一种基于多源传感器的智能垃圾分类系统

阅读：评论：0

本发明设计垃圾分类处理技术领域，特别涉及一种基于多源传感器的智能垃圾分类处理装置。

背景技术：

随着社会的进步和经济的高速发展，人们的生活水平不断提高，对于建设智慧、绿、环保型城市的需求日益强烈。而伴随着高质量的生活到来，各种生活垃圾也与日俱增，极大的增加了我国的环境压力，垃圾分类成为了我国实现绿环保、资源循环这目标的一大难题。垃圾分类是对垃圾进行处理前的准备，高效的垃圾分类既能够让生活垃圾变废为宝，也有利于保护好生活环境，同时可在经济效益、社会效益和环境效益等多方面取得成效，对我国乃至世界都有着深远的意义。目前，我国的垃圾站采用集中回收垃圾方法，由居民将生活垃圾打包丢弃至公共垃圾桶。一方面受制于大部分居民的垃圾分类意识薄弱，另一方面，现代产品材料更加复杂多元化，受投放人对垃圾分类知识的掌握不够精准，会产生乱投、错投现象，使得垃圾分类难以有效实施。生活中常用分类的垃圾箱，大多就是简单的用几个不同空箱组合放置在一起，且在进行垃圾丢弃放置时需要手动开关箱门，甚至有垃圾箱完全露天无任何封闭措施，这会导致投放人直接接触到垃圾箱中的大量细菌、病毒，或被这些挥发性气味所扰，不利于人们的身心健康。

