CN212291363U - 基于人工智能的节能式垃圾分类箱门控制装置 - Google Patents

Abstract

基于人工智能的节能式垃圾分类箱门控制装置，包括垃圾分类箱体，箱体的顶部内表面固定有综合控制箱，通过固定支柱连通外部太阳能板，太阳能电池板给垃圾箱内的蓄电池组供电，箱内安装有受蓄电池组供电的微控制器，微控制器的输入接语音识别模块、电量容量检测装置、对射式光电开关接收器，其输出连接电磁锁、对射式光电开关电源、LED显示装置以及太阳能供电控制装置。此外，还可以向上位机发送垃圾箱状态信息，以便及时调度清运。本实用新型装置通过语音识别出对应垃圾的类型，自动打开相应的垃圾箱门锁，在判断使用者投放完垃圾后能够自动而又及时地断开电源关锁，关闭垃圾箱门，具有节能环保、结构简单、应用场景广泛的优点。

Description

基于人工智能的节能式垃圾分类箱门控制装置

技术领域

本实用新型涉及垃圾分类技术领域，特别涉及基于人工智能的节能式垃圾分类箱门控制装置。

背景技术

当前人们对垃圾种类的记忆强度不够，对各种垃圾所属类别不清楚，不能对垃圾进行正确分类，因而经常出现投放错误的现象，为垃圾后续的处理带来极大不便。

发明内容

为了克服上述现有技术的不足，本实用新型的目的在于提供基于人工智能的节能式垃圾分类箱门控制装置，通过语音识别引导指示人们对垃圾进行正确分类投放，对于垃圾的正确分类处理、提高资源利用率、节能环保具有重要意义。

为了实现上述目的，本实用新型采用的技术方案是：

一种基于人工智能的节能式垃圾分类箱门控制装置，包括由微控制器1控制的垃圾箱11，所述的垃圾箱11的顶部内表面设置有综合控制箱13，所述的综合控制箱13内部设置有微控制器1、蓄电池组 6、太阳能供电控制装置5以及电量容量检测装置8，微控制器1的输出与位于垃圾箱正面外侧的LED显示装置4、位于箱门下侧的电磁锁2和对射式光电开关3相连接，所述太阳能供电控制装置5通过固定支柱17与太阳能电池板15连接，所述的太阳能电池板15位于垃圾箱11顶部，太阳能供电控制装置5控制太阳能电池板15给蓄电池组6充电，蓄电池组6为微控制器1供电，所述的对射式光电开关 3包括发射器14和接收器9，发射器14和接收器9之间设置有挡光片18，挡光片18安装在箱门12上，挡光片18与箱门12相垂直，垃圾箱11下半部分放置有便于垃圾清运的垃圾桶16。

所述微控制器1为低功耗嵌入式微处理器LPC2103，微控制器1 上连接有语音识别模块7，语音识别模块7用于识别使用者说出的垃圾种类向微控制器1发送相应信号，微控制器1用于控制垃圾箱电磁锁2的开关。

所述的微控制器1输出端连接对射式光电开关3。

所述蓄电池组6连接有电量容量检测装置8，该装置包括电量检测模块和容量检测模块，电量检测模块与微控制器1连接，所述电量检测模块对蓄电池组6进行电量检测，用于判断电量充满时停止太阳能电池板15对其充电。所述容量检测模块用于判断垃圾箱满的状态，将获取的信息发送至微控制器1处理，若垃圾箱装满，则容量检测模块向微控制器1发送变化的开关量，微控制器1检测到该信号后，控制LED显示装置4呈现“待清运”字样，同时产生控制信号闭锁此处垃圾箱11并向上位机10发送清运请求，微控制器1输出端连接 LED显示装置4，LED显示装置4用于显示箱内垃圾满的状态。

一种基于人工智能的节能式垃圾分类箱门控制装置的使用方法，包括以下步骤；

通过容量检测模块判断，将垃圾箱容量使用情况传递给微控制器 1，再由微控制器1将垃圾箱状态信息通过LED显示装置4实时显示出来，使用者看到显示屏上“正常使用”字样，可以讲出垃圾种类，根据西安市垃圾分类标准，将垃圾分为“有害垃圾”、“厨余垃圾”、“可回收物”、“其他垃圾”四类，语音识别后由微控制器1打开垃圾箱门电磁锁2并使对射式光电开关3开始工作，同时进行10s延时，对射式光电开关3的接收器9能否收到来自发射器14的光信号并产生开关量给微控制器1，以此来判别箱门12的打开与关闭；

