一种基于无人机的社区垃圾智能回收系统及其工作方法
【专利摘要】本发明公开了一种基于无人机的社区垃圾智能回收系统，包括：用于垃圾称重的称重平台、用于垃圾回收的智能无人机、智能垃圾箱以及远程控制装置，所述的智能垃圾称重平台、智能垃圾回收无人机以及智能垃圾箱通过无线网络连接构成垃圾智能回收系统，且，所述的智能垃圾称重平台、智能垃圾回收无人机以及智能垃圾箱均与远程控制装置连接；本发明通过在用户终端设置垃圾称重的称重平台，其与无人机以及智能垃圾箱相互配合，通过GPS定位模块和海拔高度传感器相互配合，让其自己实现路径规划，通过机械手将用户终端的垃圾输送到智能垃圾箱中，从而很好的解决了社区内垃圾处理问题，让垃圾处理实现智能化，提高用户对垃圾处理的兴趣，提高用户的环保意识。
【专利说明】
一种基于无人机的社区垃圾智能回收系统及其工作方法
技术领域
[0001]本发明属于无人机领域，特别涉及一种基于无人机的社区垃圾智能回收系统及其工作方法。
【背景技术】
[0002]进入21世纪，社会经济、工业快速发展，居民平均收入逐渐上升，同时也伴随着生活水平的提高，这也带来了生活垃圾的增多。然而，在中国各大小住宅区内都出现过高空抛物、抛垃圾等现象。高空抛物、抛垃圾一方面污染了小区、道路的环境，另一方面也对楼下路过的行人、车辆造成了一定的安全隐患。面对这种现象，通常小区只有加强宣传管理或警方的介入才能解决这种问题，这样会给相关的管理人员造成诸多的不便，而且通常都是事后处理，通常都是付出了一些代价后才能得到解决，即使这样也并不能根治，因此高空抛物被称为“悬在城市上空的痛”。
【发明内容】
[0003]发明目的:为了克服以上不足，本发明的目的是提供一种基于无人机的社区垃圾智能回收系统及其工作方法，其结构简单，设计合理，易于生产，自动化程度高，很好的解决了高空抛垃圾的不文明现象和安全问题。
[0004]技术方案:为了实现上述目的，本发明提供了一种基于无人机的社区垃圾智能回收系统，包括:用于垃圾称重的称重平台、用于垃圾回收的智能无人机、智能垃圾箱以及远程控制装置，所述的智能垃圾称重平台、智能垃圾回收无人机以及智能垃圾箱通过无线网络连接构成垃圾智能回收系统，且，所述的智能垃圾称重平台、智能垃圾回收无人机以及智能垃圾箱均与远程控制装置连接，其中，
所述的称重平台中设有称重控制装置、RFID标签卡和按键、指示灯控制区，所述的称重控制装置中设有第一主控电路、第一 GPS定位模块、海拔高度传感器、GPRS数据发送模块、称重模块和按键、指示灯控制模块，所述的第一 GPS定位模块、海拔高度传感器、GPRS数据发送模块、称重模块和按键、指示灯控制模块均与第一主控电路连接；
所述的智能无人机设有机身和无人机控制装置，所述的控制装置中设有第二主控电路、第二 GPS定位模块、海拔高度传感器、RFID超高频读卡器、摄像头、机械手、GPRS数据接收模块和动力控制机构，所述的GPS定位模块、海拔高度传感器、RFID超高频读卡器、摄像头、机械手、GPRS数据接收模块和动力控制机构均与第二主控电路连接，所述的GPRS数据接收模块与称重平台中的GPRS数据发送模块相配合;所述的智能垃圾箱上设有无人机停靠平台、用于无人机的充电装置以及垃圾箱控制装置。
[0005]本发明中所述的一种基于无人机的社区垃圾智能回收系统，其通过在用户终端设置垃圾称重的称重平台，并在无人机上设置控制装置，并通过其与远程控制装置相配合，让无人机自行判断垃圾是否在自己的服务范围，并通过GPS定位模块和海拔高度传感器相互配合，让其自己实现路径规划，通过机械手将用户终端的垃圾输送到智能垃圾箱中，从而很好的解决了社区内垃圾回收处理问题，让垃圾回收实现智能化，提高用户对垃圾处理的兴趣，提高用户的环保意识；与此同时，其中所述的摄像头和RFID超高频读卡器的设置，能够大大的提高无人机工作的精准度，从而让其更好的满足社区服务的需求。
[0006]本发明中所述的称重平台上设有报警系统，所述的报警系统与远程控制装置连接，一旦所述的垃圾袋超出无人机的最大载重范围时，其将会通过报警系统来提醒用户对垃圾进行重新划分，避免对无人机造成损坏，大大的提高了其设计的合理性。
