[发明专利]一种基于人工智能与大数据的垃圾智慧回收系统

权利要求书

1.一种基于人工智能与大数据的垃圾智慧回收系统，其特征是，包括可回收垃圾桶和综合管理中心(1)，所述可回收垃圾桶上安装有垃圾桶监测终端(2)，所述垃圾桶监测终端(2)包括摄像头(3)、超声波测距模块(4)、GPS模块(5)、Wi-Fi模块(7)和单片机模块(6)，所述摄像头(3)、超声波测距模块(4)、GPS模块(5)均与单片机模块(6)电连接，所述单片机模块(6)通过Wi-Fi模块(7)与综合管理中心(1)相连接，具体包括以下回收步骤：

步骤一，启动可回收垃圾桶内的垃圾桶监测终端(2)，通过单片机模块(6)对摄像头(3)、超声波测距模块(4)、GPS模块(5)、Wi-Fi模块(7)均进行初始化操作；

步骤二，通过超声波测距模块(4)获取可回收垃圾桶内的垃圾高度，通过GPS模块(5)获取可回收垃圾桶的地理位置，通过摄像头(3)获取可回收垃圾桶内实际情况的图片；

步骤三，单片机模块(6)实时读取超声波测距模块(4)、GPS模块(5)和摄像头(3)的数据信息，并进行存储，等待综合管理中心(1)下发指令；

步骤四，当综合管理中心(1)下发指令时，单片机模块(6)立即通过Wi-Fi模块(7)将数据传输给综合管理中心(1)，综合管理中心(1)采集到数据后进行整理分析，根据各个可回收垃圾桶内的垃圾数量，对每个可回收垃圾桶建立不同的预警等级；

步骤五，综合管理中心(1)根据每个可回收垃圾桶的预警等级以及其所处的地理位置，将问题一般化处理，建立垃圾回收的最优路径模型，其模型为：假设有个m闭环为n个顶点服务，点i的垃圾总量为w_i，d_ij表示点i到点j的距离，第k个环上有n^(k)辆垃圾车，在该环上的第r^(k)辆垃圾车绕该环工作圈，每辆垃圾车的限载为M，在不考虑时间的情况下，根据最短路径原则，建立如下数学规划模型：

通过模拟退火算法对上述模型求解即可得出垃圾回收的最优路径；

步骤六，根据垃圾回收的最优路径，建立出工作人员最优数量模型，其模型为：假定每个工作人员每天只服务于其中一个环，即花费8小时的工作时长在某个环中，并且在每次绕环工作时，保证工作人员员每次返回时尽量装满垃圾车，一天的工作时长也满足8小时，通过假设x_i为第i个环下的工作人员数量，于是可以建立以下线性规划模型：

其中，numTsp为环数，M为垃圾车的垃圾装载量，work_i表示第i个环的垃圾总量，worktime_i表示第i个环的工作时长，Circletime_i表示第i个环的绕环时长，通过借助Lingo软件求解上述数学规划模型，并且通过多种环数的求解，得到该假设下的工作人员最优数量；

步骤七，通过HTML技术，将综合管理中心(1)上的监测管理设计成数据可视化的网页，实时监测各个垃圾桶的状态，并在需要回收垃圾的时段，规划相应的最优路径和工作人员最优数量，提供给回收工作人员。

2.根据权利要求1所述的一种基于人工智能与大数据的垃圾智慧回收系统，其特征是，步骤二中，通过摄像头(3)的拍摄图片辅助判断，可分辨可回收垃圾桶内的垃圾种类及占比，进一步得到可回收垃圾桶内的垃圾的实时状态信息。

3.根据权利要求1所述的一种基于人工智能与大数据的垃圾智慧回收系统，其特征是，步骤四中，采用的值来表示可回收垃圾桶内的已有垃圾量，并依此建立预警等级，其中H为超声波测距模块(4)到可回收垃圾桶底部的距离，d为超声波测距模块(4)到垃圾表面的距离，l为可回收垃圾桶的高度：

当时，表示垃圾桶内垃圾数量小于50％，此时综合管理中心(1)上的网页端对应的显示为绿色；

当时，表示垃圾桶的垃圾已经过半，此时综合管理中心(1)上的网页端显示为蓝色；

当时，表示垃圾桶的垃圾快满了，此时综合管理中心(1)上的网页端显示为黄色；

当时，表示垃圾桶内垃圾几乎满了，此时综合管理中心(1)上的网页端显示为红色；

当时，表示垃圾桶内垃圾已经满了或溢出了，此时综合管理中心(1)上的网页端显示为红色并闪烁。