一种智能垃圾箱监控系统的制作方法

本实用新型涉及智能控制领域，尤其是一种智能垃圾箱监控系统。

背景技术：

现实生活中人们每天都会扔垃圾，很多公共垃圾箱装满后没有被及时清理，导致投放的垃圾掉落或堆积在垃圾箱周围，不仅影响环境卫生，而且在气温较高的季节还会散发出异味，引来蚊蝇飞虫，导致居民生活质量的下降，如果提高清理垃圾的频率，由于不清楚每个垃圾投放点的垃圾量，从而会增加清理工人的工作量，同时增加清理成本。

技术实现要素：

本实用新型针对上述问题及技术需求，提出了一种智能垃圾箱监控系统。

本实用新型的技术方案如下：

一种智能垃圾箱监控系统，包括：智能垃圾箱、上位机和显示器；所述智能垃圾箱与所述上位机之间进行无线通信，所述上位机与所述显示器相连，所述显示器用于显示所述上位机接收到的数据；

所述智能垃圾箱包括箱盖和箱体；所述箱盖的外侧裹覆柔性太阳能板，所述箱盖的内侧安装有垃圾监测电路；

所述垃圾监测电路包括布置在线路板上的供电模块、传感器模块、控制模块、无线收发模块；

所述供电模块与所述柔性太阳能板连接，将所述柔性太阳能板转换得到的电能传输至储能装置储存起来；所述供电模块分别与所述控制模块、所述传感器模块、所述无线收发模块连接，用于为所述控制模块、所述传感器模块、所述无线收发模块供电；

所述传感器模块与所述控制模块相连，所述传感器模块包括至少一个红外测距传感器，所述红外测距传感器用于测量所述箱体内对应位置的垃圾高度，并将测量信号发送给所述控制模块的输入；

所述控制模块与所述无线收发模块相连，所述控制模块包括处理器，用于根据所述传感器模块发送的测量信号进行数据处理，将处理后的数据输出给所述无线收发模块；

所述无线收发模块包括无线发射器和无线接收器，所述无线收发模块的天线安装在所述箱盖的边缘，用于将数据传输给所述上位机。

其进一步的技术方案为：所述箱体侧面的中上部开设有垃圾投放口，所述箱盖和所述箱体在正常使用时处于锁紧状态，所述箱盖和所述箱体在对所述垃圾监测电路进行检修时解除锁紧状态。

其进一步的技术方案为：若所述红外测距传感器的数量为1个，则所述红外测距传感器设置在所述箱盖的中央位置；

或者，

若所述红外测距传感器的数量为2个，则两个所述红外测距传感器在所述箱盖上对称设置；

或者，

若所述红外测距传感器的数量超过2个，则其中一个红外测距传感器设置在所述箱盖的中央位置，其余各个红外测距传感器在所述箱盖的边缘等间距设置。

其进一步的技术方案为：所述显示器包括显示屏和报警装置，所述显示器根据所述上位机接收到的数据显示对应智能垃圾箱的位置并报警。

其进一步的技术方案为：所述柔性太阳能板为单晶柔性太阳能板。

其进一步的技术方案为：所述上位机内置有无线收发装置，所述无线收发装置与所述智能垃圾箱内的无线收发模块进行无线通信。

其进一步的技术方案为：所述储能装置为锂电池。

其进一步的技术方案为：所述红外测距传感器的型号为GP2Y0A02YK0F。

其进一步的技术方案为：所述处理器采用STM32F103RCT6单片机。

其进一步的技术方案为：所述无线收发模块采用型号为SIM808的GPRS通信模块。

本实用新型的有益技术效果是：

能够实现对各个智能垃圾箱的监控，在智能垃圾箱内的垃圾满之后通知上位机和显示器，从而可以确定垃圾已满的对应智能垃圾箱的位置，及时进行清理，不仅解决了垃圾箱已满无人及时清理导致环境污染的问题，而且可以在垃圾箱满之后进行清理，不需要重复查看垃圾箱的储存量；另外，采用太阳能板作为储能供电，不需要外加电源就可以维持智能垃圾箱的日常监控，绿色环保。

附图说明

图1是本实用新型一个实施例提供的智能垃圾箱监控系统的结构示意图。

图2是本实用新型一个实施例提供的智能垃圾箱的示意图。

图3是本实用新型一个实施例提供的供电模块的电路图。

图4是本实用新型一个实施例提供的传感器模块的电路图。

图5是本实用新型一个实施例提供的控制模块的电路图。

图6是本实用新型一个实施例提供的无线收发模块的电路图。

图7是本实用新型另一个实施例提供的智能垃圾箱的示意图。

图8是本实用新型一个实施例提供的多个红外测距传感器的布局示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型的具体实施方式做进一步说明。

