一种智能垃圾箱、垃圾清运管理系统和方法与流程

本申请涉及物联网领域，尤其涉及基于物联网的垃圾分类管理技术。

背景技术：

随着城市化进程的不断深入和经济的飞速发展，虽然提高了人们的生活水平，却也带来了一些负面的影响，在这之中垃圾就是十分重要的一个方面，现在城市之中垃圾的总量呈现逐年上升的态势，为了更方便的做好垃圾的回收与处理，现在都提倡垃圾分类，特别是在城市中，不管是在广场还是在小区甚至是在每一个角落的垃圾箱上都分门别类了，要求人们将不同的垃圾丢至不同的垃圾箱中，一些社区和街道都采用免费发放垃圾袋来促使人们提高垃圾分类回收的意识，但是就目前的形式看来，效果并不理想，很多用户在垃圾袋中的垃圾装满后，依旧是走到垃圾箱跟前随手丢进垃圾箱中，这样在垃圾箱中的垃圾的种类依旧是十分混乱的，这对于垃圾的处理几乎是一点作用也没起到，因此要想增强垃圾分类回收效果，提升城市环境必须采用更加完善的环卫设备和推行更加可行的操作方法。

NB-IoT(Narrow Band Internet of Things)蜂窝的窄带物联网的一个新兴的技术，支持低功耗设备在广域网的蜂窝数据连接，是万物互联网络的一个重要分支。NB-IoT构建于蜂窝网络，只消耗大约180KHz的带宽，可直接部署于GSM网络、UMTS网络或LTE网络，以降低部署成本、实现平滑升级。NB-IoT具有以下特点：支持待机时间长，电池寿命至少10年；支撑海量连接的能力，NB-IoT一个扇区能够支持10万个连接；对网络连接要求较高设备的高效连接，同时还能提供非常全面的室内蜂窝数据连接覆盖；模块成本低。

中国专利申请号为CN201520800606.3，该实用新型涉及一种用于智能垃圾箱的基于计算机网络的智能信息台。包括设置在智能垃圾箱内的智能信息台电路及电池及设置在智能垃圾箱上的无线AP发射器、监控摄像机、广播音箱、对讲设备、信息发布屏、信息查询显示屏、紧急报警按钮、照明灯、读卡器、太阳能采集板。智能信息台电路包括控制通讯模块、无线AP发射模块、监控模块、广播模块、对讲模块、信息发布模块、信息查询模块、报警模块、照明模块、读卡器模块、电源模块。智能垃圾箱在满足垃圾分类、溢满通知、压缩、除味、感应投放功能的同时实现了无线网络覆盖、网络视频监控、公共广播及对讲、信息发布、信息查询、紧急报警、智能照明、人员定位、太阳能供电等多种功能在网络中统一管理。

中国专利申请号为CN 201110025763.8，该发明公开了一种物联网智能燃气表及其控制系统，属一种智能燃气表，包括基表、CPU控制模块与数据传输模块，基表上设置有气源输出口与输入口，气源输入口附近装有机电阀，CPU控制模块与基表相连接，并向基表发送控制信号，通过CPU控制模块可调整基表的燃气用量标准，所述的CPU控制模块中包括EEPROM数据存储器；所述的数据传输模块间接连接物联网，通过物联网与远程的计算机管理系统相连接，数据传输模块接收来自于远程计算机管理系统的控制信号以及向计算机管理系统反馈CPU控制模块发出的燃气表用气信息。本发明提供的一种物联网智能燃气表及其控制系统适合在各个地区的燃气使用网络中使用，应用范围广，易于推广。

目前的传统公用垃圾桶只具备装载垃圾的作用，垃圾的容量需要清洁人员来回检查，装满后进行下一步的处理，使得清洁人员的工作显得繁琐和不方便。同时，垃圾分类这个步骤十分重要，大多数人是不清楚垃圾具体分类的。

