基于無線傳感技術(shù)的高檔寫字樓垃圾桶管理系統(tǒng)和方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種基于無線傳感技術(shù)的高檔寫字樓垃圾桶管理系統(tǒng)和方法，屬于無線通信的技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]在現(xiàn)代化的城市中，公共垃圾桶是最為常見的民用基礎(chǔ)設(shè)施之一。這類垃圾桶的功能較為單一，只是簡單實現(xiàn)垃圾的傾倒，主要依靠清潔員來進行人工管理，基本未實現(xiàn)電子化和網(wǎng)絡(luò)化。已提出的利用現(xiàn)代信息技術(shù)的智能垃圾桶主要包括兩類，一是在垃圾桶上加裝了稱重傳感器，以檢測垃圾桶是否已滿，并通過亮燈進行提示。然而，僅從重量的角度分析垃圾桶是否已滿，并不具備較高的檢測精度，且亮燈提示的方式仍屬于半人工的處理模式，未能有效利用當(dāng)前的各類基礎(chǔ)設(shè)施網(wǎng)絡(luò)和自組織網(wǎng)絡(luò)的技術(shù)優(yōu)勢。此外，還有技術(shù)提出，在垃圾桶入口加裝紅外對射管，以檢測垃圾桶是否被阻塞。然而，紅外對射管、前端的球面形發(fā)射部分既不能存在臟垢之類的污染物，更不能受到摩擦損傷，否則，從管芯發(fā)出的紅外光將產(chǎn)生反射及散射現(xiàn)象，直接影響到紅外光的傳播，輕者可能降低遙控的靈敏度，縮減控制距離，重者可能產(chǎn)生失靈，甚至遙控失效。以上這些智能垃圾桶設(shè)計技術(shù)，在檢測垃圾桶被裝滿的功能上存在不足。同時，未能實現(xiàn)對垃圾桶的網(wǎng)絡(luò)化管理，也未能充分利用無線感知和多移動終端的技術(shù)優(yōu)勢，真正實現(xiàn)智能化。
[0003]無線傳感器網(wǎng)絡(luò)可以看成是由數(shù)據(jù)獲取網(wǎng)絡(luò)、數(shù)據(jù)分布網(wǎng)絡(luò)和控制管理中心三部分組成的。其主要組成部分是集成有傳感器、處理單元和通信模塊的節(jié)點，各節(jié)點通過協(xié)議自組成一個分布式網(wǎng)絡(luò)，再將采集來的數(shù)據(jù)通過優(yōu)化后經(jīng)無線電波傳輸給信息處理中心。無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中的傳感器通過無線方式通信，因此網(wǎng)絡(luò)設(shè)置靈活，設(shè)備位置可以隨時更改，還可以跟互聯(lián)網(wǎng)進行有線或無線方式的連接。通過無線通信方式形成的一個多跳自組織網(wǎng)絡(luò)。
[0004]ZigBee是一種基于標(biāo)準(zhǔn)的遠(yuǎn)程監(jiān)控、控制和傳感器網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用技術(shù)。為滿足人們對支持低數(shù)據(jù)速率、低功耗、安全性和可靠性，而且經(jīng)濟高效的標(biāo)準(zhǔn)型無線網(wǎng)絡(luò)解決方案的需求，ZigBee標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)運而生。核心市場是消費類電子產(chǎn)品、能源管理和效率、醫(yī)療保健、家庭自動化、電信服務(wù)、樓宇自動化以及工業(yè)自動化。圍繞ZigBee芯片技術(shù)推出的外圍電路，稱之為“ZigBee模塊”。ZigBee技術(shù)具有以下缺點，包括:
[0005]數(shù)據(jù)傳輸速率低:10Kb/s?250Kb/s，專注于低速率傳輸應(yīng)用；
[0006]功耗低:在低功耗待機模式下，兩節(jié)普通5號電池可使用6?24個月；
[0007]成本低=Zigbee數(shù)據(jù)傳輸速率低，協(xié)議簡單，所以大大降低了成本；
