CN110155572A - 一种智慧社区垃圾分类系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及垃圾分类技术领域，具体涉及一种智慧社区垃圾分类系统及方法。社区用户每户建立一个账号，与垃圾分类系统相关联，所述的垃圾分类系统包括服务器、社区垃圾分类管理客户端、垃圾分类终端设备；所述的服务器实现存储用户数据，支持各接入端读写数据；所述的社区垃圾分类管理客户端主要包括垃圾分类处理管理模块、垃圾有偿回收管理模块、垃圾袋领取管理模块、用户管理模块、用户垃圾分类评分管理模块和社区其他设备管理模块；所述的垃圾分类终端设备包括垃圾分类处理模块和垃圾袋领取模块。本发明提供的垃圾分类系统有利于保障垃圾分类效果，有益于垃圾回收和处理。

Description

一种智慧社区垃圾分类系统及方法

技术领域

本发明涉及垃圾分类技术领域，具体涉及一种智慧社区垃圾分类系统及方法。

背景技术

随着经济的高速发展和人民生活水平的日益提高，环境污染和生态破坏等相关可持续发展问题引起了广泛关注。垃圾处理对环境保护和生态平衡有重要影响。我国的垃圾分类多以人工分拣为主，垃圾处理技术相对落后，垃圾分类效果不好，可回收垃圾和不可回收垃圾分类不彻底、混放现象严重，后期垃圾处理难度较大。

生活垃圾是日常生活中产生最多的垃圾，其分类难度在于量多、成分复杂，这增加了处理的工作量和处理难度。现阶段我国虽出现了很多生活垃圾分类处理系统，但其效果都远不如预期，主要不足在于未能从源头上解决垃圾分类问题，垃圾分类终端默认用户已经对垃圾进行准确分类，而实际上很多用户的垃圾分类意识较为淡薄，垃圾分类有效率较低，最终导致可回收垃圾和不可回收垃圾混放、混处理。大多社区垃圾分类依靠环卫工人人工分拣，耗时耗力，分拣效果差。

结合我国当前生态环境的严峻形势，需要开发一种能够从“源头”解决垃圾分类问题的智能化垃圾分类系统。

发明内容

本发明旨在解决上述问题，帮助社区居民养成垃圾分类的好习惯，并且降低人工垃圾分类的成本。本着可持续发展理念，本发明提供了一种智慧社区垃圾分类系统及方法。本发明的目的在于利用先进的互联网技术、二维码识别技术和垃圾成分智能识别和分析技术设计一种社区垃圾分类系统，解决社区居民垃圾分类意识薄弱，减少人工垃圾分类成本等问题。本发明兼容性强，可兼容原社区管理系统，可支持后续系统的升级、开发。

一种智慧社区垃圾分类系统，社区用户每户建立一个账号，与垃圾分类系统相关联，所述的垃圾分类系统包括服务器、社区垃圾分类管理客户端、垃圾分类终端设备；

所述的服务器实现存储用户数据，支持各接入端读写数据；

所述的社区垃圾分类管理客户端主要包括垃圾分类处理管理模块、垃圾有偿回收管理模块、垃圾袋领取管理模块、用户管理模块、用户垃圾分类评分管理模块和社区其他设备管理模块；所述的社区用户管理模块实现社区新用户注册和社区用户登录管理；所述的垃圾分类处理管理模块控制垃圾分类处理模块工作运行；所述垃圾袋领取管理模块控制垃圾袋领取模块工作运行；

所述的垃圾分类终端设备包括垃圾分类处理模块和垃圾袋领取模块。

进一步的，所述用户垃圾分类评分管理模块用于统计各社区用户每次所扔垃圾分类分析结果，根据这些统计数据定性分析各个用户垃圾分类情况以及整个社区垃圾分类的情况，为社区垃圾分类等环保建设提供真实数据支撑；同时，所述的用户垃圾分类评分管理模块还根据社区用户每次垃圾分类分析结果给出相应的垃圾分类评分和奖励积分，积分可用于兑换生活用品和垃圾分类的奖励依据等；所述的用户管理模块用于新用户注册、保存用户登录系统等用户访问系统记录；所述的社区其他设备管理模块用于管理公共场所垃圾处理设备以及具有宣传性的垃圾处理设备；

所述的社区用户垃圾分类评分管理模块通过微信扫描登录二维码登录系统或者刷读无线射频卡登录系统，登录后可以查询社区用户当前垃圾分类评分与垃圾分类积分等用户信息；积分可以兑换相应的用品，社区可给予累积评分靠前者奖励，给予累积评分靠后者惩罚。

进一步的，所述的垃圾有偿回收管理模块用于管理社区用户垃圾回收的偿金，用户可随时领取账号中的偿金；所述的垃圾有偿回收管理模块根据服务器上的用户可回收垃圾回收数据给出相应的偿金，并将偿金累计到相应社区用户的账号中，社区用户可凭无线射频卡等有效身份证件领取偿金，也可转入微信钱包，还可将可领取的偿金转换成领取相应的生活用品，所述垃圾有偿回收管理模块支持矿泉水瓶、饮料瓶、易拉罐等可回收饮料瓶有偿回收，根据饮料瓶的大小给出偿金。

进一步的，所述的垃圾分类处理管理模块用于系统平台记录社区用户垃圾投放及分类情况，将所记录的数据存入服务器供其他模块调用，监控各垃圾分类处理模块工作情况，借助垃圾分类处理模块所得到的垃圾成分分析结果，控制各垃圾分类处理模块的垃圾入箱通道，上传用户垃圾成分智能识别与分析结果到服务器，所述的用户垃圾评分管理模块根据智能垃圾成分智能识别与分析器数据给出垃圾分类的积分；所述的垃圾分类处理管理模块还用于识别出社区用户通过自动回收方式回收的塑料瓶、易拉罐的可回收垃圾的数量，并将数量数据发送给服务器，垃圾有偿回收管理模块根据可回收垃圾回收数据给出相应的偿金。

