一種智能垃圾回收桶的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種智能分類垃圾回收桶。該智能分類垃圾回收桶具備封閉式垃圾入口門擋，能夠識(shí)別會(huì)員身份的RFID卡或者條形碼，自動(dòng)開閉回收桶門擋；另外垃圾桶實(shí)時(shí)與中心系統(tǒng)聯(lián)網(wǎng)，能按照垃圾重量即時(shí)給予會(huì)員積分轉(zhuǎn)換錄入；在垃圾桶容量達(dá)到上限前還會(huì)自動(dòng)通知中心系統(tǒng)應(yīng)派回收車進(jìn)行垃圾桶清理。該智能分類垃圾回收桶屬于環(huán)保領(lǐng)域的物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用。智能垃圾分類回收桶主要由六部分組成，分別是身份識(shí)別模塊、垃圾稱量模塊、垃圾桶容量檢測(cè)模塊、顯示與輸入輸出模塊、無(wú)線上網(wǎng)模塊，以及能源供應(yīng)模塊。其良好的人機(jī)交互界面和體驗(yàn)，以及實(shí)時(shí)聯(lián)網(wǎng)狀態(tài)監(jiān)控，使得分類垃圾回收變得有序、便捷。
【專利說(shuō)明】一種智能垃圾回收桶
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種智能垃圾回收桶，特別是基于會(huì)員制管理和物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的垃圾桶。
【背景技術(shù)】
[0002]我國(guó)作為資源消費(fèi)大國(guó)，但資源的再生利用卻做得很不理想，同時(shí)每年產(chǎn)生約1.6億噸城市生活垃圾，一般城市處理仍為原始的混合收集、混合清運(yùn)方式，并沒有做到分類收集、清運(yùn)，資源再生利用率低。我國(guó)處理回收垃圾沒有一個(gè)完善有效的回收體系，人們對(duì)于垃圾分類回收的意識(shí)非常淡薄。以至于全國(guó)每年在垃圾中扔掉的可再生資源價(jià)值就高達(dá)400億元，垃圾分類回收是很有必要的。
[0003]垃圾分類回收是世界范圍最科學(xué)最環(huán)保的人工垃圾處理方式。隨著我國(guó)政府對(duì)垃圾的分類回收重視程度越來(lái)越高，人們對(duì)垃圾分類回收的意識(shí)逐漸增強(qiáng)，我們也趁此潮流建立完善的垃圾分類回收體系，不斷改進(jìn)垃圾分類回收的技術(shù)。
[0004]基于會(huì)員制的垃圾分類回收系統(tǒng)不斷增強(qiáng)了人們的環(huán)保意識(shí)，日常垃圾進(jìn)行分類投放的習(xí)慣逐漸養(yǎng)成，因此除了間斷性的專場(chǎng)回收，需要一個(gè)有別于普通垃圾桶的分類垃圾智能回收桶。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明針對(duì)上述問(wèn)題，本發(fā)明提供一種基于會(huì)員制管理的智能垃圾回收桶。該智能垃圾回收桶具備封閉式垃圾入口門擋，僅接受來(lái)自會(huì)員的已分類可回收垃圾；投放垃圾時(shí)，智能垃圾分類回收桶能夠識(shí)別會(huì)員身份的RFID卡或者條形碼，并自動(dòng)開啟回收桶門擋，投放垃圾完畢自動(dòng)關(guān)閉；另外垃圾桶實(shí)時(shí)與中心系統(tǒng)聯(lián)網(wǎng)，能夠即時(shí)給予會(huì)員積分轉(zhuǎn)換錄入，積分則由會(huì)員投放的可回收垃圾重量按照一定比例轉(zhuǎn)換；在垃圾桶容量達(dá)到上限前還會(huì)自動(dòng)通知中心系統(tǒng)應(yīng)派回收車進(jìn)行垃圾桶清理。