[0008]網(wǎng)絡(luò)容量大:網(wǎng)絡(luò)可容納65000個設(shè)備；
[0009]延時短:典型搜索設(shè)備時延為30ms，休眠激活時延為15ms，活動設(shè)備信道接入時延為15ms ；
[0010]網(wǎng)絡(luò)的自組織、自愈能力強，通信可靠；
[0011]數(shù)據(jù)安全:Zigbee提供了數(shù)據(jù)完整性檢查和健全功能，采用AES-128加密算法，各個應(yīng)用可靈活確定其安全屬性；
[0012]紅外是紅外線的簡稱，它是一種電磁波，可以實現(xiàn)數(shù)據(jù)的無線傳輸，自被發(fā)現(xiàn)以來，得到了廣泛地應(yīng)用。紅外線傳感器也隨之發(fā)展起來，它是能夠?qū)⒓t外輻射能轉(zhuǎn)換成電能的光敏元件。根據(jù)任何物質(zhì)只要本身具有一定的溫度(高于絕對零度-273.16°C )，都能輻射紅外線這一特點，紅外傳感器實現(xiàn)了自動檢測功能。紅外傳感器測量時不與被測物體直接接觸，因而不存在摩擦，并且因具有較高的靈敏度、響應(yīng)快的優(yōu)點，被大量地應(yīng)用于軍事領(lǐng)域中。
[0013]“垃圾桶”作為人類生活中不可或缺的必需品，它伴隨著人類走過了每一個時代。尤其是在當(dāng)今的居家用品、酒店用品市場更是必不可少。隨著社會經(jīng)濟的高度發(fā)達，垃圾桶的樣式及功能越來越多樣化。但是，對于像高檔寫字樓、大型商場等地方，產(chǎn)生大量的垃圾，若不能及時處理，必然會影響整座大樓的面貌，給工作者或消費者帶來不便。因此，垃圾桶的有效管理成為一個問題。
[0014]隨著無線傳感技術(shù)、傳感器技術(shù)、紅外技術(shù)的日益發(fā)展，使開發(fā)具有判斷垃圾桶滿，并及時通知清潔員打掃的垃圾桶管理系統(tǒng)成為可能。而本發(fā)明能夠很好地解決上面的問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0015]本發(fā)明目的在于解決了對于像高檔寫字樓、大型商場等地方，產(chǎn)生大量的垃圾的情況下，若不能及時處理，必然會影響整座大樓的衛(wèi)生面貌，給工作者或消費者帶來不便的問題。該系統(tǒng)基于紅外技術(shù)、和無線傳感技術(shù)，是針對清潔員不能在垃圾桶已滿的情況下，及時對垃圾桶進行處理，實現(xiàn)了紅外技術(shù)、無線傳感技術(shù)來實現(xiàn)垃圾桶自動通知清潔員來進行處理的功能。
[0016]本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采取的技術(shù)方案是:一種基于無線傳感技術(shù)的高檔寫字樓垃圾桶管理系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括紅外線傳感器模塊、微控制器模塊、ZigBee模塊；
[0017]所述紅外線傳感器模塊的功能是:感知垃圾進入垃圾桶；
[0018]所述微控制器模塊的功能是:對紅外傳感器被阻隔的計時，并在超過一定時間后，向網(wǎng)關(guān)發(fā)送垃圾桶的編號及被裝滿信息。
[0019]所述ZigBee模塊的功能是:采用無線控制，實現(xiàn)向網(wǎng)關(guān)發(fā)送數(shù)據(jù)；
[0020]本發(fā)明的信息采集是由紅外線傳感器模塊完成，在投入垃圾過程中，首先由紅外線傳感器模塊探測到垃圾的進入，之后微控制器模塊進行時間查看，當(dāng)紅外線傳感器模塊被阻隔超過一定時間后，說明垃圾桶已滿，此時，微控制器模塊便通過ZigBee模塊的無線通信協(xié)議給監(jiān)控中心發(fā)送該垃圾桶已滿狀態(tài)及編號的信號，然后，監(jiān)控中心將發(fā)送該已滿垃圾桶的編號給清潔員，通知清潔員進行垃圾處理。