[0007]本发明汇总所述的智能垃圾箱上设有用于检测垃圾箱存储状态的红外检测传感器、用于垃圾箱内部环境进行杀菌的紫外照射模块以及第二 GPRS数据发送电路，所述的红外检测传感器、紫外照射模块以及第二 GPRS数据发送电路均与垃圾箱控制装置连接，且，所述的第二 GPRS数据发送电路与环卫部门的垃圾控制系统连接，智能垃圾桶中红外检测传感器设置能够对垃圾箱内的存储状态进行检测，一旦其存储满后，则通过第二GPRS数据发送电路将信息发送给环卫部门，让其及时的对智能垃圾箱内的垃圾进行处理，避免垃圾无处堆放，从而进一步提高了整个垃圾回收系统的智能化，与此同时，还在垃圾箱内设置了紫外照射模块，让其垃圾箱内的垃圾进行杀菌消毒，减少细菌的产生，从而有效的改善了社区的环境。
[0008]本发明中所述的智能垃圾箱还设有太阳能光伏充电系统，所述的太阳能光伏充电系统由太阳能电池组件和电路控制装置构成，所述的电路控制装置中设有充电器，所述的充电器与充电装置连接，太阳能光伏充电系统的设置，能够将太阳的光能转化为电能，为无人机以及智能垃圾箱提供电能，让整个垃圾回收系统实现自给自足，很好的解决了无人机以及垃圾箱的用电问题，使得整个系统得以完善。
[0009]本发明中所述的远程控制装置中设有控制器和控制装置，所述的控制装置中设有称重平台控制模块、无人机控制模块、垃圾箱控制模块以及中央控制器模块，所述的称重平台控制模块与称重控制装置连接，所述的无人机控制模块与无人机控制装置连接，所述的垃圾箱控制模块与垃圾箱控制装置连接，所述的称重平台控制模块、无人机控制模块以及垃圾箱控制模块均与中央控制器模块连接。
[0010]本发明中所述的称重平台上设有太阳能充电电路和蓄电池组，所述的太阳能充电电路与蓄电池组连接，所述蓄电池组的设置，当无人机和垃圾箱无需充电时，对太阳能光伏充电系统产生的电能进行存储，让其没有阳光时为无人机和垃圾箱提供电能。
[0011]本发明中所述的第二主控电路中设有控制器模块，所述的控制器模块中设有数据寄存器、数据转换器、数据处理器以及控制模块，所述的数据寄存器、数据转换器和数据处理器均与控制模块连接，所述的控制模块中设有第二 GPS定位控制单元、传感器控制单元、RFID超高频读卡器控制单元、摄像头控制单元、机械手控制单元、GPRS数据接收控制单元和控制器，所述的第二 GPS定位控制单元、传感器控制单元、RFID超高频读卡器控制单元、摄像头控制单元、机械手控制单元和GPRS数据接收控制单元分别与第二 GPS定位模块、海拔高度传感器、RFID超高频读卡器、摄像头、机械手和GPRS数据接收模块连接，所述的第二 GPS定位控制单元、传感器控制单元、RFID超高频读卡器控制单元、摄像头控制单元、机械手控制单元、GPRS数据接收控制单元均与控制器连接。
[0012]本发明中所述的一种基于无人机的社区垃圾智能回收系统的工作方法，具体的工作方法如下: (1):首先将称重平台安装到阳台上，然后用户将需要扔掉的垃圾袋放到称重平台上；
(2):然后称重平台将会对垃圾袋的重量进行称量，然后称重模块将会对称量的数据进行分析，一旦称量的数据超出无人机的运输范围，那么称重平台上的报警系统将会通过报警进行提醒，然后用户对垃圾袋进行重新分配，；
(3):在上一步骤中，如果称量的数据在无人机运输的范围内，那么其将会得出垃圾袋准确的重量，然后通过GPRS数据发送模块把检测的数据发送给智能无人机，与此同时，GPRS数据发送模块将会把该垃圾袋的位置即坐标和楼层信息一同发送给智能无人机；
(4):当智能无人机中GPRS数据接收模块接收到数据后对将会通过第二主控电路中数据处理器对接收到的数据进行分析处理；
(5):当数据处理器分析出用户端的坐标、楼层信息以及垃圾袋重量后，智能无人机通过第二 GPS定位模块进行自我定位，得出其自身当前的坐标；
(6):然后通过数据处理器中的运算器结合用户端的坐标、楼层信息计算出智能无人机的飞行路线和飞行高度；
(7):待智能无人机的飞行路线及飞行高度确认好后，初始化海拔高度传感器，并通过其测出当前的海拔高度，然后在飞行过程中根据海拔高度确定楼层高度；
(8):当智能无人机飞至用户阳台后，通过RFID超高频读卡器对用户端的RFID标签卡进行读卡，对用户信息进行二次核对；
(9):在上述信息核对过程中，若信息核对失败，智能无人机将会返回出发点，若信息核对成功，那么智能无人机将会打开摄像头对垃圾袋进行成像，并立即将拍摄的信息传送到摄像头控制单元中，由摄像头控制单元将数据发送给控制器；