[0006]智能垃圾分類回收桶最重要部分為身份識(shí)別模塊，此外還可以包括垃圾稱重模塊、垃圾桶容量檢測(cè)模塊、顯示與輸入輸出模塊、無(wú)線上網(wǎng)模塊，或能源供應(yīng)模塊等。
[0007]身份識(shí)別模塊:包括RFID讀寫器以及圖形一維碼、二維碼識(shí)別裝置，還有手動(dòng)輸入會(huì)員號(hào)部件。
[0008]垃圾稱量模塊:包括位于桶底的壓應(yīng)變片，能夠識(shí)別稱量每次新增的重量，即每個(gè)用戶的垃圾投放重量，由主控板記錄并上傳到中心系統(tǒng)。
[0009]垃圾桶容量檢測(cè)模塊:包括至少一個(gè)位置傳感器，檢測(cè)垃圾桶內(nèi)垃圾的容量，自頂向下，判斷桶內(nèi)剩余空間，定時(shí)反饋。能夠在垃圾桶裝滿之前清空。位置傳感器可采用超聲波傳感器或紅外線傳感器。
[0010]顯示與輸入輸出模塊:包括液晶顯示器和觸摸屏以及條碼回執(zhí)打印裝置，用于顯示用戶積分情況以及環(huán)保資訊，并可以手動(dòng)輸入會(huì)員號(hào)進(jìn)行查詢；垃圾投放后，還可以打印積分回執(zhí)。[0011]無(wú)線上網(wǎng)模塊:利用3G網(wǎng)絡(luò)，實(shí)時(shí)與中心系統(tǒng)對(duì)接，
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0012]圖1為本發(fā)明垃圾桶示意圖；
[0013]圖2為本發(fā)明回收實(shí)施圖；
[0014]圖3為本發(fā)明垃圾桶的門檔示意圖；
[0015]圖4為本發(fā)明電路結(jié)構(gòu)功能框圖；
[0016]圖5為本發(fā)明系統(tǒng)流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0017]如圖1所示，智能垃圾桶的主要結(jié)構(gòu)包括:1)桶身；2)入口開閉裝置；3)觸摸顯示屏；4)主控機(jī)；5)無(wú)線通訊模塊；6) IC卡讀卡模塊；7) 二維碼打印機(jī)；8)超聲波傳感器；9)電源；10)太陽(yáng)能電池板；11)內(nèi)桶；12)稱重裝置。
[0018]射頻感應(yīng)RFID卡具有防水、非接觸、永久性保存、安全性好等優(yōu)點(diǎn)，利用RFID卡標(biāo)識(shí)用戶身份，并以此作為分類垃圾回收的依據(jù)和積分的載體；可回收垃圾在沒有人工參與的情況下，以重量作為計(jì)量積分標(biāo)準(zhǔn)具有通用性，因此智能可回收垃圾桶設(shè)計(jì)了自動(dòng)稱重，可即時(shí)給用戶錄入積分；垃圾桶作為存儲(chǔ)主體，及時(shí)清理是后續(xù)使用的保障，可用容量檢測(cè)且實(shí)時(shí)上報(bào)，使管理人員方便地調(diào)整收運(yùn)時(shí)間和策略。
[0019]垃圾桶的入口開閉裝置2是一個(gè)機(jī)械齒輪傳動(dòng)裝置，能根據(jù)主控機(jī)4的指令打開或閉合垃圾桶入口 ；觸摸顯示屏3是用戶操作的接口，在顯示屏上可以顯示用戶的操作界面；主控機(jī)4連接著入口開閉裝置2、觸摸顯示屏3、無(wú)線通訊模塊5、讀卡器6、二維碼打印機(jī)7、超聲波傳感器8、稱重裝置12，它是整個(gè)智能垃圾桶的核心控制部分，會(huì)根據(jù)用戶操作輸入和智能垃圾桶自身狀況向各個(gè)部分發(fā)出相應(yīng)指令；無(wú)線通訊模塊負(fù)責(zé)將智能垃圾桶通過(guò)無(wú)線互聯(lián)網(wǎng)與服務(wù)器聯(lián)系起來(lái)，接收來(lái)自服務(wù)器的信息并將自身收集到的信息發(fā)送往服務(wù)器；IC卡讀卡模塊6可以讀取用戶的IC卡,將IC卡的身份認(rèn)證信息發(fā)送給主控機(jī)4 ;二維碼打印機(jī)7在主控機(jī)4的控制下，可以打印出與用戶身份信息匹配的二維條碼；安裝在內(nèi)桶11頂端的超聲波傳感器8用于探測(cè)桶內(nèi)垃圾容量的實(shí)時(shí)高度，該可用容量信息定時(shí)發(fā)送給主控機(jī)4 ;電源9和太陽(yáng)能電池板10以及蓄電池相連，向整個(gè)智能垃圾桶的各個(gè)部件提供電力或者續(xù)充電力；稱重裝置12將垃圾桶內(nèi)的重量變化實(shí)時(shí)傳輸給主控機(jī)4。
