CN209666399U - 一种无人值守垃圾压缩机智能控制系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种无人值守垃圾压缩机智能控制系统，其包括本地垃圾压缩装置、物联网智能盒子、云平台以及远程终端，所述远程终端通过所述云平台与所述物联网智能盒子实时通信，所述物联网智能盒子与所述本地垃圾压缩装置实时通信；所述本地垃圾压缩装置包括可编程控制器、人体检测装置、身份认证装置、垃圾称重装置、投料仓垃圾量检测传感器、液压动力站、语音报警装置以及触摸屏。该系统能够保护垃圾压缩机的设备安全和保证现场的人身安全，且数据传输的网络速度快，能可靠地对垃圾压缩机进行无人值守。

Description

一种无人值守垃圾压缩机智能控制系统

技术领域

本实用新型属于环卫装备领域，尤其涉及一种无人值守垃圾压缩机智能控制系统。

背景技术

目前垃圾压缩机的管理和操作普遍处于传统模式，主要以操作工人为主，一个垃圾中转站需配置多名操作工人对垃圾压缩设备进行轮班值守操作，操作工的劳动强度也非常高。尤其是当垃圾中转站的垃圾量不多的情况下，也至少配置一名操作工人进行值守操作，显然浪费了人力资源。

如专利CN201320561363.3的一种远程控制垃圾中转站中，垃圾压缩机的主要技术是通过远程智能控制器与可编程控制器建立数据连接，而远程智能控制器主要是通过GPRS2G网络和SIM卡以发送短消息的方式进行操作控制，远程智能控制器相当于一部手机(即手机与手机发送短信指令实现控制)。通过垃圾高度传感器/重量传感器自动检测投料仓的垃圾高度或重量，实现自动压缩，自动压缩前，发出语音预警提示并延一定时间后再启动自动压缩。此技术虽然能实现了垃圾压缩机的远程操作和自动压缩，但远程操作采用SIM卡2G网络通信速度慢，实时性差，并且是通过手机发送短信消息进行垃圾压缩机的操作控制，操作时不方便。而自动压缩时没有人或动物识别系统，更无法保证现场人员的安全。

如专利CN201620095014.0的一种地埋式生活垃圾压缩站无人值守模块中，也主要是通过GPRS模块与可编程控制器(PLC)进行数据通信连接，通过压力传感器和位移传感器自动检测垃圾压缩机箱体的满箱信号，当满箱时通过GPRS模块自动发送信号给驾驶员，实现无人值守。此技术也同样是基于GPRS 2G网络通信的基础实现的无人值守。

因此亟需设计一种智能装置或系统来提高垃圾压缩机的工作安全性和通信实时性。

实用新型内容

(一)要解决的技术问题

基于此，本实用新型针对现有的装置进行了改进，提出了一种无人值守垃圾压缩机智能控制系统，其能够保护垃圾压缩机的设备安全和保证现场的人身安全，且数据传输的网络速度快，能可靠地对垃圾压缩机进行无人值守。

(二)技术方案

为解决上述技术问题，本实用新型提出了一种无人值守垃圾压缩机智能控制系统，包括：本地垃圾压缩装置、物联网智能盒子、云平台以及远程终端，所述远程终端通过所述云平台与所述物联网智能盒子实时通信，所述物联网智能盒子与所述本地垃圾压缩装置实时通信；所述本地垃圾压缩装置包括可编程控制器、人体检测装置、身份认证装置、垃圾称重装置、投料仓垃圾量检测传感器、液压动力站、语音报警装置以及触摸屏；所述人体检测装置、身份认证装置、垃圾称重装置、投料仓垃圾量检测传感器、液压动力站、语音播报装置以及触摸屏分别与所述可编程控制器连接。

