ES2796951A1 - Dispositivo inteligente para contenedores de residuos, contenedor de residuos que lo incorpora y metodo de funcionamiento del sistema de gestion de residuos que los incluye - Google Patents

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Abstract

Dispositivo inteligente para contenedores de residuos, contenedor de residuos que lo incorpora y método de funcionamiento del sistema de gestión de residuos que los incluye. La presente invención se refiere a un dispositivo inteligente instalado en contenedores o elementos similares dispuestos para el almacenamiento de residuos, el cual permite una identificación del usuario que deposita los residuos, así como la detección de la acción de gestión de sus residuos realizada, tanto para la gestión de los residuos introducidos, como la puesta en valor de la acción del usuario y la mejor configuración de la estructura de recogida selectiva de residuos global, utilizando para ello un dispositivo que se acopla a los contenedores ya sean existentes de nuevo diseño, con un sistema de lectura de códigos/gráficos para la identificación de los residuos introducidos habitualmente del tipo envase; y utilizando medios de absorción de vibraciones para minimizar la afectación de los impactos y vibraciones producidos en los procesos de vaciado del contenedor.

Description

DESCRIPCIÓN
DISPOSITIVO INTELIGENTE PARA CONTENEDORES DE RESIDUOS, CONTENEDOR DE RESIDUOS QUE LO INCORPORA Y MÉTODO DE FUNCIONAMIENTO DEL SISTEMA
DE GESTIÓN DE RESIDUOS QUE LOS INCLUYE
La presente invención se refiere a un dispositivo inteligente instalado en contenedores o elementos similares dispuestos para el almacenamiento de residuos, el cual permite una identificación del usuario que deposita los residuos, así como la detección de la acción de gestión de sus residuos realizada, tanto para la gestión de los residuos introducidos, como la puesta en valor de la acción del usuario y la mejor configuración de la estructura de recogida selectiva de residuos global.
Antecedentes de la invención
La necesidad de tener que aumentar la cantidad y proporción de residuos urbanos que se gestionan selectivamente, con objetivos medioambientales que cada día han de ser más ambiciosos para poder reducir y minimizar el impacto medioambiental de la gran cantidad de residuos, ha hecho que la fase de recogida tradicional de los residuos de los usuarios, sea una fase que actualmente no aporta el valor necesario a la cadena de gestión.
En Europa se producen más de 84 millones de toneladas anuales de residuos correspondientes a envases, unos 165 kg por ciudadano. En contraste, tenemos que aunque los porcentajes de reciclado han ido incrementando en estos últimos años, en Europa todavía se vierten o incineran alrededor de un 36,4 % de los envases domésticos, siendo 11 millones de toneladas incineradas y 18 millones de toneladas vertidas. Estos resultados globales varían según país y material específico, teniendo por ejemplo que solo el 39,8% de los envases de plástico se reciclan en la UE, mientras que las tasas de reciclaje de envases de plástico son del 25,5% en Francia y del 27,4% en Hungría, respectivamente. Es intención de las Administraciones el incrementar estos porcentajes, utilizando para ello Directivas Europeas, como por ejemplo la Directiva 2018/852, con el objetivo de alcanzar el 55% de la tasa de reciclaje de envases de plástico en 2030, que sería más del doble de la tasa actual de reciclaje.
Actualmente, los residuos de envases tienen un alto impacto en el medio ambiente, ya que se ha de tener en cuenta que se generan 0.591 kg de CO 2 por cada kg de residuos de envases vertidos, lo que produce 10,64 millones de toneladas de CO 2 . Esta gestión de envases no recuperados para su reciclaje hace necesaria una gran destinación de recursos, con un valor potencial de mercado de 209 euros por cada tonelada de fracciones de residuos de envases no recuperadas, así como 80 euros por cada tonelada de vertido, creando pérdidas de 5.199 millones de euros. Por este motivo, se ha vuelto crucial organizar sistemas de recogida de residuos, para recuperar dichos residuos, valorarlos y, de manera más importante, fomentar el reciclaje.
Hasta el momento, a nivel de contenedores de recogida de residuos urbanos disponibles y accesibles de manera permanente al usuario general, se han mejorado únicamente el proceso de vaciado de los contenedores, disponiendo de contenedores que disponen de sensores de llenado del propio contenedor, a partir de los cuales se pueden aportar datos de llenado del contenedor a un sistema de gestión y, por tanto, optimizar así las rutas de vaciado de contenedores y el número de acciones de vaciado.
Por otro lado, para incentivar al usuario consumidor de productos con envases reciclables, son conocidas estrategias como la recompensa por la correcta gestión de residuos, de manera especial y específica de los residuos correspondientes a envases y/o vidrio, se han planteado y existen para motivar e incentivar la gestión selectiva de este tipo de residuos. Estas estrategias se han implementado en comercios en los que se han diseñado dispositivos específicos. Estos sistemas hacen necesaria una confirmación de la correcta inserción del residuo insertado, así como de la correcta identificación de la tipología del producto.
Para la detección del residuo introducido, se conocen sistemas de detección óptica que implican una configuración específica y de coste relevante que hace, de esta solución para la confirmación de la correcta identificación del residuo, un impedimento en su implantación.
La realización de estos intentos de añadir valor en la recogida de residuos del usuario en contenedores, han hecho necesaria la ideación, creación e inversión en nuevos equipamientos que hacen necesario un desembolso inicial que hace complicado el lanzamiento de la estrategia de implementación en la gestión de residuos urbanos, así como un desechado de los productos relacionados existentes.
Debido a las anteriores complicaciones técnicas necesarias para llevar a cabo la constitución y configuración de un contenedor inteligente, se hace necesario que los procesos de vaciado asociados a dichos nuevos contenedores, sean nuevos y mucho más delicados, ya que los habituales movimientos realizados en el vaciado por camiones de recogida de los contenedores convencionales, podrían lastimar y crear un mal funcionamiento en dichos contenedores mejorados existentes. Estos nuevos sistemas de recogida, hacen muy costosa la adaptación o introducción de los contenedores inteligentes conocidos en los sistemas de recogida de residuos urbanos establecidas actualmente.
Descripción de la invención
El objetivo de la presente invención es el de proporcionar un dispositivo inteligente para contenedores de residuos, así como también proporcionar un contenedor de residuos que lo contiene y un método de funcionamiento del sistema de gestión de residuos que los incluye, que consiguen resolver los inconvenientes citados, presentando otras ventajas que se describirán a continuación.