技术实现要素：

为解决以上问题，本发明目的是提供一种基于多源传感器的智能垃圾分类系统及其方法，旨在推动智能垃圾精准分类与物联网大数据远端监测相结合，推进垃圾分类智能化，数据化发展，解决当前城乡垃圾分类效率低，和循环利用率低的现象，提高环卫工作者的效率。本发明目的可以通过以下技术方案予以实现：一种基于多源传感器的智能垃圾分类系统的智能移动式垃圾桶包括太阳能供电系统，自动门控系统，垃圾信息采集系统，分拣驱动系统，实时检测反馈系统和远程监测系统等六个子系统模块构成。太阳能供电系统为整个装置提高工作动力，自动门控系统监测有无垃圾投放，垃圾信息采集系统结合分拣驱动装置对垃圾进行分类识别后精准投放相应垃圾箱内，垃圾检测反馈系统受stm32控制器控制，将垃圾箱内容量检测后对外显示垃圾储量及语音提示与警报，远程监测系统将各垃圾箱内信息实时传送至物联网云端平台。所述太阳能供电系统有顶部太阳能板14采光，支撑粗杆28内置太阳能控制器和蓄电池稳定电压，通过信号线连接垃圾箱内各用电装置；自动门控系统通过支撑杆上固定的微波传感器13检测有无人靠近传送至中央处理器25，通过信号线连接外部垃圾箱自动门开合板12控制开合；垃圾信息识别系统模块由垃圾箱的内壁四周安装由湿度传感器31、金属
探测器33、透明度传感器32、ccd摄像模块20对投放垃圾信息进行两级检测，垃圾箱底嵌入stm32中央控制器25对整个装置数据控制；分拣装置包括在垃圾箱内部安装步进动机21，转向舵机22，传送带与推杆，以隔离板15隔离开可回收垃圾箱、有害垃圾箱、厨余垃圾箱及其他类型垃圾箱四个内部垃圾箱，每个垃圾箱配有半面可翻转箱门；垃圾检测反馈系统模块包括每个箱门顶部安装由激光测距仪18检测箱内垃圾实时容量，中央处理器25汇总识别信息与储量信息，反馈至箱外壁安装的led显示屏10、led指示灯27与扬声器7；远程监测系统模块由箱内壁安装的wifi模块6就近联网上传至物联网云端平台。参照图3所示，所述太阳能光伏板14连接逐日装置29，用于转动太阳能板14自动根据太阳光强大小转动，使之光能得以充分利用，蓄电池与太阳能控制器内置于支撑粗杆28内腔，太阳能板14通过光伏效应转换的电量储存在蓄电池中，由控制器调节输出稳定电压，通过信号线从支撑粗杆28内腔与垃圾箱内各系统模块相连，实现对整个智能垃圾箱的电力支持。所述微波传感器13检测是否有人靠近或垃圾靠近，当在一定范围内检测到人或垃圾时，通过信号线传送信号至中央处理器25，处理器发送指令至垃圾箱顶部的步进动机驱动传送带使得箱顶开合板打开，垃圾分类投放完毕后自动闭合；若存在一类垃圾箱容量已满，则箱顶开合板12闭合，无反应。所述金属传感器33测量垃圾的金属种类，湿度传感器31测量垃圾湿度，透明度传感器32检测垃圾透明度，ccd摄像模块20在垃圾放入托盘后自动激活拍照获取图像信息，四个激光测距传感器18利用测量箱内底部距离转换为容量信息。所述金属探测器33、湿度传感器31、透明度传感器32、ccd摄像模块20、激光测距传感器18均属于垃圾数据信息采集模块。所述所有垃圾数据信息和图像信息由各自传感器通过信号线送至stm32中央处理器中存储并处理。所述步进动21机通过信号线连接处理器，受处理器指令在传送带上托动托盘24定向移动。所述舵机22通过信号线连接处理器，受处理器指令托动托盘24定向翻转投放垃圾。所述wifi模块6用于连接就近公共网，绑定物联网云平台实时传送垃圾信息，并利用北斗卫星定位该垃圾箱位置，便于环卫工作者快捷到需要清理的垃圾箱。所述中央处理器stm32包括信息存储与处理，统一连接各传感装置，驱动装置及反馈装置，接受各传感器信息，处理后发送相应指令至各模块，内部设有基于卷积神经网络的视觉识别代码，用以精准分析垃圾种类。所述卷积神经网络的训练样本源于网络已有的大量图片信息，同时在使用过程中的垃圾拍照图片信息会在云端平台统计，远程数据库优化，不断提高垃圾分类精确性。所述led显示屏10、led指示灯27、连接语音合成模块的扬声器7均与中央处理器25通过导线连接，受中央处理器25指令控制。当某类垃圾箱经激光检测容量下雨限定值时，相应垃圾箱外围的led指示灯27搭建的文字显示红，未达到阈值垃圾箱外led指示灯27文字显示绿。led显示屏10受中央处理器25控制，将各垃圾箱内具体垃圾数值实时显示，同时每
