一种社区桶装垃圾自动分类投放和监测系统的制作方法

(一)技术领域：

本发明涉及一种社区桶装垃圾自动分类投放和监测系统，每个住户放置装有无源rfid电子标签的家庭垃圾桶，住户手提住宅垃圾桶放入集中投放屋的垃圾桶运载轨道入口处的引导框的任一空框格中。社区集中投放屋内放置垃圾储运桶，安装有引导轨道和投放轨道及其步进电机和丝杆螺母，通过引导框、投放框和推拉式电磁铁、滑动轴、齿轮与内半齿圈等等部件，在主控制器控制下完成自动垃圾分类投放程序。

(二)

背景技术：
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最广泛的垃圾来源是家居,家居集中的地方是社区。当前垃圾分类收集技术都是从垃圾集中投放点的人工垃圾投放入手，采取专职垃圾投放监督员的方法管理社区垃圾分类。

市场上相关的垃圾分类产品是各种智能垃圾收集箱,主要功能有：人脸识别或手机扫码、垃圾塑料薄膜袋的扫码投放、温度感应、防火、满载报警、居民卡刷卡打印和按设备提示操作等等。设备造价昂贵，不适合文化程度低的人使用，不能解决根本问题。

(三)

技术实现要素：
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家居是生活垃圾的最广泛来源，垃圾在家居生成时的当即处理是生活垃圾分类的最重要环节，一旦垃圾混装就很难处理。例如碎玻璃、塑料碎片、厨余垃圾、家居扫地灰尘垃圾等等一经混装，不管是机器还是人工都很难将其分离，如果采用专人分离很粗糙和不彻底。

当前是用杂乱无章的普通塑料薄膜袋作为垃圾袋装投垃圾，由于所述垃圾袋没有明显的标准垃圾分类标识，如果有亲朋好友、同事、同学和邻居来家里，其垃圾投放可能因为不熟悉他人投放习惯需要主人提醒，特别当所述垃圾袋中垃圾很少时会出现乱投放现象。

本发明在垃圾生成当时到集中投放的整个过程，减少垃圾投放收集过程的人为选择，在社区容易乱投放的路边及集中投放屋内设置监控探头，当发现路边乱投垃圾或集中投放屋中垃圾分类异常时，依据监控得到的时间和图像信息，结合高速微控制器、图像识别技术和集中投放屋的读写器读取的投放信息，分析垃圾分类异常来源。系统结构简单造价低便于推广普及，垃圾分类投放系统的性价比高。

在一个社区中每户住宅放置多个重复使用的带有彩色标识的住宅垃圾桶，每个住宅垃圾桶投放一种类型的垃圾，社区中设置一个或多个集中投放屋，当住宅垃圾桶中垃圾收集满后，由住户手提一个或多个住宅垃圾桶放入所述集中投放屋的垃圾桶运载轨道入口处的引导框中任一空的框格中，由集中投放屋中的主控制器、电器装置和半圆齿圈投放机构实现桶装垃圾自动分类投放和监测。

家居采用重复使用的统一专用的彩色塑料垃圾桶收集垃圾，其垃圾桶颜色按国家标准中对垃圾容器的垃圾分类彩色标识规定确定，使居民充分熟悉专用垃圾桶，容易养成垃圾分类投放习惯，避免混装后难于分类。同时，采用重复使用的彩色塑料垃圾桶无需麻烦的破袋过程，采用集中投放点的自动分类投放，解决了老人、小孩投放困难和一些人随意乱投放问题。

家庭以3至5口人为一个垃圾管理单元，与之适合的各垃圾类型住宅垃圾桶的大小统一标准。住宅垃圾桶为矩形，其宽度均相同并与集中投放屋的垃圾桶运载轨道上的引导框宽度相适应。

引导框被隔板隔成4个相同长度的框格，每个框格可以放置不同垃圾类型的住宅垃圾桶。框格内长度取15cm左右。框格内宽度取18cm左右，框格内高度取20cm左右。

采用单桶分装垃圾的住宅垃圾桶，可及时提走不同垃圾类型的住宅垃圾桶，避免停留时间太长发生厨余垃圾腐败。

社区垃圾投放屋的位置设置要满足住户不走太远的要求。社区垃圾主要是厨余垃圾其次是其它垃圾，住户一般一次仅提1～2个住宅垃圾桶，可放入任一个框格中，因此4个框格即可满足住户同时间放置住宅垃圾桶的要求，如果框格放满可暂时放置其它处，再由管理人员定时代投，或者增加或减少引导框中分隔的框格数量以满足各种不同需求。

