智能监控垃圾分类装置及其垃圾分类管理系统的制作方法

本发明涉及垃圾分类技术领域，特别涉及一种智能监控垃圾分类装置及其分类管理系统。

背景技术：

每个人每天都会扔出许多垃圾，在一些垃圾管理较好的地区，大部分垃圾会得到卫生填埋、焚烧、堆肥等无害化处理，而更多地方的垃圾则常常被简易堆放或填埋，导致臭气蔓延，并且污染土壤和地下水体。近年来，随着生活水平的提高，产生的垃圾也日渐增多，吸引了大批的拾荒者，将废弃物转化成为新的资源，客观上减轻了政府处理垃圾的负担，延长了垃圾填埋处理场的使用寿命。但是，这些民间自发的拾荒者，均是无照经营，缺乏规范、检验和约束，致使垃圾在捡拾、收集、运输、加工过程中造成严重的二次污染，他们自身的传染病发病率也较高。垃圾无害化处理的费用是非常高的，根据处理方式的不同，处理一吨垃圾的费用约为一百至几百元不等。人们大量地消耗资源，大规模生产，大量地消费，又大量地生产着垃圾。后果将不可设想。

垃圾分类是对垃圾收集处置传统方式的改革，是对垃圾进行有效处置的一种科学管理方法，垃圾分类后被送到工厂而不是填埋场，既省下了土地，又避免了填埋或焚烧所产生的污染，还可以变废为宝。人们面对日益增长的垃圾产量和环境状况恶化的局面，如何通过垃圾分类管理，最大限度地实现垃圾资源利用，减少垃圾处置量，改善生存环境质量，是当前世界各国共同关注的迫切问题之一。

目前我国的垃圾处理多采用卫生填埋甚至简易填埋的方式，占用上万亩土地；并且虫蝇乱飞，污水四溢，臭气熏天，严重地污染环境。因此进行垃圾分类收集可以减少垃圾处理量和处理设备，降低处理成本，减少土地资源的消耗，具有社会、经济、生态三方面的效益。

技术实现要素：

本发明的一个目的是解决至少上述问题，并提供至少后面将说明的优点。

本发明还有一个目的是提供一种智能监控垃圾分类装置，其通过智能监控采集人们日常投放垃圾的图像信息，之后再通过服务器收集图像信息进行数据的综合分析，给垃圾分类投放正确的居民进行奖励，分类错误的居民进行惩罚的方法，促进居民自主的将垃圾进行分类，实现良性循环。

本发明还有一个目的是提供一种应用智能监控垃圾分类装置进行垃圾分类管理的系统，用于对人员和设备进行分类管理和权限管理，完善积分奖罚措施，进行可视化管理，提高工作效率。

为了实现根据本发明的这些目的和其它优点，提供了一种智能监控垃圾分类装置，包括：

垃圾暂存箱，其包括第一暂存箱、第二暂存箱和第三暂存箱用于分别存放可回收垃圾、厨余垃圾和不可回收垃圾，且任一个垃圾暂存箱均包括相互套设的外箱体和内箱体；投入口，其开设在靠近所述外箱体的上端；门，其可启闭的设置在所述投入口处，且所述门通过锁紧机构锁紧；称重装置，其设置在所述内箱体的底部；读卡器，其设置在所述外箱体的内侧壁上，且所述读卡器的芯片与所述门的锁紧机构通讯连接；

卡，其与所述读卡器射频识别；

拍照组件，其包括第一摄像头，其设置在所述垃圾暂存箱的周围，且第一摄像头的图像采集范围为以所述垃圾暂存箱为圆心、直径至少为2m的圆形范围内，所述第一摄像头为红外摄像头；第二摄像头，其设置在所述外箱体的顶部的内侧壁上，且所述第二摄像头的摄像端正对所述内箱体的容纳空间，所述第二摄像头与所述读卡器的芯片通讯连接；以及

服务器，其与所述称重装置、所述读卡器和所述拍照组件通过网络模块进行通讯连接。

优选的是，所述锁紧机构为步进电机，其设置在所述外箱体的侧壁内侧，且所述步进电机的驱动轴与门的第一边沿固定连接，所述门的第一边沿还与所述外箱体的内侧壁枢接，所述读卡器的芯片与所述步进电机通讯连接。