使用者将箱门12打开一定角度进行垃圾投放，对射式光电开关 3实现了电—光—电信号的转变，即向微控制器1发送电信号，微控制器1在2s短暂延时后断开电磁锁2和对射式光电开关3的供电，电磁锁2及时锁上，箱门12在重力的作用下自动关闭，节约电能，也减少对周围环境的污染。如果使用者唤醒装置后没有进行垃圾投放而是直接离开，那么10s完成后微控制器1同样会对电磁锁2和对射式光电开关3断电，亦是起到节能环保作用；

如果容量检测模块检测到垃圾箱容量已满，则会向微控制器1发出相应信号，并由微控制器1控制LED显示装置4显示出“待清运”字样，闭锁此处垃圾箱11，并将附近同类垃圾箱的位置以语音形式告知使用者，同时由微控制器1向上位机10发送调度清运请求，合理规划清运路线，尽快恢复正常工作。

本实用新型的有益效果：

1、我国自2019年开始，已经在大部分城市实施垃圾分类政策，初期人们对于繁琐垃圾的记忆强度不够，本实用新型装置通过语音识别并自动开启对应垃圾箱门(12)的电磁锁(2)，对于垃圾分类意识观念薄弱的人群具有有力的引导作用。

2、垃圾投放完成后，垃圾箱门(12)会在重力作用下自动关上，防止垃圾污染周边环境，吸引害虫。

3、利用太阳能蓄电池组(6)供电，在偶尔出现的极端天气状况 (如连续阴雨)下，可以不间断供电，不影响正常使用，而且环保节电。

4、整个装置使用的微控制器(1)及外围电路功耗极低，垃圾箱门(12)在打开后能及时自动断电，进一步减少电能的耗费。

5、垃圾箱自带容量检测机制，装满后会通过微控制器(1)向上位机(10)发送清运请求，以最快效率清运垃圾，防止二次污染。

附图说明

图1为实用新型的硬件系统示意图。

图2为实用新型的工作流程图。

图3为节能式垃圾分类箱及箱门控制装置示意图。

图4为垃圾箱门边侧部分局部放大图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型作进一步详细说明。

参见图1，本实用新型包括垃圾箱本体控制装置及太阳能供电控制系统，太阳能供电控制系统由太阳能电池板15、固定支柱17、蓄电池组6及太阳能供电控制装置5组成。太阳能电池板15安装在垃圾箱顶部由固定支柱17支撑接收光能，向蓄电池组6充电，蓄电池组6负责给整个装置供电。垃圾箱的综合控制箱13中设置有电量容量检测装置8，并与微控制器1的输入相连接，实时发送垃圾箱内桶16中垃圾容量状态的变化情况，微控制器1的输出与电磁锁2、对射式光电开关3、LED显示装置4及太阳能供电控制装置5相连接，太阳能供电控制装置5来控制太阳能电池板15给蓄电池组6充电，同时给综合控制箱供电。

微控制器1为低功耗嵌入式微处理器LPC2103，LED显示装置 4显示垃圾箱的状态信息。

蓄电池组6连接电量容量检测装置8中的电量检测模块，对蓄电池组6进行电量检测，判断电量充满时停止充电。

对射式光电开关3受微控制器1控制，由微控制器1对其供电。垃圾箱门12关闭时，电磁锁2是锁上的，对射式光电开关3处于断电状态。当使用者说出垃圾种类，语音识别模块7判断出垃圾种类后，微控制器1向电磁锁2和对射式光电开关3供电，同时微控制器1开始定时10s，电磁锁2自动打开，在垃圾箱门12打开前，对射式光电开关3的发射器14和接收器9之间有挡光片18阻挡光信号传播，接收器9无法获取来自发射器14的光信号，则不会输出信号给微控制器1，这种情况下微控制器1不会提前给电磁锁2断电防止误锁，等待10s，若经过了这10s，垃圾箱门12仍未被打开，则认为使用者实际上不扔垃圾已经离开，微控制器1对电磁锁2断电，垃圾箱门12 自动锁住，既是节能，也为下一个人使用做好准备。

正常使用方式下，装置识别出垃圾种类，自动开锁，使用者开始投放垃圾，打开垃圾箱门12后，微控制器1延时2s以确保箱门12 完全打开(避免出现箱门未完全充分打开，锁便自动锁上的卡壳情况)，此时，由于挡光片18随着箱门运动了一定角度，已经完全离开了对射式光电开关3的发射器14和接收器9之间的空间，不会阻碍发射器14向接收器9发送的光信号的传递，此时接收器9收到来自发射器14的信号，就向微控制器1发送信号，表明箱门12已经完全打开一定角度，使用者可以正常投放垃圾，此时断电不会影响箱门12的正常关闭，因此，在微控制器1收到光电开关接收器9的信号后，延时2s后提前将电磁锁2断电，节能省电，在垃圾投放完毕后在重力作用下箱门12会自动关闭上锁。