De acuerdo con este objetivo, según un primer aspecto, la presente invención se basa en un dispositivo inteligente para contenedores de residuos, de los que se instalan en dichos contenedores o en sus estructuras exteriores asociadas, disponiendo de elementos del dispositivo inteligente de fijación al contenedor, así como de medios de identificación y/o comunicación con los usuarios de dicho contenedor y medios de generación y almacenamiento de energía eléctrica propios.
La presente invención se caracteriza por el hecho de que el dispositivo inteligente comprende, al menos:
- un dispositivo de arranque del funcionamiento activo del dispositivo;
- uno o más lectores de códigos/gráficos, al menos de los residuos a introducir;
- uno o más detectores de volumen de detección de la entrada del residuo al contenedor; - un sistema de procesado y control con unos medios de comunicación inalámbrica con un servidor externo de gestión de usuarios y programación de vaciado de contenedores; y - un sistema de absorción de impactos y vibraciones en la unión entre el dispositivo inteligente y el contenedor de residuos en el que se instala
Se ha de tener en cuenta que en la presente descripción de la invención se han considerado análogas tanto las paredes de un contenedor convencional independiente y que no dispone de ninguna estructura auxiliar exterior de contención de uno o más contenedores, así como dichas estructuras auxiliares que permiten instalar el dispositivo inteligente e introducir los residuos en el contenedor deseado.
Esta configuración se caracteriza además en que el dispositivo de arranque realiza la activación de los lectores de códigos/gráficos y detectores de volumen, los cuales parten de un modo de funcionamiento de reposo o apagados con un mínimo consumo eléctrico.
Esta disposición permite tener un dispositivo inteligente capaz de acoplarse a contenedores existentes o incluirse en contenedores de nuevo diseño, gracias a una configuración que realiza las funciones necesarias de identificación del usuario, detección e identificación del residuo introducido y la comunicación con un servidor externo, de una manera eficiente energéticamente que permite tener un conjunto alimentado por un sistema de generación de energía propio, como habitualmente son las placas solares, necesitando de baterías de menor tamaño que las utilizadas por otros contenedores inteligentes conocidos en el estado de la técnica, y que los hacen mucho más costosos.
Este ventajoso ahorro energético, gracias a la incorporación de un dispositivo de arranque de los lectores de códigos/gráficos y detectores de volumen, los cuales parten de un modo de funcionamiento de reposo o apagados con un mínimo consumo eléctrico.
Cuando la activación de los lectores y detectores, a partir de alguno de los dispositivos de arranque, se realiza partiendo de los lectores de códigos/gráficos y detectores de volumen en reposo, para que queden activados mediante el envío de impulsos desde los medios de procesado y control hacia dichos elementos de lectura y detección. Se ha de tener en cuenta que un lector puede consumir entre 56 y 132 mA en modo de funcionamiento, con un voltaje de 3,3 V y que, de esta manera, en reposo tiene un consumo entre 1 mA y 5 mA, con lo que el ahorro de energía es de entre un 90-99%.
Cuando la activación de los lectores y detectores, a partir de alguno de los dispositivos de arranque, se realiza partiendo de los lectores de códigos/gráficos y detectores de volumen apagados, para que queden activados se utiliza un disparador (“trigger”), para que cuando el residuo pasa por la zona de detección de los dispositivos de arranque, los sensores se activan directamente. En este caso, los consumos son todavía inferiores a dichos porcentajes de ahorro, ya que los lectores y detectores apagados con su encendido mediante disparador, es de entre 0,001 mA y 0,002 mA.
Con esto el cálculo aproximativo, según estadística teórica, el dispositivo funcionará por 2,5h por día, calculando que hay 300 personas por contenedor con 40 envases a reciclar por persona mes y 23 segundos por cada envase reciclado, con un consumo diario de 1,4 W, que se ve aportado por las baterías incluidas y por una generación de energía autónoma, como preferentemente es una placa solar, que permitirá la vida de suministro de las baterías alargarlo considerablemente en el tiempo.
La utilización de lectores de códigos/gráficos de los residuos, que principalmente son envases con su correspondiente código de barras, permite la identificación sencilla del residuo gracias a las bases de datos de códigos de barras, con lo que con dicha lectura se puede disponer de una descripción completa de tipo, tamaño y otras características del residuo que se introduce, ahorrando al conjunto los costes y complejidad de sistema de identificación del residuo introducido.
De acuerdo con una preferente realización de la invención, los lectores de códigos/gráficos se instalan en al menos parte de la boca de entrada de los residuos al interior del contendor, o alrededor de dicha boca de entrada en su zona más próxima a ella, enfocados dichos lectores hacia dicha boca, integrándose el dispositivo de forma compacta en dicha ubicación.
Esto permite disponer de un dispositivo acoplado a un contenedor con una mínima variación de la configuración habitual y conocida de los mismos, lo que permite su adaptación a los contenedores convencionales, teniendo un dispositivo compacto que se instala de manera completa, preferentemente en un solo cuerpo una vez realizado el montaje, con todos sus componentes en la zona de la boca de entrada de residuos, con parte del dispositivo inteligente en dicha boca, como son los dispositivos de activación y lectores de códigos/gráficos, y otra parte interior como son los detectores de volumen y opcionalmente los sistemas de procesado y control, que también podrían ubicarse en el exterior fuera de la carcasa del contenedor.
De forma alternativa, los lectores de códigos/gráficos se instalan en el exterior del contenedor, fuera de la boca de entrada de los residuos al interior del contenedor, así como fuera de la zona más próxima a dicha boca de entrada.
Esto permite tener una realización en la que la lectura de los códigos/gráficos de los residuos se realiza en una acción diferente de la introducción en el contendor, siendo la lectura previa y no simultánea a dicha acción de introducción. Esta realización podría tener problemas de fiabilidad ya que no se puede confirmar que el residuo identificado sea el mismo que el que se introduce. Del mismo modo y de manera preferente, esta realización comprendería un dispositivo inteligente compacto formando un cuerpo único una vez montado, aunque consista en dos piezas de montaje, una exterior y una interior.
Con respecto a los dispositivos de arranque de los dispositivos electrónicos del dispositivo inteligente que se encuentran en reposo de manera habitual, se tiene que de manera opcional, el dispositivo de arranque se realiza por un elemento pulsador manual conectado al sistema de procesado y control.