(10):然后又控制器命令数据处理器对摄像头拍摄的数据进行分析，当数据处理器对数据分析完成后再将分析的结果反馈到控制器中；
(11):然后控制器将会根据分析的结果来指导机械手抓取用户垃圾袋，抓取成功后将垃圾袋自动投放到智能垃圾箱，然后智能无人机回至无人机停靠平台即可；
(12):当智能无人机停到无人机停靠平台后，如果其没有接收到任何任务，那么其将在无人机停靠平台上待命，在此过程中，根据其电量需求通过充电装置将太阳能光伏充电系统产生的电能对其进行充电；
(13):当垃圾投到智能垃圾箱后，紫外照射模块将会对垃圾进行杀菌操作，与此同时，红外检测传感器将会对智能垃圾箱中的存储量进行检测；
(14):当上一步骤中红外检测传感器检测出智能垃圾箱存储满后，将通过第二GPRS数据发送电路中的GPRS数据发送模块将信息反馈给环卫部门，让环卫部门尽快派垃圾处理车过来处理即可。
[0013]本发明中所述的一种基于无人机的社区垃圾智能回收系统的工作方法，其通过称重平台将会对垃圾袋的重量进行称量，然后经过分析其在无人机的承载范围时，GPRS数据发送模块将会把检测的数据发送给智能无人机，无人机接收到信号后，将会通过第二 GPS定位模块对其进行自我定位和路线规划，让其能够准确的到达称重平台将垃圾袋运输到智能垃圾箱中，且，通过太阳能光伏充电系统对无人机以及垃圾箱进行供电，让其实现一个完全智能化的系统，从而让其更好的满足社区服务的需求。
[0014]上述技术方案可以看出，本发明具有如下有益效果: 1、本发明中所述的一种基于无人机的社区垃圾智能回收系统，其通过在用户终端设置垃圾称重的称重平台，并在无人机上设置控制装置，并通过其与远程控制装置相配合，让无人机自行判断垃圾是否在自己的服务范围，并通过GPS定位模块和海拔高度传感器相互配合，让其自己实现路径规划，通过机械手将用户终端的垃圾输送到智能垃圾箱中，从而很好的解决了社区内垃圾处理问题，帮用户及时的处理生活垃圾，避免垃圾从天而降等造成的安全以及环境问题，让垃圾处理实现智能化，提高用户对垃圾处理的兴趣，提高用户的环保意识。
[0015]2、本发明中所述的摄像头和RFID超高频读卡器的设置，通过摄像头对垃圾进行成像，并结合机械手将垃圾袋抓取并运输至垃圾箱内能够大大的提高无人机工作的精准度，在垃圾袋的抓取过程中还通过RFID超高频读卡器对称重平台上的RFID标签进行核对，从而提高该垃圾智能回收系统工作的准确性，进而让其更好的满足社区服务的需求。
[0016]3、本发明中所述的智能垃圾桶中红外检测传感器设置能够对垃圾箱内的存储状态进行检测，一旦其存储满后，则通过第二GPRS数据发送电路将信息发送给环卫部门，让其及时的对智能垃圾箱内的垃圾进行处理，避免垃圾无处堆放，从而进一步提高了整个垃圾回收系统的智能化，与此同时，还在垃圾箱内设置了紫外照射模块，让其垃圾箱内的垃圾进行杀菌消毒，减少细菌的产生，从而有效的改善了社区的环境。
[0017]4、本发明中所述的一种基于无人机的社区垃圾智能回收系统的工作方法，其工作方法简单，方便，易实现，通过称重平台将会对垃圾袋的重量进行称量，然后经过分析其在无人机的承载范围时，GPRS数据发送模块将会把检测的数据发送给智能无人机，无人机接收到信号后，将会通过第二 GPS定位模块对其进行自我定位和路线规划，让其能够准确的到达称重平台将垃圾袋运输到智能垃圾箱中，且，通过太阳能光伏充电系统对无人机以及垃圾箱进行供电，让其实现一个完全智能化的系统，从而让其更好的满足社区服务的需求。
【附图说明】
[0018]图1为本发明中智能垃圾回收系统结构示意图；
图2本发明中智能垃圾回收系统的结构示意图；
图3为智能垃圾回收称重平台简易构成图；
图4为智能垃圾回收无人机的简易构成图；
图5为智能垃圾箱的简易构成图；
图6为本系统的工作流程图；
图7为智能垃圾回收称重平台内部电路工作流程图；
图8为智能垃圾回收无人机的内部电路工作流程图；
图9为智能垃圾箱的内部电路工作流程图。
【具体实施方式】
[0019]下面结合附图和具体实施例，进一步阐明本发明。
[0020]实施例1
如图1至图9所示的一种基于无人机的社区垃圾智能回收系统，包括:用于垃圾称重的称重平台1、用于垃圾回收的智能无人机2、智能垃圾箱3以及远程控制装置，所述的称重平台I中设有称重控制装置、RFID标签卡、按键、指示灯控制区和报警系统4;