参见图2，本实用新型的工作流程如下：通过安装在垃圾箱顶部的太阳能电池板15给蓄电池组6充电，蓄电池组6为整个装置供电，通过安装在综合控制箱13内的电量容量检测装置8中的容量检测模块来检测垃圾箱内桶16是否已满，将获取的状态信息发送给微控制器1来处理。若垃圾箱内桶16容量未满，则LED显示装置4显示出“正常使用”字样，使用者说出垃圾种类，语音识别后微控制器1让垃圾箱自动开锁并开始10s计时。使用者是否打开箱门真的扔垃圾，对于这个的判别是通过光电开关3的接收器9能否收到来自发射器 14的光信号来实现的，因为挡光片18会随垃圾箱门12一起运动，打开箱门一定角度后(即使用者真正扔垃圾)，光电开关接收器9能收到来自发射器14的光信号，便向微控制器1发送信号，延时2s后可以提前断电关锁，省电节能。垃圾箱内桶16装满垃圾后，由微控制器1控制，LED显示装置4显示“待清运”字样，语音提示使用者附近最近的同类垃圾箱位置，同时发信给上位机10请求调度清运，直到清运完成后，该垃圾箱11恢复正常使用。

参见图3，节能式垃圾分类箱门控制装置示意图，包括太阳能供电控制系统及垃圾分类箱，太阳能供电控制系统由太阳能电池板15、固定支柱17、蓄电池组6及太阳能供电控制装置5构成。太阳能供电控制系统安装在垃圾箱顶部的太阳能电池板15给蓄电池组6充电，蓄电池组6给整个装置供电；所述垃圾箱11带有电量容量检测装置 8及对射式光电开关3，垃圾箱门12关闭时，光电开关发射器14和接收器9之间有与垃圾箱门12固定连接的挡光片18，光电开关接收器9与微控制器1的输入相连接，微控制器1的输出与电磁锁2、 LED显示装置4、对射式光电开关3电源及太阳能供电控制装置5相连接，所述太阳能供电控制装置控制太阳能电池板15，使其吸收的热能转换成电能，给蓄电池组6充电，同时给整个装置供电。

所述微控制器1连接电磁锁2和LED显示装置4，采用低功耗嵌入式微处理器LPC2103，控制性能稳定，且具有较小的封装和极低的功耗，符合节能环保的要求。

所述LED显示装置4作用是实时显示当前垃圾箱的状态信息，垃圾箱内桶16未满时显示“正常使用”字样，可以通过语音识别模块7和微控制器1打开垃圾箱门12；若所述垃圾桶16已满，则LED 显示装置4会显示“待清运”字样，此时使用者无法打开垃圾箱，语音会提示附近其他垃圾箱的位置，由微控制器1向上位机10发送调度信号，由清运人员打开垃圾箱处理完毕后，恢复显示“正常使用”。随后，使用者可以通过语音正常开锁。

所述电磁锁2通电后打开，断电后关闭(且断电时如果箱门已经被打开，则在重力作用下，会正常锁上)，受控于微控制器1，正常情况下电磁锁2不通电，垃圾箱门12处于关闭状态，当语音识别模块 7判断出垃圾种类，并由微控制器1向电磁锁2供电，同时微控制器 1启动10s定时，在这期间若箱门12被打开，则微控制器1延时2s 后立即对电磁锁2断电，达到省电节能目的。若开锁后经过10s延时垃圾箱门12未被打开，则认为使用者唤醒智能垃圾箱后并没有投放垃圾而是直接离开，这时由微控制器1断开对电磁锁2的供电，同样起到节能省电的作用。

所述太阳能电池板15位于垃圾箱顶部外面，通过固定支柱17与垃圾箱的综合控制箱13连接，所述垃圾箱的综合控制箱13作为整个装置的控制中心，主要由微控制器1、太阳能供电控制装置5、电量容量检测装置8、蓄电池组6以及其他外围电路构成。

所述蓄电池组6连接有电量容量检测装置8中的电量检测模块，对蓄电池组6进行电量检测，判断蓄电池组6当前电量，充满时停止太阳能电池板15对其充电。此外，在阴天时由蓄电池组6作为备用电源可以对整个装置继续供电。

