CN206610142U - 一种远程在线监测的垃圾回收控制装置 - Google Patents

一种远程在线监测的垃圾回收控制装置 Download PDF

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王凌云
肖洒
周彩薇
林敏�
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张鑫蕊
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Abstract

一种远程在线监测的垃圾回收控制装置,包括供电模块,与供电模块连接的电源稳压模块,电源稳压模块的输出端连接信号采集模块、控制模块。信号采集模块包含压力传感模块、图像采集模块、GPS定位模块,信号采集模块的输出端与信号处理模块的输入端连接,信号处理模块包括信号滤波模块、信号放大模块、A/D转换模块;信号处理模块的输出端通过第一无线通讯模块与控制模块的接口连接,控制模块通过第二无线通讯模块与远程垃圾回收控制中心连接,控制模块通过GSM模块与工作人员的手机连接。本实用新型装置可以有效解决环卫工人清理垃圾不及时,工作太度不端正等问题。管理人员只需要在监控中心远程操作,即可督促环卫工人及时处理垃圾。本实用新型装置安装方便、自动化系数高、安全可靠。

Description

一种远程在线监测的垃圾回收控制装置
技术领域
[0001]本实用新型涉及垃圾回收控制技术领域,尤其涉及一种远程在线监测的垃圾回收 控制装置。
背景技术
[0002] 随着现代化城市的建设的不断发展,城市的卫生环境建设显得尤为重要。几乎在 村、镇、县、市和省级城市都建有公共垃圾回收桶和垃圾回收中心,这不仅对良好卫生城市 的建设起到了很大的促进作用,而且还增加了更多环卫工人的就业岗位,不管是对城市经 济还是城市环保都是一种极大的提高。但是,在现阶段,虽然垃圾能够正确入桶,但是往往 会有一些不称职的环卫工人常常不按时处理垃圾桶里面的垃圾,经常出现的现象就是,垃 圾桶里面的垃圾溢出来或是洒落在道路上,给过路的行人造成很大影响。特别是在炎热的 夏天,垃圾放久了很容易发生臭味,造成细菌滋生,不仅破坏了城市的文明形象,更主要的 是给人们生活造成千扰。针对这种现象,环保部门应该及时响应,设计一种远程在线监测的 垃圾回收控制装置,及时处理这种垃圾无人清扫等问题。
发明内容
[0003] 本实用新型所要解决的技术问题是针对上述现有技术的不足,提供一种远程在线 监测的垃圾回收控制装置,可以有效解决环卫工人清理垃圾不及时,工作太度不端正等问 题。管理人员只需要在监控中心远程操作,即可督促环卫工人及时处理垃圾。本实用新型装 置安装方便、自动化系数高、安全可靠。
[0004] 本实用新型采取的技术方案为:
[0005] 一种远程在线监测的垃圾回收控制装置,包括供电模块,与供电模块连接的电源 稳压模块,电源稳压模块的输出端连接信号采集模块、控制模块。
[0006] 信号采集模块包含压力传感模块、图像采集模块、GPS定位模块,信号采集模块的 输出端与信号处理模块的输入端连接,信号处理模块包括信号滤波模块、信号放大模块、A/ D转换模块;信号处理模块的输出端通过第一无线通讯模块与控制模块的接口连接,控制模 块通过第二无线通讯模块与远程垃圾回收控制中心连接,控制模块通过GSM模块与工作人 员的手机连接。
[0007] 所述供电模块采用光伏太阳能供电,所述供电模块包括太阳能电池板、蓄电池,蓄 电池采用直流12V供电;蓄电池和电池板安装在垃圾桶的正上方,蓄电池外部用一个防水盒 子包装;所述电源稳压模块将蓄电池直流12V转换成5V,给信号采集模块和控制模块供电。
[0008] 供电模块可以将白天太阳能发电多余的电量保存在蓄电池中,当没太阳光时,给 控制模块以及信号采集模块供电;所述蓄电池采用铅酸蓄电池。
[0009] 所述电源稳压模块采用LM2596-5P芯片,LM2596-5P芯片能快速将12V电压转换成 5V电压,给控制模块和信号采集模块供电。该芯片具有体积小,安装方便等优点。