所述住宅垃圾桶在住宅中不同区域摆放相应不同的标准颜色住宅垃圾桶，例如厨房放置家庭使用的厨余垃圾桶，堂厅放置厨余垃圾桶和其它垃圾桶，书房放置可回收垃圾桶，卫生间放置其它垃圾桶。

约定集中投放屋涉及位置描述的设备和构件，包括住宅垃圾桶都是以其处于集中投放屋的设置状态的位置，其方向描述都是以集中投放屋的正前面看时的方向。

每个住宅垃圾桶具有放置于所述框格中的定位结构，所述定位结构是在每个住宅垃圾桶的两侧外壁各有一条垂直半圆凹槽，半圆凹槽中心线离垃圾桶的右侧面的距离均相同。所述住宅垃圾桶放入社区垃圾集中投放屋的运载轨道入口的引导框的框格中时，与该框格的两侧垂直半圆筋对应，用于定位。

投放框、引导框的每个框格位置的前侧壁顶部边和住宅垃圾桶前侧壁顶部边，离该边的右端点30mm处为中心开一个宽5mm高5mm的口，与桶推拉式电磁铁配合，用于防止住宅垃圾桶脱落。

在每个住宅垃圾桶两侧面的上中部各钻一个小孔用于穿系提带，便于手提住宅垃圾桶。

住宅垃圾桶置于所述轨道上时，在与轨道平行的两个侧面中约定的其中一侧的外壁中心位置埋设无源rfid芯片，在家庭和社区垃圾集中投放屋中各设置读写器，集中投放屋的读写器装于轨道靠近rfid芯片一侧，构成无源rfid电子标签系统。住宅读写器尽量靠近rfid芯片以降低读写器信号发射功率，无源rfid电子标签具有造价低、简单实用的特点。rfid芯片内置电源产生电路，用于将射频输入功率转换成直流电源。rfid芯片用于保存垃圾类型、住处地址、人数及用餐数、本次读写日期等信息，其中垃圾类型永久保存不被擦除。在读写器射频信号覆盖区由住宅读写器自动写入除垃圾类型外的住宅读写器所保存的上述信息，社区垃圾集中投放屋的读写器读取rfid芯片信息后和读取日期一起保存在存储器中，然后将该rfid芯片信息除垃圾类型外全部擦除，因此所述住宅垃圾桶在社区垃圾集中投放屋自动投放后成为社区住户可共享的通用装置，不希望共享的住户可将其贴写标识后自用。

社区垃圾集中投放屋内投放位置放置4个不同类型的垃圾储运桶，按垃圾储运桶宽度方向成直线并排，其排列顺序按主控制器统一设置。4个不同类型不同标识颜色的垃圾储运桶并排后总宽度为1.6米，垃圾储运桶的高度均为1米，其长度分别依所需容量设置。

在并排的垃圾储运桶之上设置垃圾处理轨道，用于传送住宅垃圾桶。垃圾处理轨道分成两段，即投放轨道和引导轨道，两段轨道平面相互衔接。

两段轨道均在轨道平面中部的传送方向留有与丝杆螺母上挡块相同宽度的间隙，该间隙底部在丝杆螺母底部以下，所述间隙用于安装丝杆螺母付。轨道的间隙使轨道平面分隔成两条传送平面。

所述引导轨道长1.3米，在轨道的底部沿传送方向中线安装长1.3米丝杆外径为28mm的引导轨道丝杆螺母付，其中螺母固定于挡块上，其中的丝杆右端与引导轨道步进电机及其驱动器相连，引导轨道步进电机的运行受主控制器控制，驱动所述挡块向左或向右移动，从而推动放置于引导轨道上的引导框移动，引导框上放置住宅垃圾桶。所述步进电机也可以采用伺服电机。

