本發(fā)明涉及一種智能城市廢物箱。

背景技術(shù)：

傳統(tǒng)的城市廢物箱，僅具有垃圾廢物裝載功能，不注重與現(xiàn)代智能設(shè)備相結(jié)合，功能單一。雖然設(shè)立了可回收和不可回收垃圾桶，但市民一般并不會垃圾進行分類丟放，而且常常有垃圾溢出現(xiàn)象，嚴重破壞了市容市貌。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

針對現(xiàn)有技術(shù)中的缺陷，本發(fā)明提供的智能城市廢物箱，垃圾的分類更加細致，集成了更多便民的裝置，使用太陽能發(fā)電，無需挖溝布線，安裝維護簡便。

本發(fā)明提供的一種智能城市廢物箱，包括：太陽能電池板、上箱體、下箱體和底座；所述太陽能電池板通過支架安裝在所述上箱體頂部；所述上箱體正面和背面均設(shè)有可打開的廣告燈箱；所述下箱體設(shè)置在所述上箱體下部，所述下箱體的中間從上到下依次設(shè)有語音播放器、煙頭投放槽、滅煙標識，所述下箱體側(cè)面設(shè)有廢舊電池投放槽，所述下箱體內(nèi)部左右對稱設(shè)有兩個廢物箱內(nèi)桶，所述下箱體上開有與所述廢物箱內(nèi)桶對應的可回收垃圾投放口和不可回收垃圾投放口，所述下箱體上設(shè)有紅外線傳感器，所述紅外線傳感器與所述語音播放器連接，所述語音播放器用于當所述紅外線傳感器檢測到有垃圾丟入時發(fā)出語音；所述上箱體內(nèi)部設(shè)有太陽能充放電控制器、蓄電池、智能時控開關(guān)、手動開關(guān)，所述太陽能電池板與所述太陽能充放電控制器連接，所述太陽能充放電控制器與所述蓄電池連接，所述太陽能充放電控制器通過所述手動開關(guān)與所述紅外線傳感器、所述語音播放器連接，所述太陽能充放電控制器通過所述智能時控開關(guān)與所述廣告燈箱內(nèi)的照明裝置連接；所述底座與所述下箱體底部連接。

優(yōu)選地，還包括第一擋板、第二擋板、第一微型電機、第二微型電機、第一驅(qū)動電路、第二驅(qū)動電路；所述第一擋板的上邊沿與所述可回收垃圾投放口的上邊沿軸連，所述紅外線傳感器、所述第一驅(qū)動電路和所述第一微型電機順序連接，所述第一微型電機的輸出軸連接所述第一擋板的軸；所述第二擋板的上邊沿與所述不可回收垃圾投放口的上邊沿軸連；所述第二擋板的上邊沿與所述不可回收垃圾投放口的上邊沿軸連，所述紅外線傳感器、所述第二驅(qū)動電路和所述第二微型電機順序連接，所述第二微型電機的輸出軸連接所述第二擋板的軸。

優(yōu)選地，所述下箱體上還設(shè)置有攝像頭，所述攝像頭與圖像識別模塊連接，所述圖像識別模塊連接所述第一驅(qū)動電路、所述第二驅(qū)動電路和所述語音播放器；所述攝像頭用于獲取識別區(qū)域內(nèi)的圖像；所述圖像識別模塊用于對圖像中的垃圾進行分類，若識別為可回收垃圾，則通過所述第一驅(qū)動電路打開所述第一擋板，若識別為不可回收垃圾，則通過所述第二驅(qū)動電路打開所述第二擋板，若識別為電池，則通過所述語音播放器進行播報。