[0020]以下詳細(xì)說(shuō)明幾個(gè)主要部分的實(shí)施方案，但實(shí)現(xiàn)技術(shù)和方式不限于該具體方案案例，會(huì)在每個(gè)部分有具體說(shuō)明。
[0021](I)入口開閉裝置
[0022]圖3說(shuō)明了入口開閉裝置的一個(gè)【具體實(shí)施方式】，其中擋板18的末端連接有轉(zhuǎn)軸19，轉(zhuǎn)軸19由齒輪連接到電機(jī)21。電機(jī)21通過(guò)控制電路與主控器4和電源9連接。正常情況下，電機(jī)21鎖死，從而讓擋板18無(wú)法打開。當(dāng)主控器4發(fā)出入口打開信號(hào)時(shí)，電機(jī)21轉(zhuǎn)動(dòng)指定圈數(shù)，帶動(dòng)轉(zhuǎn)軸19逆向轉(zhuǎn)動(dòng)，從而旋轉(zhuǎn)向上打開擋板，允許垃圾放入內(nèi)桶。當(dāng)主控器4發(fā)送關(guān)閉指令時(shí)，電機(jī)控制器指揮電機(jī)21逆向轉(zhuǎn)動(dòng)同樣圈數(shù)，通過(guò)反方向的傳動(dòng)讓擋板18關(guān)閉回到原位，然后切斷電機(jī)21的電源，將其鎖死并重新回到待機(jī)狀態(tài)。
[0023](2)主控機(jī)及控制邏輯[0024]主控機(jī)4及觸摸屏3為一體設(shè)計(jì)。在此實(shí)施例中采用Android操作系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)其操作界面和控制邏輯(但不限于該操作系統(tǒng)，可選系統(tǒng)包括Windows CE, Linux和Windows8等)。圖4描述了主控機(jī)和各個(gè)外部傳感器與器件的連接關(guān)系，圖5描述了整個(gè)軟硬件系統(tǒng)的控制邏輯流程。
[0025]如圖4所示，主控機(jī)是整個(gè)自動(dòng)控制系統(tǒng)中的核心模塊，該主控機(jī)采用基于ARM9內(nèi)核的處理器，運(yùn)行Android操作系統(tǒng)，支持聲音、圖片、視頻、無(wú)線通訊等功能，將多媒體應(yīng)用、無(wú)線通訊和自動(dòng)控制有機(jī)結(jié)合在一起，實(shí)現(xiàn)了智能垃圾桶的人機(jī)交互和內(nèi)部垃圾管理功能。主控機(jī)由工控主板和工控底板組成，工控底板通過(guò)USB接口或RS232接口與智能垃圾桶內(nèi)的其他外圍設(shè)備連接，和位于工控主板上的ARM9內(nèi)核進(jìn)行通訊，達(dá)到控制這些外圍設(shè)備完成智能垃圾桶功能的目的。
[0026](3)外部設(shè)備介紹
[0027]觸摸顯示屏3采用液晶LCD，通過(guò)扁平帶線與ARM9相連，觸摸屏采用電容觸摸或者5線制電阻觸摸。
[0028]無(wú)線通訊模塊5采用HUAWEI模塊MU509無(wú)線3G數(shù)據(jù)通訊模塊，通過(guò)UART接口與主控板的工控底板連接。
[0029]IC卡讀卡模塊6采用非接觸式IC卡讀寫器，可以讀寫Ml、ML、Ultralight及其兼容的IC卡，通過(guò)RS232接口與ARM9主控板的工控底板相連。
[0030]二維碼打印機(jī)7采用200DPI以上分辨率的標(biāo)簽條碼打印機(jī)，通過(guò)RS232接口與主控板的工控底板連接。主控模塊根據(jù)用戶身份生成對(duì)應(yīng)二維碼，控制二維碼打印機(jī)每次打印一張條碼。
