一种基于激光测距的城市垃圾桶容量检测系统技术方案

本发明专利技术公开一种基于激光测距的城市小区垃圾桶容量检测系统，包括激光测距装置以及显控系统，激光测距装置结合Zigbee通信技术和定位技术，负责监测垃圾箱内垃圾容量，多个激光测距装置形成一个自组织网络，以协作地获取监测区域内垃圾箱中垃圾容量；显控系统主要供用户配置网络运行参数、发布监测任务和收集监测数据；用户可以通过此检测系统，远程实时掌握监测区域内垃圾桶中垃圾容量。本发明专利技术具有体积小、部署方便、操作简单、维护便利等优势，能够显著提高垃圾清理效率、避免出现垃圾外溢等环境问题。

A Laser Ranging-based Capacity Detection System for Urban Waste Cans

The invention discloses a capacity detection system for garbage cans in urban residential areas based on laser ranging, which includes laser ranging device and display and control system. The laser ranging device, combined with Zigbee communication technology and positioning technology, is responsible for monitoring garbage capacity in garbage cans. Multiple laser ranging devices form a self-organizing network to cooperatively acquire garbage capacity in garbage cans in monitoring areas. The system is mainly for users to configure network operation parameters, publish monitoring tasks and collect monitoring data. Users can use this detection system to remote real-time grasp the garbage capacity in the monitoring area. The invention has the advantages of small size, convenient deployment, simple operation and convenient maintenance, and can significantly improve the efficiency of garbage cleaning and avoid environmental problems such as garbage spillover.

