基于太阳能的垃圾自动分类收集装置及方法与流程

本发明涉及节能、环保及垃圾分类领域，尤其设计一种基于太阳能的垃圾自动分类收集装置及方法。

背景技术：

随着经济的快速发展和人民生活水平的提高，节能及环境保护问题成为了一个相当棘手且迫在眉睫的难题。尤其在我国众多的热门旅游风景区，接待游客的数量越来越多，消费环节产生的垃圾也越来越多，这些垃圾如果能够及时进行分类，再经过回收利用是解决垃圾问题的最好途径，既能保护景区的环境，又可以回收有用垃圾，节约能源。

目前已经有很多垃圾分类相关的研究，其中专利201620275984.9公开了一种移动方便的太阳能垃圾桶的布置方案，其安置有led灯、音乐播放器，旨在解决狭窄地带的垃圾清理以及垃圾箱周围的环境卫生问题，但其垃圾储存室只有一个，需要进行后期分类，且垃圾储存室过小，垃圾容量小。专利201620016006.2公开了一种兼有灭火功能与灭虫的蓄电太阳能垃圾桶，利用采集的太阳能驱动内部挥发药盒的加热器与高压灭虫灯，但其垃圾储存室只有一个，需要进行后期分类，且成本较高。专利201620773079.6公开了一种可分离水的太阳能垃圾箱，但其开口常开，不利于环境卫生，且功能较单一。这些装置只能被动收集消费者产生的垃圾，无法实现自动分类，且对后期垃圾分类造成很大困难。

另外，专利201620184520.7则公开了一种环保自动分类垃圾箱，工作原理是通过在外部扫描垃圾确定其种类，然后再打开相应类别垃圾桶的感应门，但其需要垃圾投放者手持垃圾等候，不方便。专利201610870755.6公开了一种智能分类垃圾箱，其工作原理是垃圾投放口位置不动，将下部的相应的垃圾储存室旋转至投放口下部，通过控制智能面板来实现旋转，不能实现自动分类，且旋转部件较大，驱动旋转部件所需消耗大量能量。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题是针对背景技术中所涉及到的缺陷，提供一种基于太阳能的垃圾自动分类收集装置及方法，利用太阳能实现对垃圾的自动分类，节能环保，从源头上进行垃圾分类并及时清理。

本发明为解决上述技术问题采用以下技术方案：

一种基于太阳能的垃圾自动分类收集装置，包括箱体、蓄电池、控制模块、摄像头和存储模块；

所述箱体为中空柱体，其外壁上设有太阳能板，所述太阳能板用于收集太阳能并将其转化为电能后传递给所述蓄电池；

所述蓄电池用于供电；

所述箱体的顶部设有障碍物感应门，内部设有可回收垃圾室、不可回收垃圾室和有害垃圾室，且箱体的正面设有用于清理可回收垃圾室、不可回收垃圾室和有害垃圾室中垃圾的垃圾门；

所述不可回收垃圾室设置在所述障碍物感应门的下方，且箱体在不可回收垃圾室和障碍物感应门之间设有第一通道；

所述障碍物感应门和所述控制模块相连，用于实时感应垃圾和障碍物感应门之间的距离、将该距离传递给所述控制模块，并根据控制模块的指令打开或关闭；

所述第一通道内设有垃圾排放门，所述垃圾排放门将所述第一通道分割为上方的第一腔体和下方的选择通道；

所述垃圾排放门和所述控制模块相连，用于根据控制模块的指令控制所述第一通道的开合；

所述可回收垃圾室的顶部设有通向所述选择通道的第二通道，所述有害垃圾室的顶部设有通向所述选择通道的第三通道；

所述选择通道、第二通道的连接处设有第一切换开关，选择通道、第三通道的连接处设有第二切换开关；

所述第一切换开关、第二切换开关均和所述控制模块相连，其中，所述第一切换开关用于闭合选择通道、打开第二通道或打开选择通道、闭合第二通道，所述第二切换开关用于闭合选择通道、打开第三通道或打开选择通道、闭合第三通道；

所述摄像头采用红外摄像头，设置在所述第一腔体的侧壁上，用于拍摄第一腔体内的垃圾图像并将其传递给所述控制模块；

所述存储模块用于存储可回收垃圾、不可回收垃圾和有害垃圾的样本图像集；

所述控制模块分别和所述蓄电池、摄像头、存储模块、障碍物感应门、垃圾排放门、第一切换开关、第二切换开关电气相连，用于根据摄像头拍摄的图像和障碍物感应门的感应数据控制障碍物感应门、垃圾排放门、第一切换开关、第二切换开关工作。

