CN110356740A - 垃圾桶管理控制方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种垃圾桶管理控制方法及装置，其中垃圾桶管理控制方法，包括：接收超声回波信号以计算当前垃圾桶内部的占空比；当所计算的占空比达到阈值之后，检测所述当前垃圾桶的环境光线状态；当检测到当前处于指定时间段之后，将所采集到的当前垃圾桶的状态数据发送到服务器以供形成垃圾回收路径。本发明采用超声波测距技术结合低功耗广域物联网的无线通信技术，实现随时监测垃圾桶内部垃圾的空满状态，同时，将收集到的垃圾空满状态等发送到服务器，以进行垃圾收集路线的规划、人员和车辆的安排，从而高效、低成本地完成垃圾的收集和运输等工作，实现了垃圾桶的智能化管理。

Description

垃圾桶管理控制方法及装置

技术领域

本发明涉及通信技术领域，具体而言，本发明涉及一种垃圾桶管理控制方法及装置。

背景技术

随着经济高速增长，人们生活和消费水平的不断提高，生活、工业等垃圾也随之不断增加，导致环境污染日益突出，垃圾的收运便成为了当前共同面临的重要问题。如果垃圾不能及时收集、运输，必然对环境产生再次污染，滋生病菌，影响人们健康和城市面貌。而当今仍然采用人工定时收集、运输管理的非智能化模式，这样必然会造成人力浪费、成本耗费、再次污染，对其周边生活环境产生负面影响。

