一种校园物联网垃圾箱装置

1.本实用新型涉及物联网技术领域，具体为一种校园物联网垃圾箱装置。


背景技术：

2.随着我国城镇化进程的加快以及人民生活水平的提高，城镇生活垃圾还在以每年5％-8％左右的速度递增。垃圾围城正在给中国的城市敲响了警钟。目前很多的学校、小区、公司对于垃圾箱的清理工作方式仍处于最初始的方式，大多都是采用每天定时清理的工作方式或者是安排清洁人员对垃圾箱进行时时刻刻的检查清理。所以，目前的垃圾处理还存在以下问题：其一，垃圾处理问题一直都是环境保护中不可或缺的问题，垃圾的分类工作也变得很重要，但目前的垃圾分类基本还是依靠人们的自主意识。其二，现存的垃圾巡检方式存在效率低、耗时大的缺陷，并且人力资源浪费严重。


技术实现要素：

3.为解决上述技术问题，本实用新型采用以下技术方案：一种校园物联网垃圾箱装置，其特征在于：包括：垃圾箱和设置于垃圾箱内的控制系统，所述控制系统包括：核心控制模块、数据交互模块、供电模块、摄像头模块、光线亮度模块、垃圾高度测量模块、提醒指示灯、服务端、用户端，所述核心控制模块分别和数据交互模块、摄像头模块、供电模块、光线亮度模块、垃圾高度测量模块、提醒指示灯电性连接，和服务端、用户端通讯联接；所述摄像头模块设置于垃圾箱顶部垃圾桶入口处；所述垃圾高度测量模块包括4个tof传感器，分别设置于垃圾箱顶部内侧壁，并朝向垃圾箱底部。
4.进一步的，所述tof传感器型号为tof400c-vl53l1x。
5.tof技术是飞行时间技术的缩写，即传感器发出经调制的近红外光，遇物体后反射，传感器通过计算光线发射和反射时间差或相位差，来换算被拍摄景物的距离，以产生深度信息。vl53l1x采用st最新一代tof技术，集成了物理红外滤波器和光学元件，无论目标颜色和反射率如何，都可以进行距离测量，抗干扰能力更强。
6.采用上述进一步方案的有益效果是，相较采用压力传感器，或者单个红外线传感器，4个型号为tof400c-vl53l1x的tof传感器采用轮询方式，测量光子从传感器发射到物体并反射回来的往返时间，测量与目标物体之间的距离，并将测量到的数据传输至核心控制模块进行求均值计算，来判断垃圾箱的内部垃圾的高度，准确度更高、更精确。
7.进一步的，所述核心控制模块内设有单片机。
8.采用上述进一步方案的有益效果是，用于将数据分析的结果通过数据交互模块上传至服务端，用户端可从服务端获取信息。
9.进一步的，所述单片机型号为stm32f103vet6。
10.采用上述进一步方案的有益效果是，其可用于完成所采集数据的逻辑运算分析工作。
11.进一步的，所述数据交互模块选用atk-esp8266 wifi模块。
12.采用上述进一步方案的有益效果是，atk-esp8266 wifi模块可实现核心控制模块与服务端之间的数据信息交互，可将垃圾箱承载情况上传至服务端或从服务端对图像识别的结果下载。并且成本低，体积小，支持uart、gpio、adc、pwm等接口连接。
13.进一步的，所述供电模块包括太阳能板、储能模块和变压器，所述太阳能板将光能转化成的电能存储于储能模块，通过变压器提供5v电压。
14.采用上述进一步方案的有益效果是，可将光电转化将能量存储于储能模块中，并通过变压器输出供器件或模块进行正常工作的电压，节能环保。
15.进一步的，所述光线亮度模块包括可移动的遮光挡板和光敏传感器。
16.采用上述进一步方案的有益效果是，可通过光敏传感器检测垃圾箱内环境的光线强度数据来控制遮光挡板移动。
17.进一步的，所述光敏传感器型号为bh1750。
18.采用上述进一步方案的有益效果是，bh1750光敏传感器采集精度较高，光源依赖性弱，受红外线影响小。
19.进一步的，所述提醒指示灯包括可回收指示灯、不可回收指示灯和满载指示灯。
20.采用上述进一步方案的有益效果是，可将可回收指示灯和不可回收指示灯分别设置在不同的垃圾箱上方区分可回收和不可回收垃圾，核心控制模块根据测量到垃圾箱内的垃圾高度数据值来控制满载指示灯的开关。