技术实现要素：

本发明主要是解决目前普通垃圾桶的非智能化，目前的垃圾桶只具有装载垃圾的作用，需要人工检查垃圾是否装满。同时，提醒群众垃圾分类的信息并不多。本发明针对传统垃圾桶进行改造，让其智能化的同时还能带来宣传垃圾分类以及广告招商等实用价值。本发明是通过以下技术方案实现的：

一种智能垃圾箱，所述智能垃圾箱至少包括(绿色的)餐厨垃圾桶、(蓝色的)可回收垃圾桶、(黄色的)不可回收垃圾桶和(红色的)有害垃圾桶，所述智能垃圾箱包括：导航定位模块、控制模块、容量检测模块、电源模块和NB-IoT模块，

所述导航定位模块，用于定位所述智能垃圾箱所在地的经纬度信息；

所述NB-IoT模块，用于通信交互；

所述容量检测模块，用于检测各垃圾桶的存储情况；

所述控制模块，与各模块电连接，负责协调控制各个所述模块的正常工作；

所述电源模块，用于给所述智能垃圾箱的各模块提供电源。

进一步，所述的智能垃圾箱，所述智能垃圾箱还包括LED灯或者蜂鸣器，所述LED灯或者蜂鸣器，用于以灯光方式或者声音方式指示所述智能垃圾箱所在的具体位置。(尤其便于夜晚垃圾搬运车辆寻找到具体位置)

进一步，所述的智能垃圾箱，所述智能垃圾箱还包括显示屏、语音播报模块，

所述显示屏，用于展示垃圾分类的宣传信息和/或各所述垃圾桶的使用指示信息；

所述语音播报模块，用于宣传垃圾分类和/或提醒某个所述垃圾桶达到满容。

进一步，所述的智能垃圾箱，所述导航定位模块包括：GPS系统子模块、伽利略系统子模块、格洛纳斯系统子模块或者北斗系统子模块。

进一步，所述的智能垃圾箱，所述(绿色的)餐厨垃圾桶包括压缩机构、称重模块、除湿机构；

所述压缩机构，用于挤压餐厨垃圾的体积；

所述称重模块，用于对所述餐厨垃圾桶中的所述餐厨垃圾进行称重；

所述除湿机构，用于将被挤压出所述餐厨垃圾的水分排出所述餐厨垃圾桶。(餐厨垃圾桶底部有过滤水槽和出水口)

本发明还提供了一种基于智能垃圾箱的管理系统：

一种基于智能垃圾箱的管理系统，包括若干个所述智能垃圾箱、NB-IoT基站和网络设备，

所述NB-IoT基站，用于与所述智能垃圾箱的NB-IoT模块进行通信连接；

所述网络设备，用于通过所述NB-IoT基站访问所述智能垃圾箱，或者，用于根据报警的若干所述智能垃圾箱的位置，形成垃圾清理搬运路线。

进一步，所述的智能垃圾箱的管理系统，所述管理系统还包括垃圾运输移动终端，所述网络设备，通过所述NB-IoT基站访问所述垃圾运输移动终端，

所述垃圾运输移动终端，用于根据所述网络设备的指令，指导进行(执行)垃圾清运任务，或者，用于在现场搜寻报警的所述智能垃圾箱时，所述智能垃圾箱通过LED灯或者蜂鸣器，以灯光方式或者声音方式(指示)回应所述垃圾运输移动终端其所在的具体位置。

进一步，所述的智能垃圾箱的管理系统，所述网络设备包括地图服务器、系统管理服务器和存储服务器，

所述系统管理服务器，用于远程查询、修改所述智能垃圾箱的状态、位置和/或属性；

所述存储服务器，用于存储区域智能垃圾箱清运管理数据库，其中包括所述智能垃圾箱的名称、与所述智能垃圾箱唯一匹配的ID号、所述智能垃圾箱的位置信息、报警时间信息以及所述智能垃圾箱内垃圾桶的种类信息和对应的满容信息；

所述地图服务器，用于实时查看所述智能垃圾箱或者垃圾运输移动终端的位置信息，并根据所述智能垃圾箱上报的信息生成不同种类垃圾的清运路线，再将所述清运路线发送至负责执行对应种类垃圾清运任务的所述垃圾运输移动终端。

