智能垃圾回收系统及垃圾桶溢满处理方法技术方案

本发明专利技术公开了智能垃圾回收系统及垃圾桶溢满处理方法，包括智能垃圾桶、智能垃圾车、微信小程序客户端以及上位机监控中心，智能垃圾桶包括垃圾桶桶体、垃圾桶控制器、垃圾检测装置、桶盖翻转装置、垃圾桶定位装置和垃圾桶通信装置，垃圾桶定位装置通过GPS定位，本发明专利技术的垃圾检测是通过红外对管实现，当垃圾桶的垃圾达到了一定的高度阻挡红外光线而触发垃圾溢满报警信号，这种垃圾量检测方式比较现有的技术提高了垃圾量检测的准确性，将ZigBee网络技术和GPRS通信方式技术结合使用，降低了现有技术智能垃圾桶均采用GPRS网络通信带来的高昂成本。

Intelligent garbage collection system and garbage overflow processing method

The invention discloses an intelligent garbage collection system and overflowing trash processing methods, including intelligent trash, garbage truck, WeChat smart applet client and PC monitoring center, including trash barrel, trash, garbage controller detection device, the barrel cover turning device, trash positioning device and communication device for intelligent garbage bin the bucket, trash positioning device through GPS positioning, garbage detection of the present invention is through infrared tube, when the rubbish reached the high barrier infrared light triggered garbage overflow alarm signal, this garbage detection method are compared with the existing technology to improve the accuracy of the amount of waste detection, combining the technology of ZigBee network technology and GPRS communication method, reduce the existing technology of intelligent ashbin adopts GPRS network communication brings high cost.