因此，有必要提供一种智能化的垃圾桶管理控制方法。

发明内容

本发明的目的旨在至少解决上述技术缺陷之一，特别是垃圾桶管理控制方法不够智能化的问题。

鉴于此，本发明实施例的第一方面提供一种垃圾桶管理控制方法，包括：

接收超声回波信号以计算当前垃圾桶内部的占空比；

当所计算的占空比达到阈值之后，检测所述当前垃圾桶的环境光线状态；

当检测到当前处于指定时间段之后，将所采集到的当前垃圾桶的状态数据发送到服务器以供形成垃圾回收路径。

优选地，该方法还包括：在每个预设的唤醒周期之始，每个所述垃圾桶的控制器自动唤醒，并控制开启检测所述当前垃圾桶的状态。

优选地，所述当前垃圾桶的状态的检测内容还包括：检测所述当前垃圾桶内部空气的温度值、确定所述当前垃圾桶的位置信息，以及检测所述当前垃圾桶节点的电量值。

优选地，所述计算当前垃圾桶内部的占空比的步骤包括：利用所述温度值进行声速补偿，根据超声回波信号计算出所述当前垃圾桶内剩余的纵深距离，从而换算成所述占空比。

优选地，所述将所采集到的当前垃圾桶的状态数据发送到服务器的步骤包括：将所采集到的当前垃圾桶的状态数据通过无线传输发送到服务器。

优选地，所述阈值的范围为85％-95％。

优选地，所述指定时间段为一天当中指定的时间段或指定的时间间隔。

优选地，所述指定的时间段为指定的数据发送时间段或工作时间段。

优选地，所述形成垃圾回收路径具体包括：对已满垃圾桶的位置进行路径规划，生成路径导航、人员和车辆分布数量预测。

优选地，所述形成垃圾回收路径的步骤之后，还包括：将所采集到的当前垃圾桶的状态数据发送到用户终端。

本发明实施例的第二方面提供一种垃圾桶管理控制装置，包括：

控制模块，每个所述垃圾桶的所述控制模块在每个预设的唤醒周期之始自动唤醒，所述控制模块用于控制其他检测模块开启检测当前垃圾桶的状态；

超声波测距模块，用于接收超声回波信号以计算当前垃圾桶内部的占空比；

光照度检测模块，用于在所计算的占空比达到阈值之后，检测所述当前垃圾桶的环境光线状态；

无线通信模块，用于在检测到当前处于指定时间段之后，将所采集到的当前垃圾桶的状态数据发送到服务器以供形成垃圾回收路径。

优选地，该装置还包括以下至少之一：

温度检测模块，用于检测所述当前垃圾桶内部空气的温度值；

GPS模块，用于确定所述当前垃圾桶的位置信息，所述电量检测模块用于检测所述当前垃圾桶节点的电量值。

超声波测距模块，还用于利用所述温度值进行声速补偿，根据超声回波信号计算出所述当前垃圾桶内剩余的纵深距离，从而换算成所述占空比。

所述无线通信模块，用于将所采集到的当前垃圾桶的状态数据通过无线传输发送到服务器，所述无线传输的方式为低功耗广域物联网的LoRa通信技术。

本发明实施例打破了传统非智能化垃圾的收集和运输模式，随时监测垃圾桶的状态，特别地，利用超声波测距技术，温度检测技术等，计算出垃圾桶内部垃圾的占空比，同时，采用低功耗广域物联网的无线通信技术，将采集到的垃圾桶状态信息数据发送到服务器，服务器根据采集的数据进行垃圾收集路线的规划、人员和车辆的安排，并将垃圾回收路径发送至用户终端以提示环保工人进行垃圾收集，从而高效、低成本地完成垃圾的收集和运输等工作，防止垃圾溢出污染环境，实现了垃圾桶的智能化管理。

本发明附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，这些将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

本发明上述的和/或附加的方面和优点从下面结合附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1为本发明垃圾桶管理控制方法的流程图；

图2为本发明垃圾桶管理控制装置的结构示意图；

图3为本发明垃圾桶管理控制系统的示意图。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能解释为对本发明的限制。

本技术领域技术人员可以理解，除非特意声明，这里使用的单数形式“一”、“一个”、“所述”和“该”也可包括复数形式。应该进一步理解的是，本发明的说明书中使用的措辞“包括”是指存在所述特征、整数、步骤、操作、元件和/或组件，但是并不排除存在或添加一个或多个其他特征、整数、步骤、操作、元件、组件和/或它们的组。应该理解，当我们称元件被“连接”或“耦接”到另一元件时，它可以直接连接或耦接到其他元件，或者也可以存在中间元件。此外，这里使用的“连接”或“耦接”可以包括无线连接或无线耦接。这里使用的措辞“和/或”包括一个或更多个相关联的列出项的全部或任一单元和全部组合。

本技术领域技术人员可以理解，除非另外定义，这里使用的所有术语(包括技术术语和科学术语)，具有与本发明所属领域中的普通技术人员的一般理解相同的意义。还应该理解的是，诸如通用字典中定义的那些术语，应该被理解为具有与现有技术的上下文中的意义一致的意义，并且除非像这里一样被特定定义，否则不会用理想化或过于正式的含义来解释。

本技术领域技术人员可以理解，这里所使用的“终端”、“终端设备”既包括无线信号接收器的设备，其仅具备无发射能力的无线信号接收器的设备，又包括接收和发射硬件的设备，其具有能够在双向通信链路上，进行双向通信的接收和发射硬件的设备。这种设备可以包括：蜂窝或其他通信设备，其具有单线路显示器或多线路显示器或没有多线路显示器的蜂窝或其他通信设备；PCS(PerSonalCommunicationS Service，个人通信系统)，其可以组合语音、数据处理、传真和/或数据通信能力；PDA(PerSonal Digital ASSiStant，个人数字助理)，其可以包括射频接收器、寻呼机、互联网/内联网访问、网络浏览器、记事本、日历和/或GPS(Global PoSitioningSyStem，全球定位系统)接收器；常规膝上型和/或掌上型计算机或其他设备，其具有和/或包括射频接收器的常规膝上型和/或掌上型计算机或其他设备。这里所使用的“终端”、“终端设备”可以是便携式、可运输、安装在交通工具(航空、海运和/或陆地)中的，或者适合于和/或配置为在本地运行，和/或以分布形式，运行在地球和/或空间的任何其他位置运行。这里所使用的“终端”、“终端设备”还可以是通信终端、上网终端、音乐/视频播放终端，例如可以是PDA、MID(Mobile Internet Device，移动互联网设备)和/或具有音乐/视频播放功能的移动电话，也可以是智能电视、机顶盒等设备。