本发明还提供了一种智能垃圾箱管理系统的垃圾清运方法：

一种智能垃圾清运的方法，所述方法步骤如下：

S100：智能垃圾箱的容量检测模块检测到某垃圾桶的存储达到清运标准；

S200：所述智能垃圾箱的NB-IoT模块将所述垃圾桶的垃圾种类信息、满容信息、时间信息和所述智能垃圾箱的位置信息发送至网络设备；

S300：所述网络设备收集各个所述智能垃圾箱的上报信息，将所述智能垃圾箱上报的信息写入区域智能垃圾箱清运管理数据库；

S400：所述网络设备的地图服务器根据所述区域智能垃圾箱清运管理数据库的数据统计，生成不同种类垃圾的清运路线；

S500：所述网络设备将不同种类垃圾的所述清运路线发送至负责执行对应种类垃圾清运任务的垃圾运输移动终端。(持有垃圾运输移动终端的运输人员，驾驶垃圾清运车辆，沿着所述清运路线收集对应种类的垃圾)

进一步，所述的智能垃圾清运的方法，所述方法步骤S200还包括如下步骤：

S210：所述智能垃圾箱定时或者实时发送信息至所述网络设备；

S220：当所述智能垃圾箱的导航定位模块感应所述经纬度信息变化时，所述智能垃圾箱发送更新后的所述经纬度信息至所述网络设备。

四种信息上传模式，满容发送、定时发送、实时发送和位置变化后发送。

进一步，所述的智能垃圾清运的方法，所述方法步骤S500后包括如下步骤：

S600：当所述垃圾运输移动终端在现场搜寻匹配的所述智能垃圾箱时，所述智能垃圾箱的LED灯或者蜂鸣器，以灯光方式或者声音方式指示所述智能垃圾箱所在的具体位置；

S700：当所述智能垃圾箱中对应的所述垃圾桶被清空后，所述智能垃圾箱向所述网络设备上报清空信息、清空的时间信息和完成对应清运任务的所述垃圾运输移动终端的ID信息。

进一步，所述的智能垃圾清运的方法，所述方法步骤S700后包括如下步骤：

S800：所述网络设备的存储服务器标记已清理的记录；

S900：所述网络设备的系统管理服务器远程查询、修改所述智能垃圾箱的状态、位置和/或属性。

本发明至少具有以下有益效果之一：

1.本发明克服了原先只有在(无线)局域网中才能有效管理，在(无线)广域网中难于实施或者实施成本颇高的技术问题。

2.原始垃圾箱管理方式存在人力巡查投入、不能全面实时监控管理等问题，鉴于此，本发明提供的智能垃圾箱管理系统是一种广覆盖、低功耗、海量连接、成本低、高稳定性的垃圾分类管理、清运管理系统。

3.本发明基于NB-IoT技术，待机时间长覆盖范围广，如果能将NB-IoT技术应用垃圾分类管理、清运管理系统中，将能大大提高垃圾分类管理、清运管理的效果。

4.本发明提供的智能垃圾箱管理系统不仅能在网络中寻找具体垃圾箱的位置，还能在指定的垃圾箱上播放指定内容的信息，不仅可以宣传垃圾分类的益处，还能给社会提供一个新的广告媒体，让垃圾箱也变的时尚、洁净。

5、本发明的优点在于：应用范围广，可靠性高，效率高、大大提高垃圾分类管理、清运管理的方便性。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细说明：

图1为本发明第一实施例智能垃圾箱模块示意图；

图2为本发明第一实施例系统结构示意图；

图3为本发明第一实施例网络设备模块示意图；

图4为本发明第一实施例流程示意图；

图5为本发明第二实施例系统结构示意图；

图6为本发明第二实施例智能垃圾箱流程示意图。

附图标记说明

100—智能垃圾箱；200—网络设备；300—NB-IoT基站；400—垃圾运输(移动)终端；110—导航定位模块；120—控制模块(单片机)；130—容量检测模块；140—电源模块；150—NB-IoT(无线收发)模块；210—系统管理服务器；220—存储服务器；230—地图服务器。

