CN110834843A - 一种干湿垃圾智能识别垃圾桶 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种干湿垃圾智能识别垃圾桶，包括：桶体，桶体包括至少一个容纳腔；质量检测装置，质量检测装置设置于容纳腔的底部，用于检测投入垃圾的质量；体积检测装置，体积检测装置设置于容纳腔内部，用于检测投入垃圾的体积；控制装置，控制装置接收质量检测装置和体积检测装置检测的投入垃圾的质量和体积值，根据质量和体积值计算投入垃圾的容重值，并与预存的干湿垃圾的容重值进行比较，确定投入垃圾的干湿类别。本发明利用安装在桶内的多个传感器对居民所投放的生活垃圾进行性质识别，提高了干湿垃圾识别的准确性，方便用户进行干湿垃圾分类。
Description
技术领域
本发明是关于一种干湿垃圾智能识别垃圾桶，属于垃圾分类领域。
背景技术
随着我国城市化进程的不断推进，人民生活质量不断提高，我国城市垃圾产生量和垃圾无害化处置量也逐年增加。根据国家统计局公布的数据，2017年卫生填埋占我 国生活垃圾无害化处理量的55％，仍是目前生活垃圾的主要处置方式。垃圾填埋场无 法承受日益增长的垃圾填埋量，“垃圾围城”已成为中国各大城市亟待解决的难题。
由于中国特有饮食文化，厨余垃圾是我国生活垃圾的主要组成部分，约占垃圾总量的60％～70％，此种垃圾有机质和含水率较高属于湿垃圾。湿垃圾与纸类、织物等 干垃圾混杂时会产生交叉污染，极大地增加垃圾循环利用难度。因此，若能将生活垃 圾进行干、湿分类，并将干垃圾和湿垃圾分开收集运输和处置，既容易被市民接受， 也是实现垃圾资源化、无害化处理的最有效手段。
为促进社区居民有效实施垃圾分类，目前市面上存在的智能垃圾桶，但此种智能垃圾桶只能将垃圾进行简单的分离，如去除垃圾中的金属物等，不能较好的分离干湿 垃圾，且此类智能垃圾桶无法对居民所投放垃圾种类进行识别，不利于居民养成将垃 圾分类的习惯。
发明内容
针对上述问题，本发明的目的是提供一种干湿垃圾智能识别垃圾桶，其利用安装在桶内的多个传感器对居民所投放的生活垃圾进行性质识别，提高了干湿垃圾识别的 准确性，方便用户进行干湿垃圾分类。
为实现上述目的，本发明采取以下技术方案：本发明提供了一种干湿垃圾智能识别垃圾桶，包括：桶体，所述桶体包括至少一个容纳腔；质量检测装置，所述质量检 测装置设置于所述容纳腔的底部，用于检测投入垃圾的质量；体积检测装置，所述体 积检测装置设置于所述容纳腔内部，用于检测投入垃圾的体积；控制装置，所述控制 装置接收所述质量检测装置和所述体积检测装置检测的投入垃圾的质量和体积值，根 据所述质量和体积值计算所述投入垃圾的容重值，并与预存的干湿垃圾的容重值进行 比较，确定所述投入垃圾的干湿类别。
进一步，所述预存的干湿垃圾的容重值包括干垃圾、混合垃圾和湿垃圾的容重值对应的数值范围；当投入垃圾的所述容重值落入某一种垃圾的容重值对应的数值范围 中时，则判断所述投入垃圾为此类垃圾。
进一步，干垃圾的容重值对应的数值范围为15-100kg/m3；混合垃圾的容重值对应的数值范围为100-250kg/m3；湿垃圾的容重值对应的数值范围为250-500kg/m3。
进一步，所述干垃圾、混合垃圾和湿垃圾的容重值对应的数值范围通过将干垃圾、混合垃圾和湿垃圾的容重值作为初始值带入神经网络模型进行计算得出。
进一步，所述体积检测装置包括红外感应开关和红外体积检测器，当红外感应开关检测到有垃圾投入时，所述红外感应开关触发红外体积检测器对垃圾进行体积检测。
进一步，所述红外体积检测器根据指令编码信号发射红外信号，并将所述红外信号调制成三维贝塞尔曲线，从而获得垃圾的立体外轮廓，将所述垃圾的立体外轮廓信 息传输至控制装置的微处理器，所述微处理器将所述垃圾的立体外轮廓信息传输至智 能后台管理系统，所述智能后台管理系统提取垃圾的特征数据，并对垃圾进行体积积 分计算，得到垃圾的体积值；所述智能后台管理系统将计算得到的所述体积值传输至 所述控制装置中的微处理器，最终由所述控制装置中的微处理器输出体积值。