21.有益效果：与现有技术相比，本实用新型能够通过太阳能板把光能转化为电能，并通过蓄电池将多余的能量储存，节电环保；能够帮助人们进行垃圾的分类，减少环境污染，提高再生资源的利用，并减轻清洁人员二次分拣的工作量；tof传感器通过轮询方式对垃圾箱内的四个位置进行距离的测量，再由核心控制模块对所采集的距离求均值来判断垃圾箱的内部垃圾的高度；分析结果通过数据交互模块上传至服务器，用户可以通过用户端读取各个垃圾箱的承载情况，方便清洁人员对垃圾箱进行及时、准确的清理工作，提高了清理垃圾箱的工作效率，减少人力资源的浪费。
附图说明
22.图1为本实用新型电路结构框图。
23.图2为本实用新型stm32f103zet6硬件电路图。
24.图3为本实用新型复位电路图。
25.图4为本实用新型电压转换电路图。
26.图5为本实用新型vl53l1x电路原理图。
具体实施方式
27.为了便于理解本实用新型，下面将参照附图对本实用新型进行更加全面的描述。本实用新型可以通过不同的形式来实现，并不限于文本所描述的实施例。相反的，提供实施例是为了使对本实用新型公开的内容更加透彻全面。
28.如附图所示，一种校园物联网垃圾箱装置，包括：垃圾箱和设置于垃圾箱内的控制系统，所述控制系统包括：核心控制模块、数据交互模块、供电模块、摄像头模块、光线亮度模块、垃圾高度测量模块、提醒指示灯、服务端、用户端，所述核心控制模块分别和数据交互
模块、摄像头模块、供电模块、光线亮度模块、垃圾高度测量模块、提醒指示灯电性连接，和服务端、用户端通讯联接。
29.所述核心控制模块内设有型号为stm32f103vet6的单片机，用以控制整个系统，完成所采集数据的逻辑运算分析工作。所述数据交互模块选用atk-esp8266 wifi模块，以实现核心控制模块与服务端的数据信息的交互工作，可将垃圾箱承载情况上传至服务端或从服务端对图像识别的结果下载。所述供电模块包括太阳能板、储能模块和变压器，太阳能板光电转化将能量存于储能模块，通过变压器输出，为整个系统供电。所述摄像头模块设置于垃圾箱顶部垃圾箱入口处，用来拍摄即将丢入垃圾箱的垃圾图像，上传至服务端进行识别工作。所述光线亮度模块包括可移动的遮光挡板和型号为bh1750的光敏传感器，通过光敏传感器对垃圾箱内的光线强度检测，控制遮光挡板的开关状态，当光线强度大于设置值时，开启可移动的遮光挡板降低垃圾箱内的光线亮度，提高tof传感器测距的精确度。
30.所述垃圾高度测量模块选用4个型号为tof400c-vl53l1x的tof传感器，分别设置于垃圾箱顶部内侧壁，并朝向垃圾箱底部，通过轮询的工作方式，测量光子从传感器发射到物体并反射回来的往返时间，测量与目标物体之间的距离，并将测量到的距离数据传输至核心控制模块进行求均值计算，来判断垃圾箱的内部垃圾的高度。所述提醒指示灯包括可回收指示灯、不可回收指示灯和满载指示灯，由核心控制模块来控制提醒指示灯的工作状态。
31.使用时，垃圾箱通过供电模块开启系统。当人们走近垃圾箱并将垃圾靠近垃圾箱入口处时，摄像头模块对即将丢入的垃圾进行图像拍摄，并将以上数据上传至服务端进行处理，数据交互模块将分析结果下载至核心控制模块，核心控制模块对收集到的数据进行处理，并控制可回收指示灯或不可回收指示灯的开启。垃圾高度测量模块通过4个型号为tof400c-vl53l1x的tof传感器采用轮询方式测量垃圾箱内垃圾的高度，将采集到的数据传输至核心控制模块进行求均值处理；当垃圾箱的垃圾装满，核心控制模块内的单片机控制提醒指示灯中的满载指示灯开启，以提示清洁人员及时清理，同时也可以提醒人们此垃圾箱已满，不宜再投放垃圾。光线强度测量模块，测量环境光线强度，当光强太大时启动遮光挡板降低垃圾箱内的环境光线亮度，提高测量的精确度。以上数据由数据交互模块上传至服务端，工作人员可通过用户端查询。
32.在上述实施例中可以实现全部功能，或根据需要实现部分功能。
33.另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合。为了避免不必要的重复，本实用新型对各种可能的组合方式不再另行说明。