優(yōu)選地，在所述下箱體內(nèi)設(shè)有紫外線滅菌燈，所述紫外滅菌燈通過所述智能時控開關(guān)與所述太陽能充放電控制器連接。

優(yōu)選地，所述上箱體的側(cè)面上部設(shè)有WiFi裝置，所述太陽能充放電控制器通過所述手動開關(guān)與所述WiFi裝置連接。

優(yōu)選地，所述上箱體正面的上部設(shè)有監(jiān)控裝置，所述太陽能充放電控制器通過所述手動開關(guān)與所述監(jiān)控裝置連接。

優(yōu)選地，所述上箱體的側(cè)面下部設(shè)有手機充電插座，所述太陽能充放電控制器通過所述手動開關(guān)與所述手機充電插座連接，所述手機充電插座的充電口處安裝有翻蓋式防水蓋板。

優(yōu)選地，所述廣告燈箱的面板和所述上箱體之間設(shè)有活動伸縮支撐桿，所述活動伸縮支撐桿用來固定打開后的所述廣告燈箱的面板。

優(yōu)選地，所述上箱體和所述下箱體均采用聚丙烯板制成。

優(yōu)選地，所述廢物箱內(nèi)桶底部裝有滾輪。

附圖說明

圖1為本發(fā)明實施例提供的智能城市廢物箱的正面示意圖；

圖2為本發(fā)明實施例提供的智能城市廢物箱的側(cè)面示意圖；

圖3為本發(fā)明實施例提供的智能城市廢物箱的另一側(cè)面意圖；

圖4為本發(fā)明實施例提供的智能城市廢物箱的內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖；

圖5為本發(fā)明實施例提供的智能城市廢物箱的電路連接示意圖；

圖6為太陽能充放電控制器的電路框圖；

圖7為BUCK電源變換電路原理圖。

附圖標記：

1-太陽能電池板；2-上箱體；3-下箱體；4-底座；5-支架；6-廣告燈箱；7-廣告燈箱的面板；8-鎖具；9-活動伸縮支撐桿；10-語音播放器；11-煙頭投放槽；12-滅煙標識；13-廢舊電池投放槽；14-廢物箱內(nèi)桶；15-可回收垃圾投放口；16-不可回收垃圾投放口；17-擋板；18-紫外線滅菌燈；19-WiFi裝置；20-手機充電插座；21-監(jiān)控裝置；22-照明裝置；23-滾輪；24-膨脹螺絲；25-紅外線傳感器；26-太陽能充放電控制器；27-蓄電池；28-智能時控開關(guān)；29-手動開關(guān)。

具體實施方式

下面將結(jié)合附圖對本發(fā)明技術(shù)方案的實施例進行詳細的描述。以下實施例僅用于更加清楚地說明本發(fā)明的技術(shù)方案，因此只是作為示例，而不能以此來限制本發(fā)明的保護范圍。

需要注意的是，除非另有說明，本申請使用的技術(shù)術(shù)語或者科學術(shù)語應當為本發(fā)明所屬領(lǐng)域技術(shù)人員所理解的通常意義。

如圖1所示，本發(fā)明實施例提供的智能城市廢物箱，包括：太陽能電池板1、上箱體2、下箱體3和底座4。太陽能電池板1通過支架5安裝在上箱體2頂部，支架5為可活動的支架，能夠使太陽能電池板1在一定角度范圍內(nèi)轉(zhuǎn)動，方便調(diào)條太陽能電池板1與太陽光線之間的夾角，提高太陽能的轉(zhuǎn)化效率。如圖4所示，上箱體2內(nèi)部設(shè)有太陽能充放電控制器26、蓄電池27、智能時控開關(guān)28、手動開關(guān)29，太陽能電池板1的輸出引線與太陽能充放電控制器26連接，太陽能充放電控制器26與蓄電池27連接，智能城市廢物箱內(nèi)的用電裝置均通過智能時控開關(guān)28或手動開關(guān)29與太陽能充放電控制器26連接，具體電路連接如圖5所示。太陽能充放電控制器26用于將太陽能電池板1輸出的電能存儲到蓄電池27內(nèi)，并根據(jù)用電裝置的用電情況調(diào)節(jié)蓄電池27的輸出電流，保證用電安全，提高太陽能電池板1、蓄電池27的使用壽命。下箱體3設(shè)置在上箱體2下部，可將上箱體2和下箱體3焊接在一起，底座4與下箱體3底部連接，底座4用于將整個智能城市廢物箱固定在地面上，如圖4所示，底座4采用10mm鐵板制成，通過若干個膨脹螺絲24與混凝土地面固定。本實施例的智能城市廢物箱使用太陽能發(fā)電，無需挖溝布線，安裝簡便，使用的是清潔能源，使用安全，方便維護。