次垃圾投放将显示投放垃圾种类，扬声器7同时发出语音提示。与语音合成模块搭建的扬声器，在任一垃圾箱满后会发出相应语音提示，垃圾箱顶部开合板被自动锁死，同时远程监测平台会及时通知附近环卫工作者清理垃圾箱。所述lcd显示屏8为外置屏，连接wifi模块6播放公益广告，亦可安装海报板，可根据需要补充安装或拆卸相应板块。参照图1所示，所述智能移动式垃圾箱，箱体底部安装有万向轮1和转轴2，可以使垃圾箱位置不在固定，根据周围环境变化进行实时调整位置。进一步地，万向轮1本身可以灵活转向移动，在万向轮1上固定转轴2和连接器3，使转轴2可以翻转平放，变移动式为固定式。参照图7所示，一种基于多源传感器的智能垃圾分类系统包括以下步骤：s1、人体靠近时，微波传感器激13活自动门，步进动机推动传送带开启开合板12。s2、垃圾放入开合板正下方的托盘24，激活金属传感器33、湿度传感器31、透明高度传感器32进行垃圾信息识别，同时触发ccd高清摄像头20拍照，获取垃圾图片。各检测装置将湿度、透明性、金属种类等数据信息及图像信息传送至处理器。s3、stm32处理器基于已植入的卷积神经网络的视觉识别代码和各多源传感器组合数据判断代码进行两级判别。s4、垃圾分类识别后，数据信息处理指令传至各输出模块平台。wifi模块6将识别信息送至云端平台储存，语音模块通过扬声器7播报垃圾种类，led显示屏10显示垃圾投放种类及各箱内容量，步进动机21结合舵机22接受指令后移动相应设置区域垃圾投放。垃圾投入对应垃圾箱内，激活激光测距传感器18测量相应垃圾箱内容量，并更新led显示屏10上各垃圾箱内容量信息。垃圾箱内容量每次更新，数据信息上传至云端平台。当垃圾容量大于等于系统设定的阈值时相应垃圾箱外的led指示27灯构成的文字显示红，垃圾箱顶部开合板12锁死，同时发送警报信息至云平台，通知就近区域的环卫工作者及时清理垃圾。wifi模块6连接北斗导航，自带定位系统，环卫工作者可以更具警报信息精准定位所需处理的垃圾箱位置。通过指示灯27颜变化，可以确定垃圾箱已清理，同时开合板12解除锁定。
34.一种基于多源传感器的智能垃圾分类系统构建了智能分类垃圾箱与远程监测预警相结合的系统，解决了垃圾分类的精准度挺高，实时的信息更新也使其适用于新时代发展下面的复杂产品，基于物联网远程大数据平台，实现了远程信息监测，数据采集及定位，高效的构建了垃圾箱城乡管理，有利于城乡智能化和文明美丽的社会建设。
附图说明
图1为一种基于多源传感器的智能垃圾分类系统的整体结构示意图；图2为一种基于多源传感器的智能垃圾分类系统的内部框架结构示意图；图3为一种基于多源传感器的智能垃圾分类系统的装置局部结构示意图；图4为一种基于多源传感器的智能垃圾分类系统的的右视结构视示意图；图5为一种基于多源传感器的智能垃圾分类系统的仰视结构示意图；图6为一种基于多源传感器的智能垃圾分类系统的系统设计结构框图；
图7为一种基于多源传感器的智能垃圾分类系统的系统运行流程图；图8为一种基于多源传感器的智能垃圾分类系统的云端平台搭建流程图。图中1-万向轮，2-转轴，3-连接器，4-六角螺纹固定孔，5-箱门，6-wifi模块，7-扬声器，8-lcd显示屏，9-箱门拉环，10-led显示屏，11-激光传感器固定装置，12-垃圾桶外箱自动门开合板，13-微波传感器，14-太阳能光伏板，15-隔离板，16-垃圾腔，17-垃圾腔箱门，18-激光测距传感器，19-传送带，20-ccd摄像模块，21-步进动机，22-舵机，23-转心，24-垃圾装盘，25-中央处理器，26-支架，27-led指示灯，28-支撑粗杆，29-太阳能逐日模块，30-固定螺母，31-湿度传感器，32-透明度传感器，33-金属探测器。
具体实施方式
以下结合附图，详细说明该发明实例的实施方案，对发明做进一步阐述。显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。在本发明的描述中，需要理解的是，术语“内壁”、“内腔”、“顶部”、“四周”等指示方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的组件或元件必须具有特定的方位，以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。参照图1所示，一种基于多源传感器的智能垃圾分类系统的智能移动式垃圾桶包括太阳能供电系统，自动门控系统，垃圾信息采集系统，分拣驱动系统，实时检测反馈系统和远程监测系统等六个子系统模块构成。太阳能供电系统为整个装置提高工作动力，自动门控系统监测有无垃圾投放，垃圾信息采集系统结合分拣驱动装置对垃圾进行分类识别后精准投放相应垃圾箱内，垃圾检测反馈系统受stm32控制器控制，将垃圾箱内容量检测后对外显示垃圾储量及语音提示与警报，远程监测系统将各垃圾箱内信息实时传送至物联网云端平台。所述太阳能供电系统有顶部太阳能板采光，支撑粗杆内置太阳能控制器和蓄电池稳定电压，通过信号线连接垃圾箱内各用电装置；自动门控系统通过支撑杆上固定的微波传感器连接中央处理器，通信线连接外部垃圾箱开合板控制开合；垃圾信息识别系统模块由垃圾箱的内壁四周安装由湿度传感器、金属探测器、透明度传感器、ccd摄像模块对投放垃圾信息进行两级检测，垃圾箱底嵌入stm32中央控制器对整个装置数据控制；分拣装置包括在垃圾箱内部安装步进动机，转向舵机，传送带与推杆，以隔离板板隔离开可回收垃圾箱、有害垃圾箱、厨余垃圾箱及其他类型垃圾箱四个内部垃圾箱，每个垃圾箱配有半面可翻转箱门；垃圾检测反馈系统模块包括每个箱门顶部安装由激光测距仪检测箱内垃圾实时容量，中央处理器汇总识别信息与储量信息，反馈至箱外壁安装的led显示屏、led指示灯与扬声器；远程监测系统模块由箱内壁安装的wifi模块就近联网上传至物联网云端平台。