【技术实现步骤摘要】
智能垃圾回收系统及垃圾桶溢满处理方法
本专利技术涉及垃圾回收领域，具体涉及智能垃圾回收系统及垃圾桶溢满处理方法。
技术介绍
目前，在生活小区或者校园里面，智能垃圾回收系统主要包括用于存放垃圾的垃圾桶、人体靠近感应装置、语音提示装置、GPS定位装置、GPRS通信装置以及桶体里面有安装有重量检测装置。垃圾桶根据重量检测传感器的信息判断当前垃圾桶的垃圾溢满情况，当人体靠近垃圾桶时，会根据垃圾桶的溢满情况给用户提示相关的溢满信息。通过控制中心的监控平台，负责人可以了解垃圾桶的分布信息以及每个垃圾桶的满空状态，然后根据实际情况安排环卫工作人员进行处理。现有的智能垃圾回收系统具有以下问题：垃圾检测装置采用重量检测不合理，一般垃圾的重量和体积之间没有确切的关系，垃圾可能存在质量较大但是体积较小，或者质量较小体积较大的情况。这些情况都会导致垃圾的满空状态监测出现差错，进而导致垃圾处理的效率不高，不能很好地解决传统垃圾桶固有的缺陷。智能垃圾回收系统的控制中心是需要通过GPRS网络进行实时监控，除了产生网络通信的相关成本，控制中心对每一个垃圾桶进行独立式管理，无形中增加了监控系统设计的复杂度以及管理难度。这种系统是根据垃圾桶的GPS的位置信息结合检测的满空状态，后台再安排环保工作人员进行处理。这里需要花费较大的人力物力，此外时效性不能得到保证。垃圾桶的主要采用了蓄电池进行供电，电池供电带来的问题给系统的维护增加了难度。垃圾系统回收更多地关注垃圾溢满以后的处理，对于用户体验没有仔细考虑。当垃圾桶溢满没有得到及时的处理时，用户需要投掷垃圾时，垃圾桶此时不能提供服务。可以看到垃圾回收系统的设计缺乏了人性化引导设计，这对于公共服务的质量有很大的影响。现有的溢满垃圾桶的垃圾回收需要人工处理，这带来的人力物力成本大而且时效性差，都给使用垃圾桶带来很多问题。
技术实现思路
本专利技术的目的是为解决上述不足，提供智能垃圾回收系统及垃圾桶溢满处理方法。本专利技术的目的是通过以下技术方案实现的：智能垃圾回收系统，包括智能垃圾桶、智能垃圾车、微信小程序客户端以及上位机监控中心，智能垃圾桶包括垃圾桶桶体、垃圾桶控制器、垃圾检测装置、桶盖翻转装置、垃圾桶定位装置和垃圾桶通信装置，垃圾桶定位装置通过GPS定位，智能垃圾车的车身包括车体控制装置、驱动装置、动力装置与转向装置、GPS定位模块、垃圾桶识别装置、距离感应装置、垃圾桶回收装置以及垃圾存储箱，车体控制装置设置在垃圾车车身的后部，车体控制装置为三层结构，底层是电源管理模块，中间层是驱动装置，上层包括智能车的微控制器、无线发射接收模块、GPS模块、距离信号接口、垃圾回收系统控制接口、程序调试接口、GPS天线接口、车体驱动装置控制接口以及垃圾桶识别装置信号接口，电源管理模块根据控制模块的不同电压要求进行调整并合理分配电能，驱动转置根据上层的控制信号，结合电源电压的输入，对施加在电机电压进行调配，微控制器与无线模块相连接，接收垃圾桶在垃圾车上的位置确认信息；GPS模块与GPS天线接口连接，保证GPS信号接收的稳定，微控制器通过GPS模块获取当前位置信息；微控制器分别与距离信号接口、垃圾回收系统控制接口、程序调试接口、车体驱动装置控制接口相连，由此获取相关的数据信息以及输出控制信号，垃圾桶回收装置包括回收装置和垃圾存储箱，回收装置设置在车身的两边位置，包括四个滚珠直线导轨滑台以及滑台驱动装置，滑台机构由步进电机、丝杠、滑块托盘以及滑台底座组成，步进电机作为滑台机构的传动装置固定在滑台的后部，连接着丝杠，滑块嵌入丝杠的上面，其内部齿轮与丝杠相连，齿轮间的贴合运动将丝杠的转动转化为滑块水平方向上的平移运动，四个滑台两两组成一个机械臂，机械臂的动作分为水平与垂直两个方向的指向运动，垃圾存储箱设置在车体的中央部分，嵌入在回收装置的两个机械臂的中间，为两层结构，底层存放垃圾回收装置的驱动部分与电池供电模块，上层为回收垃圾的存放区。垃圾桶桶体采用颜色或形状辨识度较高的材料和外形，以便智能垃圾车摄像头识别装置能够在垃圾桶定位精度外准确的识别到智能垃圾桶；智能垃圾桶左右各安装一对耳状臂叉，用过智能垃圾车上的机械臂将垃圾桶抬起。垃圾桶识别装置与距离感应装置设置在车体的最前面部分，垃圾桶识别装置包括彩色摄像头、图像识别处理器、串口通信接口、二维转向云台以及驱动云台转向的舵机组成，摄像头与图像识别处理器以及串口集成在一块电路板形成图像识别模块，此模块安装在二维平台上。垃圾车根据监控中心提供的路径规划信息进行自主导航移动，接近垃圾桶的附近距离时，将GPS智能车导航控制转换为智能车的图像识别控制。垃圾桶的识别模块采用OpenMV板载上的OV7752摄像头进行获取实时图像信息，通过OpenMV上搭载的MicroPhthon解析器进行图像处理，通过LAB色彩模型进行彩色图像的阈值分割，锁定设定的颜色区域，从而实现目标物体的定位。微信小程序客户端在设计界面中嵌入实时地图，地图上标识出校园内垃圾桶的分布位置以及当前垃圾桶的状态标识。上位机系统采用的是在虚拟仪器软件labview上调用百度地图的形式显示，在保证电脑连上互联网的基础上运行labview，通过以定时5s的时间扫描串口，电脑通过串口连接另外一个GSM模块，接收来自垃圾桶的GSM模块发送过来的数据，每次接收的数据包含垃圾桶的编号以及经纬度，当扫描到串口有数据发送过来的时候，首先校验是否合理，待校验合理后，通过TCP的方式访问百度地图API接口再在上位机labviw的地图上显示出坐标，即代表垃圾桶的坐标。智能垃圾回收系统垃圾桶溢满处理方法，具体处理方法步骤如下：第一步：智能垃圾桶按照实际需要均匀分布安装在校园内，智能垃圾桶的位置是固定的，将垃圾桶的位置信息获取并且保存垃圾回收系统的数据库中，垃圾桶内设置有红外对管检测装置，该装置用于检测垃圾桶的垃圾量，当垃圾塞满时，垃圾将会阻挡了红外对管的光线传输，红外对管将光线被阻挡的信息传输发送给垃圾桶的控制器；第二步：垃圾桶控制器接收到红外对管的信息，进行反复确认后，通过ZigBee的无线终端节点，将此时垃圾桶的状态信息发送给区域内ZigBee网络的协调器，协调器接收到信息后，传输信号给当前区域垃圾桶的总控制器，总控制器将信息通过GPRS网络将信息传送回监控中心；第三步：监控中心通过GPRS网络与智能垃圾车建立联系，获取垃圾车当前的位置，将车的位置信息与数据库存储的位置信息结合，经过路径规划设定回收车的行驶路线，智能垃圾车结合控制中心的路线规划与实时获取到的位置信息进行控制智能垃圾车移动；第四步：智能垃圾车移动至垃圾桶的附近区域内，智能垃圾车由GPS位置反馈控制转换为垃圾桶位置识别模块识别自主移动控制，智能垃圾车通过微型机器视觉模块获取识别到的垃圾桶位置信息，结合此数据信息控制智能车的行驶，智能车控制器控制着动力转置以及转向装置，根据实时反馈信号不断调整回收车的位置，最终回收车的车体方向与垃圾桶垂直，回收车靠近垃圾桶的过程中，当距离检测装置检测距离小于一定的范围时，智能车停止信号触发，智能车的动力转置停止工作；第五步：智能垃圾车的无线模块与垃圾桶的无线模块通过自建2.4G无线网络建立起联系，两边联网成功后，触发智能车上的回收转置工作，回收车上的本文档来自技高网...