具体实施方式

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，以下说明和附图对于本发明是示例性的，并且不应被理解为限制本发明。以下说明描述了众多具体细节以方便对本发明理解。然而，在某些实例中，熟知的或常规的细节并未说明，以满足说明书简洁的要求。

在本申请一个典型的计算硬件配置中，客户端/终端、网络设备和可信方均包括一个或多个处理器(CPU)、输入/输出接口、网络接口和内存。

本发明中的客户端、移动终端或网络设备包括处理器，含单核处理器或多核处理器。处理器也可称为一个或多个微处理器、中央处理单元(CPU)等等。更具体地，处理器可为复杂的指令集计算(CISC)微处理器、精简指令集计算(RISC)微处理器、超长指令字(VLIW)微处理器、实现其他指令集的处理器，或实现指令集组合的处理器。处理器还可为一个或多个专用处理器，诸如专用集成电路(ASIC)、现场可编程门阵列(FPGA)、数字信号处理器(DSP)、网络处理器、图形处理器、网络处理器、通信处理器、密码处理器、协处理器、嵌入式处理器、或能够处理指令的任何其他类型的逻辑部件。处理器用于执行本发明所讨论的操作和步骤的指令。

本发明中的客户端、移动终端或网络设备包括存储器，用于存储大数据，可包括一个或多个易失性存储设备，如随机存取存储器(RAM)、动态RAM(DRAM)、同步DRAM(SDRAM)、静态RAM(SRAM)或其他类型的存储设备。存储器可存储包括由处理器或任何其他设备执行的指令序列的信息。例如，多种操作系统、设备驱动程序、固件(例如，输入输出基本系统或BIOS)和/或应用程序的可执行代码和/或数据可被加载在存储器中并且由处理器执行。

本发明中的客户端、移动终端或网络设备的操作系统可为任何类型的操作系统，例如微软公司的Windows、Windows Phone，苹果公司IOS，谷歌公司的Android，以及Linux、Unix操作系统或其他实时或嵌入式操作系统诸如VxWorks等。

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，以下说明和附图对于本发明是示例性的，并且不应被理解为限制本发明。以下说明描述了众多具体细节以方便对本发明理解。然而，在某些实例中，熟知的或常规的细节并未说明，以满足说明书简洁的要求。本发明的具体设备/系统及方法参见下述实施例：

第一实施例

如图1为本发明第一实施例智能垃圾箱模块示意图所示：

一种智能垃圾箱100，所述智能垃圾箱至少包括(绿色的)餐厨垃圾桶、(蓝色的)可回收垃圾桶、(黄色的)不可回收垃圾桶和(红色的)有害垃圾桶，所述智能垃圾箱包括：导航定位模块110、控制模块120、容量检测模块130、电源模块140和NB-IoT模块150，

所述导航定位模块110，用于定位所述智能垃圾箱所在地的经纬度信息；

所述NB-IoT模块150，用于通信交互；

所述容量检测模块130，用于检测各垃圾桶的存储情况；

所述控制模块120，与各模块电连接，负责协调控制各个所述模块的正常工作；

所述电源模块140，用于给所述智能垃圾箱的各模块提供电源。

优选地，所述的智能垃圾箱，所述智能垃圾箱还包括LED灯或者蜂鸣器，所述LED灯或者蜂鸣器，用于以灯光方式或者声音方式指示所述智能垃圾箱所在的具体位置。尤其便于夜晚垃圾搬运车辆寻找到具体位置。