进一步的，所述的垃圾袋领取管理模块用于社区统计用户领取带二维码标签的特制垃圾袋的领取情况，垃圾袋上的二维码为垃圾袋本身的编号信息，系统设定一份垃圾袋所包含的垃圾袋个数(用户一次可领取垃圾袋最小个数)为M，其中0＜M且为正整数，设定用户一次最多可领取垃圾袋数为N，N为M的正整数倍，设定用户最多拥有的垃圾袋数为N+δ，其中N，δ满足0＜N,0＜δ＜M，δ为浮动权重且为正整数，设定用户一次垃圾袋有效领取数(用户可以从垃圾袋领取模块实际领取的垃圾袋个数)为p，p满足p＝kM,k＝0,1,…,N/M，设定用户此时拥有的垃圾袋数为n，0≤n≤N+δ，设定用户一次领取后已使用的垃圾袋数为q，q满足0≤q≤N+δ,q+n≤N+δ且q为非负整数，则有计算公式：

p＝f(q).

其中f为一种对应关系，其取值关系如下：

其中：表示整除运算符，表示取余数运算符。

新注册用户第一个月可领取N个垃圾袋，之后一次有效领取数最少领M个，最多领N个，规定用户每一次垃圾袋领取都将q置零、运算n＝p+n一次，每一次扔垃圾都将垃圾袋领取管理模块运算关系式q＝q+1和关系式n＝n-1各一次。

进一步的，所述的垃圾分类处理模块用于自动识别垃圾成分、自动分类垃圾、部分可回收垃圾有偿回收，垃圾分类处理模块包括垃圾分类处理模块箱体，垃圾分类处理模块箱体上设有触摸显示屏、无线射频卡识别器、二维码识别器、垃圾成分智能识别与分析器、语音播报器和ARM智能控制器，垃圾分类处理模块垃圾识别步骤为：先将垃圾袋的二维码对准所述的垃圾分类模块二维码识别器，然后所述的垃圾分类模块的垃圾成分智能识别与分析器的垃圾自动分类入箱口门会自动打开，社区用户便可将待扔的垃圾放入垃圾分类处理模块的垃圾自动分类入箱口，进而实现垃圾成分自动识别分析和垃圾自动分类。

所述的垃圾分类处理模块的垃圾成分智能识别与分析器根据X射线对不同物质的穿透性，让X射线穿过垃圾袋可得到X射线扫描的透视图像，不同物质在所得透视图像中所呈现的颜色也不一样；再利用深度学习技术和图像分割技术根据色块颜色差异进行简单图像分割，并将分割后区域的相同色块区域的大小求和，从而实现智能识别垃圾成分智能识别功能，再将所得到各色块区域大小的比值通过一个成分识别算法即可得到用户所扔垃圾的种类，从而实现垃圾分类分析功能，最后垃圾分类处理模块语音播报垃圾分类识别与分析结果(其包括各个种类垃圾成分，以及垃圾分类的最终归类结果)，根据这一结果将用户所扔垃圾自动投入分类垃圾箱；所述的垃圾分类处理模块得到的垃圾分类识别与分析的结果中，若餐厨垃圾含量≥70％、有害垃圾含量≤0.1％，则智能分析与识别器判定该袋垃圾为餐厨垃圾，自动将垃圾投放到餐厨垃圾垃圾箱中；若可回收垃圾含量≥70％、有害垃圾含量≤0.05％，则智能分析与识别器判定该袋垃圾为可回收垃圾，自动将垃圾投放到可回收垃圾垃圾箱中；若有害垃圾含量≥0.1％，则智能分析与识别器判定该袋垃圾为有害垃圾，自动将垃圾投放到有害垃圾垃圾箱中；若有害垃圾含量≤0.05％，且不满足上述三种情形，则智能分析与识别器判定该袋垃圾为其他垃圾，自动将垃圾投放到其他垃圾垃圾箱中，分类标准可以根据相应的规定进行修改设定。

进一步的，所述的垃圾袋领取模块用于社区用户垃圾袋领取和垃圾分类等环保广告宣传，是垃圾分类回收的重要环节，所述垃圾袋领取模块包括垃圾袋领取模块箱体，垃圾袋领取模块箱体上设置有所述的垃圾袋领取模块上设有第二触摸显示屏、第二二维码识别器、第二语音播报器、广告宣传界面、第二无线射频卡识别器和第二ARM智能控制器，社区用户可用微信扫描第二触摸显示屏上的二维码登录系统，或直接将事先分发给社区用户的无线射频卡靠近第二无线射频卡识别器，实现读取社区用户的账号信息，进而实现登录系统；如果社区用户满足领取条件即可领取印有特定数据格式的二维码标签的垃圾袋。

进一步的，所述垃圾袋领取步骤为：社区用户先将指定的无线射频卡靠近第二无线射频卡识别器，或用微信扫描所述垃圾袋领取模块的第二触摸显示屏的登录二维码，即可实现用户登录系统；登录系统后，用户可选择要使用的功能，若选择垃圾袋领取功能，垃圾袋领取管理模块自动调取储存在服务器上的用户垃圾袋使用数据，如果满足领取条件，则可在垃圾袋领取模块的第二触摸显示屏上选择垃圾袋领的有效领取数，之后，便可实现垃圾袋领取，若不满足领取要求，此时，第二触摸显示屏面将自动返回待机界面；若选择信息查询功能，第二触摸显示屏界面将切换到用户的累积积分、累积偿金和垃圾袋领取记录等用户信息，一定时间间隔后，第二触摸显示屏界面自动切回到待机界面，所述过程都有语音提示，方便用户操作处理。