进一步，包括满溢检测装置，所述满溢检测装置设置于容纳腔的顶部，用于实时检测垃圾箱的满溢状态，并实时将垃圾桶的所述满溢状态上传到后端平台。
进一步，所述满溢检测装置包括一个超声波传感器，所述超声波传感器向所述容纳腔发生超声波，控制装置根据接收到的超声波的反射波的时间计算所述容纳腔中垃 圾的高度，进而对所述容纳腔的满溢程度进行表征。
进一步，所述满溢检测装置还包括满桶检测指示灯，并根据所述满桶检测指示灯的颜色变化指示所述容纳腔的不同满溢程度。
进一步，还包括显示装置，所述显示装置能根据居民干湿垃圾分类的准确性进行实时显示或播报。
本发明由于采取以上技术方案，其具有以下优点：1、通过垃圾的容重值进行检测能够有效区分干垃圾、湿垃圾、干湿混合垃圾，提高了干湿垃圾识别的准确性，方便 用户进行干湿垃圾分类。2、由语音播报对分类的正确性进行实时反馈，通过对居民所 扔垃圾内干湿垃圾的鉴别和实时-周期反馈监督居民分类的正确性进而对居民的垃圾 分类起到教育和引导作用。
附图说明
图1是本发明一实施例中干湿垃圾智能识别垃圾桶的正视图；
图2是本发明一实施例中干湿垃圾智能识别垃圾桶的侧视图；
图3是本发明一实施例中的红外体积检测器的原理图；
图4是本发明一实施例中干湿垃圾智能识别垃圾桶的控制电路示意图；
图5是本发明一实施例中干湿垃圾智能识别垃圾桶的工作流程图。
附图标记：
1-桶体；2-容纳腔；3-质量检测装置；4-体积检测装置；41-红外感应开关；42-红外体积检测器；5-控制装置；6-定位装置；7-满溢检测装置；71-超声波传感器；72-满 桶检测指示灯；8-身份扫描装置；9-手机二维码扫码装置；10-桶门开启按钮；11-显示 装置。
具体实施方式
以下结合附图来对本发明进行详细的描绘。然而应当理解，附图的提供仅为了更好地理解本发明，它们不应该理解成对本发明的限制。在本发明的描述中，需要理解 的是，术语仅仅是用于描述的目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
本实施例提供了一种干湿垃圾智能识别垃圾桶，如图1-2所示，包括：桶体1，桶 体1包括至少一个容纳腔2；质量检测装置3，质量检测装置3设置于容纳腔2的底部，用 于检测投入垃圾的质量；体积检测装置4，体积检测装置4设置于容纳腔2内部，用于检 测投入垃圾的体积；控制装置5，控制装置接收质量检测装置3和体积检测装置4检测的 投入垃圾的质量和体积值，根据质量和体积值计算投入垃圾的容重值，并与预存的干 湿垃圾的容重值进行比较，确定投入垃圾的干湿类别。本实施例中的垃圾桶通过垃圾 的容重值进行检测能够有效区分干垃圾、湿垃圾、干湿混合垃圾，提高了干湿垃圾识 别的准确性，方便用户进行干湿垃圾分类。
如图1所示，智能识别垃圾桶包括两个桶体1，每个桶体1中都设有容纳腔2，用 于容纳投入垃圾桶的垃圾。优选的，将一个桶体1用于盛放干垃圾，另一个桶体1用 于盛放湿垃圾。其中，干垃圾包括：餐盒、纸类、塑料袋和食品包装袋等；湿垃圾包 括：剩菜剩饭、瓜皮果核、花卉绿植等。垃圾桶上还设置有定位装置6，优选将定位 装置6设置于垃圾桶的顶部。此处的定位装置6可以是GPS、蓝牙、WIFI、ZigBee 或iBeacon等常规定位装置6。
本实施例中的桶体1的容纳腔2大小根据某区域的垃圾产生量确定。例如在生活区中，生活垃圾以厨余垃圾为主，故装湿垃圾的桶体1可以做的比干垃圾的桶体1大 一些；而在办公区中，生活垃圾以纸类、包装盒等干垃圾为主，则可以将干垃圾的桶 体1制造的大一些。
垃圾桶为可拆卸的垃圾桶。在干垃圾桶和湿垃圾桶中间还设置有有害垃圾回收箱。 需要说明的是，本实施例中垃圾桶的数量虽然为两个，但由于本发明中垃圾桶只是用于识别垃圾为干垃圾或湿垃圾，所以垃圾桶的桶体1也可以只有一个，即该桶体1只 负责识别垃圾种类，然后自动或人工地将干垃圾扔进干垃圾桶，湿垃圾扔进湿垃圾桶。