上箱體2正面和背面均設(shè)有可打開的廣告燈箱6。廣告燈箱6內(nèi)設(shè)置有照明裝置22，照明裝置22與智能時控開關(guān)28連接，通過智能時控開光控制照明裝置22的打開和關(guān)閉，實現(xiàn)夜間照明，既能提升廣告燈箱6的效果，又能增加城市照明，還能方便市民夜間尋找廢物箱丟入垃圾。如圖2所示，廣告燈箱6正面下方裝有鎖具8，用于打開廣告燈箱6，廣告燈箱6的面板7和上箱體2之間設(shè)有活動伸縮支撐桿9，活動伸縮支撐桿9用來固定打開后的廣告燈箱6的面板7，以方便更換廣告燈箱6內(nèi)的廣告海報。

下箱體3主要用來實現(xiàn)垃圾分類的功能。如圖1所示，下箱體3的中間從上到下依次設(shè)有語音播放器10、煙頭投放槽11、滅煙標識12，下箱體3側(cè)面設(shè)有廢舊電池投放槽13，下箱體3內(nèi)部左右對稱設(shè)有兩個廢物箱內(nèi)桶14，下箱體3上開有與廢物箱內(nèi)桶14對應的可回收垃圾投放口15和不可回收垃圾投放口16，下箱體3在廢物箱內(nèi)桶14對應的位置設(shè)有擋板17，擋板17有一邊的側(cè)邊與下箱體3相互鉸接，擋板17可以通過鎖具8打開，廢物箱內(nèi)桶14底部裝有滾輪23，環(huán)衛(wèi)工人清理廢物箱內(nèi)桶14的垃圾時更加省力，便捷。下箱體3上設(shè)有紅外線傳感器25，紅外線傳感器25與接語音播放器10連接，紅外線傳感器25與接語音播放器10通過手動開關(guān)29與太陽能充放電控制器26連接，當紅外線傳感器25檢測到有垃圾丟入時觸發(fā)接語音播放器10進行播報，發(fā)出“謝謝”、“保護環(huán)境人人有責”等聲音，與市民互動，有利于提升市民的環(huán)保意識。本實施例的智能城市廢物箱垃圾分類更加細化，再原先只有可回收和不可回收的兩大類上，增加了廢舊電池回收功能，還設(shè)立了單獨的煙頭投放槽11，設(shè)有滅煙標識12，提醒市民將煙頭丟入煙頭投放槽11，從而有效減少未熄滅的煙頭丟入廢物箱內(nèi)桶14，避免造成廢物箱燒毀、毀壞。