集中投放屋内部的引导轨道的长度方向留有一个引导框位置，用于通过读写器检测住宅垃圾桶数据。社区垃圾集中投放屋的左和右的投放屋外侧轨道各留有一个引导框位置，左外侧用于水喷洗和沿斜滑道卸去住宅垃圾桶，水喷洗是由主控制器控制电动水枪加水喷头完成。右外侧用于住户放置住宅垃圾桶。在所述左外侧卸去住宅垃圾桶的斜滑道平面，铺设轴和活动轴套以降低斜滑道平面的运动磨擦力，并在支撑机架上安装震动电机，在震动电机作用下完成卸桶。

引导轨道最右端的所述引导框放置住户垃圾桶后使相应入口引导框的框格中的框格微动开关闭合，led指示灯亮，如果4个led指示灯全亮，集中投放屋的主控制器即起动投放程序，否则只有1至3个led指示灯亮时，需经手动按钮起动投放程序或经30s至60s延时后自动起动投放程序。这时，主控制器驱动引导轨道步进电机，使位于引导轨道最右端所述挡块推动引导框行进，其挡块移动到引导轨道最左端时，引导框即被推入投放轨道处于投放初始位置的投放框中，桶推拉式电磁铁作推拉杆伸出动作锁定住宅垃圾桶。投放轨道最右端的投放框的位置为投放初始位置，从而运送住宅垃圾桶进入投放轨道。

投放框接收引导框和引导框上的住宅垃圾桶。投放轨道平面的高度比引导轨道平面的高度低传动框底板和投放框底板厚度之和，使引导框从引导轨道平滑进入投放轨道。沿投放轨道传送方向的尺寸称为长度，投放框长度比引导框长度长3mm至5mm，使引导框在投放框中不易脱离投放框，在投放框的三侧面外壁各对角线位置焊接加强筋。

投放轨道和引导轨道设置步进电机或伺服电机运行的定位基准装置，确定引导框中各框格的运行位置。

在投放轨道与引导轨道衔接处的引导轨道端部的边上，安装一个投放微动开关，投放框的相应位置安装一个触片，当投放框移动到所述投放轨道端部时所述触片触及投放微动开关，使投放微动开关动作，用于在主控制器控制下投放轨道步进电机驱动丝杆螺母付移动时的定位基准。在住户垃圾桶放置处的引导轨道端部安装一个引导微动开关，当引导框移动到所述引导轨道的所述端部时，所述引导框触及引导微动开关，使引导微动开关动作，用于在主控制器控制下引导轨道步进电机驱动丝杆螺母付移动时的定位基准。所述定位基准还用于通过移动距离的计算识别引导框中各框格的运行位置和投放轨道下的各垃圾储运桶的位置。

在住宅垃圾桶的引导框右侧面上固定一个金属钩并套入引导轨道丝杆螺母挡块上的金属圆环中，使之带动引导框在轨道上移动。引导框被推至处于投放轨道最右端的投放框后，当投放框作投放旋转或投放程序结束的复位反转时，固定在引导框上的金属钩随之作相应圆弧运动，从而使所述金属钩在投放时脱离或复位时套入所述金属圆环中，这样，就实现住宅垃圾桶及其引导框的移动过程，由投放轨道步进电机驱动和由引导轨道步进电机驱动的自动转换。

引导轨道左端为投放轨道，投放轨道长3米，在投放轨道的底部中部安装长2米投放轨道丝杆外径为40mm的投放轨道丝杆螺母付，投放轨道丝杆右端与投放轨道右端对齐。引导框被推到引导轨道上投放框时，投放框的底部还有一个传动框，传动框置于投放轨道上，所述投放轨道丝杆螺母上的螺母固定于传动框底部，其中丝杆的左端与投放轨道步进电机及其驱动器相连，投放轨道步进电机的运行受主控制器控制，使投放轨道丝杆上的螺母向左或向右移动，从而推动传动框和放置其上的投放框在投放轨道上移动。

传动框和投放框均在其后侧面底边角的两端各固定一个轴套，该轴套与投放轨道的最近处留有2mm左右间隙，轴套的孔与滑动轴动配合。投放框是处于投放状态在滑动轴上移动。传动框在投放轨道上移动时经轴套带动投放框在滑动轴上移动。滑动轴与轨道平行，滑动轴直径为40mm长3米头尾两端各固定一个支座。