为了区分干垃圾和湿垃圾，智能识别垃圾桶包括质量检测装置3和体积检测装置4。其中，质量检测装置3设置于垃圾桶的容纳腔2底部，用于称量落入容纳腔2内的 垃圾。质量检测装置3可以是质量传感器、天平或秤等常规称量物体质量的装置。
体积检测装置4包括红外开关和红外体积检测器，如图3所示，当红外感应开关 41检测到有垃圾投入时，红外感应开关41接通负载，触发红外体积检测器对垃圾进 行体积检测。红外体积检测器根据指令编码信号发射红外信号，并将红外信号调制成 三维贝塞尔曲线，从而获得垃圾的立体外轮廓，将垃圾的立体外轮廓信息传输至控制 装置5的微处理器，微处理器将垃圾的立体外轮廓信息传输至智能后台管理系统，智 能后台管理系统提取垃圾的特征数据，并对垃圾进行体积积分计算，得到垃圾的体积 值；智能后台管理系统将计算得到的体积值传输至控制装置5中的微处理器，最终由 控制装置5中的微处理器输出体积值。
本实施例中智能识别垃圾桶还包括满溢检测装置7，满溢检测装置7设置于容纳腔2的顶部，用于实时检测垃圾箱的满溢状态，并实时将垃圾桶的满溢状态上传到后 端平台。满溢检测装置7包括一个超声波传感器71，干垃圾箱体和湿垃圾箱体内分别 设有一个超声波传感器71，超声波传感器71向容纳腔2发生超声波，超声波在空气 中传播，遇到桶内垃圾的阻碍就立即返回来，控制装置5根据接收到的超声波的反射 波的时间计算容纳腔2中垃圾的高度，进而对容纳腔2的满溢程度进行表征。当满溢 检测装置7检测到垃圾桶容纳腔2中装满垃圾后，满桶检测指示灯72由绿灯变为红灯， 并通过控制装置5内的无线通信模块通知清洁工人对垃圾桶内的垃圾进行清理、收集。 该无线通信模块采用2G/3G/4G/5G无线通信模块、GPRS无线通信模块、蓝牙模块、 WIFI模块或ZigBee等。
本实施例中智能识别垃圾桶包括桶门，干垃圾桶体1和湿垃圾桶体1上分别设置一桶门。桶门或垃圾桶桶体1上设置有身份扫描装置8，手机二维码扫码装置9和桶 门开启按钮10。身份扫描装置8用于扫描用户的身份证或者其他IC卡信息，便于控 制装置5记录相应用户的扔垃圾的准确率，提高用户垃圾分类的准确率。手机二维码 扫码装置9用于将用户扔垃圾的信息与用户手机绑定，通过App端周期反馈干湿分类 结果，帮助教育居民养成垃圾分类的习惯，同时又可以方便用户查询附近垃圾桶的状 况。比如那个垃圾桶已经满溢等。同时，垃圾桶控制装置5也可以根据用户扔垃圾的 情况，如干湿垃圾比，合理设置垃圾桶的大小，使资源利用更加合理。为了操作方便， 用户也可以直接按桶门开启按钮10以开启垃圾桶桶门。例如，用户在第一次使用时进 行了身份扫描或者手机扫码后，后续操作就可以直接按桶门开启按钮10就能开启垃圾 桶桶门了。
如图4、5所示，定位装置6、质量检测装置3、体积检测装置4、满溢检测装置7 和身份扫描装置8均与控制装置5连接，控制装置5中设有微处理器和存储器，微处 理器对投入垃圾的容量值进行处理计算，并从存储器中调取预存的干湿垃圾的容重值 进行比较，以确定投入的垃圾属于干垃圾、湿垃圾还是干湿混合垃圾。其中，预存的 干湿垃圾的容重值包括干垃圾、混合垃圾和湿垃圾的容重值对应的数值范围，干垃圾 的容重值对应的数值范围为15-100kg/m3；混合垃圾的容重值对应的数值范围为 100-250kg/m3；湿垃圾的容重值对应的数值范围为250-500kg/m3。当投入垃圾的容重 值信息落入某一种垃圾的容重值对应的数值范围中时，则判断投入垃圾为此类垃圾。 干垃圾、混合垃圾和湿垃圾的容重值对应的数值范围通过将已经确定种类的多种干垃 圾、混合垃圾和湿垃圾的容重值作为初始值带入神经网络模型进行计算得出。