优选地，所述的智能垃圾箱，所述智能垃圾箱还包括显示屏、语音播报模块，

所述显示屏，用于展示垃圾分类的宣传信息和/或各所述垃圾桶的使用指示信息；

所述语音播报模块，用于宣传垃圾分类和/或提醒某个所述垃圾桶达到满容。

优选地，所述的智能垃圾箱，所述导航定位模块110包括：GPS系统子模块、伽利略系统子模块、格洛纳斯系统子模块或者北斗系统子模块。

优选地，所述的智能垃圾箱，所述(绿色的)餐厨垃圾桶或者其他垃圾桶包括压缩机构、称重模块、除湿机构；

所述压缩机构，用于挤压餐厨垃圾的体积；

所述称重模块，用于对所述餐厨垃圾桶中的所述餐厨垃圾进行称重；所述称重模块的作用在于保护垃圾桶，尤其对于那些体积小但份量重的垃圾对于垃圾桶造成的损坏。

所述除湿机构，用于将被挤压出所述餐厨垃圾的水分排出所述餐厨垃圾桶。餐厨垃圾桶底部设有过滤水槽和出水口。

本实施例还提供了一种基于智能垃圾箱的管理系统，如图2为本发明第一实施例系统结构示意图所示：

一种基于智能垃圾箱的管理系统，包括若干个所述智能垃圾箱100、NB-IoT基站300和网络设备200，

所述NB-IoT基站300，用于与所述智能垃圾箱的NB-IoT模块进行通信连接；

所述网络设备200，用于通过所述NB-IoT基站访问所述智能垃圾箱，或者，用于根据报警的若干所述智能垃圾箱的位置，形成垃圾清理搬运路线。

优选地，所述的智能垃圾箱的管理系统，所述管理系统还包括垃圾运输移动终端400，所述网络设备200，通过所述NB-IoT基站300访问所述垃圾运输移动终端400，

所述垃圾运输移动终端400，用于根据所述网络设备200的指令，指导进行(执行)垃圾清运任务，或者，用于在现场搜寻报警的所述智能垃圾箱时，所述智能垃圾箱通过LED灯或者蜂鸣器，以灯光方式或者声音方式(指示)回应所述垃圾运输移动终端其所在的具体位置。

所述垃圾运输移动终端400，可以是移动智能设备，也可以是车载移动智能设备。

优选地，所述的智能垃圾箱的管理系统，所述网络设备200，如图3为本发明第一实施例网络设备模块示意图所示，包括地图服务器230、系统管理服务器210和存储服务器220，

所述系统管理服务器210，用于远程查询、修改所述智能垃圾箱的状态、位置和/或属性；

所述存储服务器220，用于存储区域智能垃圾箱清运管理数据库，其中包括所述智能垃圾箱的名称、与所述智能垃圾箱唯一匹配的ID号、所述智能垃圾箱的位置信息、报警时间信息以及所述智能垃圾箱内垃圾桶的种类信息和对应的满容信息；

所述地图服务器230，用于实时查看所述智能垃圾箱或者垃圾运输移动终端的位置信息，并根据所述智能垃圾箱上报的信息生成不同种类垃圾的清运路线，再将所述清运路线发送至负责执行对应种类垃圾清运任务的所述垃圾运输移动终端。

本实施例还提供了一种智能垃圾箱管理系统的垃圾清运方法，如图4为本发明第一实施例流程示意图：

一种智能垃圾清运的方法，所述方法步骤如下：

S100：智能垃圾箱的容量检测模块检测到某垃圾桶的存储达到清运标准；

S200：所述智能垃圾箱的NB-IoT模块将所述垃圾桶的垃圾种类信息、满容信息、时间信息和所述智能垃圾箱的位置信息发送至网络设备；

S300：所述网络设备收集各个所述智能垃圾箱的上报信息，将所述智能垃圾箱上报的信息写入区域智能垃圾箱清运管理数据库；

S400：所述网络设备的地图服务器根据所述区域智能垃圾箱清运管理数据库的数据统计，生成不同种类垃圾的清运路线；

S500：所述网络设备将不同种类垃圾的所述清运路线发送至负责执行对应种类垃圾清运任务的垃圾运输移动终端。持有垃圾运输移动终端的垃圾运输人员，驾驶垃圾清运车辆，沿着所述清运路线收集对应种类的垃圾。