Esta opción permite prescindir de sensores destinados exclusivamente a la presencia de un cuerpo introduciéndose en el contenedor o en el lector, aunque implica un contacto con el propio dispositivo inteligente instalado en el contenedor, cosa que en este tipo de contenedores de residuos los usuarios prefieren evitar.
Este tipo de pulsación se puede hacer a través de un elemento pulsador simple o a través de un elemento de pantalla de visualización y comandos de interactuación con el usuario.
Sobre los dispositivos de arranque, tenemos que de manera preferente, el dispositivo de arranque se realiza por un sistema de detección de presencia de un cuerpo próximo al dispositivo inteligente.
Esta configuración permite evitar el contacto del usuario con el contendor y el dispositivo inteligente, y simplemente poder activar lectores y detectores cuando se detecta un cuerpo en las proximidades de los lectores de códigos/gráficos, lo que significa que existe una posible introducción de un residuo. Esta configuración también permite además, junto con la participación de detectores de volumen, una funcionalidad adicional como es la confirmación de que el residuo leído por el dispositivo ha sido introducido en el contenedor y no se haya producido un intento de engaño o hurto en el que, después de la lectura, se extraiga del contenedor, ya que si no se confirma la entrada al contenedor por el detector de volumen interior y el detector de presencia detecta la desaparición del cuerpo leído, esta lectura se anula.
De manera habitual, los detectores de presencia se basan en detectores de infrarrojos, aunque otros sensores/detectores conocidos pueden ser utilizados.
Otra posible opción de dispositivos de arranque se realiza por un sistema de comunicación con un dispositivo móvil del tipo teléfono móvil, tableta o tarjeta identificativa, mediante tecnología inalámbrica RFID, WIFI y/o Bluetooth.
Esta opción permite tener realizaciones que, en el momento que el usuario utiliza un dispositivo que dispone de tecnología inalámbrica para su identificación en el dispositivo inteligente, dicho dispositivo inteligente realiza la identificación del usuario y activa el sistema de procesado y control, que a su vez activa los lectores y sensores correspondientes para proceder a la lectura de residuo. Este modo de arranque mediante la conexión inalámbrica entre el usuario y el dispositivo inteligente, puede ser adicional o alternativa a otros dispositivos de arranque, como son los descritos por medios de la detección de presencia o por los propios lectores de códigos/gráficos, que también pueden ser adicionales entre ellos o alternativos en una realización concreta del dispositivo inteligente.
Como se han indicado, esta configuración de comunicación entre dispositivo móvil y el dispositivo inteligente instalado en el contenedor, realiza la identificación del usuario por parte del dispositivo mediante la comunicación establecida con el dispositivo móvil.
Esta comunicación, de manera opcional, pero preferente, hace que los medios de comunicación con el servidor externo de gestión de usuarios y programación de vaciado de contenedores, se realiza de manera indirecta a través de la conexión con el dispositivo móvil del usuario que se ha utilizado para su identificación.
Esto consigue ventajosamente un ahorro importante en el gasto energético del dispositivo, ya que preferentemente se utiliza una conexión de Bluetooth de bajo consumo eléctrico (BLE) con lo que se puede substituir a la comunicación alternativa y/o complementaria de un módulo de comunicación directa del dispositivo inteligente con el servidor, que utilizaría habitualmente un módulo GSM o NB IOT de mucho mayor consumo que la conexión con el dispositivo del usuario. Esto siempre que el dispositivo del usuario disponga de comunicación GSM, NB IOT o similar para poder realizar el envío al servidor externo.
El ahorro por cada conexión es de 200 mA (IOT narrow band) o 1000 mA en GSM (3G-4G) en contra de los 20 mA del Bluetooth Low Energy. Esto, sumado al uso de medios de procesado de bajo consumo, un software embebido y la utilización de dispositivos de arranque que permiten un ahorro energético considerable, ha permitido el diseño de un producto optimizado que permite, con esta ventajosa configuración, simplificar en componentes y en tamaños de batería y su mantenimiento, lo que lleva a tener en el presente dispositivo inteligente una configuración más económica que los dispositivos conocidos.
En una realización preferente de la invención, se tiene que el detector de volumen es un sensor de ultrasonidos. Esta detección por ultrasonidos permite disponer de manera fiable y con bajo consumo eléctrico, la entrada del residuo en el contendor y así confirmar que se introduce el mismo cuerpo que se ha leído, en el caso de disponer de detector de presencia y lectura de código/gráfico en la boca de entrada. En realizaciones alternativas y para una tipología de residuos específica que no sean transparentes, se tienen que el detector de volumen podría ser un dispositivo láser.
También de manera preferente, el detector de volumen, ya sea por sensor de ultrasonidos o alternativas similares, se encuentra en el interior del contenedor orientado hacia la boca de entrada de residuos al contenedor, así como hacia el propio interior de dicho contenedor para medir a su vez el nivel de llenado de dicho contenedor.
Esta configuración permite disponer con un mismo elemento de confirmación de la entrada del producto por estar enfocado hacia la boca de entrada del residuo, así como de detección del nivel existente por su enfocado hacia la parte interior del contenedor, entendida como una dirección hacia el centro del contendor desde su punto de instalación con la inclinación necesaria para poder realizar la confirmación de la entrada del residuo.
En una realización preferida de la invención, el dispositivo inteligente dispone de al menos tres lectores de códigos/gráficos en una pieza de porción de arco correspondiente a la ubicación en la boca de entrada de residuos al contenedor, o alrededor de la misma.
Esta realización permite tener una acumulación de lectores de códigos/gráficos en una porción de la abertura de boca de entrada para, por un lado, permitir la lectura del código del residuo de manera más amplia, solamente orientándolo hacia la zona cubierta por dicho arco de lectores, y por otro lado reducir costes que implicaría la instalación de modos de lectura en 360 °.
En otra realización preferida de la invención, el dispositivo inteligente dispone de entre tres y cinco lectores de códigos/gráficos en un anillo de 360° correspondiente a la ubicación en la boca de entrada de residuos al contenedor, o alrededor de la misma.