本实用新型通过语音识别帮助使用者正确判断出垃圾种类，自动打开对应垃圾箱的电磁锁2，引导人们对垃圾进行正确分类投放。

本实用新型的最大特点是节能省电，在空闲时电磁锁2和对射式光电开关3处于断电状态，避免电能浪费。当语音识别出垃圾种类后，由微控制器1控制，电磁锁2和对射式光电开关3短暂通电，开锁，对射式光电开关3和挡光片18相配合，检测到箱门12打开后，立即断电，箱门12在重力作用下可以自动关闭，进一步减少装置对电能的使用。

此外，相比于普通的垃圾箱，本实用新型装置使垃圾箱门12在空闲状态时是锁定关闭的，可使垃圾与周围环境相隔离，减少箱内垃圾对环境的二次污染。

本实用新型使用时，常置于室外。通过语音识别模块7判断出垃圾种类，获取的信息送给微控制器1处理：

微控制器1给对应类型垃圾11的电磁锁2通电，开锁，打开对应的垃圾箱门12，同时也为对射式光电开关3通电，当对射式光电开关发射器14传递的光信号可以被接收器9接收，延时2s，确保垃圾箱门12已完全打开一定角度，断开电磁锁2供电，节约电能，在使用者投放完垃圾后垃圾箱门12将在重力作用下自动关上。

如果开锁10s后垃圾箱门12上的挡光片18仍处于光电开关发射器14和接收器9之间，则认为使用者唤醒垃圾箱11却没有投放垃圾而是直接离开，微控制器1会直接给电磁锁2和对射式光电开关3断电，尽可能减少电能的浪费。垃圾箱门12、电磁锁2以及对射式光电开关3部分局部放大图参见图4。

进一步地，当容量检测模块检测到垃圾箱内桶16容量满时，微控制器1控制LED显示装置4呈现“待清运”字样，语音提示使用者附近同类型垃圾箱位置，并向上位机10发送清运请求，完成后该垃圾箱11的LED显示装置4显示出“正常使用”字样，使用者可以在此处垃圾箱进行垃圾分类投放。

Claims (4)

1.一种基于人工智能的节能式垃圾分类箱门控制装置，其特征在于，包括由微控制器(1)控制的垃圾箱(11)，所述的垃圾箱(11)的顶部内表面设置有综合控制箱(13)，所述的综合控制箱(13)内部设置有微控制器(1)、蓄电池组(6)、太阳能供电控制装置(5)以及电量容量检测装置(8)，微控制器(1)的输出与位于垃圾箱正面外侧的LED显示装置(4)、位于箱门下侧的电磁锁(2)和对射式光电开关(3)相连接，所述太阳能供电控制装置(5)通过固定支柱(17)与太阳能电池板(15)连接，所述的太阳能电池板(15)位于垃圾箱(11)顶部，太阳能供电控制装置(5)控制太阳能电池板(15)给蓄电池组(6)充电，蓄电池组(6)为微控制器(1)供电，所述的对射式光电开关(3)包括发射器(14)和接收器(9)，发射器(14)和接收器(9)之间设置有挡光片(18)，挡光片(18)安装在箱门(12)上，挡光片(18)与箱门(12)相垂直，垃圾箱(11)下半部分放置有便于垃圾清运的垃圾桶(16)。

2.根据权利要求1所述的一种基于人工智能的节能式垃圾分类箱门控制装置，其特征在于，所述微控制器(1)为低功耗嵌入式微处理器LPC2103，微控制器(1)上连接有语音识别模块(7)，语音识别模块(7)用于识别使用者说出的垃圾种类向微控制器(1)发送相应信号，微控制器(1)用于控制垃圾箱电磁锁(2)的开关。

3.根据权利要求1所述的一种基于人工智能的节能式垃圾分类箱门控制装置，其特征在于，所述的微控制器(1)输出端连接对射式光电开关(3)。

4.根据权利要求1所述的一种基于人工智能的节能式垃圾分类箱门控制装置，其特征在于，所述蓄电池组(6)连接有电量容量检测装置(8)，该装置包括电量检测模块和容量检测模块，电量检测模块与微控制器(1)连接，所述电量检测模块对蓄电池组(6)进行电量检测，用于判断电量充满时停止太阳能电池板(15)对其充电，容量检测模块用于判断垃圾箱满的状态，将获取的信息发送至微控制器(1)处理，微控制器(1)输出端连接LED显示装置(4)，LED显示装置(4)用于显示箱内垃圾容量。

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