控制装置5连接显示装置11，显示装置11能够通过屏幕或者语音播报提示用户，其投入的垃圾是否正确。当垃圾桶只有一个桶体1时，显示装置11显示或播报投入的 垃圾的类型，如“您投入的垃圾属于干垃圾”。当桶体1为两个，且一个桶体1为干垃 圾桶体1，另一个为湿垃圾桶体1时，检测到跟桶体1对应类型的垃圾显示或播报“分 类正确”，否则显示或播报“分类错误”。以干垃圾桶为例，若投入的垃圾容重值在15-100 kg/m3的数值范围内则显示“分类正确”，投入的垃圾容重值不在此范围内则显示“分类 错误”。本实施例对居民所扔的垃圾为干垃圾、湿垃圾或混合垃圾进行判断，通过语音 播报器实时反馈投递正确性，通过App端周期反馈干湿分类结果，帮助教育居民养成 垃圾分类的习惯。本实施例可以从源头实现干湿分类，大大提高垃圾循环利用率，通 过智能识别反馈居民的干湿分类的正确性，并教育居民养成垃圾分类的习惯。
上述各实施例仅用于说明本发明，其中各部件的结构和连接方式等都是可以有所变化的，凡是在本发明技术方案的基础上进行的等同变换和改进，均不应排除在本发 明的保护范围之外。
Claims (10)
1.一种干湿垃圾智能识别垃圾桶，其特征在于，包括：
桶体，所述桶体包括至少一个容纳腔；
质量检测装置，所述质量检测装置设置于所述容纳腔的底部，用于检测投入垃圾的质量；
体积检测装置，所述体积检测装置设置于所述容纳腔内部，用于检测投入垃圾的体积；
控制装置，所述控制装置接收所述质量检测装置和所述体积检测装置检测的投入垃圾的质量和体积值，根据所述质量和体积值计算所述投入垃圾的容重值，并与预存的干湿垃圾的容重值进行比较，确定所述投入垃圾的干湿类别。
2.如权利要求1所述的干湿垃圾智能识别垃圾桶，其特征在于，所述预存的干湿垃圾的容重值包括干垃圾、混合垃圾和湿垃圾的容重值对应的数值范围；当投入垃圾的所述容重值信息落入某一种垃圾的容重值对应的数值范围中时，则判断所述投入垃圾为此类垃圾。
3.如权利要求2所述的干湿垃圾智能识别垃圾桶，其特征在于，干垃圾的容重值对应的数值范围为15-100kg/m3；混合垃圾的容重值对应的数值范围为100-250kg/m3；湿垃圾的容重值对应的数值范围为250-500kg/m3。
4.如权利要求3所述的干湿垃圾智能识别垃圾桶，其特征在于，所述干垃圾、混合垃圾和湿垃圾的容重值对应的数值范围通过将干垃圾、混合垃圾和湿垃圾的容重值作为初始值带入神经网络模型进行计算得出。
5.如权利要求1所述的干湿垃圾智能识别垃圾桶，其特征在于，所述体积检测装置包括红外感应开关和红外体积检测器，当红外感应开关检测到有垃圾投入时，所述红外感应开关触发红外体积检测器对垃圾进行体积检测。
6.如权利要求5所述的干湿垃圾智能识别垃圾桶，其特征在于，所述红外体积检测器根据指令编码信号发射红外信号，并将所述红外信号调制成三维贝塞尔曲线，从而获得垃圾的立体外轮廓，将所述垃圾的立体外轮廓信息传输至控制装置的微处理器，所述微处理器将所述垃圾的立体外轮廓信息传输至智能后台管理系统，所述智能后台管理系统提取垃圾的特征数据，并对垃圾进行体积积分计算，得到垃圾的体积值；所述智能后台管理系统将计算得到的所述体积值传输至所述控制装置中的微处理器，最终由所述控制装置中的微处理器输出体积值。
7.如权利要求1所述的干湿垃圾智能识别垃圾桶，其特征在于，包括满溢检测装置，所述满溢检测装置设置于容纳腔的顶部，用于实时检测垃圾箱的满溢状态，并实时将垃圾桶的所述满溢状态上传到后端平台。
8.如权利要求7所述的干湿垃圾智能识别垃圾桶，其特征在于，所述满溢检测装置包括一个超声波传感器，所述超声波传感器向所述容纳腔发生超声波，控制装置根据接收到的超声波的反射波的时间计算所述容纳腔中垃圾的高度，进而对所述容纳腔的满溢程度进行表征。
9.如权利要求8所述的干湿垃圾智能识别垃圾桶，其特征在于，所述满溢检测装置还包括满桶检测指示灯，并根据所述满桶检测指示灯的颜色变化指示所述容纳腔的不同满溢程度。
10.如权利要求1所述的干湿垃圾智能识别垃圾桶，其特征在于，还包括显示装置，所述显示装置能根据居民干湿垃圾分类的准确性进行实时显示或播报。
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