一种用于垃圾气力输送系统的智能投放箱

1.本实用新型涉及自动化垃圾处理领域，尤其涉及一种用于垃圾气力输送系统的智能投放箱。


背景技术：

2.垃圾气力输送系统是一套全新的垃圾疏通输送系统，最先在医院中投放使用，当垃圾储存节上方的感应器感应到垃圾已满，系统的中央系统会发出指令启用收集站内的抽风机产生负压，以每秒18～24米的速度将垃圾运送到中央收集站；而现有的垃圾气力输送系统面临着诸多困难与问题，不同种类垃圾的投放对于管道的要求也越来越高，例如：易挥发性的油漆桶、建筑垃圾等属性的物品在管道运输中极易引起堵塞，同时，由于离心力作用，使得垃圾和管道侧壁经常发生碰撞摩擦，因此在转弯处，垃圾会对管道侧壁进行长期磨损，运输此类垃圾时，将极大的损害气力输送系统，严重情况下将导致系统瘫痪，故此类垃圾就不适合放入竖井进行输送，调查显示，实际生活中的垃圾分类箱都是依靠积分奖励，通过用户进行垃圾分类，但人们对于垃圾属性分离的意识不强，且垃圾分类正确率不高，效果甚微；同时现有垃圾输送系统的投放口，只有单一检测料位的传感器，对垃圾存储量的检测能力不强，投放口的自动化程度弱，实际运用中大多数采用刷卡，或者手工开门投放的方式，当居民在双手都拿有物体时，对垃圾投放带来很大障碍；综上所述，结合智能传感技术、嵌入式技术、物联网技术对垃圾气力输送系统中的投放箱进行改造和升级，大大提高垃圾分类系统的自动化程度，解决和规避上述实际使用中的问题。


技术实现要素：

3.本实用新型的目的是提供了一种用于垃圾气力输送系统，并且采用图像以及语音识别结合物联网技术，能够自动控制垃圾箱投放门的开启和闭合，实现垃圾自动分拣分类，提高垃圾分类的精度，同时避免了用户与垃圾投放箱的接触，解决了管道易堵塞、磨损以及用户不愿分类的问题，整套设施的功耗更低、节约成本、扩大覆盖面、具备拓展功能，而且提高系统便捷性与稳定性，使得垃圾分类更加系统化、规范化的智能投放箱。
4.本实用新型的技术方案为：一种用于垃圾气力输送系统的智能投放箱，其特征在于：包括多个箱体、交换机、中控柜、pc终端上位机、云服务器和多个用户终端，任意所述箱体上还设有摄像头、垃圾检测器、履带、投放门、微波传感发射器、微波传感接收器、两个料位传感器、烟雾报警器、底板、转筒、中板、转动电机、侧支撑架、顶板、承载板、舵机、舵机臂、连动杆、厨余垃圾桶、不可投放垃圾桶、可回收垃圾桶、三个压力传感器、两个底阀、两个进气孔、隔板和臭味传感喷洒器，所述摄像头位于箱体一侧的顶部位置处，所述摄像头与箱体为固定连接，所述垃圾检测器位于摄像头下部，所述垃圾检测器与箱体为固定连接，并且所述垃圾检测器利用线路与摄像头、微波传感发射器、微波传感接收器、两个料位传感器、臭味传感喷洒器、交换机连接，所述履带位于箱体内部一侧靠近摄像头正下方的位置处，所述履带与箱体为可拆卸连接，所述履带上还设有主动轮、从动轮和传动电机，所述主动轮、从
动轮分别位于履带的两端位置处，所述主动轮、从动轮均与履带为可拆卸连接，所述传动电机位于主动轮的一侧，所述传动电机与主动轮为固定连接，所述投放门位于箱体一侧靠近履带的正下方位置处，所述投放门与履带为固定连接，所述投放门上还设有限位开关，所述限位开关位于投放门的一侧，所述限位开关与箱体为固定连接，并且所述限位开关利用线路与垃圾检测器、传动电机连接，所述微波传感发射器、微波传感接收器分别位于箱体内部的两侧位置处，所述微波传感发射器、微波传感接收器均与箱体为固定连接，所述两个料位传感器分别水平平行位于摄像头两侧的箱体顶部位置处，所述两个料位传感器均与箱体为固定连接，所述烟雾报警器位于箱体的顶部位置处，所述烟雾报警器与箱体为固定连接，所述底板位于箱体内侧的底部位置处，所述底板与箱体为固定连接，所述转筒位于箱体内侧的底板上部的中部位置处，所述转筒与底板为固定连接，所述中板位于转筒的上部，所述中板与转筒为固定连接，所述转动电机位于中板的上部，所述转动电机穿过中板并与转筒为固定连接，并且所述转动电机利用线路与垃圾检测器连接，所述侧支撑架位于中板的上部，所述侧支撑架与中板为固定连接，所述顶板位于侧支撑架的上部，所述顶板利用轴承与侧支撑架连接，所述承载板位于顶板的上部，所述承载板