进一步的，所述的垃圾分类处理模块能够自动识别分析出垃圾的主要成分，并根据识别分析结果自动将垃圾投入相应的垃圾箱中；如果社区用户所扔的垃圾没有进行分类且不含有电池、重金属等有害垃圾，所述的垃圾分类处理模块自动将该垃圾归为其他垃圾，所述的用户垃圾分类评分管理模块记社区用户此次垃圾分类评分为-1.0分，积分为-1.0分；如果用户所扔的垃圾其他类垃圾中含有电池、重金属等有害垃圾，所述的垃圾分类处理模块自动将该垃圾归为有害垃圾，所述的用户垃圾分类评分管理模块记用户此次垃圾分类评分为-1.0分，积分为-1.0分，如果所扔垃圾分类状况良好，所述的用户垃圾分类评分管理模块记用户此次垃圾分类评分与积分都为识别结果中主要成分的含量，最高1.0分，最低0.6分。

一种基于所述的智慧社区垃圾分类系统的分类方法，包括以下步骤：

(a1)从事社区管理的工作人员、及社区环卫工作人员，根据社区实际情况，为每个住户注册一个用户账号，并发放给新用户一张完成与注册账号绑定的无限射频卡，可将注册账号与用户的微信账号绑定；同时，设计二维码标签存储数据的格式，并委托塑料袋生产厂家生产出带有符合要求的二维码标签的垃圾袋，之后，便可将垃圾袋放置于垃圾袋领取模块中的储袋箱里，每个垃圾袋的编号信息都将存放在服务器上，直到垃圾被销毁；

(a2)用户使用无线射频卡或扫描第二触摸显示屏二维码在垃圾袋领取模块上登录系统，如果符合领取要求，便可领取带有二维码标签的垃圾袋，成功领取时，垃圾袋领取模块会将领取垃圾袋的时间和领取数量通过互联网工具发送给用户管理界面和服务器，服务器收到数据后，立即根据更新用户的相关信息；

(a3)当垃圾接近垃圾袋的装满提示线，用户需将垃圾拎到垃圾分类处理模块处，首先将垃圾袋的二维码靠近所述的垃圾分类处理模块的二维码识别器前，二维码识别成功后，所述的垃圾分类处理模块会自动关联垃圾袋所绑定的用户并给出语音回复，之后，所述的垃圾分类处理模块中的垃圾成分智能识别和分析器会分析垃圾成分并自动对垃圾进行分类识别，最后，所述的垃圾分类处理模块根据分类识别结果，将垃圾自动放入相应类别的垃圾箱并给出此次垃圾分类评分，与此同时，所述的垃圾分类处理模块将用户的垃圾分类结果及参考评分发送给系统服务器，存储在服务器数据库中；

(a4)垃圾处理人员定期打开所述的垃圾分类处理模块放置垃圾箱大门，清空各类垃圾箱中垃圾。

进一步的，所述的垃圾分类处理模块还能够自动有偿回收塑料瓶、易拉罐等饮料瓶，具体步骤如下，

b1)用户将装有支持有偿回收垃圾的垃圾袋二维码正面靠近二维码识别器，即可实现垃圾分类处理模块的垃圾自动分类入箱口门自动打开；

b2)用户将装有支持有偿回收垃圾的垃圾袋投入垃圾分类处理模块的垃圾自动分类入箱口内，不久，垃圾分类处理模块将自动关闭垃圾自动分类入箱口闸门；

b3)垃圾分类处理模块自动识别分析垃圾袋中各成分，得到识别与成分分析结果，垃圾有偿回收管理模块根据所得识别与分析结果给出相应偿金，并将偿金累计到系统的用户账号上；

b4)用户可随时提取偿金。

本发明的有益效果在于：

(1)利用本发明提供的垃圾分类系统有助于社区居民养成一个良好的垃圾分类习惯，有利于保障垃圾分类效果，有益于垃圾回收和处理；

(2)采用合理有效的评分机制和回收奖励机制，有利于充分调动社区居民的积极性，从源头上解决垃圾分类问题；

(3)对于社区垃圾分类工作等相关环保问题评估提供了可靠的数据支撑，为智慧社区增添一份色彩；

(4)为社区垃圾问题的解决以及全国性垃圾分类工作提供一种新的参考方案。

附图说明

图1为本发明垃圾分类系统的整体结构框图；

图2为本发明垃圾分类处理模块的轴测图a；

图3为本发明垃圾分类处理模块的轴测图b；

图4为本发明垃圾分类处理模块主视图；

图5为本发明垃圾分类处理模块侧视图；

图6为本发明垃圾分类处理模块俯视图；

图7为本发明垃圾袋领取模块的轴测图；

图8为本发明垃圾分类处理模块工作流程图；

图9为本发明垃圾袋领取模块工作流程图；

图10为本发明垃圾袋领取模块采用的控制芯片引脚图；

图中：1-语音播报器；2-无线射频卡识别器；3-触摸显示屏；4-右侧门；5-左侧门；6-箱体顶盖；7-分类垃圾箱大门；8-垃圾分类处理模块箱体；9-第二语音播报器；10-第二二维码识别器；11-垃圾成分智能识别与分析器；12-二维码识别器；13-垃圾自动分类入箱口；14-广告宣传界面；15-垃圾袋领取口；16-第二无线射频卡识别器；17-第二触摸显示屏；18-垃圾袋领取模块箱体。