[0031]超聲波傳感器8采用反射式收發(fā)器，通過(guò)調(diào)制與放大解調(diào)電路與主控板的工控底板連接。超聲波傳感器發(fā)出的超聲波遇到障礙(垃圾袋)時(shí)會(huì)反射回來(lái)，通過(guò)接收計(jì)算時(shí)間差得到探頭與障礙距離，由主控模塊換算出桶內(nèi)垃圾到達(dá)的高度。
[0032]稱重裝置12采用壓應(yīng)變式傳感器，量程50kg，精度25g ;通過(guò)AD轉(zhuǎn)換器加以細(xì)分，可精確到10g。稱重傳感器位于內(nèi)桶下方，既可以稱出每次垃圾的增重，又可以實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)總重量，防止過(guò)載。
[0033]圖2顯示了智能垃圾桶的實(shí)施方式:其中包括13)用戶IC卡、14)袋裝垃圾、15)收運(yùn)車輛、16) 二維碼掃描終端、17)信息服務(wù)器等幾個(gè)部分。
[0034]下面結(jié)合圖1、圖2和圖5說(shuō)明智能垃圾桶的工作流程:用戶在智能垃圾桶前首先進(jìn)行身份驗(yàn)證，驗(yàn)證方式包括使用用戶IC卡在IC卡讀卡模塊6處刷卡，或者直接在觸摸顯示屏3輸入用戶名和密碼。身份驗(yàn)證信息(IC卡號(hào)或用戶名密碼組)通過(guò)主控機(jī)4和無(wú)線通訊模塊5發(fā)送到信息服務(wù)器17進(jìn)行驗(yàn)證，如果通過(guò)驗(yàn)證，則觸摸顯示屏3上會(huì)顯示后續(xù)操作提示。用戶選取“投放垃圾”選項(xiàng)，二維碼打印機(jī)7會(huì)打印出一張與該用戶身份關(guān)聯(lián)的二維條碼，同時(shí)桶身I上的入口開閉裝置2會(huì)控制打開桶身入口。用戶將二維條碼粘貼到袋裝垃圾14上，將垃圾袋投入垃圾桶，垃圾桶內(nèi)的稱重裝置12會(huì)計(jì)算出桶內(nèi)垃圾的重量變化，將變化值發(fā)送給主控機(jī)4。主控機(jī)4會(huì)將本次投放垃圾的用戶身份、投放時(shí)間、投放位置和垃圾重量數(shù)據(jù)一起發(fā)送到信息服務(wù)器17進(jìn)行記錄。當(dāng)超聲波傳感器8檢測(cè)到智能垃圾桶內(nèi)的垃圾達(dá)到一定高度，主控機(jī)4會(huì)產(chǎn)生收運(yùn)請(qǐng)求，通過(guò)無(wú)線通訊模塊5發(fā)送給信息服務(wù)器17。信息服務(wù)器會(huì)匯總所有垃圾桶的收運(yùn)請(qǐng)求，根據(jù)收運(yùn)車輛15的位置規(guī)劃制定收運(yùn)線路，實(shí)時(shí)的通知收運(yùn)車輛15，從而形成一個(gè)動(dòng)態(tài)物流規(guī)劃收運(yùn)管理體系，達(dá)到最高的收運(yùn)效率。
[0035]由圖5詳細(xì)說(shuō)明實(shí)現(xiàn)的邏輯流程:在正常工作情況下，智能垃圾桶處于待機(jī)狀態(tài)，主控機(jī)4控制觸摸屏3顯示特定的歡迎畫面或視頻。當(dāng)用戶在智能垃圾桶的IC卡讀卡區(qū)域掃描IC卡時(shí)，IC卡讀卡模塊6讀取IC卡中第I扇區(qū)的用戶身份數(shù)據(jù)和第2扇區(qū)中根據(jù)此身份數(shù)據(jù)加密計(jì)算得到的校驗(yàn)數(shù)據(jù)，由主控機(jī)4先做一次本地身份認(rèn)證，確認(rèn)用戶所刷的IC卡是智能垃圾桶系統(tǒng)內(nèi)的合法卡片，然后將IC卡身份數(shù)據(jù)發(fā)送到信息服務(wù)器17，根據(jù)該身份數(shù)據(jù)獲取此用戶相關(guān)的二維碼、積分等信息，并相應(yīng)顯示在觸摸顯示屏3上。