与顶板为固定连接，所述舵机位于中板上部的一侧，所述舵机与中板为固定连接，所述舵机臂位于舵机的一侧，所述舵机臂的一端利用轴承与舵机连接，所述舵机臂的另一端利用轴承与连动杆连接，所述连动杆位于顶板和舵机臂之间，所述连动杆的一端利用轴承与顶板连接，所述连动杆的另一端利用轴承与舵机臂连接，所述厨余垃圾桶、不可投放垃圾桶、可回收垃圾桶呈三角结构分别位于中板的三个侧面位置处，所述厨余垃圾桶、不可投放垃圾桶、可回收垃圾桶均与底板为可拆卸连接，所述三个压力传感器分别对应位于厨余垃圾桶、不可投放垃圾桶、可回收垃圾桶的底部，所述三个压力传感器分别与厨余垃圾桶、不可投放垃圾桶、可回收垃圾桶为固定连接，并且所述三个压力传感器利用线路均与垃圾检测器连接，所述两个底阀水平平行位于底板的下部，所述两个底阀均与底板为固定连接，并且所述两个底阀利用线路与三个压力传感器连接，所述两个进气孔水平平行位于远离厨余垃圾桶、不可投放垃圾桶、可回收垃圾桶的箱体一侧靠近底部的位置处，所述两个进气孔均与箱体为固定连接，所述隔板位于两个进气孔与厨余垃圾桶、不可投放垃圾桶、可回收垃圾桶之间的位置处，所述隔板与箱体为可拆卸连接，所述臭味传感喷洒器位于箱体内侧的顶部位置处，所述臭味传感喷洒器与箱体为固定连接，所述交换机位于多个箱体的上一级，所述交换机利用有线以太网与多个箱体连接，所述中控柜位于交换机的上一级，所述中控柜利用有线以太网与交换机连接，所述pc终端上位机位于中控柜的上一级，所述pc终端上位机利用有线以太网与中控柜连接，所述云服务器位于多个箱体的下一级，所述云服务器利用nb
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iot无线技术与多个箱体连接，所述多个用户终端位于云服务器的下一级，所述多个用户终端均利用nb
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iot无线技术与云服务器连接。
5.进一步，所述垃圾检测器为视觉、语音、微波融合式传感器。
6.进一步，所述传动电机、转动电机均为伺服电机。
7.进一步，所述转筒为轴承式转动装置。
8.进一步，所述侧支撑架为三角形结构。
9.进一步，所述承载板为弧形凹槽结构板。
10.进一步，所述多个用户终端均为智能手机。
11.本实用新型的有益效果在于：该智能投放箱用于垃圾气力输送系统中，并且采用图像以及语音识别结合物联网技术，能够自动控制垃圾箱投放门的开启和闭合，实现垃圾自动分拣分类，提高垃圾分类的精度，同时避免了用户与垃圾投放箱的接触，解决了管道易堵塞、磨损以及用户不愿分类的问题，整套设施的功耗更低、节约成本、扩大覆盖面、具备拓展功能，而且提高系统便捷性与稳定性，使得垃圾分类更加系统化、规范化，整体还具备功能拓展性，削减了布线，施工与维护也更加便捷方便，同时云、数据库以及深度学习的引入，提高了垃圾分拣分类的准确性，使得垃圾物品的投放更加安全、环保。
附图说明
12.图1为本实用新型的主视图。
13.图2为本实用新型的智能投放箱侧面剖视结构示意图。
14.图3为本实用新型的智能投放箱垃圾分类电机云台结构示意图。
15.图4为本实用新型的应用网络拓扑结构示意图。
16.其中：1、箱体
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2、摄像头
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3、垃圾检测器
17.4、履带
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5、主动轮
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6、从动轮
18.7、传动电机
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8、投放门
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9、限位开关
19.10、微波传感发射器