所述的称重控制装置中设有第一主控电路、第一 GPS定位模块、海拔高度传感器、GPRS数据发送模块、称重模块和按键、指示灯控制模块;所述的智能无人机2设有机身和无人机控制装置，所述的无人机控制装置中设有第二主控电路、第二 GPS定位模块、海拔高度传感器、RFID超高频读卡器、摄像头、机械手、GPRS数据接收模块和动力控制机构；
其中上述各部件的关系如下:
所述的第一 GPS定位模块、GPRS数据发送模块、称重模块和按键、指示灯控制模块均与第一主控电路连接;所述的第二 GPS定位模块、海拔高度传感器、RFID超高频读卡器、摄像头、机械手、GPRS数据接收模块和动力控制机构均与第二主控电路连接，所述的GPRS数据接收模块与称重平台I中的GPRS数据发送模块相配合;所述的智能垃圾箱3上设有无人机停靠平台、用于无人机的充电装置以及垃圾箱控制装置;所述的智能垃圾称重平台1、智能垃圾回收无人机2以及智能垃圾箱3通过无线网络连接构成垃圾智能回收系统，且，所述的智能垃圾称重平台1、智能垃圾回收无人机2以及智能垃圾箱3均与远程控制装置连接。
[0021]本实施例中所述的智能垃圾箱3上设有用于检测垃圾箱存储状态的红外检测传感器、用于垃圾箱内部环境进行杀菌的紫外照射模块以及第二 GPRS数据发送电路，所述的红外检测传感器、紫外照射模块以及第二 GPRS数据发送电路均与垃圾箱控制装置连接，且，所述的第二 GPRS数据发送电路与环卫部门的垃圾控制系统连接。
[0022]本实施例中所述的智能垃圾箱3还设有太阳能光伏充电系统，所述的太阳能光伏充电系统由太阳能电池组件和电路控制装置构成，所述的电路控制装置中设有充电器，所述的充电器与充电装置连接。
[0023]本实施例中所述的远程控制装置中设有控制器和控制装置，所述的控制装置中设有称重平台控制模块、无人机控制模块、垃圾箱控制模块以及中央控制器模块，所述的称重平台控制模块与称重控制装置连接，所述的无人机控制模块与无人机控制装置连接，所述的垃圾箱控制模块与垃圾箱控制装置连接，所述的称重平台控制模块、无人机控制模块以及垃圾箱控制模块均与中央控制器模块连接。
[0024]本实施例中所述的称重平台I上设有太阳能充电电路和蓄电池组，所述的太阳能充电电路与蓄电池组连接。
[0025]本实施例中所述的第二主控电路中设有控制器模块，所述的控制器模块中设有数据寄存器、数据转换器、数据处理器以及控制模块，所述的数据寄存器、数据转换器和数据处理器均与控制模块连接，所述的控制模块中设有第二 GPS定位控制单元、传感器控制单元、RFID超高频读卡器控制单元、摄像头控制单元、机械手控制单元、GPRS数据接收控制单元和控制器，所述的第二 GPS定位控制单元、传感器控制单元、RFID超高频读卡器控制单元、摄像头控制单元、机械手控制单元和GPRS数据接收控制单元分别与第二 GPS定位模块、海拔高度传感器、RFID超高频读卡器、摄像头、机械手和GPRS数据接收模块连接，所述的第二 GPS定位控制单元、传感器控制单元、RFID超高频读卡器控制单元、摄像头控制单元、机械手控制单元、GPRS数据接收控制单元均与控制器连接。
[0026]实施例2
本实施例中如图1至图9所示的一种基于无人机的社区垃圾智能回收系统，包括:用于垃圾称重的称重平台1、用于垃圾回收的智能无人机2、智能垃圾箱3以及远程控制装置，所述的称重平台I中设有称重控制装置、RFID标签卡和报警系统4;
所述的称重控制装置中设有第一主控电路、第一 GPS定位模块、海拔高度传感器、GPRS数据发送模块和称重模块;所述的智能无人机2设有机身和无人机控制装置，所述的无人机控制装置中设有第二主控电路、第二 GPS定位模块、海拔高度传感器、RFID超高频读卡器、摄像头、机械手和GPRS数据接收模块；
其中上述各部件的关系如下:
所述的第一 GPS定位模块、海拔高度传感器、GPRS数据发送模块和称重模块均与第一主控电路连接;所述的GPS定位模块、海拔高度传感器、RFID超高频读卡器、摄像头、机械手和GPRS数据接收模块均与第二主控电路连接，所述的GPRS数据接收模块与称重平台I中的GPRS数据发送模块相配合;所述的智能垃圾箱3上设有无人机停靠平台、用于无人机的充电装置以及垃圾箱控制装置;所述的智能垃圾称重平台1、智能垃圾回收无人机2以及智能垃圾箱3通过无线网络连接构成垃圾智能回收系统，且，所述的智能垃圾称重平台1、智能垃圾回收无人机2以及智能垃圾箱3均与远程控制装置连接。