优选地，所述远程终端包括远程手持控制终端和/或远程PC控制终端。

优选地，所述物联网智能盒子包括4G网络卡槽、WIFI网络通信模块、以太网网络通信模块以及GPS定位模块。

优选地，所述投料仓垃圾量检测传感器是超声波传感器或图像采集系统，以用于检测投料仓的垃圾量。

优选地，所述人体检测装置是安装在垃圾压缩机本体上的人工智能摄像头或热红外人体感应器，所述人体检测装置用于检测投料仓周围划定的危险区域是否有人或动物。

优选地，所述本地垃圾压缩装置还包括用于检测垃圾中转站中现场火警信号的火警探测传感器，所述火警探测传感器与所述可编程控制器连接。

优选地，所述本地垃圾压缩装置还包括用于检测垃圾压缩机各执行机构位置状态的位置传感器，所述位置传感器与所述可编程控制器连接。

优选地，所述本地垃圾压缩装置还包括用于实时监控和存储现场的视频情况的视频监控系统，所述视频监控系统与所述物联网智能盒子连接。

优选地，所述本地垃圾压缩装置还包括备用的UPS电源，所述UPS电源与所述可编程控制器连接。

优选地，所述远程手持控制终端为手机或平板电脑。

(三)有益效果

本实用新型与现有技术对比，其有益效果包括：

1、具有身份认证装置，当垃圾压缩机处于无人值守的情况下，可以防止现场无关人员对设备进行操作，保护设备安全和人身安全。

2、具有人体检测装置，当垃圾压缩机处于无人值守的情况下，通过人工智能摄像机能识别投料仓划定危险区域的人和动物，能有效保证人身安全。

3、具有物联网功能，能通过远程终端和云平台进行可视化界面的操作和监控，可视化及其方便，不向其他的技术方案是通过发送短消息指令等方式，比较繁琐。并且能将重要的报警信息和数据存储在云平台便于历史查看，不需要额外的配置本地历史数据库服务器，也可以向绑定的微信号和手机号码及时发送消息，物联网智能盒子通过4G/WIFI/以太网任意一种方式网络进行数据传输，网络速度和数据传送速度快，数据更新及操作实时性好。优胜于GPRS的2G网络，并有GPS定位模块，集成化程度高。

4、该控制系统的各个器件与可编程控制器(PLC)之间可以实现无缝对接，各个器件能够相互配合使用来提高本地垃圾压缩机的安全性和通信实时性，能可靠的保护人身安全和垃圾压缩机无人值守自动运行。

附图说明

通过参考附图会更加清楚的理解本实用新型的特征和优点，附图是示意性的而不应理解为对本实用新型进行任何限制，在附图中：

图1为本实用新型的无人值守垃圾压缩机智能控制系统的结构示意图；

图2为本实用新型远程PC控制终端上的可视化监控界面图；

附图标记说明：

1-可编程控制器，2-人体检测装置，3-身份认证装置，4-垃圾称重装置，5-投料仓垃圾量检测传感器，6-火警探测传感器，7-位置传感器，8-视频监控系统，9-液压动力站，10-语音报警装置，11-物联网智能盒子，12-云平台，13-远程手持控制终端，14-远程PC控制终端，15-触摸屏，16-UPS电源。

具体实施方式

为使本实用新型的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本实用新型的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本实用新型。但是本实用新型能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本实用新型内涵的情况下做类似改进，因此本实用新型不受下面公开的具体实施的限制。

如图1所示，本实用新型的无人值守垃圾压缩机智能控制系统，包括本地垃圾压缩装置、物联网智能盒子11、云平台12以及远程终端，所述远程终端包括远程手持控制终端13和远程PC控制终端14，其远程手持控制终端13可以具体为装有APP的手机或平板电脑，远程PC控制终端14可以使用IE浏览器进行监控，所述远程终端通过所述云平台12与所述物联网智能盒子11实时通信，所述物联网智能盒子11与所述本地垃圾压缩装置实时通信。

所述本地垃圾压缩装置包括可编程控制器1，人体检测装置2，身份认证装置3，垃圾称重装置4，投料仓垃圾量检测传感器5，火警探测传感器6，位置传感器7，视频监控系统8，液压动力站9，语音报警装置10、触摸屏15以及UPS电源16；所述人体检测装置2，身份认证装置3，垃圾称重装置4，投料仓垃圾量检测传感器5，火警探测传感器6，位置传感器7，液压动力站9，语音报警装置10、触摸屏15以及UPS电源16分别与所述可编程控制器连接，视频监控系统8与所述物联网智能盒子11进行有线/无线网络的通信连接。上述各个传感器和执行器都为保证垃圾压缩机的工作安全和通信的实时性而存在。