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11、微波传感接收器
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12、料位传感器
20.13、烟雾报警器
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14、底板
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15、转筒
21.16、中板
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17、转动电机
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18、侧支撑架
22.19、顶板
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20、承载板
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21、舵机
23.22、舵机臂
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23、连动杆
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24、厨余垃圾桶
24.25、不可投放垃圾桶
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26、可回收垃圾桶
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27、压力传感器
25.28、底阀
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29、进气孔
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30、隔板
26.31、交换机
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32、中控柜
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33、pc终端上位机
27.34、云服务器
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35、用户终端
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36、臭味传感喷洒器
具体实施方式
28.下面结合附图对本实用新型的具体实施方式做出简要说明。
29.如图1、图2、图3、图4所示一种用于垃圾气力输送系统的智能投放箱，其特征在于：包括多个箱体1、交换机31、中控柜32、pc终端上位机33、云服务器34和多个用户终端35，任意所述箱体1上还设有摄像头2、垃圾检测器3、履带4、投放门8、微波传感发射器10、微波传感接收器11、两个料位传感器12、烟雾报警器13、底板14、转筒15、中板16、转动电机17、侧支撑架18、顶板19、承载板20、舵机21、舵机臂22、连动杆23、厨余垃圾桶24、不可投放垃圾桶25、可回收垃圾桶26、三个压力传感器27、两个底阀28、两个进气孔29、隔板30和臭味传感喷洒器36，所述摄像头2位于箱体1一侧的顶部位置处，所述摄像头2与箱体1为固定连接，所述垃圾检测器3位于摄像头2下部，所述垃圾检测器3与箱体1为固定连接，并且所述垃圾检测器3利用线路与摄像头2、微波传感发射器10、微波传感接收器11、两个料位传感器12、臭味传感喷洒器36、交换机31连接，所述履带4位于箱体1内部一侧靠近摄像头2正下方的位置处，所述履带4与箱体1为可拆卸连接，所述履带4上还设有主动轮5、从动轮6和传动电机7，