作为本发明基于太阳能的垃圾自动分类收集装置进一步的优化方案，所述障碍物感应门包含第一距离传感器、第一障碍门、第一转轴和第一电机；

所述第一障碍门一侧和所述第一转轴固连、通过所述第一转轴和所述箱体铰接；

所述第一电机固定在箱体上，其输出轴和所述第一转轴固定相连，用于控制第一转轴转动进而控制所述第一障碍门的打开和关闭；

所述第一距离传感器设置在所述箱体的顶部，用于感应箱体上方障碍物和第一障碍门之间的距离，并将其传递给所述控制模块；

所述第一电机、第一距离传感器均和所述控制模块电气相连，所述控制模块根据箱体上方障碍物和第一障碍门之间的距离控制所述第一电机工作。

作为本发明基于太阳能的垃圾自动分类收集装置进一步的优化方案，所述垃圾排放门包含第二障碍门、第二转轴和第二电机；所述第二障碍门一侧和所述第二转轴固连、通过所述第二转轴和所述第一通道的内壁铰接；所述第二电机的输出轴和所述第二转轴固定相连，用于根据控制模块的命令控制所述第二障碍门绕所述第二转轴转动进而打开或关闭所述第一通道；

所述第一切换开关包含第三障碍门、第三转轴和第三电机；所述第三障碍门一侧和所述第三转轴固连，通过所述第三转轴和所述选择通道、第二通道的连接处铰接；所述第三电机的输出轴和所述第三转轴固定相连，用于根据控制模块的命令控制所述第三障碍门闭合选择通道、打开第二通道或打开选择通道、闭合第二通道；

所述第二切换开关包含第四障碍门、第四转轴和第四电机；所述第四障碍门一侧和所述第四转轴固连，通过所述第四转轴和所述选择通道、第三通道的连接处铰接；所述第四电机的输出轴和所述第四转轴固定相连，用于根据控制模块的命令控制所述第四障碍门闭合选择通道、打开第三通道或打开选择通道、闭合第三通道。

作为本发明基于太阳能的垃圾自动分类收集装置进一步的优化方案，所述第一腔体的上部为倒圆台状，下部为柱状。

作为本发明基于太阳能的垃圾自动分类收集装置进一步的优化方案，所述箱体在所述第一腔体底部的内壁上设有通向箱体底部的排水管道。

作为本发明基于太阳能的垃圾自动分类收集装置进一步的优化方案，还包含指示灯模块以及第二至第四距离传感器，所述指示灯模块、第二至第四距离传感器均和所述控制模块相连；

所述第二至第四传感器分别对应设置在可回收垃圾室、不可回收垃圾室、有害垃圾室的顶部，分别用于测量可回收垃圾室、不可回收垃圾室、有害垃圾室的剩余空间高度，并将其传递给所述控制模块；

所述指示灯模块用于显示蓄电池的电量、可回收垃圾室的剩余空间状态、不可回收垃圾室的剩余空间状态和有害垃圾室的剩余空间状态。

作为本发明基于太阳能的垃圾自动分类收集装置进一步的优化方案，所述指示灯模块包含电源指示灯、可回收垃圾室满指示灯、不可回收垃圾室满指示灯和有害垃圾室满指示灯，分别用于显示电源状态、可回收垃圾室空间状态、不可回收垃圾室空间状态和有害垃圾室空间状态。

本发明还公开了一种该基于太阳能的垃圾自动分类收集装置的控制方法，包含以下步骤：

步骤1），障碍物感应门感应垃圾和障碍物感应门之间的距离，并将其传递给所述控制模块；

步骤2），控制模块将垃圾和障碍物感应门之间的距离和预设的第一距离阈值进行比较，如果垃圾和障碍物感应门之间的距离小于等于预设的第一距离阈值，控制模块控制障碍物感应门打开，使得垃圾掉入第一空腔；