图1是本实用新型一个实施例提供的智能垃圾箱监控系统的结构示意图，如图1所示，该智能垃圾箱监控系统包括智能垃圾箱10、上位机20和显示器30。智能垃圾箱10与上位机20之间进行无线通信，上位机20与显示器30相连，显示器30用于显示上位机20接收到的数据。

可选的，上位机20为计算机。

结合参考图2，智能垃圾箱10包括箱盖11和箱体12；箱盖11的外侧裹覆柔性太阳能板13，箱盖11的内侧安装有垃圾监测电路14。示例性的，为了看清结构，图中将各个部件分离展示，实际上柔性太阳能板13固定在箱盖11的外部上，垃圾监测电路14固定在箱盖11的内侧的线路板上，红外测距传感器19也是固定安装在线路板上。

可选的，柔性太阳能板13为单晶柔性太阳能板。

结合参考图1，垃圾监测电路14包括布置在线路板上的供电模块15、传感器模块16、控制模块17、无线收发模块18。

供电模块15与柔性太阳能板13连接，将柔性太阳能板13转换得到的电能传输至储能装置储存起来；供电模块15分别与控制模块17、传感器模块16、无线收发模块18连接，用于为控制模块17、传感器模块16、无线收发模块18供电。

在实际使用中，太阳能可以直接供电，储能装置储存的电能也可以供电，从而可以满足不同光线条件下的供电需求。

箱盖11外侧的柔性太阳能板13与箱盖11内侧的供电模块15可以通过箱盖11上开设的通孔进行连接。

可选的，储能装置为锂电池。

如图3所示，其示例性地示出了一种供电模块15的电路图，柔性太阳能板与锂电池分别连接在图示的供电电路中，示例性的，供电电路为LT3652HV电路，将柔性太阳能板的输出端与LT3652HV电路的输入端相连，LT3652HV电路的输出端与锂电池相连，通过LT3652HV电路提供3.3V的工作电压，储存在锂电池内，为传感器模块16、控制模块17和无线收发模块18供电，保证各模块的正常运行。

选用型号为LT3652HV的充电芯片，充电芯片的工作特性为本领域已知的，这里不再赘述，其中，D1、D2、D3为稳压二极管。一方面太阳能电池可以直接供电，另一方面太阳能电池可以通过LT3652HV高性能锂电池充电管理芯片为锂电池组充电作为储备电源。

传感器模块16与控制模块17相连，传感器模块16包括至少一个红外测距传感器19，红外测距传感器19用于测量箱体12内对应位置的垃圾高度，并将测量信号发送给控制模块17的输入。结合参考图2，红外测距传感器19固定安装在垃圾监测电路14所布置的线路板上。

可选的，红外测距传感器19的型号为GP2Y0A02YK0F。如图4所示，其示出了一种红外测距传感器模块的电路图，SENSOR引脚与控制模块17的输入端相连。在实际应用中红外测距传感器上集成有发射端(红外信号发射端)和接收端(接收二极管)，发射端和接收端均朝向下方，发射端用于发出红外光，接收端用于接收红外光发出后经过垃圾表面反射回来的光线，红外测距传感器根据发射端发射的信号和接收端接收的信号，利用CCD图像处理发射与接收的时间差，从而确定红外测距传感器与对应位置垃圾表面的距离，根据测出的距离向控制模块17的输入端发送对应的电压信号。红外测距传感器19通过内部的位置敏感探测器、红外发光二极管和信号处理电路，可以将测得的垃圾距离20cm-150cm转换成0-3.3V的电压信号。

控制模块17与无线收发模块18相连，控制模块17包括处理器，用于根据传感器模块16发送的测量信号进行数据处理，将处理后的数据输出给无线收发模块18。

可选的，处理器采用STM32F103RCT6单片机。如图5所示，其示例性地示出了一种控制模块的电路图，需要说明的是，为了布局清楚，图中将单片机正常工作所需的复位电路、时钟电路和晶振电路单独拆分开表示，在实际使用中，这些电路需要按照对应的引脚连接在单片机上。采用STM32F103RCT6单片机为主体处理器，采用12MHz振荡周期，利用单片机的AD管脚连接红外测距传感器的SENSOR管脚，采集红外测距传感器的电压信号，利用单片机的异步通讯接口与无线收发模块18进行数据通信。

在实际应用中，对于传感器模块16发送的信号，控制模块17可以根据传感器模块16发送的信号判断出垃圾的高度，控制模块17还可以将垃圾高度与预定阈值比较，通过阈值判断确定垃圾是否达到需要清理的高度，若达到，则向无线收发模块18发送报警信号。