本實施例的智能城市廢物箱還包括第一擋板、第二擋板、第一微型電機、第二微型電機、第一驅(qū)動電路、第二驅(qū)動電路。第一擋板的上邊沿與可回收垃圾投放口15的上邊沿軸連，紅外線傳感器25、第一驅(qū)動電路和第一微型電機順序連接，第一微型電機的輸出軸連接第一擋板的軸。第二擋板的上邊沿與不可回收垃圾投放口16的上邊沿軸連；第二擋板的上邊沿與不可回收垃圾投放口16的上邊沿軸連，紅外線傳感器25、第二驅(qū)動電路和第二微型電機順序連接，第二微型電機的輸出軸連接第二擋板的軸。第一擋板和第二擋板在閉合狀態(tài)下可完全遮擋住可回收垃圾投放口15和不可回收垃圾投放口16，可保證箱內(nèi)的氣味不會散發(fā)出來，保證周圍環(huán)境的整潔美觀，進一步地，可在第一擋板和第二擋板與下箱體3接觸的邊沿設(shè)置密封膠條，既可以進步對垃圾箱進行密封，也可以在第一擋板和第二擋板的開閉過程中形成一定緩沖，減少損壞?？梢灾辉O(shè)置一個紅外線傳感器25，當市民靠近智能城市廢物箱時，紅外線傳感器25觸發(fā)第一驅(qū)動電路和第二驅(qū)動電路，在第一驅(qū)動電路驅(qū)動下，第一微型電機輸出轉(zhuǎn)矩，帶用第一擋板向上翻起，打開可回收垃圾投放口15，在第二驅(qū)動電路驅(qū)動下，第二微型電機輸出轉(zhuǎn)矩，帶用第二擋板向上翻起，打開不可回收垃圾投放口16，方便市民投放垃圾。也可以在可回收垃圾投放口15和不可回收垃圾投放口16附近分別設(shè)置紅外線傳感器25，分開控制第一擋板和第二擋板的開閉。

下箱體3上還設(shè)置有攝像頭，攝像頭與圖像識別模塊連接，圖像識別模塊連接第一驅(qū)動電路、第二驅(qū)動電路和接語音播放器10。攝像頭用于獲取識別區(qū)域內(nèi)的圖像。圖像識別模塊用于對圖像中的垃圾進行分類，若識別為可回收垃圾，則通過第一驅(qū)動電路打開第一擋板，同時，通過接語音播放器10播報“請投入可回收垃圾桶，謝謝”；若識別為不可回收垃圾，則通過第二驅(qū)動電路打開第二擋板，同時，通過接語音播放器10播報“請投入不可回收垃圾桶，謝謝”；若識別為電池，則通過接語音播放器10進行播報，如“請投入廢舊電池投放槽，謝謝”。通過上述垃圾分類識別，可以督促市民養(yǎng)成良好的垃圾分類習慣，普及環(huán)保與垃圾的知識，減少環(huán)衛(wèi)工人的工作難度，提高了廢品回收利用的比例，減少了原材料的需求，保護生態(tài)環(huán)境。

圖像識別模塊中的垃圾分類方法的具體步驟如下：

步驟S1，獲取攝像頭采集的圖像。其中攝像頭采集的圖像是灰度圖像，這樣可以減少處理時的數(shù)據(jù)量。

步驟S2，提取圖像的特征值。

步驟S3，將特征值輸入基于神經(jīng)網(wǎng)絡的識別模型，得到識別結(jié)果。識別結(jié)果包括3類：可回收垃圾、不可回收垃圾和電池。

其中，基于神經(jīng)網(wǎng)絡的識別模型采用3層神經(jīng)網(wǎng)絡實現(xiàn)，包括輸入層、中間層、輸出層。輸入層包含多個個節(jié)點，分別對應多個特征值。中間層包含多個節(jié)點，中間層節(jié)點數(shù)不僅與輸入層和輸出層的節(jié)點數(shù)有關(guān)，更與需解決的問題的復雜程度和轉(zhuǎn)換函數(shù)的形式以及樣本數(shù)據(jù)的特性等因素有關(guān)。輸出層包含3個節(jié)點，對應三類識別結(jié)果：可回收垃圾、不可回收垃圾和電池。輸入層和中間層之間，以及中間層和輸出層之間均采用全連接模式，即輸入層的每一個節(jié)點到中間層每一個節(jié)點均用一條邊相連，中間層和輸出層之間也采用同樣的連接方式。基于神經(jīng)網(wǎng)絡的識別模型的訓練方法如下：

步驟S10，搜集大量有關(guān)垃圾的圖片，作為訓練圖片，并對圖片進行分類標記，標記內(nèi)容為：可回收垃圾、不可回收垃圾和電池。

步驟S20，提取訓練圖片的特征值。

步驟S30，將特征值輸入待訓練的神經(jīng)網(wǎng)絡，得到分類結(jié)果。

步驟S40，若分類結(jié)果與標記不符，則調(diào)整神經(jīng)網(wǎng)絡的權(quán)重參數(shù)，繼續(xù)下一訓練圖片進行訓練，直到神經(jīng)網(wǎng)絡的收斂誤差精度達到預先設(shè)定的要求為止。