具体实施方式

现结合附图对本发明作进一步的详细说明，所给出附图均为简化的示意图，仅以示意方式说明本发明的基本结构及工作原理。

一种智慧社区垃圾分类系统，如图1所示，主要由服务器、社区垃圾分类管理客户端、垃圾分类终端设备和社区其他管理客户端四部分组成。所述的服务器主要实现存储用户数据，支持各接入端读写数据；所述的社区垃圾分类管理客户端主要包括垃圾分类处理管理模块、垃圾有偿回收管理模块、垃圾袋领取管理模块、用户管理模块、用户垃圾分类评分管理模块和社区其他设备管理模块；所述的垃圾分类终端设备主要包括垃圾分类处理模块和垃圾袋领取模块；社区其他管理客户端主要为后续开发准备，也为原有社区管理系统兼容性升级所准备，如：门禁管理系统。

所述的服务器可以为社区购买的服务器，也可以为向服务器租赁公司租赁的远程服务器，信息传输方式采用有线传输或者无线Wi-Fi传输，有线传输方式可以为双绞线连接传输。

所述的用户垃圾分类评分管理模块用于统计各社区用户每次所扔垃圾分类分析结果，根据这些统计数据定性分析各个用户垃圾分类情况以及整个社区垃圾分类的情况，为社区垃圾分类等环保建设提供真实数据支撑；同时，所述的用户垃圾分类评分管理模块还根据社区用户每次垃圾分类分析结果给出相应的垃圾分类评分和奖励积分，积分可用于兑换生活用品和垃圾分类的奖励依据等。

积分与评分在累计方式上相同，都保存在服务器数据库中，但用处不同；积分用于用户兑换用品时消费且有使用有效期，评分不能被消费，只用作垃圾分类的相关评估和系统模块的调用。

所述的垃圾分类处理模块能够自动识别分析出垃圾的主要成分，并根据识别分析结果自动将垃圾投入相应的垃圾箱中。如果社区用户所扔的垃圾没有进行分类且不含有电池、重金属等有害垃圾，所述的垃圾分类处理模块自动将该垃圾归为其他垃圾，所述的用户垃圾分类评分管理模块记社区用户此次垃圾分类评分为-1.0分，积分为-1.0分；如果用户所扔的垃圾其他类垃圾中含有电池、重金属等有害垃圾，所述的垃圾分类处理模块自动将该垃圾归为有害垃圾，所述的用户垃圾分类评分管理模块记用户此次垃圾分类评分为-1.0分，积分为-1.0分，如果所扔垃圾分类状况良好，所述的用户垃圾分类评分管理模块记用户此次垃圾分类评分与积分都为识别结果中主要成分的含量(最高1.0分，最低0.6分，分类标准参考国家机关、地方部门关于垃圾分类的法律规定)。

所述的社区用户垃圾分类评分管理模块能够通过微信扫描登录二维码登录系统或者刷读无线射频卡登录系统，登录后可以查询社区用户当前垃圾分类评分与垃圾分类积分等用户信息。积分可以兑换相应的用品，社区可给予累积评分靠前者一定奖励，给予累积评分靠后者一定惩罚，达到增强社区用户垃圾分类意识和提高垃圾分类的效果。所述的用户垃圾评分记录数据将纳入公共信用平台，直接影响用户城市落户、贷款买房等信用相关服务。

所述的垃圾分类处理管理模块所示，控制垃圾分类处理模块工作，运行用于系统平台记录社区用户垃圾投放及分类情况，将所记录的数据存入服务器供其他模块调用，监控各垃圾分类处理模块工作情况，借助垃圾成分智能识别与分析器11所得到的垃圾成分分析结果，控制各垃圾分类处理模块的垃圾入箱通道，将用户垃圾成分分析结果发送给服务器，根据垃圾成分智能识别与分析器数据给出垃圾分类的积分；所述的垃圾分类处理管理模块还用于识别出社区用户通过自动回收方式回收的塑料瓶、易拉罐的可回收垃圾的数量，并将数量数据发送给服务器，垃圾有偿回收管理模块根据可回收垃圾回收数据给出相应的偿金。

所述的垃圾有偿回收管理模块用于管理社区用户垃圾回收的偿金，用户可随时领取账号中的偿金；所述的垃圾有偿回收管理模块根据服务器上的用户可回收垃圾回收数据给出相应的偿金，并将偿金累计到相应社区用户的账号中，社区用户可凭无线射频卡等有效身份证件领取偿金，也可转入微信钱包，还可将可领取的偿金转换成领取相应的生活用品。所述的垃圾有偿回收管理模块支持矿泉水瓶、饮料瓶、易拉罐等可回收饮料瓶有偿回收，根据饮料瓶的大小给出偿金。

所述的垃圾袋领取管理模块用于社区统计用户领取带二维码标签的特制垃圾袋的领取情况，垃圾袋上的二维码为垃圾袋本身的编号信息。系统设定一袋垃圾袋个数(用户一次可领取垃圾袋最小个数)为M，其中0＜M且为正整数，设定用户一次最多可领取垃圾袋数为N，N为M的正整数倍，设定用户最多拥有的垃圾袋数为N+δ，其中N，δ满足0＜N,0＜δ＜M，δ为浮动权重且为正整数，设定用户一次垃圾袋有效领取数(用户可以从垃圾袋领取模块实际领取的垃圾袋个数)为p，p满足p＝kM,k＝0,1,…,N/M，设定用户此时拥有的垃圾袋数为n，0≤n≤N+δ，设定用户一次领取后已使用的垃圾袋数为q，q满足0≤q≤N+δ,q+n≤N+δ且q为非负整数，则有计算公式：

p＝f(q)

其中f为一种对应关系，其取值关系如下：

注：表示整除取最大整数商运算符，表示取余数运算符。

则新注册用户第一个月可领取N个垃圾袋，之后一次有效领取数最少领M个，最多领N个，规定用户每一次垃圾袋领取都将q置零、运算n＝p+n一次，每一次扔垃圾都将垃圾袋领取管理模块运算关系式q＝q+1和关系式n＝n-1各一次。

