一种智能除臭的厨余垃圾收集箱 |
|||||||
| 申请号 | CN201810337114.3 | 申请日 | 2018-04-16 | 公开(公告)号 | CN108394662B | 公开(公告)日 | 2024-04-16 |
| 申请人 | 江苏大学; | 发明人 | 陆钇江; 依成武; 吴睿敏; 吴宗坤; 周皓天; 刘默洋; | ||||
| 摘要 | 本 发明 提供一种智能除臭的厨余垃圾收集箱，包括外 箱体 、箱体翻盖、密封盖板、内箱体、VOCs 传感器 、 温度 传感器、计时模 块 、主控板、电源 开关 和臭 氧 发生器；内箱体置于外箱体内，外箱体的一侧下部设有箱体翻盖；外箱体的一侧上部设有密封盖板；VOCs传感器、温度传感器、主控板、电源开关和臭氧发生器分别安装在外箱体内；VOCs传感器和温度传感器将收集到的 信号 发送到主控板，主控板根据接收到的信号判断臭氧通入量与臭氧发生器的工作时长，并控制臭氧发生器在设定时间内工作。本发明通过对温度和VOCs浓度的检测，动态地控制臭氧的通入量，降低能耗，减少二次污染，并对渗滤液进行简单地分类回收，操作简单，造价低廉，实用性推广性高。 | ||||||
| 权利要求 | 1.一种智能除臭的厨余垃圾收集箱，其特征在于，包括外箱体(6)、箱体翻盖(5)、密封盖板(1)、内箱体(17)、VOCs传感器、温度传感器、计时模块、主控板(14)、电源开关(8)和臭氧发生器(21)； |
||||||
| 说明书全文 | 一种智能除臭的厨余垃圾收集箱技术领域[0001] 本发明涉及智能环保领域，具体为一种智能除臭的厨余垃圾收集箱。 背景技术[0002] 近年来，随着人们生活水平的提高以及人口的增加，厨余垃圾的产量呈现明显上升趋势。厨余垃圾相较于其他垃圾更容易发酵、腐烂和变质，如果不得到及时处理，很容易产生大量恶臭气体，造成病菌与毒素的传播，对人们的身体健康形成一定危害。部分街道和社区设有专门的厨余垃圾收集箱，这种垃圾箱只具备装载与分类的作用。环卫工人在每天特定时间清理厨余垃圾，但箱体中的垃圾通常会有氧发酵和厌氧发酵很长一段时间。一旦温度升高，这种垃圾箱就会有散发着难闻的味道，污染环境。 [0003] 现有的大部分相关新型除臭垃圾桶能利用臭氧的强氧化性降解恶臭气体，杀死厨余垃圾中的病菌，具有一定的实用性。但其不足之处在于未考虑臭氧与垃圾臭气所产生的复杂化学反应对环境的影响。根据国内外文献资料的显示，过量的臭氧会与厨余垃圾臭气中的挥发性有机物产生复杂的化学反应，生成比母体危害性更大的气体。同时，未根据实际情况，不断通入臭氧也会导致能源浪费。 发明内容[0004] 本发明的目的是针对上述问题提供一种智能除臭的厨余垃圾收集箱，为一种节能环保、高效除臭、减少二次污染的厨余垃圾收集箱，可通过检测环境温度和外箱体内部挥发性有机物VOCs浓度，动态地改变臭氧发生器的工作时长，既保证了较高的除臭效率，又防止在臭氧过量的情况下产生的刺激性气体对环境的污染，提高了能源的利用效率。 [0006] 所述内箱体置于外箱体内，所述外箱体的一侧下部为开口，设有箱体翻盖；所述外箱体的一侧上部为开口，密封盖板的上侧与上部开口的一侧通过90度阻尼转轴转动连接； [0007] 所述VOCs传感器、温度传感器、主控板、电源开关和臭氧发生器分别安装在外箱体内；所述臭氧发生器与外箱体内的臭氧出口连接；所述主控板分别与VOCs传感器、温度传感器、臭氧发生器和计时模块连接；所述VOCs传感器用于收集VOCs浓度信号，温度传感器用于收集温度信号，VOCs传感器和温度传感器将收集到的信号发送到主控板，主控板根据接收到的信号判断臭氧通入量与臭氧发生器的工作时长，向计时模块发送计时信号，并控制臭氧发生器在设定时间内工作。 [0008] 上述方案中，所述密封盖板的上侧与上部开口的一侧通过90度阻尼转动轴连接； [0009] 所述转动轴与舵机连接；外箱体在靠近密封盖板的位置设有红外线传感器；所述舵机和红外线传感器分别与主控板连接；所述红外线传感器用于感应收集靠近的信号，并将信号传送给主控板，主控板控制舵机驱动转动轴带动密封盖板转动。 [0011] 所述太阳能板分别与光伏控制器和铅蓄电池连接；所述铅蓄电池与臭氧发生器连接。 [0012] 上述方案中，所述外箱体设有设备仓；所述设备仓中部安装有固定板，所述固定板上方设有臭氧发生器；所述固定板下方设有光伏控制器和铅蓄电池。 [0013] 上述方案中，所述外箱体底部固定安装有底座；所述底座上部设有滚轮槽； [0014] 所述内箱体底部依次设有渗滤网和渗滤液收集层，且所述内箱体底部安装有滚轮，所述滚轮可以固定在滚轮槽内。 [0016] 上述方案中，所述外箱体上还设有液晶显示屏；液晶显示屏与主控板连接。 [0017] 上述方案中，所述外箱体中上部设有插销，所述插销包括插销杆和插销鼻； [0018] 所述插销鼻固定安装于箱体翻盖内表面上部，所述插销杆安装于密封盖板两侧，插销鼻与插销杆连接。 [0019] 上述方案中，所述渗滤液收集层与内箱体底部滑动连接。 [0020] 上述方案中，所述电源开关设有停止挡位和自动除臭档位，当电源开关拨到自动除臭档位时，主控板执行臭氧除臭流程；当电源开关拨到停止挡时，臭氧发生器停止产生臭氧； [0021] 如果接近开关接通一定时间后主控板未检测到电源开关为自动除臭档位，主控板将自动控制臭氧发生器开始工作。 [0022] 与现有技术相比，本发明的有益效果是： [0023] 1.本发明可通过检测环境温度和外箱体内部挥发性有机物VOCs浓度，动态地改变臭氧发生器的工作时长，既保证了较高的除臭效率，又防止在臭氧过量的情况下产生的刺激性气体对环境的污染，提高了能源的利用效率。 [0024] 2.本发明通过设置太阳能板和光伏控制器，使厨余垃圾收集箱不需要外接其他电源，实现电能的自给自足。光伏控制器自动控制电能的输出参数电压，电流等，避免了电路过载，空载的情况，提高了电路系统的安全系数。 [0025] 3.本发明通过在底座上设置接近开关，可以防止因环卫工人操作不当造成的电路的非正常断开，进一步提高了智能化水平。 [0026] 4.本发明内箱体中设有渗滤液收集层，厨余垃圾发酵后产生的渗滤液透过渗滤网，实现固液分离，便于回收和再利用，减少危害，提高除臭效率。 [0027] 5.本发明所述红外线传感器在感应到有手靠近感应区域时，会将信号传送给主控板，密封盖板在舵机操控下实现开闭，避免了人与密封盖板的直接接触，减少了细菌的传播。 [0029] 图1为本发明正面结构示意图； [0030] 图2为本发明侧后方结构示意图； [0031] 图3为本发明底座结构示意图； [0032] 图4为本发明内箱体结构示意图； [0033] 图5为本发明电路控制结构示意图； [0034] 图6为本发明不同的臭氧通入时长对厨余垃圾臭气降解效果影响图。 [0035] 图中，1‑密封盖板，2‑红外线传感器，3‑插销杆，4‑插销鼻，5‑箱体翻盖，6‑外箱体，7‑设备仓，8‑电源开关，9‑液晶显示屏，10‑控制隔层，11‑太阳能板，12‑玻璃罩，13‑传感器集成，14‑主控板，15‑舵机，16‑臭氧出口，17‑内箱体，18‑光伏控制器，19‑铅蓄电池，20‑固定板，21‑臭氧发生器，22‑垫块，23‑滚轮槽，24‑底座，25‑接近开关，26‑渗滤网，27‑渗滤液收集层，28‑把手，29‑滚轮。 具体实施方式[0036] 下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细说明，但本发明的保护范围并不限于此。 [0037] 图1和图5所示为本发明所述智能除臭的厨余垃圾收集箱的一种实施方式，所述智能除臭的厨余垃圾收集箱包括外箱体6、箱体翻盖5、密封盖板1、内箱体17、VOCs传感器、温度传感器、计时模块、主控板14、电源开关8和臭氧发生器21；所述内箱体17置于外箱体6内，所述外箱体6的一侧下部为开口,设有箱体翻盖5；所述外箱体6的一侧上部为开口，密封盖板1的上侧与上部开口的一侧通过90度阻尼转轴转动连接；所述VOCs传感器、温度传感器、主控板14、电源开关8和臭氧发生器21分别安装在外箱体6内；所述臭氧发生器21与外箱体6内的臭氧出口16连接；所述主控板14分别与VOCs传感器、温度传感器、臭氧发生器21和计时模块连接；所述VOCs传感器用于收集VOCs浓度信号，温度传感器用于收集温度信号，VOCs传感器和温度传感器将收集到的信号发送到主控板14，主控板14根据接收到的信号判断臭氧通入量与臭氧发生器21的工作时长，向计时模块发送计时信号，并控制臭氧发生器21在设定时间内工作。 [0038] 所述外箱体6上方固定安装有控制隔层10，所述控制隔层10上方设有太阳能板11，且所述太阳能板11周围设有玻璃罩12，用于保护太阳能板11，所述主控板14安装在控制隔层10内底部，所述密封盖板1左右两侧分别固定安装有液晶显示屏9和红外线传感器2，液晶显示屏9可显示温度、VOCs浓度以及臭氧发生器的工作状态，所述红外线传感器2后方设有舵机15，所述液晶显示屏9下面安装有电源开关8，用于开闭电路，所述箱体翻盖5内表面上部设有插销鼻4，可与所述密封盖板1两侧设有插销杆3插入连接。 [0039] 如图2所示，所述外箱体6内顶部固定安装有传感器集成13，所述外箱体6后方为设备仓7，所述设备仓7中部安装有固定板20，所述固定板20上方设有臭氧发生器21，所述臭氧发生器21连接有臭氧出口16，所述固定板20下方设有光伏控制器18和铅蓄电池19。 [0040] 如图3所示，所述外箱体6底部固定安装有底座24，所述底座24上部设有滚轮槽23和垫块22，所述垫块22连接有接近开关2。 [0041] 如图4所示，所述内箱体17底部依次设有包括渗滤网26和渗滤液收集层27，渗滤液收集层27为抽屉式设计，与内箱体17底部滑动连接，且渗滤液收集层27前端设有把手28，所述内箱体底部安装有滚轮29，滚轮29安装在滚轮槽23内。 [0042] 优选的，所述厨余垃圾收集箱整体高度可为100～140cm，长度可为60～80cm，宽度可为70～100cm，但其尺寸并不限于此。 [0043] 所述主控板14与所述的传感器集成13中的VOCs传感器和温度传感器相连。所述传感器集成13中的温度传感器和VOCs传感器分别连有ADC，ADC将模拟信号转换成数字信号传输给主控板14STM32F4型微控制器，所述主控板14可通过计时模块RTC时钟的计时功能控制臭氧发生器21的工作时间。具体控制方式是，所述主控板14将是否工作的信号传输给继电器驱动和继电器，继电器驱动和继电器负责自动接通或断开臭氧发生器的供电，实现臭氧发生器的打开或关闭。所述主控板14根据各VOCs传感器的VOCs浓度和温度传感器的温度参数，确定对应情况下对VOCs去除效果最好的臭氧通入量，以此决定臭氧发生器21的工作时长。 [0044] 所述红外线传感器2在感应到有手靠近感应区域时，会将信号传送给主控板14，密封盖板1在舵机15操控下实现开闭。所述密封盖板1处的转动轴为限位90°的阻尼转轴，这种转轴由于其内部的摩擦阻力，可以在某个位置停留而不继续转动。所述红外线传感器2的工作方式是，红外线发射器发射红外线信号，遇到物体后反射进入红外线传感器2中，可根据发射和接收到红外线信号的时间计算出物体与感应区域的距离。所述红外线传感器2的阈值可为20cm，防止行人经过会使密封盖板1不断开闭的情况，降低能耗，减少了转轴和舵机15的损耗。当有人将手放在红外线传感器2的感应区域内时，红外线传感器2检测到信号，主控板14通过脉冲宽度调制控制舵机15工作，进而控制密封盖板1打开，避免了人与密封盖板 1的直接接触，减少了细菌的传播。 [0045] 所述外箱体6中上部设有插销，插销包括插销杆3和插销鼻4。所述插销鼻4固定安装于箱体翻盖5内表面上部，所述插销杆3安装于密封盖板1两侧。当箱体翻盖5合上后，插销在锁住箱体翻盖5的同时，也起到一定的密封作用，防止了臭氧的逸散。底座24上设有滚轮槽23，可将内箱体17固定在底座24上，防止内箱体17发生滑动。当箱体翻盖5绕轴转动完全打开后，与地面形成一个角度为5～15°的斜坡，环卫工人通过这个斜坡将内箱体17取出和放回，有利于减少工作量，提高工作效率。 [0046] 所述渗滤网26采用强度足够，抗氧化性强的合金制成，所述渗滤液收集层27通过抽屉式结构设置于内箱体17底部。