基于物联网与多模态传感技术的智能垃圾桶及其使用方法与流程

技术特征：
1.基于物联网与多模态传感技术的智能垃圾桶，其特征在于：包括：内桶，所述内桶用于盛放垃圾；外壳，所述外壳套设于所述内桶的外周；铰接在所述外壳的垃圾桶盖，所述垃圾桶盖用于封盖所述外壳的开口；控制核心，所述控制核心设置在外壳的桶壁上，用于控制多个模块的工作；物联网模块，所述物联网模块用于连接物联网平台与控制核心，提供嵌入式系统与物联网平台的通讯通道，所述嵌入式系统用于通过物联网平台所提供的api接口完成与云端服务器的数据交互，物联网平台通过相应的api接口下发数据读、写指令；称重模块，所述称重模块与所述控制核心和物联网模块电连接，所述称重模块设置在所述内桶的底部，用于监控内桶内垃圾的重量；测距模块，所述测距模块与所述控制核心和物联网模块电连接，所述测距模块安装在垃圾桶盖的中间位置，用于向桶内测距，以监控桶内的垃圾体积；打印机，所述打印机与所述控制核心和物联网模块电连接，所述打印机用于打印用户投放垃圾以及清洁人员清理垃圾的凭条；指纹识别模块，所述指纹识别模块与所述控制核心和物联网模块电连接，所述指纹识别模块设置在所述外壳的外壁，用于比对开盖时操作人员的身份信息；自动开盖模块，所述自动开盖模块与所述控制核心和物联网模块电连接，所述自动开盖模块安装于外壳与垃圾桶盖之间的连接轴处，用于根据控制核心的控制自动开关垃圾桶盖；sd卡模块，所述sd卡模块与所述控制核心和物联网模块电连接，用于存储待显示的数据与保存所述嵌入式系统的运行日记；触摸显示屏模块，所述触摸显示屏模块与所述控制核心和物联网模块电连接，所述的触摸显示屏模块用于显示嵌入式系统的实时状态与所检测的物理量，同时提供视频播放、二维码显示以及触摸控制的人机交互功能。2.根据权利要求1所述的基于物联网与多模态传感技术的智能垃圾桶，其特征在于：所述称重模块为设有应变式压力传感器的称重支架，配合24位ad转换模块hx711芯片实现垃圾重量的测量，所述称重支架安装于所述外壳内侧的底部，所述内桶放置在所述称重支架上，内桶重量完全作用在称重支架上；应变式压力传感器包括四个阵列排布的应变片，其中两个应变片受压形变而阻值变小，另外两个应变片受拉形变而阻值变大；四个应变片在电路连接上构成全桥电路，在其中一对角结点输入激励电压，在另一对角结点会输出相应电压值，且电压值大小与支架承载压力大小成正比；hx711芯片与称重支架中全桥电路之间共四根导线连接，每根导线连接到全桥电路的一个结点；其中两根导线施加电压激励；两根输出测量有效电压值，并由hx711芯片采集并进行模数转化；hx711芯片与控制核心的主控芯片之间共两根信号线连接，包含同步时钟线pd_sck和数据线dout，两根信号线连接到主控芯片上任意两个独立的数字io引脚，hx711芯片与主控芯片之间采用hx711芯片私有的数字协议通信。3.根据权利要求1所述的基于物联网与多模态传感技术的智能垃圾桶，其特征在于：测
距模块选用tof10120激光测距模块，其测量面朝桶内安装，测距模块与控制核心的主控芯片之间采用标准的iic协议通信，测距模块与控制核心的主控芯片之间共2根信号线连接，包含同步时钟线scl与数据线sda。4.根据权利要求1所述的基于物联网与多模态传感技术的智能垃圾桶，其特征在于：所述控制核心还包括锂电池、电源电路、防反接电路、防浪涌电流电路、晶振电路、falsh模块和纽扣电池；所述锂电池为7.4v可充电的锂电池，用于为控制核心提供电能；所述电源电路基于同步降压转换器，以电源效率大于90％地将输入的电源转为嵌入式系统所需的电压；所述防反接电路采用pmos管，用于防止控制核心因电池反接误操作而造成的损毁；所述防浪涌电路基于瞬态抑制二极管(tvs)，用于为潜在的静电放电风险提供有效保护；所述晶振电路包括25mhz的系统晶振和32.768khz的实时钟晶振，所述25mhz的系统晶振用于为嵌入式系统提供工作所需的基准时钟；所述32.768khz的实时钟晶振用于在掉电时保存系统的时间信息与关键数据；所述纽扣电池用于在嵌入式系统掉电或进入低功耗模式时为实时钟、关键数据存储提供电能；所述的flash模块用于存储汉字字库，为触摸显示屏模块提供汉字显示的功能。5.根据权利要求1所述的基于物联网与多模态传感技术的智能垃圾桶，其特征在于：锂电池通过一个分压电路连接至主控芯片的adc引脚，用于对电池电量进行实时监测。