所述的用户管理模块用于新用户注册、保存用户登录系统、社区用户登录管理等用户访问系统记录，有利提高系统数据的安全性。

所述的社区其他设备管理模块用于管理公共场所垃圾处理设备以及具有宣传性的垃圾处理设备。

所述的垃圾分类处理模块如图2至图6，图8所示，用于自动识别垃圾成分、自动分类垃圾、部分可回收垃圾有偿回收，是垃圾分类回收的关键环节之一。垃圾分类处理模块包括垃圾分类处理模块箱体8，垃圾分类处理模块箱体8上设有垃圾自动分类入箱口13和箱体顶盖6，垃圾自动分类入箱口13通过垃圾自动分类入箱口门与外界分隔，所述垃圾自动分类入箱口门包括左侧门5和右侧门4，所述箱体前部设有分类垃圾箱大门7，垃圾分类处理模块箱体8上还设有触摸显示屏3、无线射频卡识别器2、二维码识别器12、垃圾成分智能识别和分析器11、语音播报器1和ARM智能控制器，所述垃圾成分智能识别和分析器11设置在垃圾自动分类入箱口13。所述垃圾分类的步骤为：先将垃圾袋的二维码对准所述的垃圾分类模块二维码识别器12，然后所述的垃圾分类模块的垃圾成分智能识别和分析器11的垃圾自动分类入箱口门会自动打开，社区用户便可将待扔的垃圾放入垃圾分类处理模块的垃圾自动分类入箱口13，进而实现垃圾成分自动识别分析和垃圾自动分类。

所述的垃圾分类处理模块的垃圾成分智能识别与分析器11根据X射线对不同物质的穿透性，让X射线穿过垃圾袋可得到X射线扫描的透视图像，不同物质在所得透视图像中所呈现的颜色也不一样；再利用深度学习技术和图像分割技术根据色块颜色差异进行简单图像分割，并将分割后区域的相同色块区域的大小求和，从而实现智能识别垃圾成分智能识别功能，再将所得到各色块区域大小的比值通过一个成分识别算法即可得到用户所扔垃圾的种类，从而实现垃圾分类分析功能，最后垃圾分类处理模块语音播报垃圾分类识别与分析结果(其包括各个种类垃圾成分，以及垃圾分类的最终归类结果)，根据这一结果将用户所扔垃圾自动投入分类垃圾箱；所述的垃圾分类处理模块得到的垃圾分类识别与分析的结果中，若餐厨垃圾含量≥70％、有害垃圾含量≤0.1％，则智能分析与识别器判定该袋垃圾为餐厨垃圾，自动将垃圾投放到餐厨垃圾垃圾箱中；若可回收垃圾含量≥70％、有害垃圾含量≤0.05％，则智能分析与识别器判定该袋垃圾为可回收垃圾，自动将垃圾投放到可回收垃圾垃圾箱中；若有害垃圾含量≥0.1％，则智能分析与识别器判定该袋垃圾为有害垃圾，自动将垃圾投放到有害垃圾垃圾箱中；若有害垃圾含量≤0.05％，且不满足上述三种情形，则智能分析与识别器判定该袋垃圾为其他垃圾，自动将垃圾投放到其他垃圾垃圾箱中，分类标准可以根据相应的规定进行修改设定(具体分类标准可参考国家机关或地方部门制定的垃圾分类标准或法律规定，如：《杭州市生活垃圾管理条例》)；所述的成分识别算法为国家机关或地方部门制定的垃圾分类标准或法律规定的计算机程序表述。

所述的垃圾袋领取模块如图7、图9、图10所示，管理模块控制垃圾袋领取模块工作运行；用于社区用户垃圾袋领取和垃圾分类等环保广告宣传，是垃圾分类回收的重要环节。所述垃圾袋领取模块包括垃圾袋领取模块箱体18，所述垃圾袋领取模块箱体18上设有第二触摸显示屏17、第二二维码识别器10、广告宣传界面14、第二语音播报器9、第二无线射频卡识别器16和第二ARM智能控制器和垃圾袋领取口15。社区用户可用微信扫描第二触摸显示屏17上的二维码登录系统，或直接将事先分发给社区用户的无线射频卡靠近第二无线射频卡识别器16(以下简称：刷读无线射频卡)，实现读取社区用户的账号信息，进而实现登录系统；如果社区用户满足领取条件即可领取印有特定数据格式的二维码标签的垃圾袋。

社区用户领取垃圾袋的步骤为：社区用户先将指定的无线射频卡靠近第二无线射频卡识别器16，或用微信扫描所述垃圾袋领取模块的第二触摸显示屏17的登录二维码，即可实现用户登录系统；登录系统后，用户可选择要使用的功能，若选择垃圾袋领取功能，垃圾袋领取管理模块自动调取储存在服务器上的用户垃圾袋使用数据，如果满足领取条件，则可在垃圾袋领取模块的第二触摸显示屏17上选择垃圾袋领的有效领取数，之后，便可实现垃圾袋领取，若不满足领取要求，此时，第二触摸显示屏17面将自动返回待机界面；若选择信息查询功能，第二触摸显示屏17界面将切换到用户的累积积分、累积偿金和垃圾袋领取记录等用户信息，一定时间间隔后，第二触摸显示屏17界面自动切回到待机界面。所述过程都有语音提示，方便用户操作处理。