步骤3），摄像头拍摄垃圾的图片，并将其传递给所述控制模块；

步骤4），控制模块将接收到的垃圾的图片和存储模块中可回收垃圾、不可回收垃圾、有害垃圾的样本图像集分别进行匹配，得到垃圾的种类；

步骤4.1），如果垃圾为不可回收垃圾；

步骤4.1.1），控制模块控制第一切换开关打开选择通道、闭合第二通道；

步骤4.1.2），控制模块控制第二切换开关打开选择通道、闭合第三通道；

步骤4.1.3），控制模块控制打开垃圾排放门；

步骤4.2），如果垃圾为可回收垃圾；

步骤4.2.1），控制模块控制第一切换开关闭合选择通道、打开第二通道；

步骤4.2.2），控制模块控制第二切换开关打开选择通道、闭合第三通道；

步骤4.2.3），控制模块控制打开垃圾排放门；

步骤4.3），如果垃圾为有害垃圾；

步骤4.3.1），控制模块控制第一切换开关打开选择通道、闭合第二通道；

步骤4.3.2），控制模块控制第二切换开关闭合选择通道、打开第三通道；

步骤4.2.3），控制模块控制打开垃圾排放门；

步骤5），控制模块控制关闭垃圾排放门。

本发明采用以上技术方案与现有技术相比，具有以下技术效果：

1.本发明兼起节能和环保作用。能源来源于太阳能及可回收垃圾处理后可节约能源；有害垃圾集中处理可减少有害垃圾对环境的污染。

2.本发明耗电部件少。只需给一个垃圾摄像头、一个外部指示灯模块、四个开关供电等，能在太阳能密度范围较广的情况下工作，当太阳能密度低时，也能起到普通垃圾桶作用。

3.本发明部件少，结构简单，经济适用。适合时间段符合景区晴天人流多、产生垃圾多，阴雨天人少、产生垃圾少的情况，适合在景区大规模推广使用。

4.本发明可应用前景广泛。不仅可利用太阳能对其供电，在城市街道推广，而且在室内可接电源对其供电，在室内进行垃圾分类收集。

附图说明

图1为本发明基于太阳能的垃圾自动分类收集装置正视剖面图；

图2为本发明基于太阳能的垃圾自动分类收集装置侧视剖面图；

图3为本发明基于太阳能的垃圾自动分类收集装置控制模块流程图。

图中1-箱体，2-垃圾箱体，3-控制模块，4-指示灯模块，5-障碍物感应门，6-第一腔体，7-摄像头，8-排水管道，9-垃圾排放门，10-选择通道，11-不可回收垃圾室，12-第一切换开关，13-第二通道，14-可回收垃圾室，15-第二切换开关，16-第三通道，17-有害垃圾室。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的技术方案做进一步的详细说明：

如图1和图2所示，本发明公开了一种基于太阳能的垃圾自动分类收集装置，包括箱体、蓄电池、控制模块、摄像头和存储模块；

所述箱体为中空柱体，其外壁上设有太阳能板，所述太阳能板用于收集太阳能并将其转化为电能后传递给所述蓄电池；

所述蓄电池用于供电；

所述箱体的顶部设有障碍物感应门，内部设有可回收垃圾室、不可回收垃圾室和有害垃圾室，且箱体的正面设有用于清理可回收垃圾室、不可回收垃圾室和有害垃圾室中垃圾的垃圾门；

所述不可回收垃圾室设置在所述障碍物感应门的下方，且箱体在不可回收垃圾室和障碍物感应门之间设有第一通道；

所述障碍物感应门和所述控制模块相连，用于实时感应垃圾和障碍物感应门之间的距离、将该距离传递给所述控制模块，并根据控制模块的指令打开或关闭；

所述第一通道内设有垃圾排放门，所述垃圾排放门将所述第一通道分割为上方的第一腔体和下方的选择通道；

所述垃圾排放门和所述控制模块相连，用于根据控制模块的指令控制所述第一通道的开合；

所述可回收垃圾室的顶部设有通向所述选择通道的第二通道，所述有害垃圾室的顶部设有通向所述选择通道的第三通道；

所述选择通道、第二通道的连接处设有第一切换开关，选择通道、第三通道的连接处设有第二切换开关；

所述第一切换开关、第二切换开关均和所述控制模块相连，其中，所述第一切换开关用于闭合选择通道、打开第二通道或打开选择通道、闭合第二通道，所述第二切换开关用于闭合选择通道、打开第三通道或打开选择通道、闭合第三通道；

所述摄像头采用红外摄像头，设置在所述第一腔体的侧壁上，用于拍摄第一腔体内的垃圾图像并将其传递给所述控制模块；

所述存储模块用于存储可回收垃圾、不可回收垃圾和有害垃圾的样本图像集；

所述控制模块分别和所述蓄电池、摄像头、存储模块、障碍物感应门、垃圾排放门、第一切换开关、第二切换开关电气相连，用于根据摄像头拍摄的图像和障碍物感应门的感应数据控制障碍物感应门、垃圾排放门、第一切换开关、第二切换开关工作。