其中，各个器件的具体设置及其功能如下：

可编程控制器1是无人值守垃圾压缩机控制系统的核心控制器件，其能够与其它的传感器和执行器等之间无缝对接，不需要中间的驱动器件，可编程控制器有RS485和以太网通讯接口，触摸屏和物联网智能盒子通过可编程控制器的以太网通讯接口建立数据连接，触摸屏15、物联网智能盒子11分别与可编程控制器连接实现数据读写功能。垃圾称重装置4、身份认证装置3、人体检测装置2作为从站通过RS485通讯接口建立数据连接，可编程控制器作为主站，通过MODBUS RTU通讯协议读取垃圾称重装置4、身份认证装置3、人体检测装置2的传感器数据信息。其中身份认证装置3和人体检测装置2的信号可以通过开关量信号连接到可编程控制器的输入端。语音报警装置10通过可编程控制器的输出端输出二进制编码信号进行语音报警控制。液压动力站9通过可编程控制器的输出端进行控制，远程地实现垃圾压缩机的执行机构的运动工作。火警探测传感器6、位置传感器7连接到可编程控制器输入端，投料仓垃圾量检测传感器5连接到可编程控制器输入端或4-20mA模拟量输入端。UPS电源15用于给整个控制系统供电，主要作用是确保当整个控制系统意外断电时，可编程控制器1通过物联网智能盒子11向远程终端13或14发出报警信号，以便管理员能及时掌握垃圾压缩机的供电状态。

如图2的远程PC控制终端上的可视化监控界面图所示，可编程控制器1通过采集输入端的信号以及通讯接口的数据信息，经过程序逻辑分析处理后，实现垃圾压缩机的自动控制、状态监控及故障自诊断功能，状态及故障信息通过触摸屏、智能远程终端和云平台进行可视化界面的显示，其监控界面可以是手机APP上的界面或者是PC的IE浏览器上的界面。

物联网智能盒子11通过数据通讯方式与可编程控制器1建立通讯连接，当然其也可以存在于本地垃圾压缩机处，实现对可编程控制器的数据读写操作。物联网智能盒子包括4G网络卡槽、WIFI网络模块、以太网网络模块和GPS定位模块，可通过任意一种通信方式连接网络，以将可编程控制器的数据信息上传至远程终端和云平台12，所有的报警信息和重要的数据信息均可保存在云平台用于历史查看。可利用互联网IE浏览器输入云平台的域名，进入云平台或在远程手持控制终端安装APP软件，登录用户名验证通过后，可对垃圾压缩机实现可视化界面的操作和数据修改操作，也可查看垃圾压缩机的当前位置信息，实现垃圾压缩机的远程集中管理和监控。其中用户名可分为可视化界面的组态权限、操作权限、监视权限。管理员可通过电子邮箱、手机号码、微信绑定物联网智能盒子之后，当垃圾压缩机产生重要的故障或报警信息时，能及时将这些信息推送到绑定的电子邮箱、手机短信、微信上。其云平台12和物联网智能盒子11能够实现垃圾压缩机工作实时数据的本地和远程备份保存，并且提高了数据通信的速度。

人体检测装置2是用于检测投料仓周围划定的危险区域是否有人或动物，采用人工智能摄像头或者热红外人体感应器进行人体识别，人体检测装置2安装在垃圾压缩机本体上，当在划定的危险区域内识别到人或动物时，通过RS485通讯信号或开关量信号向可编程控制器发出危险信号，可编程控制器接收到危险信号后，经过程序逻辑处理后，立即强制停止垃圾压缩机的运行，并通过物联网智能盒子向远程终端13或14发出报警信号。若危险信号消失后，垃圾压缩机恢复正运行。为防止人体检测装置2出现故障或线路出现断开状况而无法向可编程控制器发出危险信号，本方案中可编程控制器有自诊断功能，当检测到RS485通讯信号出现异常时，停止垃圾压缩机运行并发出报警信号，或可编程控制器通过采集人体检测装置的开关量信号，当检测到人体检测装置开关量信号状态为″1″时(即线路处于接通和信号处于正常状态)，可编程控制器通过程序定义为安全信号，当检测到人体检测装置开关量状态为″0″时(即线路断开状态或产生危险信号)，可编程控制箱通过程序定义为危险信号，这样的程序控制机制能有效地确保人身安全。所述人体检测装置为摄像机或者热红外人体感应器，摄像机具有人工智能分析功能，能识别人和动物，摄像机和热红外人体感应器安装在垃圾压缩机本体上，并通过RS485通讯线与可编程控制器RS485通讯接口进行连接，或将摄像机和热红外人体感应器的开关量感应信号连接到可编程控制器的输入端，并通过可编程控制器程序定义″1″为安全信号，″0″为危险信号，实现信号采集。