[0021]本發(fā)明還提供了一種基于無線傳感技術(shù)的高檔寫字樓垃圾桶管理系統(tǒng)的實現(xiàn)方法，該方法包括如下步驟:
[0022]步驟1:將整棟高檔寫字樓的垃圾桶進行編號，編號以四位數(shù)進行編碼。前兩位數(shù)為垃圾桶所在的樓層，后兩位數(shù)為同樓層中，該垃圾桶的具體序列。
[0023]步驟2:將紅外線傳感器嵌于垃圾桶的上部垃圾入口邊緣，將微控制器、ZigBee模塊置于垃圾桶內(nèi)部的一個空腔中，其中微控制器為8位單片機。
[0024]步驟3:每個垃圾桶的外壁于電源位置處設(shè)有開槽。
[0025]步驟4:設(shè)置一個監(jiān)控中心在大樓的I樓，每層樓用一個網(wǎng)關(guān)和監(jiān)控中心相連，而網(wǎng)關(guān)則通過ZigBee和各個垃圾桶相連。
[0026]步驟5:紅外線傳感器實時監(jiān)測垃圾的進入。當(dāng)紅外線傳感器被阻隔超過一定時間后，微控制器便通過ZigBee無線通信模塊給網(wǎng)關(guān)發(fā)送該垃圾桶已滿狀態(tài)及編號的信號，再由網(wǎng)關(guān)通過有線網(wǎng)絡(luò)發(fā)送至I樓的監(jiān)控中心。
[0027]步驟6:清潔員自己的手機上裝有APP，此APP主要功能是顯示樓層內(nèi)垃圾桶的滿溢狀態(tài)，由監(jiān)控中心更新數(shù)據(jù)，當(dāng)有垃圾桶裝滿時，則提示清潔員進行處理。
[0028]步驟7:在清潔員對垃圾桶進行清理之后，由于垃圾桶上的紅外傳感器是周期性探測的，所以，此時傳感器檢測到垃圾桶不再“滿”，則將垃圾桶不“滿”狀態(tài)反饋給監(jiān)控中心，然后監(jiān)控中心需要對數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)進行更新。
[0029]有益效果:
[0030]1、本發(fā)明是基于紅外技術(shù)、無線傳感技術(shù)，實現(xiàn)了高檔寫字樓垃圾桶管理系統(tǒng)。
[0031]2、本發(fā)明減少了人力物力的使用，節(jié)約了成本。
【附圖說明】
[0032]圖1為本發(fā)明的基于無線傳感技術(shù)的垃圾桶整體結(jié)構(gòu)圖。
[0033]【附圖說明】:1_外線傳感器；2_微控制器；3-ZigBee模塊；4-開槽；5_電源線；6-垃圾桶空腔；7_垃圾桶內(nèi)壁；8_外殼。
[0034]圖2為本發(fā)明的垃圾桶內(nèi)部模塊連接圖。
[0035]圖3為本發(fā)明的基于無線傳感技術(shù)的寫字樓單層垃圾桶網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)圖。
[0036]圖4為本發(fā)明的基于無線傳感技術(shù)的寫字樓管理系統(tǒng)整體網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)圖。
[0037]圖5為本發(fā)明的方法流程圖。
【具體實施方式】
[0038]下面結(jié)合說明書附圖對本發(fā)明創(chuàng)造作進一步的詳細(xì)說明。
[0039]如圖1所示:本發(fā)明的垃圾桶整體結(jié)構(gòu)設(shè)計包括:紅外線傳感器、微控制器、ZigBee模塊、開槽、電源線、垃圾桶空腔、垃圾桶內(nèi)壁、外殼。
[0040]如圖2所示:本發(fā)明的垃圾桶內(nèi)部模塊連接為電源為紅外線傳感器、微控制器、ZigBee模塊供電，紅外線傳感器與微控制器連接，微控制器與ZigBee連接。
[0041]如圖3所示:本發(fā)明是基于無線傳感技術(shù)的寫字樓單層垃圾桶網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，采用自組織網(wǎng)，垃圾桶和網(wǎng)關(guān)是以多跳的形式連通的。
[0042]如圖4所示:本發(fā)明的基于無線傳感技術(shù)的