【技术保护点】
智能垃圾回收系统，包括智能垃圾桶、智能垃圾车、微信小程序客户端以及上位机监控中心，其特征在于：智能垃圾桶包括垃圾桶桶体、垃圾桶控制器、垃圾检测装置、桶盖翻转装置、垃圾桶定位装置和垃圾桶通信装置，垃圾桶定位装置通过GPS定位，智能垃圾车的车身包括车体控制装置、驱动装置、动力装置与转向装置、GPS定位模块、垃圾桶识别装置、距离感应装置、垃圾桶回收装置以及垃圾存储箱，车体控制装置设置在垃圾车车身的后部，车体控制装置为三层结构，底层是电源管理模块，中间层是驱动装置，上层包括智能车的微控制器、无线发射接收模块、GPS模块、距离信号接口、垃圾回收系统控制接口、程序调试接口、GPS天线接口、车体驱动装置控制接口以及垃圾桶识别装置信号接口，电源管理模块根据控制模块的不同电压要求进行调整并合理分配电能，驱动转置根据上层的控制信号，结合电源电压的输入，对施加在电机电压进行调配，微控制器与无线模块相连接，接收垃圾桶在垃圾车上的位置确认信息；GPS模块与GPS天线接口连接，保证GPS信号接收的稳定，微控制器通过GPS模块获取当前位置信息；微控制器分别与距离信号接口、垃圾回收系统控制接口、程序调试接口、车体驱动装置控制接口相连，由此获取相关的数据信息以及输出控制信号，垃圾桶回收装置包括回收装置和垃圾存储箱，回收装置设置在车身的两边位置，包括四个滚珠直线导轨滑台以及滑台驱动装置，滑台机构由步进电机、丝杠、滑块托盘以及滑台底座组成，步进电机作为滑台机构的传动装置固定在滑台的后部，连接着丝杠，滑块嵌入丝杠的上面，其内部齿轮与丝杠相连，齿轮间的贴合运动将丝杠的转动转化为滑块水平方向上的平移运动，四个滑台两两组成一个机械臂，机械臂的动作分为水平与垂直两个方向的指向运动，垃圾存储箱设置在车体的中央部分，嵌入在回收装置的两个机械臂的中间，为两层结构，底层存放垃圾回收装置的驱动部分与电池供电模块，上层为回收垃圾的存放区。...