优选的是，所述网络模块设置在所述外箱体上，且所述网络模块采用以太网或互联网将所述读卡器、所述称重装置和所述拍照组件采集的信息进行实时上传至所述服务器。

优选的是，还包括：lcd液晶屏，其设置在所述外箱体的侧壁上，且所述lcd液晶屏与所述称重组件电连接。

优选的是，还包括：红外检测装置，其包括对应设置在所述内箱体的两个侧壁上的红外发射器和红外接收器，且所述红外检测装置与所述服务器通过网络模块进行通讯连接。

优选的是，所述红外发射器所发射的红外线位于所述内箱体的4/5高度以上。

一种应用所述的智能监控垃圾分类装置进行垃圾分类管理的系统，包括：

数据库，其用于存储用户信息、所述卡的信息以及读卡器信息；

数据读取模块，其用于与所述读卡器进行信息交互，并实时接收和存储所述读卡器读取的所述卡的信息以及对应的刷卡时间，并根据所述卡的信息从所述数据库中调取对应的用户信息；

图像存储模块，其用于实时读取和存储所述摄像组件拍摄的照片及对应的拍摄时间；

称重模块，其用于实时接收所述称重组件的发送的每一次的垃圾称重量以及对应的称重时间；以及

数据分析模块，其用于通过刷卡时间、所述摄像组件拍摄的照片的时间、称重时间、以及读卡器信息将所述数据读取模块存储的用户信息与图像存储模块存储的所述照片进行匹配，并对应计算每一个用户的投放的可回收垃圾、厨余垃圾和不可回收垃圾的总重量。

优选的是，所述用户信息包括用户的姓名、电话以及住址，所述卡的信息为卡的编号。

优选的是，还包括：

用户管理模块，其用于对用户进行分类管理，将所述用户按照角色分为管理员、物业人员和住户，所述住户还分为高级用户和普通用户；并根据上述用户的角色分类配以不同的管理权限；

设备管理模块，其用于对现有设备配置信息的存储管理，包括所述摄像组件的添加、删除或更换信息的存储；所述垃圾暂存箱的添加、删除或更换信息的存储；以及所述称重组件的添加、删除或更换信息的更新存储。

优选的是，还包括：

积分管理模块，其包括积分自动更新模块，用于根据所述数据分析模块计算的每一个用户的投放的可回收垃圾、厨余垃圾和不可回收垃圾的总重量进行相应的积分配置；以及积分修改模块，其用于对进行积分修改操作的用户的角色分类进行判断，若进行积分修改操作的用户的角色分类的判断结果为所述管理员或所述物业人员，则允许进行所述积分的添加或删除操作，并自动进入操作界面；若进行积分修改操作的用户的角色分类的判断结果为所述住户，则不允许进行所述积分的添加或删除操作。

本发明至少包括以下有益效果：

外箱体上设置投入口，内箱体的上端设置为敞开式结构，以方便投放垃圾，为了保证垃圾投放的准确度，内箱体与外箱体的侧壁基本贴合，预留小于1cm的孔隙为宜；

读卡器为rfid射频读卡器，可以通过阅读相对应的卡的电子标签数据控制门的启闭，内置芯片与锁紧机构进行通讯连接，方便快捷且准确；

当有用户携带卡靠近垃圾暂存箱准备垃圾投放时，读卡器读取卡信息，读卡器的芯片给锁紧机构发动启动指令，通过锁紧机构开启门一定时间，比如10s、20s或者30s，从而方便用户投放垃圾，之后自动关闭并再次锁紧门；

拍照组件用于抓拍用户投放垃圾时的图像信息，在后期人工对垃圾分类正确与否进行判断时，提供直观的影像资料，方便快捷；

服务器用于接收读卡器的信息以及读卡器所读取的卡的信息，进而可以将用户信息与投放垃圾的时间和重量进行匹配，拍照组件拍摄的图片也同时被传送至服务器，供物业人员或者保洁人员后期进行用户信息的进一步确认和匹配，保证用户垃圾分类投放的信息的准确度，避免出错，赏罚分明。在服务器端可以设置多个监控设备，对各个垃圾暂存箱进行监控，避免有人恶意损坏垃圾暂存箱及其附属硬件设备。

综上所述，本发明提供的智能监控垃圾分类装置通过智能监控采集人们日常投放垃圾的图像信息，之后再通过服务器收集图像信息进行数据的综合分析，给垃圾分类投放正确的居民进行奖励，分类错误的居民进行惩罚的方法，促进居民自主的将垃圾进行分类，实现良性循环。