作为上述方案的进一步设置，所述用户垃圾分类评分管理模块的累积积分被使用后，系统会自动扣除相应的累积积分，或一定时期后，自动清除到期的累积积分。

一种基于所述的一种智慧社区垃圾分类系统的分类方法，如图9所示，实施步骤如下，

(a1)从事社区管理的工作人员、及社区环卫工作人员，根据社区实际情况，为每个住户注册一个用户账号，并发放给新用户一张完成与注册账号绑定的无限射频卡，可将注册账号与用户的微信账号绑定；同时，设计二维码标签存储数据的格式，并委托塑料袋生产厂家生产出带有符合要求的二维码标签的垃圾袋，之后，便可将垃圾袋放置于垃圾袋领取模块中的储袋箱里，每个垃圾袋的编号信息都将存放在服务器上，直到垃圾被销毁；

(a2)用户使用无线射频卡或扫描第二触摸显示屏17二维码在垃圾袋领取模块上登录系统，如果符合领取要求，便可领取带有二维码标签的垃圾袋，成功领取时，垃圾袋领取模块会将领取垃圾袋的时间和领取数量通过互联网工具发送给用户管理界面和服务器，服务器收到数据后，立刻根据更新对应账号的相关信息；(a3)当垃圾接近垃圾袋的装满提示线，用户需将垃圾拎到垃圾分类处理模块处，首先将垃圾袋的二维码靠近所述的垃圾分类处理模块的二维码识别器12前，二维码识别成功后，所述的垃圾分类处理模块会自动关联垃圾袋所绑定的用户并给出语音回复，之后，所述的垃圾分类处理模块中的垃圾成分智能识别和分析器11会分析垃圾成分并自动对垃圾进行分类识别，最后，所述的垃圾分类处理模块根据分类识别结果，将垃圾自动放入相应类别的垃圾箱并给出此次垃圾分类评分，与此同时，所述的垃圾分类处理模块将用户的垃圾分类结果及参考评分发送给系统服务器，存储在数据库中；

(a4)垃圾处理人员定期打开所述的垃圾分类处理模块放置垃圾箱大门7，清空各类垃圾箱中垃圾；

所述的一种智慧社区垃圾分类系统，其特征在于：所述的垃圾分类处理模块还能够自动回收塑料瓶、易拉罐等饮料瓶，具体步骤如下，

b1)用户将装有支持有偿回收垃圾的垃圾袋二维码正面靠近二维码识别器12，即可实现垃圾分类处理模块的垃圾自动分类入箱口门自动打开；

b2)用户将装有支持有偿回收垃圾的垃圾袋投入垃圾分类处理模块的垃圾自动分类入箱口13内，不久，垃圾分类处理模块将自动关闭垃圾自动分类入箱口门；b3)垃圾分类处理模块自动识别分析垃圾袋中各成分，并得到成分分析结果，垃圾有偿回收管理模块根据所得结果给出相应偿金，并将偿金累计到系统的用户账号上；

b4)用户可随时提取偿金。

所述的垃圾分类处理模块能够自动识别与分析垃圾成分，根据识别与分析结果将垃圾自动分为餐厨垃圾、可回收垃圾、有害垃圾和其他垃圾，并且，用户分类越仔细系统所给出的评分就越高。

本发明公开的一种智慧社区垃圾分类系统，利用先进的互联网技术、二维码识别技术和垃圾成分智能识别与分析技术，可以实现从源头上解决垃圾分类问题；本发明提出了一种科学的垃圾袋领取分发机制和一种垃圾分类积分和偿金奖励机制，一方面帮助社区居民养成一种良好的垃圾分类习惯，另一方面可以降低人工分拣成本，提高垃圾分类的有效性。这对于环境保护、资源利用具有十分重要的社会意义。此外，本发明兼容现有的社区管理系统，易于推广应用。

需要说明的是：以上为本发明的一种具体实施方式，作为更加优选的方式，如在垃圾成分智能识别与分析器11上改用更加先进的垃圾成分识别技术等，总之，本领域的技术人员在上述具体实施方式启示下做出的结构、控制方式等简单变化或置换均属于本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种智慧社区垃圾分类系统，社区用户每户建立一个账号，与垃圾分类系统相关联，其特征在于所述的垃圾分类系统包括服务器、社区垃圾分类管理客户端、垃圾分类终端设备；

所述的服务器实现存储用户数据，支持各接入端读写数据；

所述的社区垃圾分类管理客户端包括垃圾分类处理管理模块、垃圾有偿回收管理模块、垃圾袋领取管理模块、用户管理模块、用户垃圾分类评分管理模块和社区其他设备管理模块；所述的社区用户管理模块实现社区新用户注册和社区用户登录管理；所述的垃圾分类处理管理模块控制垃圾分类处理模块工作运行；所述垃圾袋领取管理模块控制垃圾袋领取模块工作运行；

所述的垃圾分类终端设备包括垃圾分类处理模块和垃圾袋领取模块。

2.根据权利要求1所述的一种智慧社区垃圾分类系统，其特征在于所述用户垃圾分类评分管理模块用于统计各社区用户每次所扔垃圾分类分析结果，根据这些统计数据定性分析各个用户垃圾分类情况以及整个社区垃圾分类的情况，为社区垃圾分类等环保建设提供真实数据支撑；同时，所述的用户垃圾分类评分管理模块还根据社区用户每次垃圾分类分析结果给出相应的垃圾分类评分和奖励积分，积分可用于兑换生活用品和垃圾分类的奖励依据等；

所述的用户管理模块用于新用户注册、保存用户登录系统等用户访问系统记录；所述的社区其他设备管理模块用于管理公共场所垃圾处理设备以及具有宣传性的垃圾处理设备；

所述的社区用户垃圾分类评分管理模块通过微信扫描登录二维码登录系统或者刷读无线射频卡登录系统，登录后可以查询社区用户当前垃圾分类评分与垃圾分类积分等用户信息；积分可以兑换相应的用品，社区可给予累积评分靠前者奖励，给予累积评分靠后者惩罚。