所述主动轮5、从动轮6分别位于履带4的两端位置处，所述主动轮5、从动轮6均与履带4为可拆卸连接，所述传动电机7位于主动轮5的一侧，所述传动电机7与主动轮5为固定连接，所述投放门8位于箱体1一侧靠近履带4的正下方位置处，所述投放门8与履带4为固定连接，所述投放门8上还设有限位开关9，所述限位开关9位于投放门8的一侧，所述限位开关9与箱体1为固定连接，并且所述限位开关9利用线路与垃圾检测器3、传动电机7连接，所述微波传感发射器10、微波传感接收器11分别位于箱体1内部的两侧位置处，所述微波传感发射器10、微波传感接收器11均与箱体1为固定连接，所述两个料位传感器12分别水平平行位于摄像头2两侧的箱体1顶部位置处，所述两个料位传感器12均与箱体1为固定连接，所述烟雾报警器13位于箱体1的顶部位置处，所述烟雾报警器13与箱体1为固定连接，所述底板14位于箱体1内侧的底部位置处，所述底板14与箱体1为固定连接，所述转筒15位于箱体1内侧的底板14上部的中部位置处，所述转筒15与底板14为固定连接，所述中板16位于转筒15的上部，所述中板16与转筒15为固定连接，所述转动电机17位于中板16的上部，所述转动电机17穿过中板16并与转筒15为固定连接，并且所述转动电机17利用线路与垃圾检测器3连接，所述侧支撑架18位于中板16的上部，所述侧支撑架18与中板16为固定连接，所述顶板19位于侧支撑架18的上部，所述顶板19利用轴承与侧支撑架18连接，所述承载板20位于顶板19的上部，所述承载板20与顶板19为固定连接，所述舵机21位于中板16上部的一侧，所述舵机21与中板16为固定连接，所述舵机臂22位于舵机21的一侧，所述舵机臂22的一端利用轴承与舵机21连接，所述舵机臂22的另一端利用轴承与连动杆23连接，所述连动杆23位于顶板19和舵机臂22之间，所述连动杆23的一端利用轴承与顶板19连接，所述连动杆23的另一端利用轴承与舵机臂22连接，所述厨余垃圾桶24、不可投放垃圾桶25、可回收垃圾桶26呈三角结构分别位于中板16的三个侧面位置处，所述厨余垃圾桶24、不可投放垃圾桶25、可回收垃圾桶26均与底板14为可拆卸连接，所述三个压力传感器27分别对应位于厨余垃圾桶24、不可投放垃圾桶25、可回收垃圾桶26的底部，所述三个压力传感器27分别与厨余垃圾桶24、不可投放垃圾桶25、可回收垃圾桶26为固定连接，并且所述三个压力传感器27利用线路均与垃圾检测器3连接，所述两个底阀28水平平行位于底板14的下部，所述两个底阀28均与底板14为固定连接，并且所述两个底阀28利用线路与三个压力传感器27连接，所述两个进气孔29水平平行位于远离厨余垃圾桶24、不可投放垃圾桶25、可回收垃圾桶26的箱体1一侧靠近底部的位置处，所述两个进气孔29均与箱体1为固定连接，所述隔板30位于两个进气孔29与厨余垃圾桶24、不可投放垃圾桶25、可回收垃圾桶26之间的位置处，所述隔板30与箱体1为可拆卸连接，所述臭味传感喷洒器36位于箱体1内侧的顶部位置处，所述臭味传感喷洒器36与箱体1为固定连接，所述交换机31位于多个箱体1的上一级，所述交换机31利用有线以太网与多个箱体1连接，所述中控柜32位于交换机31的上一级，所述中控柜32利用有线以太网与交换机31连接，所述pc终端上位机33位于中控柜32的上一级，所述pc终端上位机33利用有线以太网与中控柜32连接，所述云服务器34位于多个箱体1的下一级，所述云服务器34利用nb
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iot无线技术与多个箱体1连接，所述多个用户终端35位于云服务器34的下一级，所述多个用户终端35均利用nb
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iot无线技术与云服务器34连接。所述垃圾检测器3为视觉、语音、微波融合式传感器。所述传动电机7、转动电机17均为伺服电机。所述转筒15为轴承式转动装置。所述侧支撑架18为三角形结构。所述承载板20为弧形凹槽结构板。所述多个用户终端35均为智能手机。