传动框的高度是投放框高度的一半左右，无右挡板和后挡板，底板在左挡板处比投放框伸长约20mm，在不影响内半齿圈移动的位置布设两个加固直角三角形板,其直角三角形板一个直角边焊接于伸长的底板上，另一个直角边焊接于左挡板上。投放框左侧面固定内半齿圈、与之结合的齿轮和卸载步进电机及其驱动器固定在传动框左侧面上，即靠近水喷洗端的侧面。所述齿轮模数取2mm至4mm。其内半齿圈通过镙钉固定在投放框上，传动框上的导块用于引导并支撑内半齿圈的转动。

投放框的高度比引导框的高度高出4mm至6mm，该投放框由底板、前挡板、后挡板、右挡板和左挡板构成，右挡板和左挡板位于投放轨道传送方向的两端，所述右挡板是距离引导轨道较近的一侧，其高度为4mm至6mm厚3mm设于投放框顶部，使引导框可以推入投放框，当投放框作旋转投放动作时，引导框落入投放框右挡板之内，用于限位。在引导框右外侧面中部离引导框顶端的边10mm处焊接厚7mm长约10mm挡板，防止卸载时脱离投放框。

投放框中每个引导框框格的顶部均装有该框格相应大小的铝合金制的框格盖板，用于防止垃圾泄漏。当投放框在投放之前平放在投放轨道上时，其盖板铰链设在投放框边的各框格位置中线上，即滑动轴对角的边上，盖板铰链孔中心在投放框边之外，离投放框的边20mm至26mm，

在投放框的各个框格盖板位置的盖板铰链两侧，即盖板铰链与投放框的左侧面或右侧面之间距离的中部附近，其一侧装盖推拉式电磁铁其滑杆伸出时在框格盖板之上，滑杆伸出50mm左右，用于锁定框格盖板。其另一侧装桶推拉式电磁铁，其滑杆中心线离投放框内部右壁30mm处，滑杆直径取4mm，其滑杆伸出时伸入住宅垃圾桶所述开口之中，用于锁定住宅垃圾桶。上述推拉式电磁铁外购或定制。采用推拉式电磁铁体积小且价廉。

引导框中每个框格所对应的投放框盖板的盖推拉式电磁铁用于启闭盖板。推拉式电磁铁驱动受主控制器控制。在投放时卸载步进电机动作带动齿轮和半圆齿圈，使投放框旋转至与地面成45度左右倾角的投放准备状态。

垃圾投放过程：在投放准备状态，投放框中离地面最近的边靠在支撑机架的支撑导板上，并触及支撑导板上微动开关动作使卸载步进电机断电，从而投放框在支撑导板上处于放松状态。这时，需要卸下垃圾的框格的盖推拉式电磁铁动作，盖推拉式电磁铁中推拉杆缩回，相应框格盖板被打开呈自由下垂状态，盖板打开后启动所述震动电机，在所述支撑机架的震动电机作用下卸下框格中住宅垃圾桶的垃圾。

投放框移动位置时，卸载步进电机动作将投放框抬起稍微脱离支撑导板，处于移动位置状态，在主控制器和投放轨道步进电机驱动下移动位置。

当需要卸下投放框中另一框格的垃圾时，移动位置进入主控制器设置的该框格垃圾类型的投放位置，并使卸载步进电机动作将投放框置于支撑导板上的投放状态，重复上述垃圾投放过程。

投放框在完成所有引导框的框格中住宅垃圾桶垃圾投放后，投放框保持投放状态，所述盖板保持充分打开状态，卸载步进电机动作使投放框处于移动位置状态，然后驱动投放轨道步进电机使投放框移动至轨道左端水喷洗和卸载位置。所述水喷洗和卸载位置有一个与轨道垂直的斜滑道平面，用于卸载。主控制器启动电动水枪，电动水枪加装水喷头完成住宅垃圾桶水喷洗后，所有桶推拉式电磁铁动作，桶推拉式电磁铁中推拉杆缩回，住宅垃圾桶在所述支撑机架上的震动电机作用下沿斜滑道平面卸下住宅垃圾桶，完成住宅垃圾桶水喷洗和卸下住宅垃圾桶。