廢物箱內(nèi)桶14的裝載能力很有限，當廢物箱內(nèi)桶14裝滿垃圾后，有些人任會繼續(xù)向桶內(nèi)丟垃圾，導致垃圾溢出到周圍地面上，影響市容。為了解決上述問題，在下箱體3內(nèi)還設(shè)有溢出檢測裝置，溢出檢測裝置包括紅外發(fā)射端和紅外接收端，均安裝在廢物箱內(nèi)桶14的桶口上部附近，紅外發(fā)射端發(fā)射的光線從廢物箱內(nèi)桶14上空經(jīng)過到達紅外接收端，當廢物箱內(nèi)桶14中的垃圾堆得超過廢物箱內(nèi)桶14的高度時，阻擋了紅外發(fā)射端發(fā)射的光線，致使紅外接收端接收不到信號，則此時紅外接收端輸出溢出信號，同時可以通過WiFi裝置19呼叫管理人員進行垃圾清理?？舍槍苫厥蘸筒豢苫厥盏膹U物箱內(nèi)桶14分別設(shè)置第溢出檢測裝置。當?shù)谝或?qū)動電路(第二驅(qū)動電路)接收到溢出信號時，關(guān)閉第一擋板(第二擋板)，并可以通過點亮LED燈的方式告知市民垃圾已滿，此時無論紅外線傳感器25是否探測到有市民接近，第一擋板(第二擋板)都不會打開。

為防止細菌滋生，下箱體3內(nèi)還設(shè)有紫外線滅菌燈18，紫外滅菌燈通過智能時控開關(guān)28與太陽能充放電控制器26連接，結(jié)合智能時控開關(guān)28，能在特定的時間內(nèi)對廢物箱內(nèi)桶14進行殺菌消毒，減少細菌滋生。

為了方便市民的日常生活，上箱體2上還安裝有WiFi裝置19和手機充電插座20，太陽能充放電控制器26通過手動開關(guān)29與WiFi裝置19和手機充電插座20連接。如圖3所示，WiFi裝置19設(shè)置在上箱體2的側(cè)面上部，使附近的市民可以免費上網(wǎng)，接收附近地圖信息及商家信息。上箱體2的側(cè)面下部設(shè)有手機充電插座20，市民可以免費充電，手機充電插座20的充電口處安裝有翻蓋式防水蓋板，有效防止雨水透入設(shè)備。

上箱體2上還安裝有監(jiān)控裝置21，太陽能充放電控制器26通過手動開關(guān)29與監(jiān)控裝置21連接，如圖1所示，監(jiān)控裝置21安裝在上箱體2正面的上部，監(jiān)控裝置21可以24小時實時監(jiān)控周邊區(qū)域，進行錄像保存，有利于城市公共安全，還可以為交通、治安等各類事件提供視頻資料。

上箱體2和下箱體3均采用聚丙烯板制成。聚丙烯板具有硬度高、韌性好、耐高溫、防腐蝕、抗老化、放裂阻燃等特點，還可循環(huán)再造，使用壽命長達20年。

手動開關(guān)29和智能時控開關(guān)28均為多路開關(guān)，可分開控制各個與其連接的用電設(shè)備。

太陽能充放電控制器26是整個智能城市廢物箱的核心部件，其主要任務是對蓄電池27的充、放電進行控制，并根據(jù)負載的要求控制蓄電池27對負載的輸出能量。太陽能充放電控制器26可以使太陽能電池和蓄電池27高效安全可靠地工作，并獲得較高的高效率，延長蓄電池27的使用壽命。