30.工作方式：该智能投放箱用于垃圾气力输送系统中，并且采用图像以及语音识别结合物联网技术，能够自动控制垃圾箱投放门的开启和闭合，实现垃圾自动分拣分类，提高垃圾分类的精度，同时避免了用户与垃圾投放箱的接触，解决了管道易堵塞、磨损以及用户不愿分类的问题，整套设施的功耗更低、节约成本、扩大覆盖面、具备拓展功能，而且提高系统便捷性与稳定性，使得垃圾分类更加系统化、规范化；整套机构包括多个箱体1、交换机31、中控柜32、pc终端上位机33、云服务器34和多个用户终端35，其中，每个箱体1上还设有摄像头2、垃圾检测器3、履带4、投放门8、微波传感发射器10、微波传感接收器11、两个料位传感器12、烟雾报警器13、底板14、转筒15、中板16、转动电机17、侧支撑架18、顶板19、承载板20、舵机21、舵机臂22、连动杆23、厨余垃圾桶24、不可投放垃圾桶25、可回收垃圾桶26、三个压力传感器27、两个底阀28、两个进气孔29、隔板30和臭味传感喷洒器36，在使用的时候，主要分为开启投放仓门、数据上传、垃圾分拣投放、投放完毕复位、信息反馈、垃圾排放这些步骤和流程：
31.第一、开启投放仓门：箱体1外侧顶部位置处的摄像头2检测到人脸靠近，唤醒中控柜32的主控程序，发送指令到当前箱体1中的垃圾检测器3，并启动主动轮5一侧的传动电机7，该传动电机7采用伺服电机，能够控制主动轮5的转动，在传动电机7的驱使下，使得主动轮5、从动轮6联动，进而驱动履带4，通过履带4的转动，来打开投放门8，当投放门8触碰到限位开关9后停止，等待用户投放结束，该垃圾检测器3为视觉、语音、微波融合式传感器，它利用线路与摄像头2、微波传感发射器10、微波传感接收器11、两个料位传感器12、臭味传感喷洒器36、交换机31连接配合使用，如果垃圾检测器3以及箱体1顶部位置处的两个料位传感器12一直未检测到投放信号，且到达投放口8的延时时间，则判断为未投放不动作，此时，关闭投放口8，从而形成一个投放门8的防夹手机制。
32.步骤二、数据上传：经过中控柜32中的主控程序驱动摄像头2、垃圾检测器3运行所获取的用户语音信息，以及箱体1内部两侧位置处的微波传感发射器10、微波传感接收器11相互配合所采集到垃圾微波率，三者数据按权重加权计算，若总结果与上一次采样结果偏差大于阈值，则上传至云服务器34，否则，不进行动作，整体可一次加设多个箱体1，通过交换机31与中控柜32实现信息交互，整体机构的覆盖面广、数据交换频繁，通过云服务器34向各个用户终端35接发垃圾投放的交互数据，可以分担中控柜32的数据处理压力，同时也便于拓展覆盖。
33.步骤三、垃圾分拣投放：转筒15、中板16、转动电机17、侧支撑架18、顶板19、承载板20、舵机21、舵机臂22、连动杆23、厨余垃圾桶24、不可投放垃圾桶25、可回收垃圾桶26构成了垃圾投放云台机制，首先，投放的垃圾经过投放口8掉落在箱体1内部的顶板19上部的承载板20上，该承载板20采用弧形凹槽结构板，以保障易滚动物体投放后，能保持在顶板19的上部，防止易滚动物体的掉落，并且顶板19的颜色为纯色，以保证摄像头2以及垃圾检测器3识别的准确性，将承载板20中的投放物的识别信息经过垃圾检测器3发送到中控柜32，去进行识别信息的比对，从而判断出投放物品的属性，并将物品的属性匹配驱动指令经过垃圾检测器3发送到垃圾投放云台机制中，此外，该厨余垃圾桶24、不可投放垃圾桶25、可回收垃圾桶26呈三角结构分别位于中板16的三个侧面位置处，在垃圾投放云台机制的边缘形成了环绕式垃圾投放分类机制，顶板19通过侧支撑架18与中板16连接，该侧支撑架18采用三角形结构，增强了中板16、侧支撑架18、顶板19之间连接的稳定性，顶板19利用轴承与侧支撑
架18连接，进而为顶板19提供受力支持，接着，在中板16上部一侧的位置处嵌入安装一个舵机21和一个转动电机17，该舵机21的一侧装有一个舵机臂22，舵机臂22利用轴承与其上部的连动杆23连接，而连动杆23的另一端利用轴承与顶板19连接，在转动电机17的驱使下来驱动转筒15转动，该转动电机17同样采用伺服电机，从而带动中板16转动，该转筒15采用轴承式转动装置，它用于固定中板16，使得中板16的转动更加自如灵活，增加转动电机17的使用寿命，然后，去选择厨余垃圾桶24、不可投放垃圾桶25、可回收垃圾桶26其中相匹配属性的垃圾分类投放桶，最后，连动杆23带动顶板19倾倒承载板20中的垃圾投放物，除此之外，底板14固定于箱体1的底部，当转动电机17转动时，由于底板14是固定的结构，整套垃圾投放云台机制将对底板14进行相对运动，以选中相应的分类投放桶，在厨余垃圾桶24、不可投放垃圾桶25、可回收垃圾桶26这三个垃圾分类箱与箱体1后侧之间的位置处还设有一个隔板30，用以防止脱落的垃圾堵住两个进气孔29，两个进气孔29用于箱体1的通风换气。