参照图3所示，所述太阳能光伏板连接逐日装置，用于转动太阳能板自动根据太阳光强大小转动，使之光能得以充分利用，蓄电池与太阳能控制器内置于支撑杆内腔，太阳能板通过光伏效应转换的电量储存在蓄电池中，由控制器调节输出稳定电压，通过信号线从支撑粗杆内腔与垃圾箱内各系统模块相连，实现对整个智能垃圾箱的电力支持。
所述微波传感器检测是否有人靠近或垃圾靠近，当在一定范围内检测到人或垃圾时，通过信号线传送信号至中央处理器，处理器发送指令至垃圾箱顶部的步进动机驱动传送带使得箱顶开合板打开，垃圾分类投放完毕后自动闭合；若存在一类垃圾箱容量已满，则箱顶开合板闭合，无反应。所述金属传感器测量垃圾的金属种类，湿度传感器测量垃圾湿度，透明度传感器检测垃圾透明度，ccd摄像模块在垃圾放入托盘后自动激活拍照获取图像信息，四个激光测距传感器利用测量箱内底部距离转换为容量信息。所述金属探测器、湿度传感器、透明度传感器、ccd摄像模块、激光测距传感器均属于垃圾数据信息采集模块。所述所有垃圾数据信息和图像信息由各自传感器通过信号线送至stm32中央处理器中存储并处理。所述步进动机通过信号线连接处理器，受处理器指令在传送带上托动托盘定向移动。所述舵机通过信号线连接处理器，受处理器指令托动托盘定向翻转投放垃圾。所述wifi模块用于连接就近公共网，绑定物联网云平台实时传送垃圾信息，并利用北斗卫星定位该垃圾箱位置，便于环卫工作者快捷到需要清理的垃圾箱。所述中央处理器stm32包括信息存储与处理，统一连接各传感装置，驱动装置及反馈装置，接受各传感器信息，处理后发送相应指令至各模块，内部设有基于卷积神经网络的视觉识别代码，用以精准分析垃圾种类。所述卷积神经网络的训练样本源于网络已有的大量图片信息，同时在使用过程中的垃圾拍照图片信息会在云端平台统计，远程数据库优化，不断提高垃圾分类精确性。所述led显示屏、led指示灯、连接语音合成模块的扬声器均与中央处理器通过导线连接，受中央处理器指令控制。当某类垃圾箱经激光检测容量下雨限定值时，相应垃圾箱外围的led指示灯搭建的文字显示红，未达到阈值垃圾箱外led指示灯文字显示绿。led显示屏受中央处理器控制，将各垃圾箱内具体垃圾数值实时显示，同时每次垃圾投放将显示投放垃圾种类，扬声器同时发出语音提示。与语音合成模块搭建的扬声器，在任一垃圾箱满后会发出相应语音提示，垃圾箱顶部开合板被自动锁死，同时远程监测平台会及时通知附近环卫工作者清理垃圾箱。所述lcd显示屏为外置屏，连接wifi模块播放公益广告，亦可安装海报板，可根据需要补充安装或拆卸相应板块。参照图1所示，所述智能移动式垃圾箱，箱体底部安装有万向轮和转轴，可以使垃圾箱位置不在固定，根据周围环境变化进行实时调整位置。进一步地，万向轮本身可以灵活转向移动，在万向轮上固定转轴和连接器，使转轴可以翻转平放，变移动式为固定式。参照图7所示，一种基于多源传感器的智能垃圾分类系统包括以下步骤：s1、人体靠近时，微波传感器激活自动门，步进动机推动传送带开启开合板。s2、垃圾放入开合板正下方的托盘，激活金属传感器、湿度传感器、透明高度传感器进行垃圾信息识别，同时触发ccd高清摄像头拍照，获取垃圾图片。各检测装置将湿度、透
明性、金属种类等数据信息及图像信息传送至处理器。s3、stm32处理器基于已植入的卷积神经网络的视觉识别代码和各多源传感器组合数据判断代码进行两级判别。s4、垃圾分类识别后，数据信息处理指令传至各输出模块平台。wifi模块将识别信息送至云端平台储存，语音模块通过扬声器播报垃圾种类，led显示屏显示垃圾投放种类及各箱内容量，步进动机结合舵机接受指令后移动相应设置区域垃圾投放。s5、垃圾投入对应垃圾箱内，激活激光测距传感器测量相应垃圾箱内容量，并更新led显示屏上各垃圾箱内容量信息。s6、垃圾箱内容量每次更新，数据信息上传至云端平台。当垃圾容量大于等于系统设定的阈值时相应垃圾箱外的led指示灯构成的文字显示红，垃圾箱顶部开合板锁死，同时发送警报信息至云平台，通知就近区域的环卫工作者及时清理垃圾。s7、wifi模块连接北斗导航，自带定位系统，环卫工作者可以更具警报信息精准定位所需处理的垃圾箱位置。通过指示灯颜变化，可以确定垃圾箱已清理，同时开合板解除锁定。在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“示例”、“具体示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。