Esta realización permite tener una distribución de lectores de códigos/gráficos en el total del perímetro de la boca de entrada, en la que gracias a lecturas de cobertura de 90° y su distribución homogénea, se puede tener suficiente con tres lectores, obligando al usuario en el peor de los casos a tener que hacer una rotación mínima del residuo hasta encontrar una zona de cobertura de la lectura. La instalación de 5 lectores aseguraría una lectura directa y rápida, ya que cubrirían con margen de seguridad los 360 ° de la boca de entrada, sin tener que hacer al usuario que oriente o gire el residuo para que sea leído.
En el anterior caso, en que la invención esté configurada de manera que lector de códigos/gráficos se encuentra enfocado hacia una zona no asociada a la boca de entrada de residuos al contenedor, los medios de identificación del usuario están formados por el lector de códigos/gráficos enfocado hacia una zona no asociada a la boca de entrada de residuos al contenedor.
De esta manera, en esa realización, el dispositivo puede realizar la identificación del usuario de manera alternativa o complementaria a otros medios, utilizando un código o gráfico asociado al usuario para su identificación, sin tener que disponer medios adicionales para dicha identificación.
De manera preferente en la invención, el sistema de procesado y control se encuentra conectado y gobierna a los dispositivos electrónicos que forman el dispositivo inteligente, realizando también la recogida y almacenamiento de datos facilitados por dichos dispositivos, así como disponiendo de un módulo de comunicación con el usuario y/o el servidor externo.
Estos dispositivos electrónicos conectados o en comunicación con el sistema de procesado y control incluyen los dispositivos de arranque, detectores de presencia, pulsadores y/o pantallas, así como los medios que se utilizan para la activación de dispositivos en reposo o apagados; los lectores de código/gráficos; los detectores de volumen; el acelerómetro o sensor de inclinación del dispositivo; la batería y los medios de suministro/generación de energía eléctrica; y los medios de comunicación con el dispositivo móvil del usuario y/o servidor externo.
Los dispositivos electrónicos relacionados anteriormente se encuentran gobernados y/o envían datos al sistema de procesado y control para poder ejecutar el método de funcionamiento que posteriormente se indicará.
De manera preferente, el sistema de absorción de impactos y vibraciones se encuentra formado por una cámara de fijación al contenedor con los puntos de contacto del dispositivo con el contenedor realizados mediante una o más capas de material de absorción de los impactos y vibraciones.
Esto permite disponer de una integración en los contenedores convencionales o en contenedores de nuevo diseño con recogida tradicional por volcado, minimizando los impactos y vibraciones producidos en dichas acciones de vaciado y, por tanto, minimizando los efectos adversos sobre los componentes electrónicos y de detección/lectura.
Para capas de material de absorción de los impactos y vibraciones, como por ejemplo espuma de polietileno expandido EPS de densidad 10 kg/m3, se consiguen reducciones de impacto de un 25 %, tal y como se ha ensayado y se puede ver en la gráfica siguiente, en la que se muestra la vibración en Newton donde la gráfica superior se corresponde a un sensor ubicado en el contenedor y la gráfica inferior se corresponde con un sensor ubicado en dispositivo con la cámara de absorción de impactos y vibraciones.
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También de forma preferente, de forma adicional y/o complementaria, el sistema de absorción de impactos y vibraciones dispone de una cámara interna al dispositivo inteligente en la que se ubican los dispositivos electrónicos, sin estar en contacto dichos dispositivos electrónicos con caras del propio dispositivo inteligente creando un espacio de aire envolviendo estos dispositivos electrónicos interiores.
Esta cámara permite un mejor aislamiento térmico del interior del contendor, ya que se pueden llegar a producir temperaturas muy elevadas en condiciones climáticas de contacto directo de los rayos solares y de ambiente cálido.
De manera opcional, aunque preferente, el dispositivo inteligente dispone de un acelerómetro conectado al sistema de procesado y control para el apagado de los dispositivos electrónicos en el caso de que el contenedor pase de una inclinación determinada que significará que se encuentra en el proceso de vaciado y, por tanto, de más probabilidad de impactos y vibraciones.
Esto permite realizar el apagado de los dispositivos electrónicos y de medida/lectura para minimizar las consecuencias de los impactos y vibraciones a las que se somete el contenedor en su vaciado. Además, como este sistema permite reconocer el momento en el que se realiza el proceso de vaciado, permitirá disponer y comunicar el dato del momento exacto de dicho vaciado.
De acuerdo con un segundo aspecto, la presente invención propone un contenedor de residuos que se caracteriza por el hecho de que incorpora un dispositivo inteligente de identificación de usuarios y de detección e identificación de residuos a gestionar, como el indicado en las características anteriores de la presente descripción.
Esto consigue introducir de manera asequible, tanto en los contenedores existentes, como en los contenedores de nueva creación un sistema de gestión inteligente. La ventajosa aplicación a contenedores existentes, sin tener que hacer la inversión global en renovar el parque de contenedores ya comprado, permite mediante el dispositivo inteligente, en su modo preferentemente compacto y fijado al contenedor en sus diferentes variantes explicadas, adaptarlos para un uso inteligente de la gestión de residuos y poder aprovechar las informaciones obtenidas en su uso, para una mejor organización de las rutas y optimización de recursos de recogida, así como una mejor determinación de la ubicación de los contendores dependiendo de su uso, o incluso la gestión de los usuarios para su incentivo.
De acuerdo con un tercer aspecto, la presente invención propone un método de funcionamiento del sistema de gestión de residuos que incluye el dispositivo inteligente para contenedores de residuos y dichos contenedores, de los indicados en las características anteriores.
Este método se encuentra caracterizado por el hecho de que el sistema tiene, al menos, los siguientes pasos:
a. El dispositivo inteligente instalado en cada uno de los contenedores, que dispone de los lectores de códigos/gráficos y detectores de volumen en reposo, se activa por medio de unos de los dispositivos de arranque.
b. El usuario se identifica de manera previa o posterior a la introducción de los residuos en el contenedor, asociando los datos de los residuos introducidos a dicho usuario. c. El usuario introduce los residuos a través de la boca del contenedor previa lectura de los códigos/gráficos del propio residuo por los lectores del dispositivo.
d. El detector de volumen confirma la introducción del residuo en el contenedor o lo anula si no confirma la caída del residuo en el interior del contenedor a través de su boca. e. Los datos del usuario y de la introducción de residuos en el contenedor, se almacena temporalmente para realizar su posterior envío a un servidor externo o se realiza su envío directamente a través de la conexión a dicho servidor.
f. El detector de volumen también detecta en cada uso del dispositivo, el volumen disponible para avisar a su recogida.
g. Los datos son enviados al servidor exterior para su gestión de usuario y programación de vaciado de contenedor en la ruta optimizada de los contenedores.