[0027]本实施例中所述的智能垃圾箱3上设有用于检测垃圾箱存储状态的红外检测传感器、用于垃圾箱内部环境进行杀菌的紫外照射模块以及第二 GPRS数据发送电路，所述的红外检测传感器、紫外照射模块以及第二 GPRS数据发送电路均与垃圾箱控制装置连接，且，所述的第二 GPRS数据发送电路与环卫部门的垃圾控制系统连接。
[0028]所述的智能垃圾箱3还设有太阳能光伏充电系统，所述的太阳能光伏充电系统由太阳能电池组件和电路控制装置构成，所述的电路控制装置中设有充电器，所述的充电器与充电装置连接。
[0029]所述的远程控制装置中设有控制器和控制装置，所述的控制装置中设有称重平台控制模块、无人机控制模块、垃圾箱控制模块以及中央控制器模块，所述的称重平台控制模块与称重控制装置连接，所述的无人机控制模块与无人机控制装置连接，所述的垃圾箱控制模块与垃圾箱控制装置连接，所述的称重平台控制模块、无人机控制模块以及垃圾箱控制模块均与中央控制器模块连接。
[0030]本实施例中所述的称重平台I上设有太阳能充电电路和蓄电池组，所述的太阳能充电电路与蓄电池组连接。
[0031]本实施例中所述的第二主控电路中设有控制器模块，所述的控制器模块中设有数据寄存器、数据转换器、数据处理器以及控制模块，所述的数据寄存器、数据转换器和数据处理器均与控制模块连接，所述的控制模块中设有第二 GPS定位控制单元、传感器控制单元、RFID超高频读卡器控制单元、摄像头控制单元、机械手控制单元、GPRS数据接收控制单元和控制器，所述的第二 GPS定位控制单元、传感器控制单元、RFID超高频读卡器控制单元、摄像头控制单元、机械手控制单元和GPRS数据接收控制单元分别与第二 GPS定位模块、海拔高度传感器、RFID超高频读卡器、摄像头、机械手和GPRS数据接收模块连接，所述的第二 GPS定位控制单元、传感器控制单元、RFID超高频读卡器控制单元、摄像头控制单元、机械手控制单元、GPRS数据接收控制单元均与控制器连接。
[0032]本实施例中所述的基于无人机的社区垃圾智能回收系统的工作方法，具体的工作方法如下:
(I):首先将称重平台I安装到阳台上，然后用户将需要扔掉的垃圾袋放到称重平台I上；
(2):然后称重平台I将会对垃圾袋的重量进行称量，然后称重模块将会对称量的数据进行分析，一旦称量的数据超出无人机的运输范围，那么称重平台I上的报警系统4将会通过报警进行提醒，然后用户对垃圾袋进行重新分配，；
(3):在上一步骤中，如果称量的数据在无人机运输的范围内，那么其将会得出垃圾袋准确的重量，然后通过GPRS数据发送模块将会把检测的数据发送给智能无人机2，与此同时，GPRS数据发送模块将会把该垃圾袋的位置即坐标和楼层信息一同发送给智能无人机2;
(4):当智能无人机2中GPRS数据接收模块接收到数据后对将会通过第二主控电路中数据处理器对接收到的数据进行分析处理；
(5):当数据处理器分析出用户端的坐标、楼层信息以及垃圾袋重量后，智能无人机2通过第二 GPS定位模块进行自我定位，得出其自身当前的坐标；
(6):然后通过数据处理器中的运算器结合用户端的坐标、楼层信息计算出智能无人机2的飞行路线和飞行高度；
(7):待智能无人机2的飞行路线及飞行高度确认好后，初始化海拔高度传感器，并通过其测出当前的海拔高度，然后在飞行过程中根据海拔高度确定楼层高度；
(8):当智能无人机2飞至用户阳台后，通过RFID超高频读卡器对用户端的RFID标签卡进行读卡，对用户信息进行二次核对；
(9):在上述信息核对过程中，若信息核对失败，智能无人机2将会返回出发点，若信息核对成功，那么智能无人机2将会打开摄像头对垃圾袋进行成像，并立即将拍摄的信息传送到摄像头控制单元中，由摄像头控制单元将数据发送给控制器；
(10):然后又控制器命令数据处理器对摄像头拍摄的数据进行分析，当数据处理器对数据分析完成后再将分析的结果反馈到控制器中；
(11):然后控制器将会根据分析的结果来指导机械手4抓取用户垃圾袋，抓取成功后将垃圾袋自动投放到智能垃圾箱3，然后智能无人机2回至无人机停靠平台即可；