然后，在投放轨道步进电机驱动下，传动框保持投放状态沿投放轨道上移动返回到投放轨道和引导轨道交接处的投放初始位置，投放框停止移动，并在卸载步进电机驱动下，投放框从投放状态作复位旋转时，复位后所述盖板在重力作用下自动关闭，盖推拉式电磁铁作推拉杆伸出动作锁定盖板，同时，固定在引导框上的金属钩随之作相应圆弧运动，使所述金属钩套入所述引导轨道丝杆螺母挡块上的金属圆环中，这样，当引导轨道步进电机动作时，就拉动引导框在引导轨道行进至引导轨道端部，接收下一组住宅垃圾桶。

(四)附图说明：

图1是一种社区桶装垃圾自动分类投放和监测系统的结构示意图。

图2是内半齿圈组件示意图。

图3是垃圾投放状态示意图。

(五)具体实施方式：

如图1、图2、图3所示，一种社区桶装垃圾自动分类投放和监测系统，包括:所述住宅垃圾桶装有rfid电子标签，在引导轨道旁和住房中心位置安装rfid电子标签的读写器。住户将装满垃圾的住宅垃圾桶放置于引导轨道g01入口处的引导框中。

集中投放屋w00内放置并排垃圾储运桶t00并安装有引导轨道g01和投放轨道g02，在引导轨道g01上安装引导轨道步进电机10及其驱动器，在投放轨道g02上安装投放轨道步进电机及其驱动器，引导轨道g01通过其引导轨道丝杆螺母上的挡块11，运送放置其上的引导框和住宅垃圾桶到投放轨道g02上的投放框22中，投放框22置于传动框33中其左侧面装有齿圈组件16，在卸载步进电机及其驱动器驱动传动框33上的齿轮26及与之结合的投放框22上的内半齿圈20转动产生垃圾投放准备动作。其内半齿圈20的齿圈耳21用镙钉固定在投放框22上，传动框33上的导块27用于支撑内半齿圈20在导块27内转动。

传动框33和投放框22均在其后侧面底边角的两端各固定一个轴套13。投放框22顶部装有盖推拉式电磁铁34用于打开框格盖板31，其盖板铰链12设在投放框边的各框格位置中线上。打开投放框22相应位置的铝合金制的框格盖板31，启动支撑机架上的震动电机通过支撑导板18传导到投放框22和住宅垃圾桶，使引导框中住宅垃圾桶中的垃圾倾倒到相应垃圾储运桶中，所述传动框33通过其投放轨道丝杆螺母上的投放挡块，推动投放框22和住宅垃圾桶在滑动轴17上移动到投放轨道g02末端的电动水枪加水喷头冲洗，桶推拉式电磁铁15动作，桶推拉式电磁铁15中推拉杆缩回，住宅垃圾桶在所述支撑机架上的震动电机作用下沿斜滑道平面19卸下住宅垃圾桶。

在投放轨道步进电机驱动下，传动框33保持投放状态沿投放轨道g02上返回到投放初始位置，在卸载步进电机驱动下，投放框22从投放状态作复位旋转时，固定在引导框上的金属钩随之套入丝杆螺母的挡块11上的金属圆环中，引导轨道步进电机10动作拉动引导框在引导轨道g01行进至引导轨道g01端部，接收下一组住宅垃圾桶。

所述垃圾储运桶的高度均为1米。所述引导轨道g01长1.3米，在引导轨道g01的底部沿传送方向中线安装长1.3米引导轨道丝杆外径为28mm的引导轨道丝杆螺母付，其中螺母固定于挡块11上。

所述投放轨道g02长3米，在投放轨道g02的底部中部安装长2米投放轨道丝杆外径为40mm的投放轨道丝杆螺母付。所述滑动轴17与投放轨道g02平行对齐，滑动轴17的直径为40mm长3米头尾两端各固定一个支座。

所述主控制器中的微控制器经串行通信口与rfid的读写器通信，所述各步进电机的驱动器由微控制器的i/o口控制、其它各推拉式电磁铁、震动电机、电动水枪、各微动开关、led指示灯等驱动电路也是由微控制器的i/o口控制。