Mediante este método, el sistema de recogida y gestión de residuos permite disponer de un sistema optimizado en el consumo de energía, tanto por los elementos utilizados en su configuración, como por la partida de reposo o de apagado de los dispositivos de lectura y detección y su posterior arranque por los medios descritos, así como por el sistema alternativo de comunicación con el servidor externo, utilizado en la etapa (g) que puede utilizar la comunicación con el dispositivo móvil del usuario para realizar el envío al servidor de los datos de la entrada de residuos del usuario, así como del estado del propio dispositivo y contenedor (llenado, nivel de batería, detecciones de vaciado, etc.).
De manera preferente, como una posible realización de la invención, una vez se ha realizado la lectura del código del residuo, el dispositivo realiza un aviso para dejar dicho envase en el contenedor, de manera que, en el caso que el usuario quiera sacar el envase, el detector de presencia detecta la situación de extracción y califica la introducción del envase identificado como nula, mientras que, en el caso que el usuario introduzca el residuo dentro del contenedor, el detector de volumen, detecta la entrada del envase contabilizando la introducción y dando por válido el residuo reciclado.
Este modo de funcionamiento permite minimizar el uso fraudulento del sistema de gestión de residuos propuesto que se basa en la correcta identificación de usuario, residuo y asegurar su correcta introducción en el contenedor para su posterior gestión.
La gestión del usuario comprende, entre otros datos de resumen de la actividad, y otros posibles usos, la incorporación de incentivos de gratificación/motivación para el aumento del reciclado correcto de los residuos, ya sea en forma de descuentos municipales o alternativos, así como puntos/cheques de cambio, etc.
Al respecto, tenemos que la instalación de este dispositivo inteligente permite una interactuación con los ciudadanos, realizando una retroalimentación sobre los hábitos de reciclaje gracias a la identificación del usuario y del embalaje que se está reciclando, lo que permite definir e implementar un mecanismo de recompensa positiva para el usuario. La cartera de incentivos genera un valor determinado por cada embalaje con el objetivo de aumentar el reciclaje de envases en un 15%, amortizando los incentivos facilitados rápidamente ya que significaría aproximadamente 150.000 euros por cada 100.000 habitantes, gracias al material que se envía a reciclar y que no va a parar a vertedero gestionada de manera incorrecta.
Como se ha dicho, esta base de datos es capaz de recoger toda la información generada durante el proceso de reciclaje, el material, los lugares y el momento de uso de los usuarios, así como cada identificación de usuario, etc., lo que hace posible crear una carpeta ambiental individual por ciudadano en donde se van a acumular dichos incentivos gracias a sus acciones de reciclaje.
Finalmente, y de acuerdo con un cuarto aspecto, la presente invención propone un programa informático caracterizado por el hecho de que comprende el correspondiente código de programación adaptado a la ejecución de las etapas descritas en el método anterior.
Breve descripción de las figuras
Para mejor comprensión de cuanto se ha expuesto se acompañan unos dibujos en los que, esquemáticamente y tan sólo a título de ejemplo no limitativo, se representa un caso práctico de realización.
La figura 1 es una vista en perspectiva de un dispositivo inteligente instalado en la boca de entrada de residuos de un contenedor de residuos, según una posible realización de dispositivo.
La figura 2 es una vista en alzado frontal de un dispositivo inteligente en forma de arco, de cobertura parcial de la boca de entrada, según una posible realización de dispositivo.
La figura 3 es una vista en alzado lateral de un dispositivo inteligente en forma de arco, de cobertura parcial de la boca de entrada, según una posible realización de dispositivo idéntica al de la figura 2.
La figura 4 es una vista en alzado lateral con transparencia de sus paredes exteriores, de un dispositivo inteligente en forma de arco, de cobertura parcial de la boca de entrada, según una posible realización de dispositivo de configuración similar al de la figura 3.
La figura 5 es una vista en alzado frontal de un dispositivo inteligente en forma circular, de cobertura total de la boca de entrada, según una posible realización de dispositivo.
La figura 6 es una vista en sección lateral parcial de un dispositivo inteligente de pulsador instalado en la pared lateral del contenedor de forma no asociada a la boca de entrada de residuos, según una posible realización de dispositivo.
La figura 7 es una vista en alzado lateral con transparencia de sus paredes exteriores, de un dispositivo inteligente de pulsador, según una posible realización de dispositivo.
Descripción de una realización preferida
A continuación, se describen diversas realizaciones del dispositivo inteligente para contenedores de residuos, del contenedor de residuos que lo incorpora y del método de funcionamiento del sistema de gestión de residuos que los incluye, de la presente invención, haciendo referencia a las figuras indicadas anteriormente.
Según una realización preferida, y tal y como puede verse en la figura 1, el dispositivo inteligente (10) se instala en un contenedor de residuos (20) convencional, quedando ubicado en la boca (21) de entrada de residuos. El dispositivo inteligente (10), se encuentra realizado en fibra de vidrio o plástico, permitiendo una óptima resistencia al hurto, una óptima resistencia a las condiciones ambientales de intemperie, y óptima resistencia al fuego, así como buenas propiedades como aislante térmico, protegiendo los componentes de las eventuales altas temperaturas que pueda llevar el contenedor (20) bajo del sol.
Este dispositivo inteligente (10) es compacto, tal y como puede verse en las figuras 2, 3 y 4, formando un único cuerpo una vez montado, que incluye todos los elementos característicos necesarios para su funcionamiento. Del cuerpo del dispositivo inteligente (10) se tiene una parte exterior (11), que se acopla a la boca (21) de entrada de residuos, y una parte interior (12) que queda dentro del contenedor (20), quedando dichas dos partes solidarias la una a la otra, formando un solo cuerpo, una vez instalado el dispositivo inteligente (10) a la boca (21) del contenedor. Todo el conjunto se fija de manera solidaria a la zona del contenedor (20) donde se encuentra dicha boca (21) de entrada de residuos, quedando la correspondiente zona del contenedor (20) fijada entre dicha parte (11) y la parte interior (12).