(12):当智能无人机2停到无人机停靠平台后，如果其没有接收到任何任务，那么其将在无人机停靠平台上待命，在此过程中，根据其电量需求通过充电装置对其进行充电；
(13):当垃圾投到智能垃圾箱3后，紫外照射模块将会对垃圾进行杀菌操作，与此同时，红外检测传感器将会对智能垃圾箱3中的存储量进行检测；
(14):当上一步骤中红外检测传感器检测出智能垃圾箱3存储满后，将通过第二GPRS数据发送电路中的GPRS数据发送模块将信息反馈给环卫部门，让环卫部门尽快派垃圾处理车过来处理即可。
[0033]下面是对整个系统工作方法进行进一步细化，对图1至图9中每张图进行细化:
如图1所示，本设计方案中的智能垃圾回收系统主要由智能垃圾回收称重平台、智能垃圾回收无人机、智能垃圾箱所构成。
[0034]如图2所示，由于目前大部分单元楼开门向北，垃圾桶的安放位置也在单元楼门前，所以将智能垃圾回收称重平台安装在用户向阳阳台，使得垃圾桶与向阳阳台基本处于垂直状态，方便无人机的飞行路线简化，且向阳阳台具有充足的阳光，可通过小型太阳能电板为智能垃圾回收称重平台充电；智能垃圾回收飞行器收到智能垃圾回收称重平台的呼叫信息后，解析数据，根据用户端坐标楼层信息分析并规划出最佳飞行路线飞至用户阳台，读取用户端的电子标签，进行二次核对信息，确认无误后抓取垃圾并自动投放到智能垃圾箱内。智能垃圾箱可为智能垃圾回收无人机提供停靠和充电服务，同时对垃圾存储情况实时检测，并根据储存量来汇报给环卫部门。
[0035]如图3所示，智能垃圾称重平台主要由主控电路、GPS定位电路、GPRS数据发送电路、太阳能充电电路、RFID标签卡所构成。初次使用时系统会自动对当前位置进行多次定位，分析计算后得出精确位置坐标并存入主控电路中的存储芯片中，后期定位需要用户手动按下定位按钮进行定位；用户将需要扔掉的垃圾袋放在称重平台上称重，如果超重则进行报警，如果正常则等待用户按下呼叫智能垃圾回收无人机的按键，智能垃圾回收称重平台会将用户端坐标、相关楼层信息、垃圾重量发送给无人机，等待无人机来回收垃圾。
[0036]如图4所示，智能垃圾回收无人机主要由主控电路、GPS定位电路、海拔高度传感器、动力装置、RFID超高频读卡器、摄像头、机械手、GPRS数据接收电路所构成。无人机收到用户端呼叫信息后，解析出用户端的坐标、楼层信息、垃圾袋重量，然后无人机进行自我定位，将得出的当前坐标结合用户端的坐标、楼层信息计算出飞行路线和飞行高度。无人机起飞前初始化海拔高度传感器，测出当前的海拔高度，然后在飞行过程中根据海拔高度确定楼层高度。当无人机飞至用户阳台后对用户端的RFID标签进行读卡任务，对用户信息进行二次核对，若核对失败则返回出发点。若核对成功，则打开摄像头，对垃圾袋成像，并结合机械手将垃圾袋抓取并运输至垃圾箱内。
[0037]如图5所示，智能垃圾箱主要包括无人机停靠、充电装置、红外检测模块、紫外照射模块、GPRS数据发送电路、太阳能光伏充电器所构成。无人机在没有接受到任何用户呼叫时停在垃圾箱上待命，并视电量进行充电。由于用户垃圾一般为生活垃圾，尤其是厨房垃圾为主，其经过微生物的繁殖后会腐烂发臭，影响小区环境。对此，智能垃圾箱内包含有紫外照射模块，定时自动对垃圾箱内部进行杀菌操作，减少微生物的数量，从而从根本上解决垃圾箱臭的问题。在垃圾箱存储满后，主动通过GPRS模块将信息反馈给环卫部门，让其尽快派垃圾车过来处理。
[0038]如图6所示，本图简单阐述了智能垃圾回收系统的整体流程工作图，只有在用户呼叫后，无人机才进行相关操作。无人机抓取垃圾后会自动按照返回路线返回到垃圾箱上方，定点投放垃圾袋，投放完毕后飞回垃圾箱上的停靠点休息、充电。垃圾箱则视情况汇报存储情况给环卫部门。
[0039]如图7所示，在智能垃圾称重平台安装完成过后，用户只需长按呼叫/定位按钮，装置进入定位模式，进行一系列初始化后装置开启定位功能，考虑到精度问题，装置进行多次定位，并计算出当前装置的位置，存储在主控电路存储芯片内，结束上述任务后，装置自动恢复呼叫模式下。当用户将所需扔掉的垃圾袋放至装置上后，用户按下称重按钮，装置对所需称重的垃圾袋进行称重，当重量超过垃圾回收飞行设备的最大负载重量时，亮起报警灯，提示用户垃圾袋过于称重，需要分开分次运输，考虑到避免出现称重出现异常，在称重过程中，装置将分时进行3次称重，并计算出平均值，整个垃圾称重过程约持续5秒左右。若垃圾质量在垃圾回收飞行设备的运输能力内，用户点击呼叫按钮，本装置将当前坐标、垃圾质量、楼层信息封装好以短信形式通过GPRS模块发送给智能垃圾回收无人机。智能垃圾回收无人机经过解析信息内容后，计算规划出飞行路径后飞至用户阳台安装本装置处，主动抓取用户垃圾带并自动放置楼下智能垃圾桶内。