【技术特征摘要】
1.智能垃圾回收系统，包括智能垃圾桶、智能垃圾车、微信小程序客户端以及上位机监控中心，其特征在于：智能垃圾桶包括垃圾桶桶体、垃圾桶控制器、垃圾检测装置、桶盖翻转装置、垃圾桶定位装置和垃圾桶通信装置，垃圾桶定位装置通过GPS定位，智能垃圾车的车身包括车体控制装置、驱动装置、动力装置与转向装置、GPS定位模块、垃圾桶识别装置、距离感应装置、垃圾桶回收装置以及垃圾存储箱，车体控制装置设置在垃圾车车身的后部，车体控制装置为三层结构，底层是电源管理模块，中间层是驱动装置，上层包括智能车的微控制器、无线发射接收模块、GPS模块、距离信号接口、垃圾回收系统控制接口、程序调试接口、GPS天线接口、车体驱动装置控制接口以及垃圾桶识别装置信号接口，电源管理模块根据控制模块的不同电压要求进行调整并合理分配电能，驱动转置根据上层的控制信号，结合电源电压的输入，对施加在电机电压进行调配，微控制器与无线模块相连接，接收垃圾桶在垃圾车上的位置确认信息；GPS模块与GPS天线接口连接，保证GPS信号接收的稳定，微控制器通过GPS模块获取当前位置信息；微控制器分别与距离信号接口、垃圾回收系统控制接口、程序调试接口、车体驱动装置控制接口相连，由此获取相关的数据信息以及输出控制信号，垃圾桶回收装置包括回收装置和垃圾存储箱，回收装置设置在车身的两边位置，包括四个滚珠直线导轨滑台以及滑台驱动装置，滑台机构由步进电机、丝杠、滑块托盘以及滑台底座组成，步进电机作为滑台机构的传动装置固定在滑台的后部，连接着丝杠，滑块嵌入丝杠的上面，其内部齿轮与丝杠相连，齿轮间的贴合运动将丝杠的转动转化为滑块水平方向上的平移运动，四个滑台两两组成一个机械臂，机械臂的动作分为水平与垂直两个方向的指向运动，垃圾存储箱设置在车体的中央部分，嵌入在回收装置的两个机械臂的中间，为两层结构，底层存放垃圾回收装置的驱动部分与电池供电模块，上层为回收垃圾的存放区。2.根据权利要求1所述的智能垃圾回收系统，其特征在于：所述的垃圾桶桶体采用颜色或形状辨识度较高的材料和外形，以便智能垃圾车摄像头识别装置能够在垃圾桶定位精度外准确的识别到智能垃圾桶；智能垃圾桶左右各安装一对耳状臂叉，用过智能垃圾车上的机械臂将垃圾桶抬起。3.根据权利要求1所述的智能垃圾回收系统，其特征在于：所述的垃圾桶识别装置与距离感应装置设置在车体的最前面部分，垃圾桶识别装置包括彩色摄像头、图像识别处理器、串口通信接口、二维转向云台以及驱动云台转向的舵机组成，摄像头与图像识别处理器以及串口集成在一块电路板形成图像识别模块，此模块安装在二维平台上。4.根据权利要求1所述的智能垃圾回收系统，其特征在于：所述的垃圾车根据监控中心提供的路径规划信息进行自主导航移动，接近垃圾桶的附近距离时，将GPS智能车导航控制转换为智能车的图像识别控制。5.根据权利要求1所述的智能垃圾回收系统，其特征在于：所述的垃圾桶的识别模块采用OpenMV板载上的OV7752摄像头进行获取实时图像信息，通过OpenMV上搭载的MicroPhthon解析器进行图像处理，通过LAB色彩模型进行彩色图像的阈值分割，锁定设定的颜色区域，从而实现目标物体的定位。6.根据权利要求1所述的智能垃圾回收系统，其特征在于：所述的微信小程序客户端在设计界面中嵌入实时地图，地图上标识出校园内垃圾桶的分布位置以及当前垃圾桶的状态标识。7.根据权利要求1所述的智能垃圾回收系统，其特征在于：所述的上位机系统采用的是在虚拟仪器软件labview上调用百度地图的形式显示，在保证电脑连上互联网的基础上运行labview，通过以定时5s的时间扫描串口，电脑通过串口连接另外一个GSM模块，接收来自垃圾桶的GSM模块发送过来的...

【专利技术属性】
技术研发人员：王洪涛，谭开坤，张兆康，石煜，谭林祥，
申请(专利权)人：五邑大学，
类型：发明
国别省市：广东,44