技术特征：
1.一种校园物联网垃圾箱装置，其特征在于：包括：垃圾箱和设置于垃圾箱内的控制系统，所述控制系统包括：核心控制模块、数据交互模块、供电模块、摄像头模块、光线亮度模块、垃圾高度测量模块、提醒指示灯、服务端、用户端，所述核心控制模块分别和数据交互模块、摄像头模块、供电模块、光线亮度模块、垃圾高度测量模块、提醒指示灯电性连接，和服务端、用户端通讯联接；所述摄像头模块设置于垃圾箱顶部垃圾桶入口处；所述垃圾高度测量模块包括4个tof传感器，分别设置于垃圾箱顶部内侧壁，并朝向垃圾箱底部。2.根据权利要求1所述的一种校园物联网垃圾箱装置，其特征是：所述tof传感器型号为tof400c-vl53l1x。3.根据权利要求1所述的一种校园物联网垃圾箱装置，其特征是：所述核心控制模块内设有单片机。4.根据权利要求3所述的一种校园物联网垃圾箱装置，其特征是：所述单片机型号为stm32f103vet6。5.根据权利要求1所述的一种校园物联网垃圾箱装置，其特征是：所述数据交互模块为atk-esp8266 wifi模块。6.根据权利要求1所述的一种校园物联网垃圾箱装置，其特征是：所述供电模块包括太阳能板、储能模块和变压器。7.根据权利要求1所述的一种校园物联网垃圾箱装置，其特征是：所述光线亮度模块包括可移动的遮光挡板和光敏传感器。8.根据权利要求7所述的一种校园物联网垃圾箱装置，其特征是：所述光敏传感器型号为bh1750。9.根据权利要求1所述的一种校园物联网垃圾箱装置，其特征是：所述提醒指示灯包括可回收指示灯、不可回收指示灯和满载指示灯。

技术总结
一种校园物联网垃圾箱装置，包括垃圾箱和设置于垃圾箱内的控制系统，所述控制系统包括：核心控制模块、数据交互模块、供电模块、摄像头模块、光线亮度模块、垃圾高度测量模块、提醒指示灯、服务端、用户端；所述摄像头模块设置于垃圾箱顶部垃圾桶入口处；所述垃圾高度测量模块包括4个TOF传感器，分别设置于垃圾箱顶部内侧壁，并朝向垃圾桶底部。本实用新型能够帮助人们进行垃圾分类，提高再生资源的利用，减轻清洁人员二次分拣的工作量；TOF传感器通过轮询方式来判断垃圾箱内部垃圾的高度；核心控制模块对数据分析的结果通过数据交互模块上传至服务端，用户可通过用户端读取各个垃圾箱的使用情况，方便清洁人员对垃圾箱进行及时清理。理。理。


技术研发人员：陈俊孩 沈姗姗
受保护的技术使用者：南京工业职业技术大学
技术研发日：2021.09.26
技术公布日：2022/3/8