身份认证装置3是防止现场无关人员或没有操作权限的任意对垃圾压缩机进行随意操作。可以采用人脸、静脉、指纹、密码等验证方式的任意一种可对垃圾压缩机进行授权操作，当身份认证装置验证通过后，通过RS485通讯信号或开关量信号向可编程控制器发出授权信号，可编程控制器接收到授权信号后，进行逻辑运算后，允许操作垃圾压缩机。当授权后在15秒(时间可设定)内无任何操作时，授权自动解除，再次操作垃圾压缩机时需要重新进行身份认证。

垃圾称重装置4用于检测垃圾压缩机箱体内垃圾装载重量，通过RS485通讯接口与可编程控制器1建立通讯连接以读取满载重量系统的实时数据，当垃圾装载量达到系统设定值时，通过物联网智能盒子向远程终端和云平台发出垃圾压缩机请求转运信号及当前位置信息，也可以及时向绑定的微信、手机号码、电子邮箱推送信息。

触摸屏15用于当现场操作时，实现垃圾压缩机的操作、参数设定、状态监控、故障指示、报警记录查询，实现高效率的人机对话功能。

语音报警装置10用于当垃圾压缩机自动压缩时执行每个动作前发出警告语音提示、垃圾压缩机的故障和报警语音提示、危险区信号警告语音提示。

所述火警探测传感器6通过所述可编程控制器发送至所述物联网智能盒子11，所述物联网智能盒子11将所述现场火警信号发送至所述远程终端。火警探测传感器6用于检测垃圾中转站的现场火警信号，当可编程控制器输入端检测到火警探测传感器发出的火警烟雾检测信号时，经过程序逻辑处理后，停止垃圾压缩机，并将报警信号推送到远程终端和云平台12。

投料仓垃圾量检测传感器5用于检测投料仓垃圾量的情况，通过在垃圾压缩机本体上安装多个超声波传感器或安装图像采集系统对投料仓垃圾量进行图像采集，可编程控制器通过读取多个超声波探头传送的4-20mA电流的大小来判断投料仓垃圾量的多少，进行程序分析和逻辑比较之后，判断投料仓垃圾量的高度或容量是多少，或通过图像采集系统对当前投料仓垃圾量进行计算。

位置传感器7用于检测垃圾压缩机各执行机构的位置状态，以开关量信号反馈给可编程控制器的输入端，可编程控制器根据开关量的信号状态来判断当前垃圾压缩机的执行机构运动是否已经完成，以实现全自动化作业。

此外，垃圾压缩中转站安装有的视频监控系统8，其能实时监控和存储现场的视频情况，视频监控系统8通过与物联网智能盒子11连接后接入网络，当远程终端和云平台12接收到报警信号时，管理员可以通过手机或视频客户端对现场视频进行查看，以便及时掌握现场情况。