34.步骤四、投放完毕复位：根据中控柜32主控程序中的分类结果，来控制整套垃圾投放云台机制的底板14上装有的转动电机17以及转筒15转向相应的垃圾分类箱，并且通过舵机21与舵机臂22、连动杆23去控制顶板19上部承载板20中的垃圾物品投放，然后，整套垃圾投放云台机制归位，恢复初始化状态，中控柜32中的主控程序进入低功耗休眠状态，中控柜32主控程序控制协调各个模块，并将各个料位传感器12、压力传感器27、烟雾报警器13，以及垃圾投放云台机制的污染程度通过通讯接口，以太网线路、nb
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iot无线技术两种传输方式与pc上位机、多个用户终端35之间进行信息交互，每个用户终端35可通过微信小程序、手机app来查看数据信息，当臭味传感喷洒器36检测到毒气超过设定阈值时，喷洒除臭剂，防止异味扩散，而烟雾报警器13可以检测到箱体1内部的可疑烟雾，并第一时间进行报警提示，形成一套异样情况监控机制。
35.步骤五、信息反馈：中控柜32中的主控程序在垃圾投放时检测到两个料位传感器12以及厨余垃圾桶24、不可投放垃圾桶25、可回收垃圾桶26这三个垃圾分类箱底部装有的压力传感器27所达到的阈值状态，中控柜32中的主控程序随即取消休眠模式，60秒内循环检测料位状态，可投放垃圾桶料位状况持续输出则触发反馈，将中控柜32中的数据通过以太网总线传输到pc终端上位机33中，与此同时，通过nb
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iot无线技术将数据传输给云服务器34，云服务器34通过订阅的方式，将数据发送给用户终端35，每个用户终端35采用智能手机，数据通过智能手机中的app与微信小程序进行体现。
36.步骤六、垃圾排放：垃圾投放完毕后，工作人员通过pc终端上位机33控制打开箱体1底部的两个底阀28，此时，中控柜32的主控程序将投放门8锁死，每个底阀28打开，垃圾通过厨余垃圾桶24、可回收垃圾桶26这两个垃圾分类箱底部的压力传感器27落入到下一级的垃圾管道中，管道内为负压，通过压差将垃圾迅速抽到垃圾转运箱内，工作人员通过pc终端上位机33提示的位置坐标报警信息，安排工作人员前往现场清理回收箱体1内部的不可投放垃圾桶25中的不可投放垃圾。
37.整体还具备功能拓展性，采用远程服务器深度学习模型，输入不同物体的图片、不同声音、不同微波率，通过卷积神经网络循环迭代训练，通过中控柜32的主控程序输出映射到多种垃圾投放箱，还可以在厨余垃圾桶24、不可投放垃圾桶25、可回收垃圾桶26的基础上，增设多种垃圾分类箱，使得每一个垃圾分类箱都配有垃圾投放口，配合语音、视频的识别技术，分别投放不同属性的垃圾，当投放时用户需先说出投放的垃圾名称，对应投放口打
开，其它投放口始终处于锁死状态，解决用户不知道如何分类的问题，削减了布线，施工与维护也更加便捷方便，同时云、数据库以及深度学习的引入，提高了垃圾分拣分类的准确性，使得垃圾物品的投放更加安全、环保。
38.在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”、“顶部”、“底部”、“端部”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
39.以上对本实用新型的一个实施例进行了详细说明，但所述内容仅为本实用新型的较佳实施例，不能被认为用于限定本实用新型的实施范围。凡依本实用新型申请范围所作的均等变化与改进等，均应仍归属于本实用新型的专利涵盖范围之内。