[0010] 所述图像采集模块采用微型近距离摄像头,微型近距离摄像头悬挂安装在垃圾桶 顶部内侧。微型近距离摄像头可实现最低15cm近距离拍照,可实现数字调焦。
[0011] 所述GPS模块主要实现垃圾桶的定位,方便垃圾回收控制中心及时了解未处理垃 圾桶的位置,方便进行管理。
[0012] 所述压力传感模块主要通过压力传感器采集垃圾桶重量,通过垃圾处理前后重量 对比,判断工作人员是否及时处理垃圾。
[0013] 所述压力传感器采用C3B1-NS压力传感器,主要对垃圾处理前后重量进行检测,所 述传感器测量精确高,传输速度快。
[0014] 所述第一无线通讯模块采用无线Zigbee模块,主要完成采集信号到控制模块的传 送;第二无线通讯模块采用4G模块,主要完成控制模块综合的数据与远程垃圾回收中心的 传送。
[0015] 所述GSM模块主要是控制模块检测到垃圾未进行及时处理时,通过GSM模块发送短 信给环卫工人,提醒环卫工人及时处理垃圾。所述GSM模块可在系统添加至少三个电话号 码,系统可以向这两个电话号码分别发送短信。
[0016] 所述滤波模块采用二阶低通ButterWorth滤波电路对信号进行滤波,因为现场有 很多干扰杂波对信号进行干扰,采用滤波电路可以清除干扰。所述A/D转换电路采用 ADC0808芯片。
[0017]所述信号放大电路采用MAX4196芯片。
[0018]采用上述结构,本实用新型提供一种远程在线监测的垃圾回收控制装置,能够通 过GPS装置对城市公共垃圾桶进行定位,通过在城市垃圾桶底部安装压力传感装置和垃圾 桶顶部安装图像采集模块定时采集压力和图像数据,通过近距离无线传输Zigbee模块将采 集到的数据传输给控制模块,经过综合数据融合,计算出垃圾桶内的垃圾重量以及垃圾高 度,同时将计算结果和GPS定位数据通过远距离传输的4G模块传输给远程来及回收处理中 心。当垃圾重量和高度超出系统阈值时,发出控制命令,通过GSM模块发短信给环卫工人,提 醒环卫工人及时清理垃圾桶里面的垃圾。当发送短信消息之后,系统设定时间再次进行压 力和图像采集,并自动和第一次采集数据对比,如果第二次检测数据低于第一次检测数据, 则说明环卫人员已经将垃圾清理;如果第二次检测结果和第一次检测结果相同,则说明环 卫工人员没有进行清理,则控制中心再次发出消息给环卫人员。
[0019]本实用新型可以有效解决环卫工人清理垃圾不及时,工作太度不端正等问题。管 理人员只需要在监控中心远程操作,即可督促环卫工人及时处理垃圾。装置安装方便,自动 化系数搞,安全可靠。
附图说明
[0020]图1为本实用新型的系统结构图。
[0021]图2为本实用新型的稳压电源模块电路图。
[0022]图3为本实用新型压力传感器检测电路图。
[0023]图4(1)为本实用新型微型摄像头驱动电路图一。
[0024]图4(2)为本实用新型微型摄像头驱动电路图二。
[0025]图5为本实用新型滤波电路图。
[0026]图6为本实用新型信号放大电路图。
[0027] 图7为本实用新型A/D转换电路图。
[0028] 图8为本实用新型GSM电路图。
具体实施方式
[0029] 如图1所示,一种远程在线监测的垃圾回收控制装置,包括供电模块,与供电模块 连接的电源稳压模块,电源稳压模块的输出端连接信号采集模块、控制模块。信号采集模块 包含压力传感模块、图像采集模块、GPS定位模块,信号采集模块的输出端与信号处理模块 的输入端连接,信号处理模块包括信号滤波模块、信号放大模块、A/D转换模块;信号处理模 块的输出端通过第一无线通讯模块与控制模块的接口连接,控制模块通过第二无线通讯模 块与远程垃圾回收控制中心连接,控制模块通过GSM模块与工作人员的手机连接。
[0030] 图2为稳压电源模块电路图。系统中控制模块和信号采集模块均需要稳压电源供 电。该电路中采用稳压芯片LM2575-5.0,输入为+12V的直流电压,可得到5V电源。