参见图1，图1为本发明第一实施例提供的垃圾桶管理控制方法的流程示意图，包括以下步骤：

S101、接收超声回波信号以计算当前垃圾桶内部的占空比；

在每个预设的唤醒周期之始，每个所述垃圾桶的控制器自动唤醒，并控制开启检测所述当前垃圾桶的状态。设置唤醒周期能够更智能化地监测垃圾桶的内部空满状态，同时节约电量，使控制器持久工作。控制器优选由锂亚+HPC(复合脉冲电容)电池供电，能够实现-40～85摄氏度高低温的恶劣环境低自损耗长时间工作需求。当前垃圾桶的状态包括垃圾桶内剩余的纵深距离，以及超声波检测垃圾桶内剩余纵深距离的时间间隔。在计算当前垃圾桶内部的占空比之前，还包括检测所述当前垃圾桶内部空气的温度值。实时监测垃圾桶内部空气的温度以实现实际声速的校准，减小温度对超声波测距产生的误差。所述计算当前垃圾桶内部的占空比的步骤包括：利用温度值计算声速，根据超声回波信号计算出所述当前垃圾桶内剩余的纵深距离，从而换算成所述占空比。例如，垃圾桶高度为H，计算得到超声波时间间隔为T_间隔，根据垃圾桶内部温度值计算得到声速V_声，则

S102、当所计算的占空比达到阈值之后，检测所述当前垃圾桶的环境光线状态；

优选地，所述阈值的范围为85％-95％，适应路程远近等实际情况，该阈值能够进行灵活调整，以防止垃圾过满导致溢出。检测当前垃圾桶的环境光线状态，具体为检测当前环境的光照度，检测光照度由光照度检测模块执行。根据检测得到的光照度判断当前的大致时间，例如根据光照度的强弱判断处于早晨、正午或是夜晚。

当前垃圾桶的状态的检测内容还包括：确定所述当前垃圾桶的位置信息，以及检测所述当前垃圾桶节点的电量值。由于控制器每隔一定时间会自动唤醒，一旦电量耗尽则控制器无法工作，因此检测电量值能够防止检测节点因耗尽电量而中断工作。

S103、当检测到当前处于指定时间段之后，将所采集到的当前垃圾桶的状态数据发送到服务器以供形成垃圾回收路径。

将采集到的当前垃圾桶的状态数据发送到服务器由无线通信模块执行。指定时间段为一天当中指定的时间段或指定的时间间隔。具体地，所述指定的时间段为指定的数据发送时间段或工作时间段。所述工作时间段可以是白天或者夜晚，可适应环卫工人的工作时间灵活设定。例如，设置指定时间段为早上6点至傍晚18点，从检测到有微弱光照开始，至光照由峰值慢慢降低直至光照微弱为指定时间段，在指定时间段内，无线通信模块将所采集到的当前垃圾桶的状态数据发送到服务器。除了设置发送时间段，还能设置指定的时间间隔，例如设定时间间隔为两小时，则每隔两小时将所采集到的当前垃圾桶的状态数据发送到服务器。如此，可随时灵活地对垃圾桶进行监测。适应夜晚不需要收集垃圾的情况，当检测到当前处于夜晚状态时，控制器自动进入睡眠状态，以节省功耗。

将所采集到的当前垃圾桶的状态数据发送到服务器的步骤包括：将所采集到的当前垃圾桶的状态数据通过无线传输发送到服务器，一般地，无线传输通过无线传输模块执行。无线传输的方式优选低功耗广域物联网的LoRa通信技术。LoRa是一种基于扩频技术的超远距离无线传输方案，一般而言，在城市中无线距离范围是1-2公里，在郊区无线距离最高可达20公里。

所述路径规划采用Dijkstra优化算法。所述形成垃圾回收路径具体包括：对已满垃圾桶的位置进行路径规划，生成路径导航、人员和车辆分布数量预测。服务器能够通过对垃圾分布情况和环境污染状况的分析，进行车辆和人员合理调度和人员工作情况的监管。

