基于无线传感技术的高档写字楼垃圾桶管理系统和方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种基于无线传感技术的高档写字楼垃圾桶管理系统和方法，属于无线通信的技术领域。
【背景技术】
[0002]在现代化的城市中，公共垃圾桶是最为常见的民用基础设施之一。这类垃圾桶的功能较为单一，只是简单实现垃圾的倾倒，主要依靠清洁员来进行人工管理，基本未实现电子化和网络化。已提出的利用现代信息技术的智能垃圾桶主要包括两类，一是在垃圾桶上加装了称重传感器，以检测垃圾桶是否已满，并通过亮灯进行提示。然而，仅从重量的角度分析垃圾桶是否已满，并不具备较高的检测精度，且亮灯提示的方式仍属于半人工的处理模式，未能有效利用当前的各类基础设施网络和自组织网络的技术优势。此外，还有技术提出，在垃圾桶入口加装红外对射管，以检测垃圾桶是否被阻塞。然而，红外对射管、前端的球面形发射部分既不能存在脏垢之类的污染物，更不能受到摩擦损伤，否则，从管芯发出的红外光将产生反射及散射现象，直接影响到红外光的传播，轻者可能降低遥控的灵敏度，缩减控制距离，重者可能产生失灵，甚至遥控失效。以上这些智能垃圾桶设计技术，在检测垃圾桶被装满的功能上存在不足。同时，未能实现对垃圾桶的网络化管理，也未能充分利用无线感知和多移动终端的技术优势，真正实现智能化。
[0003]无线传感器网络可以看成是由数据获取网络、数据分布网络和控制管理中心三部分组成的。其主要组成部分是集成有传感器、处理单元和通信模块的节点，各节点通过协议自组成一个分布式网络，再将采集来的数据通过优化后经无线电波传输给信息处理中心。无线传感器网络中的传感器通过无线方式通信，因此网络设置灵活，设备位置可以随时更改，还可以跟互联网进行有线或无线方式的连接。通过无线通信方式形成的一个多跳自组织网络。
[0004]ZigBee是一种基于标准的远程监控、控制和传感器网络应用技术。为满足人们对支持低数据速率、低功耗、安全性和可靠性，而且经济高效的标准型无线网络解决方案的需求，ZigBee标准应运而生。核心市场是消费类电子产品、能源管理和效率、医疗保健、家庭自动化、电信服务、楼宇自动化以及工业自动化。围绕ZigBee芯片技术推出的外围电路，称之为“ZigBee模块”。ZigBee技术具有以下缺点，包括:
[0005]数据传输速率低:10Kb/s?250Kb/s，专注于低速率传输应用；
[0006]功耗低:在低功耗待机模式下，两节普通5号电池可使用6?24个月；
[0007]成本低=Zigbee数据传输速率低，协议简单，所以大大降低了成本；
[0008]网络容量大:网络可容纳65000个设备；
[0009]延时短:典型搜索设备时延为30ms，休眠激活时延为15ms，活动设备信道接入时延为15ms ；
[0010]网络的自组织、自愈能力强，通信可靠；
[0011]数据安全:Zigbee提供了数据完整性检查和健全功能，采用AES-128加密算法，各个应用可灵活确定其安全属性；
[0012]红外是红外线的简称，它是一种电磁波，可以实现数据的无线传输，自被发现以来，得到了广泛地应用。红外线传感器也随之发展起来，它是能够将红外辐射能转换成电能的光敏元件。根据任何物质只要本身具有一定的温度(高于绝对零度-273.16°C )，都能辐射红外线这一特点，红外传感器实现了自动检测功能。红外传感器测量时不与被测物体直接接触，因而不存在摩擦，并且因具有较高的灵敏度、响应快的优点，被大量地应用于军事领域中。
[0013]“垃圾桶”作为人类生活中不可或缺的必需品，它伴随着人类走过了每一个时代。尤其是在当今的居家用品、酒店用品市场更是必不可少。随着社会经济的高度发达，垃圾桶的样式及功能越来越多样化。但是，对于像高档写字楼、大型商场等地方，产生大量的垃圾，若不能及时处理，必然会影响整座大楼的面貌，给工作者或消费者带来不便。因此，垃圾桶的有效管理成为一个问题。
[0014]随着无线传感技术、传感器技术、红外技术的日益发展，使开发具有判断垃圾桶满，并及时通知清洁员打扫的垃圾桶管理系统成为可能。而本发明能够很好地解决上面的问题。