En realizaciones alternativas, en las que se integre el dispositivo inteligente (10) desde su diseño inicial en un contenedor (20) pensado para incorporarlo, se puede disponer de un dispositivo (10) en una sola pieza que quede parte en el interior y parte en el exterior, aunque se prefiere en dos partes que se solidarizan en un solo cuerpo para facilitar el montaje. También en realizaciones alternativas, puede disponerse el dispositivo inteligente en un conjunto separado de elementos con la colocación esencial de sus componentes en los puntos que sean necesarios para su correcto funcionamiento, pero sin la necesidad de formar un único cuerpo.
En la parte exterior (11) del dispositivo inteligente (10), cubre parcialmente la boca (21) formando un arco de circunferencia. En dicha parte exterior (11) se tiene el detector de presencia (13) que actúa en la presente realización como un posible dispositivo de arranque de los dispositivos electrónicos que se encuentran en reposo. Además de este, se tienen tres lectores (14) de códigos/gráficos que se instalan a lo largo del arco que forma la parte exterior (11) del dispositivo inteligente (10) y que enfocan hacia el eje de la boca (21) de entrada de residuos, para poder realizar la lectura del código de los residuos, envases plásticos y/o de vidrio en este caso.
Con respecto a esta realización, se pueden tener alternativamente un número de lectores (14) que vayan desde uno solo, teniendo que el usuario realizar la orientación del envase a depositar en el contenedor hacia el único lector (14), o más lectores (14) que permitan cubrir el arco de la parte exterior (11), según el ángulo de cobertura de los lectores (14) instalados.
En la parte interior (12) se encuentra el sensor de ultrasonidos (15), a modo de detector de volumen, que permite determinar si el envase introducido y leído por los lectores (14), ha sido completamente introducido y depositado en el interior del contenedor (20).
También en la parte interior (12) del dispositivo inteligente (10), se dispone del sistema de procesado y control, basados en un microcontrolador, así como de la batería de suministro eléctrico, así como de la conexión de la misma a los medios de autogeneración de energía eléctrica, como son en el presente caso unas placas solares instaladas en el propio contenedor (20), no habiéndose grafiado dicho microcontrolador, ni la batería, ni las placas solares.
En esta realización se puede tener alternativamente una distribución diferente de los elementos dispuestos en la parte interior (12) sin una afectación relevante, a excepción del sensor de ultrasonidos que, para la correcta confirmación de la introducción del envase, debería tenerse en la parte interior (12) del dispositivo inteligente (10).
En la presente realización, los medios de identificación del usuario pueden ser varios de manera complementaria, como son la lectura de un código asociado al usuario por medio de los lectores de códigos; o la comunicación inalámbrica de un dispositivo móvil o tarjeta RFID, con un módulo de comunicación del microprocesador, que preferiblemente utilizará Bluetooth de baja energía (BLE) para poder comunicarse e identificar al usuario.
El microprocesador del dispositivo inteligente (10) dispone de un módulo de comunicación del tipo GSM y/o WiFi para su conexión directa a un servidor desde el que se gestiona la información del usuario y de la flota de contenedores (20), así como de la ruta de recogida/vaciado de dichos contenedores (20).
De forma complementaria, el microprocesador utiliza la conexión con el dispositivo móvil del usuario para realizar el envío indirecto de información al servidor externo a través de la aplicación con la que se conecta el dispositivo móvil al dispositivo inteligente (10).
En realizaciones alternativas, se puede tener un único sistema de comunicación con el servidor, que utiliza alternativamente solamente uno de los dos anteriores.
La fijación del dispositivo inteligente (10) al contenedor (20) se realiza mediante elementos de fijación convencionales, disponiendo de una capa de material de polietileno expandido de baja densidad de 10 kg/m3, que forma una capa (16) de absorción de las vibraciones en las superficies en contacto con las partes del contenedor (20).
Además de esta capa (16) de espuma de baja densidad, se dispone de un espacio (17) de aire alrededor de los componentes electrónicos, es decir, del microprocesador del sistema de procesado y control, creando un espacio de aire que aísla térmicamente dicha electrónica, del propio material que forma el cuerpo del dispositivo inteligente (10).
En el funcionamiento habitual del contenedor (20) con el dispositivo inteligente (10) instalado, tenemos que los lectores (14) y los sensores (15) se encuentran en reposo, con un consumo eléctrico mínimo, alrededor de 1 a 5 mA. Cuando el usuario llega al contenedor (20) ya sea por la conexión con el teléfono móvil del usuario al dispositivo inteligente (10), para su identificación, o alternativamente por alguno de los otros medios de identificación disponibles, como la tarjeta RFID, por ejemplo, el microprocesador se encarga de activar dichos lectores (14) y sensores (15) para el usuario pueda realizar la inserción de envases en el contenedor (20) y dichos residuos puedan ser identificados.
De forma alternativa y/o complementaria, el dispositivo inteligente (10) puede despertar de su estado de reposo en el momento que el detector de presencia (13) detecta un cuerpo en la proximidad de la boca (21) del contenedor (20).
En el presente caso, se dispone de un arco de lectura superior donde el usuario debe orientar el código de barras o QR del envase, para que este sea leído. Una vez leído, se manda la información al microprocesador que la almacena para después vincularla al usuario que se identifica y enviarla a la plataforma de gestión de usuarios, juntamente con un estado del contendor, si hubiera alguna característica de mantenimiento alterada.
Una vez se ha realizado la lectura del código del envase, una señal acústica y un led avisa de que se puede dejar caer dicho envase en el contenedor (20). En el caso que el usuario quiera sacar el envase, el detector de presencia, en esta realización un sensor infrarrojo, detecta la situación y cuenta la introducción del envase identificado como nula. En el caso que el usuario introduzca el envase dentro del contenedor (20), el sensor de ultrasonidos (15), detecta la entrada del envase contabilizando la introducción y dando por válido el envase reciclado.
Como se ha indicado, si la identificación del usuario se ha realizado mediante un teléfono o dispositivo móvil que incorpora una conexión a red de telecomunicaciones, se para a enviar la información de la operación de gestión de residuos del usuario al servidor externo, junto con los datos de estado del contenedor (20). Este ahorro de energía por el uso de BLE con respecto del uso de la comunicación GSM o NB IOT, es fundamental en la duración de las baterías y por tanto en el dimensionado eficiente y de bajo coste de este módulo de comunicaciones del dispositivo (10) inteligente, tal y como se ha argumentado anteriormente en la descripción de la invención.