在未滿情況下，用戶如果選擇投放垃圾，主控機(jī)4則控制二維碼打印機(jī)7打印出一張?jiān)撚脩籼赜械亩S條碼，然后發(fā)送開門指令給入口開閉裝置2，控制投放口的門板打開。用戶將垃圾丟入垃圾桶后，稱重裝置12會(huì)向主控機(jī)4報(bào)告新的重量，主控機(jī)檢測(cè)到有重量變化則控制入口開閉裝置2關(guān)閉投放口 ；如果用戶一直沒有投放，則主控機(jī)在等待3秒之后，關(guān)閉投放口。接下來(lái)智能垃圾桶根據(jù)超聲波傳感器8的狀態(tài)，判斷當(dāng)前內(nèi)桶可用容量。如果當(dāng)前內(nèi)桶未滿，則觸摸顯示屏上出現(xiàn)投放垃圾的選項(xiàng)，否則提示桶已滿，并生成一個(gè)包含自身垃圾桶位置信息的清運(yùn)請(qǐng)求，發(fā)送給信息服務(wù)器17。
[0036]用戶在身份認(rèn)證通過(guò)的情況下，除了投放垃圾以外，還可以查看和選擇觸摸顯示屏3上顯示的積分禮品進(jìn)行積分兌換。主控機(jī)4會(huì)根據(jù)用戶選擇的禮品類型，顯示相應(yīng)的細(xì)節(jié)和兌換選項(xiàng)，如果用戶確認(rèn)兌換，則主控機(jī)4將用戶兌換的請(qǐng)求發(fā)送至信息服務(wù)器17，由服務(wù)器進(jìn)行自動(dòng)處理。
[0037]此外，用戶在離開時(shí)，可以操作觸摸顯示屏3上的退出選項(xiàng)，將當(dāng)前登錄進(jìn)入的個(gè)人身份信息取消；如果用戶忘記取消，主控機(jī)會(huì)在無(wú)操作的情況下等待5秒鐘自動(dòng)退出登錄。
【權(quán)利要求】
1.一種智能垃圾回收桶，該桶包括身份識(shí)別模塊，用于識(shí)別使用垃圾桶的用戶身份。
2.如權(quán)利要求1所述的智能垃圾回收桶，還包括垃圾稱重模塊，用于稱量垃圾桶內(nèi)垃圾的重量。
3.如權(quán)利要求1所述的智能垃圾回收桶,還包括垃圾桶容量檢測(cè)模塊,用于檢測(cè)垃圾桶內(nèi)垃圾的容量。
4.如權(quán)利要求2或3所述的智能垃圾回收桶，其中所述垃圾桶容量檢測(cè)模塊包括至少一個(gè)位置傳感器，檢測(cè)垃圾桶內(nèi)垃圾的容量，判斷桶內(nèi)剩余空間，向中心系統(tǒng)定時(shí)反饋；所述垃圾桶稱重模塊包括應(yīng)變片或壓力傳感器。
5.如權(quán)利要求1所述的智能垃圾回收桶，還包括人機(jī)交互模塊，用于顯示用戶信息。
6.如權(quán)利要求5所述的智能垃圾回收桶，其中所述人機(jī)交互模塊包括觸摸顯示屏和條碼打印裝置。
7.如權(quán)利要求5所述的智能垃圾回收桶，該人機(jī)交互模塊包括可以手動(dòng)輸入會(huì)員號(hào)進(jìn)行信息查詢的部件；并且垃圾投放后，可以打印回執(zhí)單。
8.如權(quán)利要求1所述的智能垃圾回收桶，還包括無(wú)線上網(wǎng)模塊，該模塊利用網(wǎng)絡(luò)與中心系統(tǒng)信息通訊；和/或主控模塊，根據(jù)輸入向垃圾桶各個(gè)模塊發(fā)出操作指令。
9.如權(quán)利要求1所述的智能垃圾回收桶，其中所述身份識(shí)別模塊包括RFID讀寫器、圖形一維碼識(shí)別裝置、圖形二維碼識(shí)別裝置、手動(dòng)輸入部件中的至少一種。
10.如權(quán)利要求1所述的智能垃圾回收桶，該桶包括具有齒輪的傳動(dòng)裝置的入口開閉裝置，能根據(jù)控制指令打開或關(guān)閉垃圾桶入口。
【文檔編號(hào)】G06K17/00GK103569550SQ201310053656
【公開日】2014年2月12日 申請(qǐng)日期:2013年2月20日 優(yōu)先權(quán)日:2013年2月20日
【發(fā)明者】鄭皓元, 汪劍超 申請(qǐng)人:鄭皓元, 汪劍超