[0040]如图8所示，本方案中的智能垃圾回收无人机内部工作流程如下:智能垃圾回收无人机初始化后等待用户呼叫。当有用户呼叫时，根据智能垃圾回收称重平台发送的位置、用户楼层信息及自身GPS所定位到的数据计算出飞行路线，初始化海报高度后起飞，并且一边飞一边核对当前海拔与用户海拔是否相近。智能垃圾回收无人机飞至智能垃圾回收称重装置附近后读取智能垃圾回收称重装置上的RFID电子标签中的信息，进行二次核对，核对正确后抓取用户垃圾，核对失败则原路返回。抓取后的垃圾则自动投放至智能垃圾回收箱内，然后自动飞回垃圾箱停靠点。
[0041]如图9所示，本方案中的智能垃圾回收垃圾箱内部工作流程如下:程序设定每15分钟进行一次长达两分钟的灭菌活动，每30分钟进行一次检测垃圾箱是否存满的任务，若存满则通知环保部门人员进行处理。
[0042]以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进，这些改进也应视为本发明的保护范围。
【主权项】
1.一种基于无人机的社区垃圾智能回收系统，其特征在于:包括:用于垃圾称重的称重平台(1)、用于垃圾回收的智能无人机(2)、智能垃圾箱(3)以及远程控制装置，所述的智能垃圾称重平台(I)、智能垃圾回收无人机(2)以及智能垃圾箱(3)通过无线网络连接构成垃圾智能回收系统，且，所述的智能垃圾称重平台(I)、智能垃圾回收无人机(2)以及智能垃圾箱(3)均与远程控制装置连接，其中， 所述的称重平台(I)中设有称重控制装置、RFID标签卡和按键、指示灯控制区，所述的称重控制装置中设有第一主控电路、第一 GPS定位模块、GPRS数据发送模块、称重模块和按键、指示灯控制模块，所述的第一 GPS定位模块、GPRS数据发送模块、称重模块和按键、指示灯控制模块均与第一主控电路连接； 所述的智能无人机(2)设有机身和无人机控制装置，所述的控制装置中设有第二主控电路、第二 GPS定位模块、海拔高度传感器、RFID超高频读卡器、摄像头、机械手、GPRS数据接收模块和动力控制机构，所述的GPS定位模块、海拔高度传感器、RFID超高频读卡器、摄像头、机械手、GPRS数据接收模块和动力控制机构均与第二主控电路连接，所述的GPRS数据接收模块与称重平台(I)中的GPRS数据发送模块相配合； 所述的智能垃圾箱(3)上设有无人机停靠平台、用于无人机的充电装置以及垃圾箱控制装置。2.根据权利要求1所述的基于无人机的社区垃圾智能回收系统，其特征在于:所述的称重平台(I)上设有报警系统(4)，所述的报警系统(4)与远程控制装置连接。3.根据权利要求1所述的基于无人机的社区垃圾智能回收系统，其特征在于:所述的智能垃圾箱(3)上设有用于检测垃圾箱存储状态的红外检测传感器、用于垃圾箱内部环境进行杀菌的紫外照射模块以及第二 GPRS数据发送电路，所述的红外检测传感器、紫外照射模块以及第二 GPRS数据发送电路均与垃圾箱控制装置连接，且，所述的第二 GPRS数据发送电路与环卫部门的垃圾控制系统连接。4.根据权利要求1所述的基于无人机的社区垃圾智能回收系统，其特征在于:所述的智能垃圾箱(3)还设有太阳能光伏充电系统，所述的太阳能光伏充电系统由太阳能电池组件和电路控制装置构成，所述的电路控制装置中设有充电器，所述的充电器与充电装置连接。5.根据权利要求1所述的基于无人机的社区垃圾智能回收系统，其特征在于:所述的远程控制装置中设有控制器和控制装置，所述的控制装置中设有称重平台控制模块、无人机控制模块、垃圾箱控制模块以及中央控制器模块，所述的称重平台控制模块与称重控制装置连接，所述的无人机控制模块与无人机控制装置连接，所述的垃圾箱控制模块与垃圾箱控制装置连接，所述的称重平台控制模块、无人机控制模块以及垃圾箱控制模块均与中央控制器模块连接。6.根据权利要求1所述的基于无人机的社区垃圾智能回收系统，其特征在于:所述的称重平台(I)上设有太阳能充电电路和蓄电池组，所述的太阳能充电电路与蓄电池组连接。