3.根据权利要求1所述的一种智慧社区垃圾分类系统，其特征在于所述的垃圾有偿回收管理模块用于管理社区用户垃圾回收的偿金，用户可随时领取账号中的偿金；所述的垃圾有偿回收管理模块根据服务器上的用户可回收垃圾回收数据给出相应的偿金，并将偿金累计到相应社区用户的账号中，社区用户可凭无线射频卡等有效身份证件领取偿金，也可转入微信钱包，还可将可领取的偿金转换成领取相应的生活用品，所述垃圾有偿回收管理模块支持矿泉水瓶、饮料瓶、易拉罐等可回收饮料瓶有偿回收，根据饮料瓶的大小给出偿金。

4.根据权利要求1所述的一种智慧社区垃圾分类系统，其特征在于所述的垃圾分类处理管理模块用于系统平台记录社区用户垃圾投放及分类情况，将所记录的数据存入服务器供其他模块调用，监控各垃圾分类处理模块工作情况，借助垃圾分类处理模块所得到的垃圾成分分析结果，控制各垃圾分类处理模块的垃圾入箱通道，上传用户垃圾成分智能识别与分析结果到服务器，所述的用户垃圾评分管理模块根据智能垃圾成分智能识别与分析器数据给出垃圾分类的积分；所述的垃圾分类处理管理模块还用于识别出社区用户通过自动回收方式回收的塑料瓶、易拉罐的可回收垃圾的数量，并将数量数据发送给服务器，垃圾有偿回收管理模块根据可回收垃圾回收数据给出相应的偿金。

5.根据权利要求1所述的一种智慧社区垃圾分类系统，其特征在于所述的垃圾袋领取管理模块用于社区统计用户领取带二维码标签的特制垃圾袋的领取情况，垃圾袋上的二维码为垃圾袋本身的编号信息，系统设定一份垃圾袋所包含的垃圾袋个数(用户一次可领取垃圾袋最小个数)为M，其中0＜M且为正整数，设定用户一次最多可领取垃圾袋数为N，N为M的正整数倍，设定用户最多拥有的垃圾袋数为N+δ，其中N，δ满足0＜N,0＜δ＜M，δ为浮动权重且为正整数，设定用户一次垃圾袋有效领取数(用户可以从垃圾袋领取模块实际领取的垃圾袋个数)为p，p满足p＝kM,k＝0,1,L,N/M，设定用户此时拥有的垃圾袋数为n，0≤n≤N+δ，设定用户一次领取后已使用的垃圾袋数为q，q满足0≤q≤N+δ,q+n≤N+δ且q为非负整数，则有计算公式：

p＝f(q).

其中f为一种对应关系，其取值关系如下：

其中：表示整除运算符，表示取余数运算符；

新注册用户第一个月可领取N个垃圾袋，之后一次有效领取数最少领M个，最多领N个，规定用户每一次垃圾袋领取都将q置零、运算n＝p+n一次，每一次扔垃圾都将垃圾袋领取管理模块运算关系式q＝q+1和关系式n＝n-1各一次。

6.根据权利要求1所述的一种智慧社区垃圾分类系统，其特征在于所述的垃圾分类处理模块用于自动识别垃圾成分、自动分类垃圾、部分可回收垃圾有偿回收，垃圾分类处理模块包括垃圾分类处理模块箱体(8)，垃圾分类处理模块箱体(8)上设有触摸显示屏(3)、无线射频卡识别器(2)、二维码识别器(12)、垃圾成分智能识别与分析器(11)、语音播报器(1)和ARM智能控制器，垃圾分类处理模块垃圾识别步骤为：先将垃圾袋的二维码对准所述的垃圾分类模块二维码识别器(12)，然后所述的垃圾分类模块的垃圾成分智能识别与分析器(11)的垃圾自动分类入箱口门会自动打开，社区用户便可将待扔的垃圾放入垃圾分类处理模块的垃圾自动分类入箱口(13)，进而实现垃圾成分自动识别分析和垃圾自动分类；

所述的垃圾分类处理模块的垃圾成分智能识别与分析器(11)根据X射线对不同物质的穿透性，让X射线穿过垃圾袋可得到X射线扫描的透视图像，不同物质在所得透视图像中所呈现的颜色也不一样；再利用深度学习技术和图像分割技术根据色块颜色差异进行简单图像分割，并将分割后区域的相同色块区域的大小求和，从而实现智能识别垃圾成分智能识别功能，再将所得到各色块区域大小的比值通过一个成分识别算法即可得到用户所扔垃圾的种类，从而实现垃圾分类分析功能，最后垃圾分类处理模块语音播报垃圾分类识别与分析结果(其包括各个种类垃圾成分，以及垃圾分类的最终归类结果)，根据这一结果将用户所扔垃圾自动投入分类垃圾箱；所述的垃圾分类处理模块得到的垃圾分类识别与分析的结果中，若餐厨垃圾含量≥70％、有害垃圾含量≤0.1％，则智能分析与识别器判定该袋垃圾为餐厨垃圾，自动将垃圾投放到餐厨垃圾垃圾箱中；若可回收垃圾含量≥70％、有害垃圾含量≤0.05％，则智能分析与识别器判定该袋垃圾为可回收垃圾，自动将垃圾投放到可回收垃圾垃圾箱中；若有害垃圾含量≥0.1％，则智能分析与识别器判定该袋垃圾为有害垃圾，自动将垃圾投放到有害垃圾垃圾箱中；若有害垃圾含量≤0.05％，且不满足上述三种情形，则智能分析与识别器判定该袋垃圾为其他垃圾，自动将垃圾投放到其他垃圾垃圾箱中，分类标准可以根据相应的规定进行修改设定。