所述形成垃圾回收路径的步骤之后，还包括：将所采集到的当前垃圾桶的状态数据发送到用户终端。

具体地，状态数据发送到用户终端优选以可视化图表形式呈现，以供用户对路径的具体内容进行观看，一方面，能够通过APP或者微信公众号反馈给相关用户，另一方面，服务器还能通过短信或微信通知相关的作业工人以便工人及时收到收集垃圾的指令。此外，在阈值较大时，还可以进行垃圾状态已满告警。

本发明实施例打破了传统非智能化垃圾的收集和运输模式，利用超声波测距技术结合温度检测等技术，计算出垃圾桶内部垃圾的占空比，同时，采用低功耗广域物联网的无线通信技术，将采集到的垃圾桶状态信息数据发送到服务器，服务器根据采集的数据进行垃圾收集路线的规划、人员和车辆的安排，从而高效、低成本地完成垃圾的收集和运输等工作，防止垃圾溢出污染环境，实现了垃圾桶的智能化管理。

参见图2，图2为本发明第二实施例提供的垃圾桶管理控制装置的结构示意图，本发明实施例提供的装置适用于上述方法实施例，包括：

控制模块204，每个所述垃圾桶的所述控制模块204在每个预设的唤醒周期之始自动唤醒，所述控制模块204用于控制其他检测模块开启检测当前垃圾桶的状态；

超声波测距模块201，用于接收超声回波信号以计算当前垃圾桶内部的占空比；

具体地，所述超声波测距模块201用于利用所述温度值进行声速补偿，根据超声回波信号计算出所述当前垃圾桶内剩余的纵深距离，从而换算成所述占空比。

光照度检测模块202，用于在所计算的占空比达到阈值之后，检测所述当前垃圾桶的环境光线状态；

无线通信模块203，用于在检测到当前处于指定时间段之后，将所采集到的当前垃圾桶的状态数据发送到服务器以供形成垃圾回收路径。

具体地，所述无线通信模块203用于将所采集到的当前垃圾桶的状态数据通过无线传输发送到服务器，所述无线传输的方式为低功耗广域物联网的LoRa通信技术。

该装置还包括温度检测模块205、GPS模块206和电量检测模块209，所述温度检测模块205用于检测所述当前垃圾桶内部空气的温度值，所述GPS模块206用于确定所述当前垃圾桶的位置信息，所述电量检测模块209用于检测所述当前垃圾桶节点的电量值。所述控制模块204通过电子开关208与所述超声波测距模块201、光照度检测模块202、温度检测模块205、GPS模块206和电量检测模块209电连接，所述无线通信模块203与控制模块204直接电连接。所述控制模块204由锂亚+HPC(复合脉冲电容)电池207供电，能够实现-40～85摄氏度高低温的恶劣环境低长时间工作。每个所述垃圾桶的所述控制模块204在每个预设的唤醒周期之始自动唤醒，所述控制模块204用于控制开启检测所述当前垃圾桶的状态。

当无线通信模块203将当前垃圾桶的状态数据发送到服务器后，控制模块204自动进入睡眠状态。在控制模块204自动进入睡眠状态之前，能够设置其下次自动唤醒时间。

优选地，控制模块204采用微控制单元(MCU)。超声波测距模块201采用40KHz防水型收发分体超声波探头。温度检测模块205采用LM75AD，实现超声波测距温度补偿，同时在垃圾着火引起火灾时起报警作用。电量检测模块209采用电压法和电流累计法。GPS模块206采用NEO-6M-0-001。控制模块204采用STM32L151C8T6超低功耗单片机，其能够预设检测次数，并且根据预设的检测次数决定是否开启GPS模块206并更新位置信息。无线通信模块203采用SX1278芯片构成的远距离超低功耗LoRa通信技术。