所述障碍物感应门包含第一距离传感器、第一障碍门、第一转轴和第一电机；

所述第一障碍门一侧和所述第一转轴固连、通过所述第一转轴和所述箱体铰接；

所述第一电机固定在箱体上，其输出轴和所述第一转轴固定相连，用于控制第一转轴转动进而控制所述第一障碍门的打开和关闭；

所述第一距离传感器设置在所述箱体的顶部，用于感应箱体上方障碍物和第一障碍门之间的距离，并将其传递给所述控制模块；

所述第一电机、第一距离传感器均和所述控制模块电气相连，所述控制模块根据箱体上方障碍物和第一障碍门之间的距离控制所述第一电机工作。

所述垃圾排放门包含第二障碍门、第二转轴和第二电机；所述第二障碍门一侧和所述第二转轴固连、通过所述第二转轴和所述第一通道的内壁铰接；所述第二电机的输出轴和所述第二转轴固定相连，用于根据控制模块的命令控制所述第二障碍门绕所述第二转轴转动进而打开或关闭所述第一通道；

所述第一切换开关包含第三障碍门、第三转轴和第三电机；所述第三障碍门一侧和所述第三转轴固连，通过所述第三转轴和所述选择通道、第二通道的连接处铰接；所述第三电机的输出轴和所述第三转轴固定相连，用于根据控制模块的命令控制所述第三障碍门闭合选择通道、打开第二通道或打开选择通道、闭合第二通道；

所述第二切换开关包含第四障碍门、第四转轴和第四电机；所述第四障碍门一侧和所述第四转轴固连，通过所述第四转轴和所述选择通道、第三通道的连接处铰接；所述第四电机的输出轴和所述第四转轴固定相连，用于根据控制模块的命令控制所述第四障碍门闭合选择通道、打开第三通道或打开选择通道、闭合第三通道。

所述第一腔体的上部为倒圆台状，下部为柱状。

所述箱体在所述第一腔体底部的内壁上设有通向箱体底部的排水管道。

本发明基于太阳能的垃圾自动分类收集装置还包含指示灯模块以及第二至第四距离传感器，所述指示灯模块、第二至第四距离传感器均和所述控制模块相连；

所述第二至第四传感器分别对应设置在可回收垃圾室、不可回收垃圾室、有害垃圾室的顶部，分别用于测量可回收垃圾室、不可回收垃圾室、有害垃圾室的剩余空间高度，并将其传递给所述控制模块；

所述指示灯模块用于显示蓄电池的电量、可回收垃圾室的剩余空间状态、不可回收垃圾室的剩余空间状态和有害垃圾室的剩余空间状态。

所述指示灯模块包含电源指示灯、可回收垃圾室满指示灯、不可回收垃圾室满指示灯和有害垃圾室满指示灯，分别用于显示电源状态、可回收垃圾室空间状态、不可回收垃圾室空间状态和有害垃圾室空间状态。

如图3所示，本发明还公开了一种该基于太阳能的垃圾自动分类收集装置的控制方法，包含以下步骤：

步骤1），障碍物感应门感应垃圾和障碍物感应门之间的距离，并将其传递给所述控制模块；

步骤2），控制模块将垃圾和障碍物感应门之间的距离和预设的第一距离阈值进行比较，如果垃圾和障碍物感应门之间的距离小于等于预设的第一距离阈值，控制模块控制障碍物感应门打开，使得垃圾掉入第一空腔；

步骤3），摄像头拍摄垃圾的图片，并将其传递给所述控制模块；

步骤4），控制模块将接收到的垃圾的图片和存储模块中可回收垃圾、不可回收垃圾、有害垃圾的样本图像集分别进行匹配，得到垃圾的种类；

步骤4.1），如果垃圾为不可回收垃圾；

步骤4.1.1），控制模块控制第一切换开关打开选择通道、闭合第二通道；

步骤4.1.2），控制模块控制第二切换开关打开选择通道、闭合第三通道；

步骤4.1.3），控制模块控制打开垃圾排放门；

步骤4.2），如果垃圾为可回收垃圾；

步骤4.2.1），控制模块控制第一切换开关闭合选择通道、打开第二通道；

步骤4.2.2），控制模块控制第二切换开关打开选择通道、闭合第三通道；

步骤4.2.3），控制模块控制打开垃圾排放门；

步骤4.3），如果垃圾为有害垃圾；

步骤4.3.1），控制模块控制第一切换开关打开选择通道、闭合第二通道；

步骤4.3.2），控制模块控制第二切换开关闭合选择通道、打开第三通道；

步骤4.2.3），控制模块控制打开垃圾排放门；

步骤5），控制模块控制关闭垃圾排放门。

本技术领域技术人员可以理解的是，除非另外定义，这里使用的所有术语（包括技术术语和科学术语）具有与本发明所属领域中的普通技术人员的一般理解相同的意义。还应该理解的是，诸如通用字典中定义的那些术语应该被理解为具有与现有技术的上下文中的意义一致的意义，并且除非像这里一样定义，不会用理想化或过于正式的含义来解释。

以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。