En caso contrario, se utiliza el módulo de comunicación con GSM, NB IOT o similar, para su envío de manera directa.
Una vez acabada la operación de gestión de residuos, el dispositivo inteligente (10) entra de nuevo en suspenso para ahorrar energía.
Dentro de la gestión de usuario, además de la incentivación del usuario para su continua gestión correcta de residuos y su maximización, se dispone de un cálculo de uso y de cantidad de gestión de residuos, pudiendo determinar una mejor ubicación de los contenedores (20) dentro de la zona en donde se instalan. Otros tipos de gestiones, conclusiones y cálculos se pueden realizar con los datos obtenidos ventajosamente con la presente invención, ya que los datos enviados de los códigos de barras, permite identificar el producto gestionado como residuo, teniendo asociados datos de tipo de material del envase, volumen, etc.
Dentro de los parámetros que se pueden enviar al servidor externo, se encuentra el dato de llenado del contenedor (20) que se determina por los productos introducidos y la tipología de producto detectada en su código de barras y de manera directa por medio del propio sensor de ultrasonidos (15) que detecta un nivel de llenado considerable, lo que permite, mediante el envío de este dato al servidor, avisar al servicio de vaciado de contenedores (20) para que se incluya en la ruta de vaciado, y dicha ruta quede optimizada.
De manera complementaria, gracias a la obtención de dichos datos correspondientes a los residuos habitual y/o periódicamente introducidos, su tipología y características físicas (volumen y peso) se puede predecir el momento de llenado que se contrastan con el sensor de ultrasonidos (15).
En la operación de vaciado, que se realiza de la manera tradicional de elevación y volcado del contenedor (20) por parte del camión de recogida, como se realiza de una manera que produce numerosos impactos, sacudidas y vibraciones, en el momento que el contenedor (20) llega a una inclinación concreta, al disponer el dispositivo (10) inteligente de un acelerómetro, no mostrado en las figuras, el microprocesador, pasa a desconectar la electrónica para evitar daños a los componentes electrónicos que se puedan encontrar encendidos.
De manera alternativa a esta invención, se puede disponer de una parte exterior (11) del dispositivo inteligente (100) en la que se pueda tener la misma configuración o idéntica en el resto del dispositivo (100) inteligente, pero teniendo tres detectores en 360° rodeando la boca (21) del contenedor, tal y como puede verse en la figura 5. Esta configuración, permite que el código o gráfico del residuo pueda leerse en cualquier posición que se introduzca en dicha boca (21), teniendo que realizar un pequeño giro de la misma, entre 30° y 90°, para que sea leído dicho código en el peor de los casos.
Dentro de esta configuración en 360°, de forma alternativa se podrían disponer de 5 o más lectores (14) que cubran con su ángulo de cobertura de lectura, que en este caso es de 90°, todo el perímetro de entrada del código de barras o gráfico del envase a ser leído.
De forma alternativa, se tiene la utilización en una realización, como se puede ver en las figuras 6 y 7, en la que se usa un dispositivo (200) inteligente que no se asocia a la lectura del código del residuo en la misma boca, si no que se instala dicho dispositivo en una de las paredes laterales o superiores del contenedor (20), según su geometría, para que pueda pasarse el residuo por el único lector (13) que se dispone y después pasarlo a depositar en su interior. La entrada se confirma con un sensor de ultrasonidos (15) interior, pero sin poder realizar la confirmación que se podía realizar en las realizaciones anteriores, con respecto de que el residuo introducido es el mismo que el leído por los lectores (14).
Este dispositivo (200) inteligente alternativo puede disponer de un sistema complementario o alternativo de arranque de los dispositivos electrónicos en reposo, como es un pulsador en forma de botón (210) pulsador, o a modo de pantalla de pulsado e interactuación con el usuario, no representada en las figuras.
A pesar de que se ha hecho referencia a una realización concreta de la invención, es evidente para un experto en la materia que el dispositivo inteligente para contenedores de residuos, así como contenedor de residuos que lo incorpora y el método de funcionamiento del sistema de gestión de residuos que los incluye, descritos son susceptibles de numerosas variaciones y modificaciones, y que todos los detalles mencionados pueden ser substituidos por otros técnicamente equivalentes, sin apartarse del ámbito de protección definido por las reivindicaciones adjuntas.

Claims (21)

REIVINDICACIONES
1. Dispositivo inteligente para contenedores de residuos, de los que se instalan en dichos contenedores o en sus estructuras exteriores asociadas, disponiendo de elementos del dispositivo inteligente de fijación al contenedor, así como de medios de identificación y/o comunicación con los usuarios de dicho contenedor y medios de generación y almacenamiento de energía eléctrica propios, caracterizado por el hecho de que el dispositivo inteligente comprende, al menos:
- un dispositivo de arranque del funcionamiento activo del dispositivo;
- uno o más lectores de códigos/gráficos, al menos de los residuos a introducir;
- uno o más detectores de volumen de detección de la entrada del residuo al container; - un sistema de procesado y control con unos medios de comunicación inalámbrica con un servidor externo de gestión de usuarios y programación de vaciado de contenedores; y - un sistema de absorción de impactos y vibraciones en la unión entre el dispositivo inteligente y el contenedor de residuos en el que se instala;
en donde el dispositivo de arranque realiza la activación de los lectores de códigos/gráficos y detectores de volumen, los cuales parten de un modo de funcionamiento de reposo o apagados con un mínimo consumo eléctrico.
2. Dispositivo inteligente para contenedores de residuos, de acuerdo con la reivindicación 1, en donde los lectores de códigos/gráficos se instalan en al menos parte de la boca de entrada de los residuos al interior del contenedor, o alrededor de dicha boca de entrada en su zona más próxima a ella, enfocados dichos lectores hacia dicha boca, integrándose el dispositivo de forma compacta en dicha ubicación.
3. Dispositivo inteligente para contenedores de residuos, de acuerdo con la reivindicación 1, en donde los lectores de códigos/gráficos se instalan en el exterior del contenedor, fuera de la boca de entrada de los residuos al interior del contenedor, así como fuera de la zona más próxima a dicha boca de entrada.
4. Dispositivo inteligente para contenedores de residuos, de acuerdo con la reivindicación 1, en donde el dispositivo de arranque se realiza por un elemento pulsador manual conectado al sistema de procesado y control.