本发明的其它优点、目标和特征将部分通过下面的说明体现，部分还将通过对本发明的研究和实践而为本领域的技术人员所理解。

附图说明

图1为本发明所述的智能监控垃圾分类装置的结构示意图；

图2为本发明所述的智能监控垃圾分类装置的所述垃圾暂存箱的纵剖结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。

应当理解，本文所使用的诸如“具有”、“包含”以及“包括”术语并不配出一个或多个其它元件或其组合的存在或添加。

如图1、2所示，本发明提供一种智能监控垃圾分类装置，包括：

垃圾暂存箱10，其包括第一暂存箱、第二暂存箱和第三暂存箱用于分别存放可回收垃圾、厨余垃圾和不可回收垃圾，且任一个垃圾暂存箱均包括相互套设的外箱体101和内箱体102，在实际使用中，外箱体上设置投入口，内箱体的上端设置为敞开式结构，以方便投放垃圾，为了保证垃圾投放的准确度，内箱体与外箱体的侧壁基本贴合，预留小于1cm的孔隙为宜；投入口103，其开设在靠近所述外箱体的上端；门104，其可启闭的设置在所述投入口处，且所述门通过锁紧机构锁紧，在实际使用中，一般外箱体和内箱体均采用塑料材质，但是，本实施例中为了装配锁紧组件的需要，可以在投入口处设置金属材质的框架结构，以用于焊接固定锁紧机构105，而金属材料可以选择比如：不锈钢材质或者镀锌铁件，以避免其生锈，影响美观；称重装置107，其设置在所述内箱体的底部；读卡器106，其设置在所述外箱体的内侧壁上，且所述读卡器的芯片与所述门的锁紧机构通讯连接；读卡器为rfid射频读卡器，可以通过阅读相对应的卡的电子标签数据控制门的启闭，内置芯片与锁紧机构进行通讯连接，方便快捷且准确；

卡，其与所述读卡器射频识别；当有用户携带卡靠近垃圾暂存箱准备垃圾投放时，读卡器读取卡信息，读卡器的芯片给锁紧机构发动启动指令，通过锁紧机构开启门一定时间，比如10s、20s或者30s，从而方便用户投放垃圾，之后自动关闭并再次锁紧门；

拍照组件20，其包括第一摄像头201，其设置在所述垃圾暂存箱的周围，且第一摄像头的图像采集范围为以所述垃圾暂存箱为圆心、直径至少为2m的圆形范围内，所述第一摄像头为红外摄像头；第二摄像头202，其设置在所述外箱体的顶部的内侧壁上，且所述第二摄像头的摄像端正对所述内箱体的容纳空间，所述第二摄像头与所述读卡器的芯片通讯连接；拍照模块需要采集至少三张照片，第一张是采用行人检测技术或者采用红外摄像头的红外感应功能，当有用户出现在第一摄像机镜头里时自动拍照采集，第二张是当用户刷卡开门时第二摄像头进行图像采集，第三张是用户扔完垃圾后离开第一摄像头的摄像范围时进行图像采集，一般是将第一摄像头设置为采集第一张照片后，延迟一定时间再次拍摄第三张照片即可，比如延迟10s、20s、30s或者40s，或者为了保证第一摄像头在用户投放垃圾时，至少拍摄两张照片，可以缩短延迟时间，比如每隔10s拍摄一张照片，最多拍摄不超过5张；以及

服务器30，其与所述称重装置、所述读卡器和所述拍照组件通过网络模块进行通讯连接。用于接收读卡器的信息以及读卡器所读取的卡的信息，进而可以将用户信息与投放垃圾的时间和重量进行匹配，拍照组件拍摄的图片也同时被传送至服务器，供物业人员或者保洁人员后期进行用户信息的进一步确认和匹配，保证用户垃圾分类投放的信息的准确度，避免出错，赏罚分明。在服务器端可以设置多个监控设备，对各个垃圾暂存箱进行监控，避免有人恶意损坏垃圾暂存箱及其附属硬件设备。