6.根据权利要求1所述的基于物联网与多模态传感技术的智能垃圾桶，其特征在于：所述外壳设有电磁屏蔽罩，所述电磁屏蔽罩围蔽所述控制核心和物联网模块，所述物联网模块的天线伸出至所述电磁屏蔽罩的外侧。7.根据权利要求1所述的基于物联网与多模态传感技术的智能垃圾桶，其特征在于：每一个模块都有一个与之对应的led工作状态指示灯，在模块正常工作时，于其对应的led工作状态指示灯亮起；当模块不工作时，led工作状态指示灯熄灭。8.基于物联网与多模态传感技术的智能垃圾桶的使用方法，其特征在于：应用在如权利要求1-7任一项所述的基于物联网与多模态传感技术的智能垃圾桶，包括如下步骤：s0、嵌入式系统上电前，完成flash字库文件的烧写，同时往sd卡写入需要在显示屏上展示的内容，并对相关人员的身份信息进行登记，暂存于控制核心的flash模块中；s1、嵌入式系统上电，控制核心的主控芯片完成打印机、称重模块、测距模块、触摸显示屏模块、指纹识别模块、自动开盖模块以及sd卡模块的初始化；s2、嵌入式系统主动配置物联网模块；首先进行上电检查，确定物联网模块开机成功；而后进行信号质量检查，确定模组ps域的附着状态；接着订阅对象与资源，而后将模组登陆到物理网平台；若在规定时间内无法成功登陆，则通过拉低复位引脚重启模组，再执行s2流程，直至模组成功登陆；s3、嵌入式系统每隔一段时间发送更新存活时间指令以更新模块的存活时间，保证模组处在实时在线状态；s4、所有模块初始化完成后，系统进入正常工作模式；触摸显示屏模块的显示屏显示相
关数据与上次投入垃圾的相关参数；s5、当需要往垃圾桶中投入垃圾时，指纹识别模块读取操作人员的指纹进行身份验证；通过验证后触摸显示屏模块自动调出二维码界面，所述二维码用于供操作人员扫描及填写医疗垃圾产生的科室与垃圾的种类信息，物理网平台将垃圾的种类信息自动比对数据库内的数据，若比对成功，则利用物联网模组向嵌入式系统下放许可指令；s6、当嵌入式系统收到物理网平台下发的许可指令，则控制核心控制自动开盖模块的步进电机正转，将垃圾桶盖打开；嵌入式系统将称重模块和测距模块对当前内桶内的垃圾特征进行测量，同时通过物理网平台上传本次投入医疗废物的重量、医疗废物体积信息以及操作人员信息，并调用打印机打印本次投入的医疗废物重量、医疗废物体积以及操作人员的信息；s7、完成垃圾投放操作后，触摸显示屏接收关闭操作，自动开盖模块的步进电机反转，将垃圾桶盖关闭并上锁；s8、系统将重复步骤s4～s8。9.根据权利要求8所述的基于物联网与多模态传感技术的智能垃圾桶的使用方法，其特征在于：所述步骤s7中，触摸显示屏接收关闭操作前，还包括如下步骤：依据投入垃圾的质量/体积比对投入医疗废物的种类进行判断；若判定投入的垃圾种类与此垃圾桶收集的医疗废物种类相一致，则触摸显示屏接收关闭操作；若判定投入的垃圾种类与此垃圾桶收集的医疗废物种类不一致，则触摸显示屏填出确认窗口供操作人员进行确认。10.根据权利要求8所述的基于物联网与多模态传感技术的只能垃圾桶的使用方法，其特征在于：步骤s6中，当称重模块检测到内桶重超过设定阈值和/或测距模块检测到目前的废物体积超过设定阈值，则嵌入式系统通向物联网平台发送满桶警报，物联网平台将满桶警报推送至对应的操作人员的移动端上。

技术总结
本发明公开了基于物联网与多模态传感技术的智能垃圾桶及其使用方法，涉及医疗垃圾桶技术领域。在本发明中，集成多种传感器技术，实现了对垃圾桶存储状态的双维度监控，相比传统垃圾桶更有利于实现垃圾处理系统的主动监管；此外，补充了与用户的交互媒介，使用显示屏播放宣传与说明视频规范了医疗废弃物投放时的封装流程，一方面降低了因不正确封装造成的泄露风险，另一方面降低了智能垃圾桶的使用门槛。使用嵌入式打印机打印凭条与标签，可将医疗废物的种类与信息精确到每一个小包；通过与物联网平台记录的相互印证来避免出现运输过程中可能出现的医疗废物丢失、恶意盗窃的情况，提高了医疗废弃物管理与处理的效率。提高了医疗废弃物管理与处理的效率。提高了医疗废弃物管理与处理的效率。


技术研发人员：方洛 方潮铭 廖世濛 张磊 林杉
受保护的技术使用者：广东佰润健康科技有限公司
技术研发日：2022.05.06
技术公布日：2022/7/29