5. Dispositivo inteligente para contenedores de residuos, de acuerdo con la reivindicación 1, en donde el dispositivo de arranque se realiza por un sistema de detección de presencia de un cuerpo próximo al dispositivo inteligente.
6. Dispositivo inteligente para contenedores de residuos, de acuerdo con la reivindicación 1, en donde el dispositivo de arranque se realiza por un sistema de comunicación con un dispositivo móvil del tipo teléfono móvil, tableta o tarjeta identificativa, mediante tecnología inalámbrica RFID y/o Bluetooth.
7. Dispositivo inteligente para contenedores de residuos, de acuerdo con la reivindicación 6, en donde la identificación del usuario por parte del dispositivo se realiza mediante la comunicación establecida con el dispositivo móvil.
8. Dispositivo inteligente para contenedores de residuos, de acuerdo con la reivindicación 1, en donde el detector de volumen es un sensor de ultrasonidos.
9. Dispositivo inteligente para contenedores de residuos, de acuerdo con la reivindicación 1 o 8, en donde el detector de volumen se encuentra en el interior del contenedor orientado hacia la boca de entrada de residuos al contenedor, así como hacia el propio interior de dicho contenedor para medir a su vez el nivel de llenado de dicho contenedor.
10. Dispositivo inteligente para contenedores de residuos, de acuerdo con la reivindicación 2, en donde el dispositivo inteligente dispone de al menos tres lectores de códigos/gráficos en una pieza de porción de arco correspondiente a la ubicación en la boca de entrada de residuos al contenedor, o alrededor de la misma.
11. Dispositivo inteligente para contenedores de residuos, de acuerdo con la reivindicación 2, en donde el dispositivo inteligente dispone de entre tres y cinco lectores de códigos/gráficos en un anillo de 360° correspondiente a la ubicación en la boca de entrada de residuos al contenedor, o alrededor de la misma.
12. Dispositivo inteligente para contenedores de residuos, de acuerdo con la reivindicación 3, en donde los medios de identificación del usuario están formados por el lector de códigos/gráficos enfocado hacia una zona no asociada a la boca de entrada de residuos al contenedor.
13. Dispositivo inteligente para contenedores de residuos, de acuerdo con la reivindicación 1, en donde el sistema de procesado y control se encuentra conectado y gobierna a los dispositivos electrónicos que forman el dispositivo inteligente, realizando también la recogida y almacenamiento de datos facilitados por dichos dispositivos, así como disponiendo de un módulo de comunicación con el usuario y/o el servidor externo.
14. Dispositivo inteligente para contenedores de residuos, de acuerdo con la reivindicación 1, en donde el sistema de absorción de impactos y vibraciones se encuentra formado por una cámara de fijación al contenedor con los puntos de contacto del dispositivo con el contenedor realizados mediante una o más capas de material de absorción de los impactos y vibraciones.
15. Dispositivo inteligente para contenedores de residuos, de acuerdo con la reivindicación 1 o 14, en donde el sistema de absorción de impactos y vibraciones dispone de una cámara interna al dispositivo inteligente en la que se ubican los dispositivos electrónicos, sin estar en contacto dichos dispositivos electrónicos con caras del propio dispositivo inteligente creando un espacio de aire envolviendo estos dispositivos electrónicos interiores.
16. Dispositivo inteligente para contenedores de residuos, de acuerdo con la reivindicación 1, en donde el dispositivo inteligente dispone de un acelerómetro conectado al sistema de procesado y control para el apagado de los dispositivos electrónicos en el caso de que el contenedor pase de una inclinación determinada que significará que se encuentra en el proceso de vaciado y, por tanto, de más probabilidad de impactos y vibraciones.
17. Dispositivo inteligente para contenedores de residuos, de acuerdo con la reivindicación 1 o 7, en donde los medios de comunicación con el servidor externo de gestión de usuarios y programación de vaciado de contenedores, se realiza de manera indirecta a través de la conexión con el dispositivo móvil del usuario que se ha utilizado para su identificación.
18. Contenedor de residuos, caracterizado por el hecho de que incorpora un dispositivo inteligente de identificación de usuarios y de detección e identificación de residuos a gestionar, como el indicado en las reivindicaciones de la 1 a la 17.
19. Método de funcionamiento del sistema de gestión de residuos que incluye el dispositivo inteligente para contenedores de residuos y dichos contenedores, de los indicados en las reivindicaciones de la 1 a la 18, caracterizado por el hecho de que el sistema tiene, al menos, los siguientes pasos:
a. El dispositivo inteligente instalado en cada uno de los contenedores, que dispone de los lectores de códigos/gráficos y detectores de volumen en reposo, se activa por medio de unos de los dispositivos de arranque.
b. El usuario se identifica de manera previa o posterior a la introducción de los residuos en el contenedor, asociando los datos de los residuos introducidos a dicho usuario.
c. El usuario introduce los residuos a través de la boca del contenedor previa lectura de los códigos/gráficos del propio residuo por los lectores del dispositivo.
d. El detector de volumen confirma la introducción del residuo en el contenedor o lo anula si no confirma la caída del residuo en el interior del contenedor a través de su boca.
e. Los datos del usuario y de la introducción de residuos en el container se almacena temporalmente para realizar su posterior envío a un servidor externo o se realiza su envío directamente a través de la conexión a dicho servidor.
f. El detector de volumen también detecta en cada uso del dispositivo, el volumen disponible para avisar a su recogida.
g. Los datos son enviados al servidor exterior para su gestión de usuario y programación de vaciado de contenedor en la ruta optimizada de los contenedores.
20. Método de funcionamiento del sistema de gestión de residuos, de acuerdo con la reivindicación 20, en donde una vez se ha realizado la lectura del código del residuo, se realiza un aviso dejar dicho envase en el contenedor, de manera que, en el caso que el usuario quiera sacar el envase, el detector de presencia detecta la situación de extracción y califica la introducción del envase identificado como nula, mientras que, en el caso que el usuario introduzca el residuo dentro del contenedor, el detector de volumen, detecta la entrada del envase contabilizando la introducción y dando por válido el residuo reciclado.
21. Programa informático caracterizado por el hecho de que comprende el correspondiente código de programación adaptado a la ejecución de las etapas descritas en las reivindicaciones 19 y 20.
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