太陽能充放電控制器26包括：控制器、BUCK變換器、太陽能電池板1電流采樣電路、太陽能電池板1電壓采樣電路、蓄電池電流采樣電路、蓄電池電壓采樣電路，具體連接方式如圖6所示。太陽能電池板1電流采樣電路、太陽能電池板1電壓采樣電路用于采集太陽能電池板1輸出的電壓和電流。蓄電池電流采樣電路、蓄電池電壓采樣電路用于采集蓄電池27兩端的電壓和電流?？刂破饔糜诟鶕?jù)太陽能電池板1電流采樣電路、太陽能電池板1電壓采樣電路、蓄電池電流采樣電路、蓄電池電壓采樣電路采集的電壓、電流信號輸出PWM信號。BUCK變換器又稱降壓變換器、串聯(lián)開關(guān)穩(wěn)壓電源、三端開關(guān)型降壓穩(wěn)壓器，通過控制器控制PWM的占空比，來控制BUCK變換器輸出電流。

其中，控制器中的具體算法為：根據(jù)太陽能電池板1電流采樣電路、太陽能電池板1電壓采樣電路計算出出當前太陽能電池板1的輸出功率，然后在當前輸出電壓基礎(chǔ)上加上一個擾動(即一個較小的電壓分量)，然后測量加入擾動之后的太陽能電池板1的輸出功率，將擾動前后的兩次輸出功率進行對比，從而得到輸出功率的變化方向，若此時輸出功率增大則繼續(xù)進行原擾動，若輸出功率減小則改變擾動方向。

如圖7所示，是BUCK電源變換電路原理圖，其中Vi為輸入電壓(連接太陽能電池板1)，Vo為輸出電壓(連接蓄電池)，D1是續(xù)流二極管。BUCK變換器的工作原理是：當PWM輸出高電平時，開關(guān)管Q1導通，電流通過晶體管Q2和電感L1到蓄電池，在這一階段，電感L1吸收能量，電容C1、C2被充電；當PWM處于低電平時，開關(guān)Q1管斷開，電流經(jīng)二極管D1續(xù)流，電感L1的兩端會產(chǎn)生電壓反響，由二極管D1提供給電流。電感L1和電容C1、C2作為濾波器輸出電壓和電流。

系統(tǒng)有多組蓄電池，每一組蓄電池在充滿時都有標志位，方便智能管理充電的順序。在給蓄電池27充電時，先采用最大功率進行充電，也就是快速充電階段要最大可能的充分利用太陽能電池組件的輸出能量，但是充電電流也不能太大，防止蓄電池27損壞；當蓄電池27充電到80％～90％的額定容量時，采用恒壓法進行充電，在這個階段蓄電池27可充電到97％％以上；在蓄電池27已經(jīng)充滿或者接近充滿時就進入浮充階段。

太陽能充放電控制器26同時也要防止蓄電池27的過放。通過檢測蓄電池27兩端的電壓值可判斷蓄電池27的儲能狀態(tài)，當蓄電池27能量放完化其電壓會降至約額定電壓的一半，此組蓄電池已經(jīng)處于過放狀態(tài)，則切斷此組蓄電池27供電電路，開始采用下一組蓄電池放電。

優(yōu)選磷酸酸鐵鋰電池，磷酸鐵鋰電池使用壽命長，安全性高，并且充電速度快，充放電性能平穩(wěn)，耐高溫、過放性好、沒有記憶效應，體積小、容量大。磷酸鐵鋰電池材料中不存在任何危險有害物質(zhì)，沒有對環(huán)境構(gòu)成任何威脅。

最后應說明的是：以上各實施例僅用以說明本發(fā)明的技術(shù)方案，而非對其限制；盡管參照前述各實施例對本發(fā)明進行了詳細的說明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應當理解：其依然可以對前述各實施例所記載的技術(shù)方案進行修改，或者對其中部分或者全部技術(shù)特征進行等同替換；而這些修改或者替換，并不使相應技術(shù)方案的本質(zhì)脫離本發(fā)明各實施例技術(shù)方案的范圍，其均應涵蓋在本發(fā)明的權(quán)利要求和說明書的范圍當中。