【发明内容】
[0015]本发明目的在于解决了对于像高档写字楼、大型商场等地方，产生大量的垃圾的情况下，若不能及时处理，必然会影响整座大楼的卫生面貌，给工作者或消费者带来不便的问题。该系统基于红外技术、和无线传感技术，是针对清洁员不能在垃圾桶已满的情况下，及时对垃圾桶进行处理，实现了红外技术、无线传感技术来实现垃圾桶自动通知清洁员来进行处理的功能。
[0016]本发明解决其技术问题所采取的技术方案是:一种基于无线传感技术的高档写字楼垃圾桶管理系统，该系统包括红外线传感器模块、微控制器模块、ZigBee模块；
[0017]所述红外线传感器模块的功能是:感知垃圾进入垃圾桶；
[0018]所述微控制器模块的功能是:对红外传感器被阻隔的计时，并在超过一定时间后，向网关发送垃圾桶的编号及被装满信息。
[0019]所述ZigBee模块的功能是:采用无线控制，实现向网关发送数据；
[0020]本发明的信息采集是由红外线传感器模块完成，在投入垃圾过程中，首先由红外线传感器模块探测到垃圾的进入，之后微控制器模块进行时间查看，当红外线传感器模块被阻隔超过一定时间后，说明垃圾桶已满，此时，微控制器模块便通过ZigBee模块的无线通信协议给监控中心发送该垃圾桶已满状态及编号的信号，然后，监控中心将发送该已满垃圾桶的编号给清洁员，通知清洁员进行垃圾处理。
[0021]本发明还提供了一种基于无线传感技术的高档写字楼垃圾桶管理系统的实现方法，该方法包括如下步骤:
[0022]步骤1:将整栋高档写字楼的垃圾桶进行编号，编号以四位数进行编码。前两位数为垃圾桶所在的楼层，后两位数为同楼层中，该垃圾桶的具体序列。
[0023]步骤2:将红外线传感器嵌于垃圾桶的上部垃圾入口边缘，将微控制器、ZigBee模块置于垃圾桶内部的一个空腔中，其中微控制器为8位单片机。
[0024]步骤3:每个垃圾桶的外壁于电源位置处设有开槽。
[0025]步骤4:设置一个监控中心在大楼的I楼，每层楼用一个网关和监控中心相连，而网关则通过ZigBee和各个垃圾桶相连。
[0026]步骤5:红外线传感器实时监测垃圾的进入。当红外线传感器被阻隔超过一定时间后，微控制器便通过ZigBee无线通信模块给网关发送该垃圾桶已满状态及编号的信号，再由网关通过有线网络发送至I楼的监控中心。
[0027]步骤6:清洁员自己的手机上装有APP，此APP主要功能是显示楼层内垃圾桶的满溢状态，由监控中心更新数据，当有垃圾桶装满时，则提示清洁员进行处理。
[0028]步骤7:在清洁员对垃圾桶进行清理之后，由于垃圾桶上的红外传感器是周期性探测的，所以，此时传感器检测到垃圾桶不再“满”，则将垃圾桶不“满”状态反馈给监控中心，然后监控中心需要对数据库的数据进行更新。
[0029]有益效果:
[0030]1、本发明是基于红外技术、无线传感技术，实现了高档写字楼垃圾桶管理系统。
[0031]2、本发明减少了人力物力的使用，节约了成本。
【附图说明】
[0032]图1为本发明的基于无线传感技术的垃圾桶整体结构图。
[0033]【附图说明】:1_外线传感器；2_微控制器；3-ZigBee模块；4-开槽；5_电源线；6-垃圾桶空腔；7_垃圾桶内壁；8_外壳。
[0034]图2为本发明的垃圾桶内部模块连接图。
[0035]图3为本发明的基于无线传感技术的写字楼单层垃圾桶网络结构图。
[0036]图4为本发明的基于无线传感技术的写字楼管理系统整体网络结构图。
[0037]图5为本发明的方法流程图。
【具体实施方式】
[0038]下面结合说明书附图对本发明创造作进一步的详细说明。
[0039]如图1所示:本发明的垃圾桶整体结构设计包括:红外线传感器、微控制器、ZigBee模块、开槽、电源线、垃圾桶空腔、垃圾桶内壁、外壳。
[0040]如图2所示:本发明的垃圾桶内部模块连接为电源为红外线传感器、微控制器、ZigBee模块供电，红外线传感器与微控制器连接，微控制器与ZigBee连接。
[0041]如图3所示:本发明是基于无线传感技术的写字楼单层垃圾桶网络结构，采用自组织网，垃圾桶和网关是以多跳的形式连通的。
[0042]如图4所示:本发明的基于无线传感技术的