[0031]图3为压力传感器检测电路图。在本系统装置中,压力传感器主要用来检测垃圾桶 对压力传感器的压力。该电路由C3B1-NS压力传感器,INA128仪表放大器组成U1,电阻R1组 成。C3B1-NS的4号引脚接地,2、3号引脚为信号输出端,连接到INA128的3、2号引脚上。4、5号 引脚接地,1号和8号引脚之间串接一个电阻R1,通过R1可以调整仪表放大器的放大倍数,6 号为放大信号输出端。
[0032]图4(1)、图4(2)构成微型摄像头驱动电路图。驱动电路主要由继电器驱动器 ULN2803和继电器组成。ULN2803是八路NPN达林顿连接晶体管阵,适用于低逻辑点平数字电 路和较高的电流、电压要求之间的接口。这里用其驱动5V继电器,ULN2803输出端直接接继 电器线圈一端,继电器线圈的另一端接+5V电源,ULN2803的输入端直接和无线控制I/O 口相 连,无线控制口输出高电平就驱动继电器动作。
[0033]图5为滤波电路图。由于压力传感器的工作环境噪声较多,所以在设计中,考虑使 用二阶低通ButterWorth滤波电路对信号进行滤波。本系统设计的二阶压控电压源低通滤 波器是由R5、C16和R6、C17两节RC滤波电路及R7、R8组成的同相比例放大电路构成,其中同 相比例放大电路实际上就是压控电压源。其特点是输入阻抗高,输出阻抗低。同相比例放大 电路的电压增益就是低通滤波器的通带电压增益,S卩。输入信号OUT经过两节RC滤波电路和 同相比例放大电路滤波后,输出信号S0UT。
[0034]图6为信号放大电路图。由于传感器的输出信号比较小,需要专门的放大电路对电 压信号进行放大。本发明中设计放大电路时选择采用仪表放大器MAX4196,它具有差分输入 和相对参考端单端输出的闭环增益,具有差分输出和相对参考端的单端输出。即它的两个 差分输入端施加输入信号,其增益可由内部预置,也可以由用户通过引脚内部设置或者通 过输入信号隔离的外部增益电阻设置。在本系统中,测控系统希望各传感器的输出信号在 0-5V之间,所以在使用MAX4196芯片时,需要一个外部的电压基准,该电压基准相当于仪表 放大器的零位,在本系统中,选择2.5V的电压基准。采用MAXIM公司的电压基准芯片MAX6192 为MAX4196提供参考零位。
[0035]图7为A/D转换电路图。ADC0808是一种较为常用的8路模拟量输入,8位数字量输出 的逐次比较式ADC芯片。该电路主要功能是读取压力传感器接收电路的值。当压力传感器检 测到高于系统中设置的压力参数阈值时,就会及时采集数据并通过ADC0808N将传感器采集 并发出的模拟信号转换成8位的数字信号。_
[0036]图8为本实用新型GSM电路图。模块采用的TC35I有40个引脚,通过一个ZIF(Zer〇 Insertion Force,零阻力插座)连接器引出。这40个引脚可以划分为5类,即电源、数据输 入/输出、SIM卡、音频接□和控制。单片机通过两根I/O 口控制TC35I的开关机、复位等,通过 串口与TC35I进行数据通信,通信速率为9600Kbps,采用8位异步通讯方式,1位起始位、8位 数据位、1位停止位。
[0037]本实用新型提供一种远程在线监测的垃圾回收控制装置,能够通过GPS装置对城 市公共垃圾桶进行定位,通过在城市垃圾桶底部安装压力传感装置和垃圾桶顶部安装图像 采集模块定时采集压力和图像数据,通过近距离无线传输Zigbee模块将采集到的数据传输 给控制模块,经过综合数据融合,计算出垃圾桶内的垃圾重量以及垃圾高度,同时将计算结 果和GPS定位数据通过远距离传输的4G模块传输给远程来及回收处理中心。当垃圾重量和 高度超出系统阈值时,发出控制命令,通过GSM模块发短信给环卫工人,提醒环卫工人及时 清理垃圾桶里面的垃圾。当发送短信消息之后,系统设定时间再次进行压力和图像采集,并 自动和第一次采集数据对比,如果第二次检测数据低于第一次检测数据,则说明环卫人员 己经将垃圾清理;如果第二次检测结果和第一次检测结果相同,则说明环卫工人员没有进 行清理,则控制中心再次发出消息给环卫人员。