综上所述，本发明提供的智能监控垃圾分类装置通过智能监控采集人们日常投放垃圾的图像信息，之后再通过服务器收集图像信息进行数据的综合分析，给垃圾分类投放正确的居民进行奖励，分类错误的居民进行惩罚的方法，促进居民自主的将垃圾进行分类，实现良性循环。一个优选方案中，所述锁紧机构为步进电机，其设置在所述外箱体的侧壁内侧，且所述步进电机的驱动轴与门的第一边沿固定连接，所述门的第一边沿还与所述外箱体的内侧壁枢接，所述读卡器的芯片与所述步进电机通讯连接。在实际使用中，读卡器的芯片上通过刷卡操作后可以产生一个脉冲信号，芯片的脉冲输出端与步进电机的驱动器的pu端相连接，因此，驱动器必须设置为脉冲+方向的方式用于控制步进电机的旋转方向，步进电机的驱动器的dr端为方向控制端；步进电机的驱动器的电源可以根据不同厂家及型号、遵照其说明书要求连接所需的电源。当有用户刷卡进行垃圾投放时，对应的读卡器控制的门在步进电机的驱动下，相对外箱体向内或者向外旋转打开，延迟一定时间后再反向旋转关闭并锁紧门。

一个优选方案中，所述网络模块设置在所述外箱体上，且所述网络模块采用以太网或互联网将所述读卡器、所述称重装置和所述拍照组件采集的信息进行实时上传至所述服务器。在本方案中，采用现有小区铺设的以太网或互联网进行信息的传输，改造方便，节约成本。

如图2所示，一个优选方案中，还包括：lcd液晶屏107，其设置在所述外箱体的侧壁上，且所述lcd液晶屏与所述称重组件电连接。lcd液晶屏可以在用户投放垃圾时进行直接称重和可读化数字显示，供用户查看；lcd液晶屏类型可以选择黄绿屏、蓝屏、灰屏或者黑屏，背光类型选用黄绿光、蓝光、白光、红光、翠绿光或橙光，工作温度为-20℃～70℃。

如图2所示，一个优选方案中，还包括：红外检测装置40，其包括对应设置在所述内箱体的两个侧壁上的红外发射器401和红外接收器402，且所述红外检测装置与所述服务器通过网络模块进行通讯连接。在本方案中，可以通过红外检测装置检测内箱体内的垃圾的存放情况，如果红外检测装置的红外接收器不能顺利接收到红外发生器发射的红外线，服务器可以接收到信号，提醒物业人员或者保洁人员及时清理垃圾暂存箱内的垃圾，保证人们能够正常投入垃圾。

如图2所示，一个优选方案中，所述红外发射器所发射的红外线位于所述内箱体的4/5高度以上。在本方案中，通过红外发射器的设置高度对垃圾的投放量进行控制，一般不超过垃圾桶的4/5高度，若内箱体为较大型的箱体，横切面的面积较大时，可以适当升高红外发射器的设置高度，以充分利用内箱体内的容置空间，减少垃圾清理次数，避免人力资源的浪费。

一种应用所述的智能监控垃圾分类装置进行垃圾分类管理的系统，包括：

数据库，其用于存储用户信息、所述卡的信息以及读卡器信息；

数据读取模块，其用于与所述读卡器进行信息交互，并实时接收和存储所述读卡器读取的所述卡的信息以及对应的刷卡时间，并根据所述卡的信息从所述数据库中调取对应的用户信息；

图像存储模块，其用于实时读取和存储所述摄像组件拍摄的照片及对应的拍摄时间；

称重模块，其用于实时接收所述称重组件的发送的每一次的垃圾称重量以及对应的称重时间；以及

数据分析模块，其用于通过刷卡时间、所述摄像组件拍摄的照片的时间、称重时间、以及读卡器信息将所述数据读取模块存储的用户信息与图像存储模块存储的所述照片进行匹配，并对应计算每一个用户的投放的可回收垃圾、厨余垃圾和不可回收垃圾的总重量。

在本方案中，服务器中的数据库、数据读取模块、图像存储模块和称重模块用于采集和数据交互，将采集和调取的数据和图像信息集中于数据分析模块进行数据分析，最终将每个用户什么时间投放了哪种垃圾以及对应的垃圾重量进行计算和存储。

