[发明专利]一种建筑垃圾回收箱的线上监控系统

权利要求书

1.一种建筑垃圾回收箱的线上监控系统，包括回收箱箱体、回收箱盖体、超声换能器、音频检测器、控制模块、远程主机、监控屏幕、司机终端、分析模块和存储装置；其特征在于：

建筑垃圾回收箱包括回收箱箱体和回收箱盖体，控制模块控制建筑垃圾回收箱采集回收箱内建筑垃圾的高度、重量和音频信号，并将其发送至远程主机；

远程主机对建筑垃圾回收箱内的建筑垃圾的类型进行分析，并向司机终端发送转移指令；转移指令中包括建筑垃圾的类型；

回收箱用于盛装建筑垃圾，其底部安装有重量检测器，顶部安装有回收箱盖体，侧壁安装有超声换能器和音频检测器；回收箱盖体上安装高度检测器；回收箱箱体、回收箱盖体、超声换能器和音频检测器均连接至控制模块；

控制模块控制回收箱盖体的开闭，当高度检测器检测到回收箱内部的建筑垃圾的高度超过阈值时，控制模块控制回收箱盖体关闭；

控制模块控制回收箱箱体上重量检测器的工作，重量检测器检测回收箱箱体内的建筑垃圾的重量，当建筑垃圾的重量超过阈值时，控制模块控制回收箱盖体关闭；

超声换能器向回收箱箱体发射扫频超声波，扫频超声波通过回收箱箱体传递至回收箱箱体内的建筑垃圾上；音频检测器收集超声换能器工作时回收箱箱体内的声波信号，并将声波信号发送至控制模块；

控制模块连接远程主机，一台远程主机对应多个控制模块，每个控制模块对应一台回收箱；

控制模块将回收箱盖体的开闭状态、各个回收箱重量检测器的检测数值、各个回收箱高度检测器的检测数值和音频检测器检测的声波信号随时间的变化发送给远程主机；

远程主机连接监控屏幕、司机终端、分析模块和存储装置；

远程主机收集多个控制模块发送的回收箱盖体的开闭状态、各个回收箱重量检测器的检测数值、各个回收箱高度检测器的检测数值和音频检测器检测的声波信号随时间的变化；针对回收箱盖体关闭的回收箱，远程主机将回收箱对应的重量数值、高度数值以及声波信号发送给分析模块；

分析模块将重量数值、高度数值和声波信号输入建筑垃圾类型判别模型，得到回收箱内建筑垃圾的类型，并将得到的结果发送给远程主机；

远程主机将各个回收箱重量检测器的检测数值、各个回收箱高度检测器的检测数值和分析模块的分析结果显示在监控屏幕上，同时远程主机将回收箱盖体关闭的回收箱的对应的编号和分析模块的分析结果发送给司机终端；

存储装置内存储建筑垃圾类型判别模型；

垃圾类型判别模型的建立方法包括如下步骤：

步骤1、采集标准建筑垃圾，将建筑垃圾按照塑料板、玻璃、薄膜、水泥块进行分类，并按照尺寸将各个类别的建筑垃圾分成10个级别，共得到40组标准建筑垃圾；

步骤2、将不同的建筑垃圾分别填入不同的建筑垃圾回收箱，直到达到需要关闭回收箱盖体的高度阈值或者重量阈值；

步骤3、启动超声换能器进行扫频，扫频范围1000Hz至200k Hz，扫频周期20-50s，重复次数5-10次；扫频的同时启动音频检测器进行音频信号的收集；并将每个建筑垃圾回收箱内采集的音频信号数据、高度数值、重量数值存储在存储装置内；

步骤4、分析模块进行建模；将每个建筑垃圾回收箱内采集的音频信号T1进行预处理，扣除音频信号中超声换能器发出的原始信号T0得到预处理后的音频信号T2；原始音频信号的获取为在回收箱内没有装入建筑垃圾之前进行一次扫频，同时收集超声换能器发出的原始音频信号T0；

将预处理后的音频信号T2进行叠加，得到叠加后的音频信号T3，T3的获得方法为将针对同一个样品重复多次提取的音频信号进行叠加，得到叠加后的音频信号T3；

提取音频信号T3的特征，提取过程包括：

将T3按照时间分割成100个片段，然后对每一个片段内的音频信号求取频谱，并计算每个片段内频谱中的峰值频率，将全部100个片段内峰值频率强度最大的片段作为特征音频片段；

提取特征音频片段的峰值频率P、特征片段在一个周期内所处的时刻t、特征音频片段的过零率；

将取特征音频片段的峰值频率P、特征片段在一个周期内所处的时刻t、特征音频片段的过零率、回收箱内的高度数值和回收箱内的重量数值作为输入，以回收箱内装入的建筑垃圾的种类和尺寸作为输出，构建神经网络模型或者随机森林模型，得到建筑垃圾类型判别模型；

当分析模块将未知建筑垃圾的重量数值、高度数值和声波信号输入建筑垃圾类型判别模型后，分析模块执行步骤4中的预处理、叠加和求取特征，得到取特征音频片段的峰值频率P、特征片段在一个周期内所处的时刻t、特征音频片段的过零率，同时结合回收箱内的高度数值和回收箱内的重量数值作为输入，输入建筑垃圾类型判别模型，得到建筑垃圾类型。

2.一种利用权利要求1所述的建筑垃圾回收箱的线上监控系统进行建筑垃圾回收箱监控的方法，其特征在于包括如下步骤：

步骤a、将多个建筑垃圾回收箱布置到建筑垃圾回收位置，同时将建筑垃圾回收箱与远程主机进行联网检测；

步骤b、在多个建筑垃圾回收箱内填入标准建筑垃圾，并进行建筑垃圾类型判别模型的建立；

步骤c、将标准建筑垃圾取出，并通过转运车辆转运到回收站；

步骤d、开启建筑垃圾回收箱的监控功能，开始监控建筑垃圾；当高度检测器检测到回收箱内部的建筑垃圾的高度超过阈值时，控制模块控制回收箱盖体关闭；当建筑垃圾的重量超过阈值时，控制模块控制回收箱盖体关闭；当回收箱盖体关闭后启动超声换能器进行扫频，扫频范围1000Hz至200k Hz，扫频周期20-50s，重复次数5-10次；扫频的同时启动音频检测器进行音频信号的收集；并将每个建筑垃圾回收箱内采集的音频信号数据、高度数值、重量数值存储在存储装置内；

步骤e、分析模块分析建筑垃圾回收箱内的建筑垃圾的种类，并将得到的结果发送给远程主机；远程主机将各个回收箱重量检测器的检测数值、各个回收箱高度检测器的检测数值和分析模块的分析结果显示在监控屏幕上，同时远程主机将回收箱盖体关闭的回收箱的对应的编号和分析模块的分析结果发送给司机终端。