本发明实施例打破了传统非智能化垃圾的收集和运输模式，采用检测模块实现随时监测垃圾桶的状态，特别地，利用超声波测距技术，温度检测技术等，计算出垃圾桶内部垃圾的占空比，同时，无线通信模块203采用低功耗广域物联网的无线通信技术，将采集到的垃圾桶状态信息数据发送到服务器，服务器根据采集的数据进行垃圾收集路线的规划、人员和车辆的安排，从而高效、低成本地完成垃圾的收集和运输等工作，防止垃圾溢出污染环境，实现了垃圾桶的智能化管理。

参见图3，图3示出了本发明第三实施例提供的垃圾桶管理控制系统示意图，本发明实施例提供的系统适用于上述方法和装置实施例，包括：

检测节点10、网关节点20、服务器30和用户终端40；

所述检测节点10固定垃圾桶内的顶部，正对垃圾桶中心。检测节点10接收超声回波信号以计算当前垃圾桶内部的占空比。

当所计算的占空比达到阈值之后，所述检测节点10检测所述当前垃圾桶的环境光线状态。

当检测到当前处于指定时间段之后，所述检测节点10将所采集到的当前垃圾桶的状态数据发送到网关节点20。

网关节点20可以控制接收多个检测节点10的信息。网关节点20将所述所采集到的当前垃圾桶的状态数据进行收集处理，并通过以太网或4G上传服务器30。

服务器30对当前垃圾桶的状态数据进行存储、分析、处理后得出垃圾分别相关统计数据，对已满垃圾桶回收行车路径规划，并将所述垃圾回收路径发送至用户终端40。

用户终端40向用户展示垃圾回收路径，以供用户按照规划路径进行垃圾回收。

优选地，所述网关节点采用SX1301网关模块和AM3358构成数据集中器，实现数据收集处理和转发。

本发明实施例打破了传统非智能化垃圾的收集和运输模式，采用检测节点10实现随时监测垃圾桶的状态，特别地，利用超声波检测技术，温度检测技术等，计算出垃圾桶内部垃圾的占空比，同时，采用低功耗广域物联网的无线通信技术，将采集到的垃圾桶状态信息数据发送到服务器30，服务器30根据采集的数据进行垃圾收集路线的规划、人员和车辆的安排，并将垃圾回收路径发送至用户终端40以提示环保工人进行垃圾收集，从而高效、低成本地完成垃圾的收集和运输等工作，防止垃圾溢出污染环境，实现了垃圾桶的智能化管理。

本技术领域技术人员可以理解，本发明包括涉及用于执行本申请中所述操作中的一项或多项的设备。这些设备可以为所需的目的而专门设计和制造，或者也可以包括通用计算机中的已知设备。这些设备具有存储在其内的计算机程序，这些计算机程序选择性地激活或重构。这样的计算机程序可以被存储在设备(例如，计算机)可读介质中或者存储在适于存储电子指令并分别耦联到总线的任何类型的介质中，所述计算机可读介质包括但不限于任何类型的盘(包括软盘、硬盘、光盘、CD-ROM、和磁光盘)、ROM(Read-Only Memory，只读存储器)、RAM(Random AcceSS Memory，随即存储器)、EPROM(EraSable ProgrammableRead-Only Memory，可擦写可编程只读存储器)、EEPROM(Electrically EraSableProgrammable Read-Only Memory，电可擦可编程只读存储器)、闪存、磁性卡片或光线卡片。也就是，可读介质包括由设备(例如，计算机)以能够读的形式存储或传输信息的任何介质。

本技术领域技术人员可以理解，可以用计算机程序指令来实现这些结构图和/或框图和/或流图中的每个框以及这些结构图和/或框图和/或流图中的框的组合。本技术领域技术人员可以理解，可以将这些计算机程序指令提供给通用计算机、专业计算机或其他可编程数据处理方法的处理模块来实现，从而通过计算机或其他可编程数据处理方法的处理模块来执行本发明公开的结构图和/或框图和/或流图的框或多个框中指定的方案。