在进行垃圾分类管理时，首先设定，默认所有用户的垃圾分类均正确，在服务器的称重模块上，每位用户的每一种垃圾重量均按投入量顺序增加，不对垃圾是否投放正确进行直接的判断；之后，每隔一定时间，物业人员或保洁人员会进行人工的筛选，将投放错误的垃圾进行重新分类，并且根据图像采集信息，找到该投放错误的用户，在服务器上修改其投放的垃圾重量，从用户的最初累积的垃圾投放总重量中减去投放错误的垃圾的重量获得该用户垃圾分类正确的垃圾重量，并根据垃圾分类正确的垃圾重量进行奖励。从而促进居民自主的将垃圾进行分类，实现良性循环。

另外，数据分析模块还进行以下数据分析，比如：通过对垃圾投放错误次数的记录数据，计算用户垃圾分类投放的对错比例，判断该区域用户对垃圾分类的意识是否有效提高；如果分类错误比例较高，则管理人员应加强宣传，促使居民能严格按照垃圾分类标准进行分类；还可以分析用户投放垃圾的高峰期和平峰期，进而可以调整垃圾清理的时间和频次，避免垃圾暂存箱爆满，不能正常使用的情况发生；以及分析用户垃圾分类正确率与时间的关系，进而分析垃圾投放正确与否的人群特征，可以帮助管理者调整宣传工作面对的重点种类人群，逐渐提高整体的垃圾分类意识。

一个优选方案中，所述用户信息包括用户的姓名、电话以及住址，所述卡的信息为卡的编号。除此之外，用户信息中还可以包括用户的图像信息，以便服务器对用户身份进行更准确的验证。卡的信息与用户信息在数据库中进行绑定，当用户刷卡时，数据读取模块能够通过网络模块，同时读取是那个读卡器进行了读卡操作，所读卡的编号，并且通过卡的编号从数据库中对应读取出对应的用户信息，方便数据分析模块进行数据匹配分析。

一个优选方案中，还包括：

用户管理模块，其用于对用户进行分类管理，将所述用户按照角色分为管理员、物业人员和住户，所述住户还分为高级用户和普通用户；并根据上述用户的角色分类配以不同的管理权限；

设备管理模块，其用于对现有设备配置信息的存储管理，包括所述摄像组件的添加、删除或更换信息的存储；所述垃圾暂存箱的添加、删除或更换信息的存储；以及所述称重组件的添加、删除或更换信息的更新存储。用户管理模块和设备管理模块用于分别管理和存储用户相关信息和设备相关信息，做到及时更新，避免服务器在分析数据时出错；提高数据的准确度，鼓励人们对垃圾进行正确分类，促进良性循环。

一个优选方案中，还包括：

积分管理模块，其包括积分自动更新模块，用于根据所述数据分析模块计算的每一个用户的投放的可回收垃圾、厨余垃圾和不可回收垃圾的总重量进行相应的积分配置；以及积分修改模块，其用于对进行积分修改操作的用户的角色分类进行判断，若进行积分修改操作的用户的角色分类的判断结果为所述管理员或所述物业人员，则允许进行所述积分的添加或删除操作，并自动进入操作界面；若进行积分修改操作的用户的角色分类的判断结果为所述住户，则不允许进行所述积分的添加或删除操作。

在本方案中，通过积分机制，对用户进行奖罚措施，鼓励人们将垃圾进行正确分类，增强垃圾分类意识，从源头上把控好垃圾分类投放工作，大量减少了后期垃圾分类的工作量，省时省力；且在积分修改模块中，只给予少数管理人员进行积分修改的权限，严格保护用户的积分不被随意篡改，保护用户的合法利益不受侵害。

综上所述，本发明能够对垃圾进行有效分类投放和管理，并获得了以下的有益效果：

资源化利用更加有效，环境得到改善。厨房垃圾单独分类后，最直接的感受是小区内垃圾臭味减少、小区环境卫生状况得到了有改善”；焚烧厂运行更加稳定，炉温有所提升，污染物排放标准稳定提高，大大提高垃圾焚烧发电效率。

奖励垃圾减量、分类投放和回收利用，惩罚混合排放，严惩偷排偷运。建立健全生活垃圾排放费征收机制，鼓励根据垃圾的污染性、资源性、社会性及其处理成本制定垃圾排放费标准，条件成熟时实施垃圾排放费按类从量计费，激励公众自觉自愿地开展垃圾源头减量与分类。

尽管本发明的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用，它完全可以被适用于各种适合本发明的领域，对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改，因此在不背离说明书及等同范围所限定的一般概念下，本发明并不限于特定的细节和这里示出与描述的图例。