技术特征：

1.一种基于多源传感器的智能垃圾分类系统，其特征在于，包括智能可移动式垃圾箱，所述垃圾箱包括：太阳能供电系统，自动门控系统，垃圾信息采集系统，分拣驱动系统，实时检测反馈系统和远程监测系统等六个子系统模块构成。太阳能供电系统为整个装置提供工作动力，自动门控系统监测有无垃圾投放，垃圾信息采集系统结合分拣驱动装置对垃圾进行分类识别后精准投放相应垃圾箱内，垃圾检测反馈系统受stm32控制器控制，将垃圾箱内容量检测后对外显示垃圾储量及语音提示与警报，远程监测系统将各垃圾箱内信息实时传送至物联网云端平台。2.根据权利要求1所述的一种基于多源传感器的智能垃圾分类系统，其特征在于，所述太阳能供电系统有顶部太阳能板(14)采光，支撑粗杆(28)内内置太阳能控制器和蓄电池稳定电压，通过信号线连接垃圾箱内各用电装置。3.根据权利要求1所述的一种基于多源传感器的智能垃圾分类系统，其特征在于，自动门控系统通过支撑杆上固定的微波传感器(13)检测有无人靠近传送至中央处理器(25)，通过信号线连接外部垃圾箱自动门开合板(12)控制开合。4.根据权利要求1所述的一种基于多源传感器的智能垃圾分类系统，其特征在于，垃圾信息识别系统模块由垃圾箱的内壁四周安装由湿度传感器(31)、金属探测器(33)、透明度传感器(32)、ccd摄像模块(20)对投放垃圾信息进行两级检测，垃圾箱底嵌入stm32中央控制器(25)对整个装置数据控制。5.根据权利要求1所述的一种基于多源传感器的智能垃圾分类系统，其特征在于，分拣装置包括在垃圾箱内部安装步进动机(21)，转向舵机(22)，传送带与推杆，以隔离板(15)隔离开可回收垃圾箱、有害垃圾箱、厨余垃圾箱及其他类型垃圾箱四个内部垃圾箱，每个垃圾箱配有半面可翻转箱门。6.根据权利要求1所述的一种基于多源传感器的智能垃圾分类系统，其特征在于，垃圾检测反馈系统模块包括每个箱门顶部安装由激光测距仪(18)检测箱内垃圾实时容量，中央处理器(25)汇总识别信息与储量信息，反馈至箱外壁安装的led显示屏(10)、led指示灯(27)与扬声器(7)；远程监测系统模块由箱内壁安装的wifi模块(6)就近联网上传至物联网云端平台。7.根据权利要求1所述的一种基于多源传感器的智能垃圾分类系统，其特征在于，所述太阳能光伏板(14)连接逐日装置(29)，用于转动太阳能板(14)自动根据太阳光强大小转动，使之光能得以充分利用，蓄电池与太阳能控制器内置于支撑粗杆(28)内腔，太阳能板(14)通过光伏效应转换的电量储存在蓄电池中，由控制器调节输出稳定电压，通过信号线从支撑粗杆(28)内腔与垃圾箱内各系统模块相连，实现对整个智能垃圾箱的电力支持。8.根据权利要求1所述的一种基于多源传感器的智能垃圾分类系统，其特征在于，所述微波传感器(13)检测是否有人靠近或垃圾靠近，当在一定范围内检测到人或垃圾时，通过信号线传送信号至中央处理器(25)，处理器发送指令至垃圾箱顶部的步进动机驱动传送带使得箱顶开合板打开，垃圾分类投放完毕后自动闭合；若存在一类垃圾箱容量已满，则箱顶开合板(12)闭合，无反应。

技术总结

本发明公开了一种基于多源传感器的智能垃圾分类系统，该智能垃圾分类系统包括智能移动式垃圾桶与物联网云端监测平台两部分。智能移动式垃圾桶包括太阳能供电系统,自动门控系统，垃圾信息识别系统，分拣驱动系统，垃圾检测反馈系统，信息远程监测系统等六个子系统模块。本发明提供的基于多源传感器的智能垃圾分类系统，使用便捷，节能环保，采用移动式设计，可实现垃圾的自动分拣投放，提高资源利用率；基于物联网云平台对垃圾桶内垃圾状态的远程监测，可及时解决垃圾满容与分类异常问题，使环卫工作者工作更加高效化。环卫工作者工作更加高效化。环卫工作者工作更加高效化。