【技术实现步骤摘要】
一种基于激光测距的城市垃圾桶容量检测系统
本专利技术属于智能物联网技术，具体涉及一种基于激光测距的城市垃圾桶容量检测系统。
技术介绍
为了适应城市发展规模的需要，通常在城市小区中部署大量的垃圾箱，而环卫人员数量通常与垃圾清理任务量不相适应，从而造成现有的垃圾清理存在箱内垃圾持续堆积、垃圾外溢、清理不及时等问题。目前，为了解决此问题，通常通过增加环卫人员和清理频次的措施，但这会增加人力成本和环卫人员的负担。如果能够实时监测垃圾箱中的垃圾容量，自动通知环卫人员清理，可以有效节约环保成本。因此，本专利技术设计一种基于激光测距的城市垃圾桶容量检测装置。
技术实现思路
专利技术目的：本专利技术的目的在于解决现有技术中存在的不足，提供一种基于激光测距的城市垃圾桶容量检测系统。技术方案：本专利技术的一种基于激光测距的城市垃圾桶容量检测系统，包括激光测距装置和显控系统(例如SRB2.0)，所述激光测距装置包括激光测距传感器单元、定位单元、处理器单元、无线通信单元和电源单元，所述激光测距传感器单元测量收集垃圾箱内垃圾容量数据并传输至处理器单元；定位单元获取垃圾箱所在的位置并传输至处理器单元；处理器单元用于处理系统的逻辑事件：控制激光测距传感器和定位单元的工作模式、对两者数据进行融合操作和接收显控系统的命令，无线通信单元用于不同装置之间的远程通信，电源单元为其他单元的正常运行提供所需的能量；所述显控系统包括指令传达模块、数据存储模块以及数据显示模块；传达的指令包括发送采集任务类型、设备运行参数以及更新系统参数，数据存储即是指将采样数据永久存储到本地的关系数据库，数据显示是指将采样数据实时可视化显示；根据将网络中的功能将激光测距传感器单元、定位单元、处理器单元和无线通信单元划分为协调器、路由器和终端。其中，所述激光测距装置设置有两种工作模式，即正常模式和报警模式；正常模式中，用户实时获取激光测距传感器的测量结果；报警模式中，当激光传感器所得数据超过预定阈值，例如垃圾深度值超过垃圾桶的80％，并且两个激光测距值小于桶宽的一半，发送报警信息。进一步的：所述激光测距传感器单元包括两个分别安装于垃圾桶内部侧壁的激光测距传感器，通这过两个激光测距传感器数据的判比，反映垃圾桶内垃圾的分布。进一步的：所述激光测距单元采用两个激光测距传感器，以获取垃圾箱中垃圾容量；所述处理器单元控制激光测距传感器的工作方式、采样垃圾箱容量值的任务，执行生成网络拓扑结构、数据融合；所述无线通信单元采用Zigbee通信技术；所述定位单元采用GPS模块获取消息的精确位置；所述电源单元采用微型锂电池。进一步的：所述用户通过显控系统监测各个垃圾箱垃圾容量信息、电池剩余电量、无线信号质量以及垃圾箱坐标位置，各个激光测距装置上传的数据实时存储在关系数据库，并将其可视化，以便于用户做出决策。进一步的：所述垃圾桶的高度为H宽度为W，两个激光传感器分别一左一右安装于垃圾桶深度值为0.8H处的侧壁，这两个激光测距传感器位于同一水平面上且相互错位，两者独立工作，其具体检测过程包括以下情况：(A)经过10秒间隔的多次监测，左右两个激光传感器得出对应的激光测距值Wl和Wr；若发现Wl＝Wr＝W，则判定垃圾箱内的垃圾量没有达到垃圾桶高度的80％，环卫人员不需要执行清理任务；(B)经过10秒间隔的多次监测，左右两个激光传感器得出对应的激光测距值Wl和Wr；若出现Wl>W/2且Wr＜W/2的情况或出现Wl＜W/2且Wr>W/2的情况，此时垃圾达到80％，垃圾箱内垃圾为异常分布，仍然存在容量空间，此时若判定垃圾箱内的垃圾量低于预定阈值，则不会发出报警，环卫人员不需要执行清理任务；(C)经过10秒间隔的多次监测，通过左右两个激光传感器得出激光测距值Wl和Wr；若出现Wl＜W/2且Wr＜W/2情况，则判定垃圾箱内垃圾为正常分布，此时若判定垃圾箱内的垃圾量高于预定阈值，环卫人员需要执行清理任务。进一步的：将监控区域内众多的装置，划分为一个协调器、少量的路由器和众多的终端；协调器进行成员身份管理、链路状态信息管理以及分组转发；路由器执行应用任务、以及将协调器的命令分组转发至终端、将终端的数据分组转发至协调器；终端执行来自路由器的命令分组，并将数据分组发送至路由器；路由器具备数据融合能力，利用路由器的本地计算和存储能力处理数据的融合，去掉冗余信息，从而降低路由器的能量消耗；通过配置三种不同类型的激光测距装置，便可以形成一个自组织的、多跳的、簇状无线传感器网络；该无线传感器网络采用路由算法和MAC算法对通信装置进行直接访问和控制。进一步的：所述网络拓扑结构通信模式包含点播、组播和广播；点播模式下，用户实时查询监测区域内某个激光测距装置的垃圾深度值；组播模式下，用户实时查询监测区域内若干个激光测距装置的垃圾深度值；广播模式下，用户实时查询监测区域内所有激光测距装置的垃圾深度值；且上述网络通信模式均可实现单次性和周期性运行；单次运行模式下，处理器单元只上传一次数据；周期性运行模式下，处理器单元将按照显控系统指定的时间间隔上传指定次数的数据。有益效果：本专利技术利用显控系统和激光测距装置的结合，方便环卫人员实时获取监控区域内所有垃圾桶中垃圾容量，从而决策是否清理垃圾桶，这将极大地改善目前的垃圾清理现状，降低清理垃圾的运行成本。附图说明图1为本专利技术的结构示意图；图2为本专利技术的激光测距装置安装图；图3为本专利技术的显控系统；图4为本专利技术的网络拓扑图；图5为本专利技术三种检测情况示意图。具体实施方式下面对本专利技术技术方案进行详细说明，但是本专利技术的保护范围不局限于所述实施例。如图1所示，本专利技术的一种基于激光测距的城市垃圾桶容量检测系统，包括激光测距装置和显控系统，激光测距装置包括激光测距单元、定位单元、处理器单元、无线通信单元和电源单元，激光测距传感器单元测量收集垃圾箱内垃圾容量数据并传输至处理器单元，激光测距传感器单元包括两个分别安装于垃圾桶内部侧壁的激光测距传感器，通这过两个激光测距传感器数据的判比，反映垃圾桶内垃圾的分布；定位单元获取垃圾箱所在的位置并传输至处理器单元；处理器单元用于处理系统的逻辑事件，无线通信单元用于不同装置之间的远程通信，电源单元为其他单元的正常运行提供所需的能量；显控系统主包含指令传达、数据存储以及数据显示部分组成；传达的指令包括发送采集任务类型、设备运行参数以及更新系统参数，数据存储即是指将网络数据永久存储到本地，数据显示是指将网络数据实时可视化显示；其中，激光测距装置设置有两种工作模式，即正常模式和报警模式；正常模式中，用户实时获取激光测距传感器的测量结果；报警模式中，当激光传感器所得数据超过预定阈值，即垃圾深度值超过垃圾桶的80％，并且两个激光测距值小于桶宽的一半，发送报警信息。如图5所示，上述垃圾桶的高度为H宽度为W，两个激光传感器分别一左一右安装于垃圾桶深度值为0.8H处的侧壁，这两个激光测距传感器位于同一水平面上且相互错位，两者独立工作，其具体检测过程包括以下情况：(A)经过10秒间隔地多次监测，左右两个激光传感器得出对应的激光测距值Wl和Wr；若发现Wl＝Wr＝W，则判定垃圾箱内的垃圾量没有达到垃圾桶高度的80％，环卫人员不需要执行清理任务；(B)经过10秒间隔地多次监测，左右两个激光本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于激光测距的城市垃圾桶容量检测系统，其特征在于：包括激光测距装置和显控系统，所述激光测距装置包括激光测距传感器单元、定位单元、处理器单元、无线通信单元和电源单元，所述激光测距传感器单元测量收集垃圾箱内垃圾容量数据并传输至处理器单元；定位单元获取垃圾箱所在的位置并传输至处理器单元；处理器单元用于处理系统的逻辑事件：控制激光测距传感器和定位单元的工作模式、对两者数据进行融合操作和接收显控系统的命令，无线通信单元用于不同装置之间的远程通信，电源单元为其他单元的正常运行提供所需的能量；所述显控系统包括指令传达模块、数据存储模块以及数据显示模块；传达的指令包括发送采集任务类型、设备运行参数以及更新系统参数，数据存储即是指将采样数据永久存储到本地的关系数据库，数据显示是指将采样数据实时可视化显示；根据将网络中的功能将激光测距传感器单元、定位单元、处理器单元和无线通信单元划分为协调器、路由器和终端；其中，所述激光测距装置设置有两种工作模式，即正常模式和报警模式；正常模式中，用户实时获取激光测距传感器的测量结果；报警模式中，当激光传感器所得数据超过预定阈值发送报警信息。

