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申请/专利权人：山东科技大学

摘要：本发明公开了一种垃圾智能分类与管理系统及垃圾分类识别方法及自检方法，属于信息技术控制领域，该系统利用人工智能技术对投放垃圾进行视觉识别，根据识别信息控制电机驱动模块，精确和智能化的完成对垃圾的自动分类投放，减轻居民垃圾分类负担，促进居民转变现有垃圾投放的行为方式；同时搭载智能语音技术，通过语音交互功能向居民科普垃圾分类知识，提升我国居民的环境保护与节约资源的意识；通过超声波容量检测技术，实时测量垃圾桶内容量状态，将容量数据发送至远程监控和管理中心，帮助环卫人员远端实时监控各垃圾投放点桶内垃圾容量满溢程度，实现信息化管理；通过设置系统故障自检功能，提升垃圾智能分类与管理系统的维护效率。

主权项：1.垃圾智能分类与管理系统，其特征在于：包括主板控制器、图像识别模块、语音交互模块、驱动与检测模块、远程通讯模块以及远程监控和管理中心；主板控制器主要由嵌入式微控制器、自检按钮、障类型指示灯与基本电路组成；嵌入式微控制器，通过三个串行通信接口，分别与图像识别模块、语音交互模块和远程通讯模块连接；嵌入式微控制器与图像识别模块连接，被配置为用于实现接收图像识别模块的识别结果信息数据；嵌入式微控制器与语音交互模块连接，被配置为用于实现接收语音交互模块的语音识别信息数据，并控制产生相应的语音播报数据；嵌入式微控制器与远程通讯模块连接，被配置为用于实现信息数据的远程无线传输功能；同时，嵌入式微控制器通过通用IO口与驱动与检测模块连接，根据图像识别信息向驱动与检测模块发送对应的控制信号，控制驱动与检测模块内的电机驱动模块转动，同时控制驱动与检测模块内的超声波检测模块的工作，实现垃圾桶内垃圾容量的检测；另外，嵌入式微控制器通过IO口与自检按钮和故障类型指示灯连接，通过自检按钮手动启动系统自检功能；自检按钮，被配置为用于在远程自检和语音交互自检的功能失效情形下，诊断各模块是否正常工作；故障类型指示灯，被配置为用于显示系统自检模块中的手动自检功能的故障结果信息；基本电路，被配置为用于为整体系统提供电能和时钟信号；图像识别模块主要由工业相机、微型计算机、光敏传感器和光源控制模块组成；工业相机，通过USB接口与微型计算机连接，被配置为用于采集投入垃圾的图像数据，将视频数据传送给微型计算机；微型计算机搭载基于人工智能的卷积分类神经网络图像识别算法，接受工业相机传送的视频数据，通过对视频数据进行分类识别，得到图像所属类别的识别信息数据，通过串口将图像识别信息数据发送至嵌入式微控制器；另外，微型计算机通过端口接收光敏传感器的数据，并根据数据控制光源控制模块实现光源的开启或关闭；光敏传感器，被配置用于检测周围环境光线的明暗程度；光源控制模块，被配置为用于在光亮不足时，开启光源，使工业相机获取清晰的图像；语音交互模块主要由语音识别和合成模块、麦克风与扬声器组成；语音识别和合成模块，通过端口与嵌入式微控制器连接，搭载语音识别单元与语音合成单元，被配置为用于接收麦克风采集的音频数据，通过语音识别单元进行语音识别，得到语音识别信息，并发送至嵌入式微控制器；接收嵌入式微控制器发送的语音播报数据，通过语音合成单元合成音频数据，并将音频数据发送至扬声器，完成语音交互；麦克风，通过端口，与语音识别与合成模块连接，被配置为用于采集音频数据，并将音频数据发送至语音识别与合成模块；扬声器，通过端口，与语音识别与合成模块连接，被配置为用于接收语音识别与合成模块发送的音频数据，输出语音；驱动与检测模块主要由电机驱动模块与超声波检测模块组成；电机驱动模块，通过端口与嵌入式微控制器连接，被配置为用于接收嵌入式微控制器发出的脉冲宽度调制波，控制电机驱动模块转动；超声波检测模块，通过端口与嵌入式微控制器连接，被配置为用于记录超声波发出与返回持续的时间，计算桶内容量距离数据，将测量结果发送至嵌入式微控制器；远程通讯模块由无线4G通讯模块构成，通过端口与嵌入式微控制器连接，被配置为用于和远程监控和管理中心进行远程的数据双向传输，以实现远程自检和信息管理功能；远程监控和管理中心，包括网络交换机与监控和管理软件；监控和管理软件，被配置为用于实现远程自检或相关信息管理功能；系统启动后，通过光敏传感器，检测工作环境内光线的明暗程度，如果亮度达不到要求，打开光源进行光源补正；接着开启工业相机，采集视频，将视频数据通过USB接口传入微型计算机，微型计算机根据图像处理结果首先判断是否有待检垃圾，若没有，则重复上述循环；若有，经由图像识别算法得到垃圾分类信息数据，通过串口将垃圾分类信息数据传入嵌入式微控制器；嵌入式微控制器根据垃圾分类信息数据，生成语音播报分类信息，并将语音播报分类信息数据传入语音识别与合成模块，产生对应的音频信号，并将音频信号送入扬声器，扬声器接收语音识别与合成模块发送的音频信号，输出分类信息的语音；同时，嵌入式微控制器根据垃圾分类信息数据，产生对应的脉冲宽度调制信号，并传入电机驱动模块，控制电机驱动模块转动，完成垃圾的自动分类投放；完成垃圾投放后，紧接着，嵌入式微控制器通过超声波检测模块，对此时桶内容量进行测量，得到容量数据；然后，控制电机驱动模块使得垃圾投放装置回初始位，接着嵌入式微控制器通过远程通讯模块将空间数据发送到远程监控和管理中心，从而实现了垃圾的自动分类投放和管理。

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百度查询： 山东科技大学 垃圾智能分类与管理系统及垃圾分类识别方法及自检方法