取阈值，最后将子图像与背景图中的差异区分离出来；
(4)管理端内预先存储有多种垃圾的纹理参数的范围阈值，管理端通过灰度共生矩阵提取分离出来的差异区中物质的纹理参数，并和预先存储的纹理参数的范围阈值进行比对，以判断垃圾类型；
S6、若比对后垃圾属于同一类别，则审核通过；若不属于同一类别，则进入人工复审。
7.根据权利要求6所述的生活垃圾分类回收管理方法，其特征在于：在S1中，用户将垃圾放入垃圾袋后进行拍照获得第一图像信息，将第一图像信息发送至管理端，所述管理端提取第一图像信息中的特征信息以确定垃圾类别。
8.根据权利要求7所述的生活垃圾分类回收管理方法，其特征在于：在S3中，回收平台顶部的分拣单元夹持住垃圾袋的底部，将垃圾袋平移至垃圾桶顶部位置处，然后分拣单元带动垃圾袋底部翻转180度，以倾倒垃圾；在S4中，垃圾倾倒结束后，分拣单元将空的垃圾袋移动至垃圾袋收集桶上部，并将垃圾袋投放至垃圾袋收集桶内。
9.根据权利要求6所述的生活垃圾分类回收管理方法，其特征在于：还包括S7、将管理端检测到的垃圾重量、投放时间、客户编号、回收平台位置、以及是否投放错误的信息传输至大数据平台进行存储，大数据平台根据存储的上述信息进行数据挖掘和分析。
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