优选地，所述的智能垃圾清运的方法，所述方法步骤S200还包括如下步骤：

S210：所述智能垃圾箱定时或者实时发送信息至所述网络设备；

S220：当所述智能垃圾箱的导航定位模块感应所述经纬度信息变化时，所述智能垃圾箱发送更新后的所述经纬度信息至所述网络设备。

四种信息上传模式，满容发送、定时发送、实时发送和位置变化后发送。

优选地，所述的智能垃圾清运的方法，所述方法步骤S500后包括如下步骤：

S600：当所述垃圾运输移动终端在现场搜寻匹配的所述智能垃圾箱时，所述智能垃圾箱的LED灯或者蜂鸣器，以灯光方式或者声音方式指示所述智能垃圾箱所在的具体位置；

S700：当所述智能垃圾箱中对应的所述垃圾桶被清空后，所述智能垃圾箱向所述网络设备上报清空信息、清空的时间信息和完成对应清运任务的所述垃圾运输移动终端的ID信息。

优选地，所述的智能垃圾清运的方法，所述方法步骤S700后包括如下步骤：

S800：所述网络设备的存储服务器标记已清理的记录；

S900：所述网络设备的系统管理服务器远程查询、修改所述智能垃圾箱的状态、位置和/或属性。

第二实施例

本实施例方案针对传统公共垃圾桶进行改造。如图5为本发明第二实施例系统结构示意图所示，在垃圾桶内部设有蓄电池、微处理器电路板、红外线传感器、WIFI模块、伸缩电机、指示灯、显示器和语音播报模块。当有垃圾入桶时，伸缩电机对垃圾进行小力度压缩之后，红外传感器检测垃圾容量，实时显示在显示器上。当垃圾达到100％后，语音模块播报语音，指示灯显示红色，提示垃圾已装满。同时通过物联网传输信息，提示清洁人员及时处理垃圾。显示器上对常用垃圾进行显示，通过触摸屏点击相应垃圾，触摸屏显示垃圾应如何分类。同时在没有触摸动作后延时，显示广告信息，可以吸引商家在上面做广告。

该发明技术方案，主要针对传统的垃圾桶进行改造，让其具有智能化的效果。在垃圾入桶之前，人们通过触摸屏触摸垃圾分类，微处理器可以显示多种已设定好的生活垃圾，只需要点击触摸屏所需要丢掉的垃圾，则会显示该垃圾的具体分类。可以有效地对垃圾分类进行规划。

当垃圾入桶后，语音播报“垃圾已入桶”，此时设置于垃圾桶顶部的伸缩电机对垃圾桶进行小力度的压缩，红外传感器开始工作。通过垃圾桶两侧设置多组红外传感器发射和接收装置，检测垃圾桶容量，并将容量显示在显示屏上。

如图6为本发明第二实施例智能垃圾箱流程示意图所示，当垃圾桶的容量达到设定的100％时，此时语音播报“垃圾桶已装满”，指示灯显示红色。这个时候，连接到电路板上的WIFI模块，通过连入的城域网将信息上传到云端，并将信息传达到清洁人员的客户端，告诉清洁人员哪一个垃圾桶已经装满，需要进一步进行处理。

在触摸屏未接收到触摸信号以后的一段时间里，显示屏显示一些商家广告信息、天气预报、小区停车位或者其他宣传信息等，可以利用公用的垃圾桶达到宣传的目的。

本发明的优点在于：

(1)将垃圾桶设计更加智能化；

(2)语音播报，提醒人们和清洁人员；

(3)垃圾分类提醒，有利于养成垃圾分类的意识；

(4)显示屏显示商业广告信息或者宣传信息，合理利用资源。

对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化涵括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。此外，显然“包括”一词不排除其他单元或步骤，单数不排除复数。装置权利要求中陈述的多个单元或装置也可以由一个单元或装置通过软件或者硬件来实现。第一，第二等词语用来表示名称，而并不表示任何特定的顺序。