为体现本实用新型中各个装置之间的关联性，故在此介绍无人值守垃圾压缩机智能控制系统的部分工作流程：当垃圾压缩机处于全自动无人值守状态时，可编程控制器通过检测投料仓垃圾量的信号，当检测到垃圾量达到了设定量时，可编程控制器检测到人体检测装置发出危险信号时，可编程控制器控制语音报警装置循环发出安全语音提示，直到危险信息消失后重复确认安全后，可编程控制器控制语音报警装置发出垃圾压缩机将启动自动压缩的语音提示和启动液压动力站语音提示，提示完毕之后，开始启动液压动力站，可编程控制器通过液压动力站运行的反馈信号来判断液压动力站是否启动成功，若未启动成功将重复启动液压动力站，当经多次启动后仍然未启动成功，将停止启动，并向远程终端和云平台发出报警信号，若启动成功，则开始执行自动压缩程序，自动压缩时，通过语音报警装置同步发出正在执行机构运动的语音提示，以提示靠近垃圾压缩机的人员，在自动压缩过程中，如遇到垃圾多而压缩受阻的情况下，则自动执行上一步后，再次重新继续压缩，直到压缩完毕。若重复压缩次数超过设定次数时，则停止压缩并向远程终端和云平台发出报警信号。自动压缩完毕后，可编程控制器通过读取垃圾称重装置的当前重量数据，当前重量到达系统设定重量时，向远程终端和云平台发出请求转运信号现场也同步发出满载语音提示，并及时向微信、手机号及时推送信息。

值得一提的是，本实用新型特有的人体检测装置、身份认证装置、垃圾称重装置、投料仓垃圾量检测传感器(目前为采用多个超声波探头)都已经经过现场安装实施，上述各个器件的综合配合能够从多角度保护人身和设备的安全，其中，人体检测装置和身份认证装置配合使用能够保证人身和设备的安全，垃圾称重装置和投料仓垃圾量检测传感器配合使用能够全面的完成投料仓垃圾数据的重量/容量采集，并通过语音报警装置以及触摸屏来对液压动力站进行有效地提示和控制，搭配物联网智能盒子、火警探测传感器、位置传感器、UPS电源等使用后更能够可靠地对垃圾压缩机进行无人值守。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本实用新型的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本实用新型的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本实用新型。以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

虽然结合附图描述了本实用新型的实施方式，但是本领域技术人员可以在不脱离本实用新型的精神和范围的情况下做出各种修改和变型，这样的修改和变型均落入由所附权利要求所限定的范围之内。

Claims (10)

1.一种无人值守垃圾压缩机智能控制系统，其特征在于，包括：本地垃圾压缩装置、物联网智能盒子、云平台以及远程终端，所述远程终端通过所述云平台与所述物联网智能盒子实时通信，所述物联网智能盒子与所述本地垃圾压缩装置实时通信；所述本地垃圾压缩装置包括可编程控制器、人体检测装置、身份认证装置、垃圾称重装置、投料仓垃圾量检测传感器、液压动力站、语音报警装置以及触摸屏；所述人体检测装置、身份认证装置、垃圾称重装置、投料仓垃圾量检测传感器、液压动力站、语音播报装置以及触摸屏分别与所述可编程控制器连接。

2.根据权利要求1所述的控制系统，其特征在于，所述远程终端包括远程手持控制终端和/或远程PC控制终端。

3.根据权利要求1所述的控制系统，其特征在于，所述物联网智能盒子包括4G网络卡槽、WIFI网络通信模块、以太网网络通信模块以及GPS定位模块。

4.根据权利要求1所述的控制系统，其特征在于，所述投料仓垃圾量检测传感器是超声波传感器或图像采集系统，以用于检测投料仓的垃圾量。

5.根据权利要求1所述的控制系统，其特征在于，所述人体检测装置是安装在垃圾压缩机本体上的人工智能摄像头或热红外人体感应器，所述人体检测装置用于检测投料仓周围划定的危险区域是否有人或动物。

6.根据权利要求1所述的控制系统，其特征在于，所述本地垃圾压缩装置还包括用于检测垃圾中转站中现场火警信号的火警探测传感器，所述火警探测传感器与所述可编程控制器连接。

7.根据权利要求1所述的控制系统，其特征在于，所述本地垃圾压缩装置还包括用于检测垃圾压缩机各执行机构位置状态的位置传感器，所述位置传感器与所述可编程控制器连接。

8.根据权利要求1所述的控制系统，其特征在于，所述本地垃圾压缩装置还包括用于实时监控和存储现场的视频情况的视频监控系统，所述视频监控系统与所述物联网智能盒子连接。

9.根据权利要求1所述的控制系统，其特征在于，所述本地垃圾压缩装置还包括备用的UPS电源，所述UPS电源与所述可编程控制器连接。

10.根据权利要求2所述的控制系统，其特征在于，所述远程手持控制终端为手机或平板电脑。