Claims (9)

1. 一种远程在线监测的垃圾回收控制装置,包括供电模块,与供电模块连接的电源稳 压模块,电源稳压模块的输出端连接信号采集模块、控制模块;其特征在于:信号采集模块 包含压力传感模块、图像采集模块、GPS定位模块,信号采集模块的输出端与信号处理模块 的输入端连接,信号处理模块包括信号滤波模块、信号放大模块、A/D转换模块;信号处理模 块的输出端通过第一无线通讯模块与控制模块的接口连接,控制模块通过第二无线通讯模 块与远程垃圾回收控制中心连接,控制模块通过GSM模块与工作人员的手机连接。
2. 根据权利要求1所述一种远程在线监测的垃圾回收控制装置,其特征在于:所述供电 模块采用光伏太阳能供电,所述供电模块包括太阳能电池板、蓄电池,蓄电池采用直流12V 供电;蓄电池和电池板安装在垃圾桶的正上方,蓄电池外部用一个防水盒子包装。
3. 根据权利要求1所述一种远程在线监测的垃圾回收控制装置,其特征在于:所述电源 稳压模块将蓄电池直流12V转换成5V,给信号采集模块和控制模块供电;所述电源稳压模块 采用LM2596-5P芯片,LM2596-5P芯片能快速将12V电压转换成5V电压。
4. 根据权利要求1所述一种远程在线监测的垃圾回收控制装置,其特征在于:所述图像 采集模块采用微型近距离摄像头,微型近距离摄像头悬挂安装在垃圾桶顶部内侧。
5. 根据权利要求1所述一种远程在线监测的垃圾回收控制装置,其特征在于:所述GPS 模块用于实现垃圾桶的定位。
6. 根据权利要求1所述一种远程在线监测的垃圾回收控制装置,其特征在于:所述压力 传感器采用C3B1-NS压力传感器,对垃圾处理前后重量进行检测。
7. 根据权利要求1所述一种远程在线监测的垃圾回收控制装置,其特征在于:所述第一 无线通讯模块采用无线Zigbee模块,完成采集信号到控制模块的传送;第二无线通讯模块 采用4G模块,完成控制模块综合的数据与远程垃圾回收中心的传送。
8. 根据权利要求1所述一种远程在线监测的垃圾回收控制装置,其特征在于:所述GSM 用于发送短信给环卫工人。
9. 根据权利要求1所述一种远程在线监测的垃圾回收控制装置,其特征在于:所述滤波 模块采用二阶低通ButterWorth滤波电路对信号进行滤波;所述A/D转换电路采用ADC〇8〇8 芯片;所述信号放大电路采用MM4196芯片。
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CN110626675A (zh) * 2019-09-19 2019-12-31 安徽豆米科技有限公司 基于城市物联网的智能垃圾桶管理系统及管理方法

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