【技术特征摘要】
1.一种基于激光测距的城市垃圾桶容量检测系统，其特征在于：包括激光测距装置和显控系统，所述激光测距装置包括激光测距传感器单元、定位单元、处理器单元、无线通信单元和电源单元，所述激光测距传感器单元测量收集垃圾箱内垃圾容量数据并传输至处理器单元；定位单元获取垃圾箱所在的位置并传输至处理器单元；处理器单元用于处理系统的逻辑事件：控制激光测距传感器和定位单元的工作模式、对两者数据进行融合操作和接收显控系统的命令，无线通信单元用于不同装置之间的远程通信，电源单元为其他单元的正常运行提供所需的能量；所述显控系统包括指令传达模块、数据存储模块以及数据显示模块；传达的指令包括发送采集任务类型、设备运行参数以及更新系统参数，数据存储即是指将采样数据永久存储到本地的关系数据库，数据显示是指将采样数据实时可视化显示；根据将网络中的功能将激光测距传感器单元、定位单元、处理器单元和无线通信单元划分为协调器、路由器和终端；其中，所述激光测距装置设置有两种工作模式，即正常模式和报警模式；正常模式中，用户实时获取激光测距传感器的测量结果；报警模式中，当激光传感器所得数据超过预定阈值发送报警信息。2.根据权利要求1所述的基于激光测距的城市垃圾桶容量检测系统，其特征在于：所述激光测距传感器单元包括两个分别安装于垃圾桶内部侧壁的激光测距传感器，通这过两个激光测距传感器数据的判比，反映垃圾桶内垃圾的分布和垃圾容量。3.根据权利要求1所述的基于激光测距的城市垃圾桶容量检测系统，其特征在于：所述处理器单元控制激光测距传感器的工作方式、采样垃圾箱容量值的任务，执行生成网络拓扑结构、数据融合；所述无线通信单元采用Zigbee通信技术；所述定位单元采用GPS模块获取消息的精确位置；所述电源单元采用微型锂电池。4.根据权利要求1所述的基于激光测距的城市垃圾桶容量检测系统，其特征在于：所述用户通过显控系统监测各个垃圾箱垃圾容量信息、电池剩余电量、无线信号质量以及垃圾箱坐标位置，各个激光测距装置上传的数据实时存储在关系数据库，并将其可视化，以便于用户做出决策。5.根据权利要求2所述的基于激光测距的城市垃圾桶容量检测系统，其特征在于：所述垃圾桶的高度为H宽度为W，两...

【专利技术属性】
技术研发人员：郑尚，于化龙，刘伟，邹海涛，王琦，高尚，
申请(专利权)人：江苏科技大学，
类型：发明
国别省市：江苏,32