可选的，控制模块17可以将垃圾高度和报警信号同时发送至无线收发模块18。

可选的，控制模块17可以仅将垃圾高度发送至无线收发模块18。

可选的，控制模块17可以实时获取传感器模块16采集的垃圾高度，控制模块17也可以每隔预定时间获取一次垃圾高度，从而降低能耗。

无线收发模块18包括无线发射器和无线接收器，无线收发模块18的天线安装在箱盖11的边缘，用于将数据传输给上位机20。无线收发模块18可以实现远距离数据收发，并进行定位。

无线发射器和无线接收器集成在无线收发模块18上，可以实现数据的双向通信。

可选的，无线收发模块18采用型号为SIM808的GPRS通信模块。如图6所示，其示例性地示出了一种无线收发模块的电路图。

需要说明的是，无线收发模块18本身具有定位功能，无线收发模块18在向上位机20发送垃圾高度或报警信号时，会将所对应的智能垃圾箱10的位置信息一起发送给上位机20。

可选的，上位机20内置有无线收发装置，无线收发装置与智能垃圾箱10内的无线收发模块18进行无线通信。

可选的，上位机20内置的无线收发装置也可以是GPRS模块。

上位机20接收到数据后，进行信息数据处理，根据报警信号和定位数据确定已满的垃圾箱的位置，或者根据垃圾高度进行阈值判断确定垃圾箱中的垃圾是否已满，若判断结果已满则控制显示器30显示对应的智能垃圾箱10的位置。

可选的，如图7所示，箱体12侧面的中上部开设有垃圾投放口，箱盖11和箱体12在正常使用时处于锁紧状态，箱盖11和箱体12在对垃圾监测电路14进行检修时解除锁紧状态。

可选的，若红外测距传感器19的数量为1个，则红外测距传感器设置在箱盖11的中央位置。示例性的，结合参考图2，其示出了只有一个红外测距传感器19的情况。

若红外测距传感器19只有一个，则将红外测距传感器19安装在箱盖11的中央位置，中间位置垃圾的高度虽然与整体垃圾高度有一些差距，但是在可控范围内，适用于监控精确度要求低的垃圾箱。

可选的，若红外测距传感器的数量为2个，则两个红外测距传感器19在箱盖11上对称设置。若垃圾箱为圆柱体，则两个红外测距传感器19设置在箱盖11的圆形截面一条直径上，两个红外测距传感器19关于圆心对称；若垃圾箱为长方体，则两个红外测距传感器19设置在箱盖11的长方形截面的对称轴上，两个红外测距传感器19关于长方形的中心点对称。

可选的，若红外测距传感器的数量超过2个，则其中一个红外测距传感器设置在箱盖11的中央位置，其余各个红外测距传感器在箱盖11的边缘等间距设置。示例性的，如图8所示，假设有5个红外测距传感器19，若垃圾箱为圆柱体，其中一个红外测距传感器19设置在箱盖11的圆心处，另外四个红外测距传感器19设置在相互垂直的两条直径端部。需要说明的是，由于红外测距传感器19是安装在线路板上，因此在设置多个红外测距传感器19时，线路板的面积需要设计成与箱盖11内侧的形状大小相等，以便于将红外测距传感器19设置在对应位置。可选的，若垃圾箱为长方体，则可以在箱盖11的中心处布置一个红外测距传感器19，在四个顶角位置分别布置一个红外测距传感器19。

对于红外测距传感器19的数量和位置的确定，可以结合具体的能耗和判断精确度综合考虑。

在实际应用中，若是设置多个红外测距传感器19，则控制模块17根据各个红外测距传感器19采集的垃圾距离综合分析确定垃圾箱是否已满，比如可以取平均值来进行阈值比较，从而可以避免垃圾摆放不均匀导致的误判。

可选的，显示器30包括显示屏和报警装置，显示器30根据上位机20接收到的数据显示对应智能垃圾箱10的位置并报警。

在实际应用中，本实施例提供的智能垃圾箱监控系统可以结合定位信息在显示屏上显示所有智能垃圾箱的位置，根据收到的报警信号和位置信息可以确定相应的智能垃圾箱已满，则将与已满的智能垃圾箱对应图标点亮，同时可以通过报警装置发出警报声提醒工作人员及时清理。

进一步的，若上位机20接收到的信号还包括垃圾高度，则显示器30还可以显示各个智能垃圾箱的当前垃圾高度。

以上所述的仅是本实用新型的优先实施方式，本实用新型不限于以上实施例。可以理解，本领域技术人员在不脱离本实用新型的精神和构思的前提下直接导出或联想到的其他改进和变化，均应认为包含在本实用新型的保护范围之内。