7.根据权利要求1所述的基于无人机的社区垃圾智能回收系统，其特征在于:所述的第二主控电路中设有控制器模块，所述的控制器模块中设有数据寄存器、数据转换器、数据处理器以及控制模块，所述的数据寄存器、数据转换器和数据处理器均与控制模块连接，所述的控制模块中设有第二 GPS定位控制单元、传感器控制单元、RFID超高频读卡器控制单元、摄像头控制单元、机械手控制单元、GPRS数据接收控制单元和控制器，所述的第二 GPS定位控制单元、传感器控制单元、RFID超高频读卡器控制单元、摄像头控制单元、机械手控制单元和GPRS数据接收控制单元分别与第二 GPS定位模块、海拔高度传感器、RFID超高频读卡器、摄像头、机械手和GPRS数据接收模块连接，所述的第二 GPS定位控制单元、传感器控制单元、RFID超高频读卡器控制单元、摄像头控制单元、机械手控制单元、GPRS数据接收控制单元均与控制器连接。8.根据权利要求1至7任一项所述的基于无人机的社区垃圾智能回收系统的工作方法，其特征在于:具体的工作方法如下: (1):首先将称重平台(I)安装到阳台上，然后用户将需要扔掉的垃圾袋放到称重平台⑴上； (2):然后称重平台(I)将会对垃圾袋的重量进行称量，然后称重模块将会对称量的数据进行分析，一旦称量的数据超出无人机的运输范围，那么称重平台(I)上的报警系统(4)将会通过报警进行提醒，然后用户对垃圾袋进行重新分配，； (3):在上一步骤中，如果称量的数据在无人机运输的范围内，那么其将会得出垃圾袋准确的重量，然后通过GPRS数据发送模块把检测的数据发送给智能无人机(2)，与此同时，GPRS数据发送模块将会把该垃圾袋的位置即坐标和楼层信息一同发送给智能无人机(2); (4):当智能无人机(2)中GPRS数据接收模块接收到数据后对将会通过第二主控电路中数据处理器对接收到的数据进行分析处理； (5):当数据处理器分析出用户端的坐标、楼层信息以及垃圾袋重量后，智能无人机(2)通过第二 GPS定位模块进行自我定位，得出其自身当前的坐标； (6):然后通过数据处理器中的运算器结合用户端的坐标、楼层信息计算出智能无人机(2)的飞行路线和飞行高度； (7):待智能无人机(2)的飞行路线及飞行高度确认好后，初始化海拔高度传感器，并通过其测出当前的海拔高度，然后在飞行过程中根据海拔高度确定楼层高度； (8):当智能无人机(2)飞至用户阳台后，通过RFID超高频读卡器对用户端的RFID标签卡进行读卡，对用户信息进行二次核对； (9):在上述信息核对过程中，若信息核对失败，智能无人机(2)将会返回出发点，若信息核对成功，那么智能无人机(2)将会打开摄像头对垃圾袋进行成像，并立即将拍摄的信息传送到摄像头控制单元中，由摄像头控制单元将数据发送给控制器； (10):然后由控制器命令数据处理器对摄像头拍摄的数据进行分析，当数据处理器对数据分析完成后再将分析的结果反馈到控制器中； (11):然后控制器将会根据分析的结果来指导机械手(4)抓取用户垃圾袋，抓取成功后将垃圾袋自动投放到智能垃圾箱(3)，然后智能无人机(2)回至无人机停靠平台即可； (12):当智能无人机(2)停到无人机停靠平台后，如果其没有接收到任何任务，那么其将在无人机停靠平台上待命，在此过程中，根据其电量需求通过充电装置对其进行充电； (13):当垃圾投到智能垃圾箱(3)后，紫外照射模块将会对垃圾进行杀菌操作，与此同时，红外检测传感器将会对智能垃圾箱(3)中的存储量进行检测； (14):当上一步骤中红外检测传感器检测出智能垃圾箱(3)存储满后，将通过第二GPRS数据发送电路中的GPRS数据发送模块将信息反馈给环卫部门，让环卫部门尽快派垃圾处理车过来处理即可。
【文档编号】B65F1/14GK106081426SQ201610632802
【公开日】2016年11月9日
【申请日】2016年8月4日 公开号201610632802.3, CN 106081426 A, CN 106081426A, CN 201610632802, CN-A-106081426, CN106081426 A, CN106081426A, CN201610632802, CN201610632802.3
【发明人】浦灵敏, 姜子祥, 胡宏梅, 程瑞龙
【申请人】苏州健雄职业技术学院