厨余垃圾产生的渗滤液会通过所述渗滤网26流入渗滤液收集层27，在清理垃圾时，环卫工人可将渗滤液收集层27抽出，对厨余垃圾渗滤液单独处理。对渗滤液的分类回收，有利于后期处理，减少运输时因厨余垃圾水分过多引发的漏液现象。另外，厨余垃圾的干湿分离在很大程度上减少垃圾中细菌的发酵，提高除臭效率。 [0047] 所述电源开关8有停止挡位和自动除臭档位，分别注明“停止”和“自动”。当电源开关8拨到“自动“挡时，主控板14按照预定的程序执行臭氧除臭流程；当电源开关拨到”停止“挡时，将切断整个电路部分的电源，臭氧发生器21停止产生臭氧。当清理垃圾或检修机器需要取出内箱体17时，可以手动调到停止挡位关闭控制开关8，使机器停止工作，推动插销杆3，使其离开插销鼻4，放下箱体翻盖5，当箱体翻盖5绕轴转动完全打开后，与地面形成一个角度为5～15°的斜坡，工作人员通过这个斜坡将内箱体17拖出。当清理完内箱体17中的厨余垃圾后，打开渗滤液收集层27，对垃圾渗滤液进行单独的回收处理。内箱体17下还设有滚轮29，底座24上设有滚轮槽24，可将内箱体17固定在底座上，避免因人们投放垃圾时的晃动导致内箱体17倾斜或移位。当放入外箱体6时，内箱体17底部接触接近开关25，接近开关25闭合时，时间继电器开始工作，在1min后如果电源开关8仍未被环卫工人开启，电路将自动接通，防止环卫工人因忘记打开电源开关8而使电路意外断开，造成厨余垃圾收集箱的运作停止。 [0048] 所述太阳能板11将太阳能转化为电能，产生的电能通过光伏控制器18变压为12V直流电流，给铅蓄电池19充电。铅蓄电池19用于存储和输出电能，给本发明中其他电气设备供电。主控供电与铅蓄电池19输出端相连，调整输出电压和电流，为主控板14STM32F4型微控制器供电。主控板14用于控制密封盖板1的开闭和液晶显示屏9的信息显示，对传感器发送数据的处理，并控制臭氧发生器19的工作时间。优选地，本发明中太阳能板11的平均输出功率为80～120W，铅蓄电池19的充电电压为12V，容量为7～10Ah。所述臭氧发生器21的臭氧产生量为5～10g/h，风量为8～15L/min，臭氧发生器21额定功率40～70W，根据主控板14设计的程序，24h内臭氧发生器21开启的时间小于12h，其电能消耗小于太阳能板11产生的电能，可以实现能源的自给自足。所述液晶显示屏9采用LCD型，工作电压为3V。 [0049] 传感器集成13中的温度传感器和VOCs传感器通过检测环境温度与VOCs浓度，将数据传到至主控板14，主控板14将数据进行处理，根据预先设计的程序计算出此条件下臭氧的通入量。经过实验，测定了在容积为200L的密封容器中，VOCs浓度为40～50ppm，温度在30～35℃时，不同的臭氧通入时长对厨余垃圾臭气降解效果影响，如图6所示。实验发现，在上述条件下，通入时长为20min的臭氧在和垃圾臭气反应50min后，臭气中VOCs的去除率可达到60.70％，效果显著。而通入时长小于或大于20min时都不会达到最大的VOCs去除率，所以在实际设计程序时需要严格控制臭氧的通入时长。设计程序时，VOCs浓度设置为0～20ppm，20～30ppm，30～40ppm，40～50ppm，>50ppm这五个区间，温度设置为<15℃，15～25℃，25～ 35℃，>35℃这四个区间，每一特定的VOCs浓度和温度区间对应一个最佳臭氧工作时长。臭氧的密度比空气大，通入的臭氧会下沉至垃圾堆底部，充分与厨余垃圾中的各类有机物发生反应，达到除臭消毒灭菌的目的。 [0050] 本发明通过对温度和VOCs浓度的检测，动态地控制臭氧的通入量，降低能耗，减少二次污染，并对渗滤液进行简单地分类回收，操作简单，造价低廉，实用性推广性高。 [0051] 应当理解，虽然本说明书是按照各个实施例描述的，但并非每个实施例仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。 [0052] 上文所列出的一系列的详细说明仅仅是针对本发明的可行性实施例的具体说明，它们并非用以限制本发明的保护范围，凡未脱离本发明技艺精神所作的等效实施例或变更均应包含在本发明的保护范围之内。 |
||||||