7.根据权利要求1所述的一种智慧社区垃圾分类系统，其特征在于所述的垃圾袋领取模块用于社区用户垃圾袋领取和垃圾分类等环保广告宣传，是垃圾分类回收的重要环节，所述垃圾袋领取模块包括垃圾袋领取模块箱体(18)，垃圾袋领取模块箱体(18)上设置有所述的垃圾袋领取模块上设有第二触摸显示屏(17)、第二二维码识别器(10)、第二语音播报器(9)、广告宣传界面(14)、第二无线射频卡识别器(16)和第二ARM智能控制器，社区用户可用微信扫描第二触摸显示屏(17)上的二维码登录系统，或直接将事先分发给社区用户的无线射频卡靠近第二无线射频卡识别器(16)，实现读取社区用户的账号信息，进而实现登录系统；如果社区用户满足领取条件即可领取印有特定数据格式的二维码标签的垃圾袋；所述垃圾袋领取步骤为：社区用户先将指定的无线射频卡靠近第二无线射频卡识别器(16)，或用微信扫描所述垃圾袋领取模块的第二触摸显示屏(17)的登录二维码，即可实现用户登录系统；登录系统后，用户可选择要使用的功能，若选择垃圾袋领取功能，垃圾袋领取管理模块自动调取储存在服务器上的用户垃圾袋使用数据，如果满足领取条件，则可在垃圾袋领取模块的第二触摸显示屏(17)上选择垃圾袋领的有效领取数，之后，便可实现垃圾袋领取，若不满足领取要求，此时，第二触摸显示屏(17)面将自动返回待机界面；若选择信息查询功能，第二触摸显示屏(17)界面将切换到用户的累积积分、累积偿金和垃圾袋领取记录等用户信息，一定时间间隔后，第二触摸显示屏(17)界面自动切回到待机界面，所述过程都有语音提示，方便用户操作处理。

8.根据权利要求2所述的一种智慧社区垃圾分类系统，其特征在于：所述的垃圾分类处理模块能够自动识别分析出垃圾的主要成分，并根据识别分析结果自动将垃圾投入相应的垃圾箱中；如果社区用户所扔的垃圾没有进行分类且不含有电池、重金属等有害垃圾，所述的垃圾分类处理模块自动将该垃圾归为其他垃圾，所述的用户垃圾分类评分管理模块记社区用户此次垃圾分类评分为-1.0分，积分为-1.0分；如果用户所扔的垃圾其他类垃圾中含有电池、重金属等有害垃圾，所述的垃圾分类处理模块自动将该垃圾归为有害垃圾，所述的用户垃圾分类评分管理模块记用户此次垃圾分类评分为-1.0分，积分为-1.0分，如果所扔垃圾分类状况良好，所述的用户垃圾分类评分管理模块记用户此次垃圾分类评分与积分都为识别结果中主要成分的含量，最高1.0分，最低0.6分。

9.一种基于权利要求1-8任一所述的智慧社区垃圾分类系统的分类方法，其特征在于包括以下步骤：

(a1)从事社区管理的工作人员、及社区环卫工作人员，根据社区实际情况，为每个住户注册一个用户账号，并发放给新用户一张完成与注册账号绑定的无限射频卡，可将注册账号与用户的微信账号绑定；同时，设计二维码标签存储数据的格式，并委托塑料袋生产厂家生产出带有符合要求的二维码标签的垃圾袋，之后，便可将垃圾袋放置于垃圾袋领取模块中的储袋箱里，每个垃圾袋的编号信息都将存放在服务器上，直到垃圾被销毁；

(a2)用户使用无线射频卡或扫描第二触摸显示屏(17)二维码在垃圾袋领取模块上登录系统，如果符合领取要求，便可领取带有二维码标签的垃圾袋，成功领取时，垃圾袋领取模块会将领取垃圾袋的时间和领取数量通过互联网工具发送给用户管理界面和服务器，服务器收到数据后，立即根据更新用户的相关信息；

(a3)当垃圾接近垃圾袋的装满提示线，用户需将垃圾拎到垃圾分类处理模块处，首先将垃圾袋的二维码靠近所述的垃圾分类处理模块的二维码识别器(12)前，二维码识别成功后，所述的垃圾分类处理模块会自动关联垃圾袋所绑定的用户并给出语音回复，之后，所述的垃圾分类处理模块中的垃圾成分智能识别和分析器(11)会分析垃圾成分并自动对垃圾进行分类识别，最后，所述的垃圾分类处理模块根据分类识别结果，将垃圾自动放入相应类别的垃圾箱并给出此次垃圾分类评分，与此同时，所述的垃圾分类处理模块将用户的垃圾分类结果及参考评分发送给系统服务器，存储在服务器数据库中；

(a4)垃圾处理人员定期打开所述的垃圾分类处理模块放置垃圾箱大门(7)，清空各类垃圾箱中垃圾。

10.如权利要求9所述的一种智慧社区垃圾分类方法，其特征在于：所述的垃圾分类处理模块还能够自动有偿回收塑料瓶、易拉罐等饮料瓶，具体步骤如下，

b1)用户将装有支持有偿回收垃圾的垃圾袋二维码正面靠近二维码识别器(12)，即可实现垃圾分类处理模块的垃圾自动分类入箱口门自动打开；

b2)用户将装有支持有偿回收垃圾的垃圾袋投入垃圾分类处理模块的垃圾自动分类入箱口(13)内，不久，垃圾分类处理模块将自动关闭垃圾自动分类入箱口闸门；

b3)垃圾分类处理模块自动识别分析垃圾袋中各成分，得到识别与成分分析结果，垃圾有偿回收管理模块根据所得识别与分析结果给出相应偿金，并将偿金累计到系统的用户账号上；

b4)用户可随时提取偿金。