本技术领域技术人员可以理解，本发明中已经讨论过的各种操作、方法、流程中的步骤、措施、方案可以被交替、更改、组合或删除。进一步地，具有本发明中已经讨论过的各种操作、方法、流程中的其他步骤、措施、方案也可以被交替、更改、重排、分解、组合或删除。进一步地，现有技术中的具有与本发明中公开的各种操作、方法、流程中的步骤、措施、方案也可以被交替、更改、重排、分解、组合或删除。

以上所述仅是本发明的部分实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (14)

1.一种垃圾桶管理控制方法，其特征在于，包括：

接收超声回波信号以计算当前垃圾桶内部的占空比；

当所计算的占空比达到阈值之后，检测所述当前垃圾桶的环境光线状态；

当检测到当前处于指定时间段之后，将所采集到的当前垃圾桶的状态数据发送到服务器以供形成垃圾回收路径。

2.根据权利要求1所述垃圾桶管理控制方法，其特征在于，还包括：在每个预设的唤醒周期之始，每个所述垃圾桶的控制器自动唤醒，并控制开启检测所述当前垃圾桶的状态。

3.根据权利要求1所述垃圾桶管理控制方法，其特征在于，所述当前垃圾桶的状态的检测内容还包括：检测所述当前垃圾桶内部空气的温度值、确定所述当前垃圾桶的位置信息，以及检测所述当前垃圾桶节点的电量值。

4.根据权利要求3所述垃圾桶管理控制方法，其特征在于，所述计算当前垃圾桶内部的占空比的步骤包括：利用所述温度值进行声速补偿，根据超声回波信号计算出所述当前垃圾桶内剩余的纵深距离，从而换算成所述占空比。

5.根据权利要求1所述垃圾桶管理控制方法，其特征在于，所述将所采集到的当前垃圾桶的状态数据发送到服务器的步骤包括：将所采集到的当前垃圾桶的状态数据通过无线传输发送到服务器。

6.根据权利要求1所述垃圾桶管理控制方法，其特征在于，所述阈值的范围为85％-95％。

7.根据权利要求1所述垃圾桶管理控制方法，其特征在于，所述指定时间段为一天当中指定的时间段或指定的时间间隔。

8.根据权利要求7所述垃圾桶管理控制方法，其特征在于，所述指定的时间段为指定的数据发送时间段或工作时间段。

9.根据权利要求1所述垃圾桶管理控制方法，其特征在于，所述形成垃圾回收路径具体包括：对已满垃圾桶的位置进行路径规划，生成路径导航、人员和车辆分布数量预测。

10.根据权利要求1所述垃圾桶管理控制方法，其特征在于，所述形成垃圾回收路径的步骤之后，还包括：将所采集到的当前垃圾桶的状态数据发送到用户终端。

11.一种垃圾桶管理控制装置，其特征在于，包括：

控制模块，每个所述垃圾桶的所述控制模块在每个预设的唤醒周期之始自动唤醒，所述控制模块用于控制其他检测模块开启检测当前垃圾桶的状态；

超声波测距模块，用于接收超声回波信号以计算当前垃圾桶内部的占空比；

光照度检测模块，用于在所计算的占空比达到阈值之后，检测所述当前垃圾桶的环境光线状态；

无线通信模块，用于在检测到当前处于指定时间段之后，将所采集到的当前垃圾桶的状态数据发送到服务器以供形成垃圾回收路径。

12.根据权利要求11所述垃圾桶管理控制装置，其特征在于，还包括以下至少之一：

温度检测模块，用于检测所述当前垃圾桶内部空气的温度值；

GPS模块，用于确定所述当前垃圾桶的位置信息；

电量检测模块，用于检测所述当前垃圾桶节点的电量值。

13.根据权利要求12所述垃圾桶管理控制装置，其特征在于，所述超声波测距模块还用于利用所述温度值进行声速补偿，根据超声回波信号计算出所述当前垃圾桶内剩余的纵深距离，从而换算成所述占空比。

14.根据权利要求11所述垃圾桶管理控制装置，其特征在于，所述无线通信模块用于将所采集到的当前垃圾桶的状态数据通过无线传输发送到服务器，所述无线传输的方式为低功耗广域物联网的LoRa通信技术。