CN114955315A - 一种垃圾自动称重方法、车载称重装置及环卫车 - Google Patents

Abstract

本发明属于挂桶式垃圾收运行业中质量测量的技术领域，具体涉及一种垃圾自动称重方法、车载称重装置及环卫车，包括以下步骤：1)获取环卫车收取垃圾过程中，垃圾桶上升过程中的预定匀速区间段内的装载有待卸垃圾垃圾桶的重量数据，以及该次上升过程后垃圾桶下降过程中的所述匀速区间段内的卸去垃圾后垃圾桶的重量数据，从而分别得到垃圾桶上升时的重量和垃圾桶下降时的重量，相应分别记作上升动作质量和下降动作质量；2)将所述上升动作质量减去所述下降动作重量，以得到垃圾的净重量。由此，本发明解决了现有技术中垃圾计量设备精确度低的问题。

Description

一种垃圾自动称重方法、车载称重装置及环卫车

技术领域

本发明属于挂桶式垃圾收运行业中质量测量的技术领域，具体涉及一种垃圾自动称重方法、车载称重装置及环卫车。

背景技术

2021年7月2日，为了提升居民的生活质量，倡导绿色环保的生活环境，推进非居民厨余垃圾处理计量收费的指导意见中第一条指出，推行厨余垃圾计量收费。公共机构和宾馆、饭店等相关企业在食品加工、饮食服务、单位供餐等活动中产生的厨余垃圾(以下简称非居民厨余垃圾)，应当按照“产生者付费”原则，建立健全计量收费机制。非居民厨余垃圾处理收费标准应当按照补偿收集、运输和处理成本，合理盈利的原则核定，并充分考虑非居民单位承受能力，逐步到位。厨余垃圾是生活垃圾的组成部分之一，未实行生活垃圾分类计量收费的地区，在收取非居民厨余垃圾处理费后，应以适当比例在生活垃圾处理费中扣减，避免重复征收。各地区可根据本地实际探索对居民厨余垃圾实行计量收费。

2021年10月26日，某市出台完善非居民厨余垃圾计量收费管理政策。

2022年03月29日，某省加快建立非居民厨余垃圾处理计量收费制度。

现有垃圾收运过程的垃圾计量设备中有的为垃圾桶称重台，不过该垃圾桶称重台在使用的过程中，将需要称重识别的垃圾桶放置在称重台上，人工将操作卡片与卡片识别器进行相抵，最后计算得到垃圾重量。此种垃圾计量设备依靠人力，自动化程度低，而且不但影响垃圾运收工作，更重要的是垃圾计量精确度低。

发明内容

本发明的目的在于提供一种垃圾自动称重方法、车载称重装置及环卫车，用以解决现有技术中垃圾计量设备精确度低的问题。

为解决上述技术问题，本发明所提供的技术方案以及技术方案对应的有益效果如下：

本发明的一种垃圾自动称重方法，包括以下步骤：

1)获取环卫车收取垃圾过程中，垃圾桶上升过程中的预定匀速区间段内的装载有待卸垃圾垃圾桶的重量数据，以及该次上升过程后垃圾桶下降过程中的所述匀速区间段内的卸去垃圾后垃圾桶的重量数据，从而分别得到垃圾桶上升时的重量和垃圾桶下降时的重量，相应分别记作上升动作质量和下降动作质量；

2)将所述上升动作质量减去所述下降动作重量，以得到垃圾的净重量。

上述技术方案的有益效果为：本发明通过获取垃圾桶上升和下降过程中的预设匀速区间段内的上升动作质量和下降动作质量，由于质量数据是在设定的匀速区间段内获取的，匀速区间垃圾桶运行更稳定，质量数据更准确进而得到的垃圾的净重量更准确，而且在回收垃圾的过程中无需人工参与不影响收运工作，收运垃圾工作效率高。

进一步地，步骤1)中的所述上升动作质量是将所述匀速区间段内获取的多个装载有待卸垃圾垃圾桶的重量数据求取平均值获得的；所述下降动作质量是将所述匀速区间段内获取的多个卸去垃圾后垃圾桶的重量数据求取平均值获得的。

上述技术方案的有益效果为：本发明使用所述匀速区间段内的多个装载有待卸垃圾垃圾桶的重量数据和多个卸去垃圾后垃圾桶的重量数据，然后分别求取平均值，使用对应的平均值作为上升动作质量和下降动作质量，排除了个别数据存在误差的影响，从而使计算得到的垃圾净重量数据更准确。

进一步地，步骤1)中装载有待卸垃圾垃圾桶的重量数据和卸去垃圾后垃圾桶的重量数据的采集方法为：

101)按照采样间隔获取垃圾桶的重量数据，记为采样重量数据，并将所述采样重量数据依据读取顺序按预定数量分成一组，记为采样重量数据组；

102)对采样重量数据组中所有采样重量数据求取平均值，得到采样重量平均值；

103)依据在垃圾桶上升过程中按照101)至102)步骤得到的采样重量平均值计算得到装载有待卸垃圾垃圾桶的重量数据；依据该次上升过程后垃圾桶下降过程中按照101)至102)步骤得到的采样重量平均值计算得到卸去垃圾后垃圾桶的重量数据。

上述技术方案的有益效果为：本发明将采样重量数据组中数据求取平均值，使用平均值对应分别作为装载有待卸垃圾垃圾桶的重量数据和卸去垃圾后垃圾桶的重量数据；本发明采用分组求取平均值的方法，在每个采样时间段均有对应的采样数据，而且采样数据平均值更符合真实值更精确，数据量有限不至于过大，由此解决了由于采样数据量大、数据处理复杂缓慢导致数据不精确的问题，进而使垃圾的净重量更准确。

进一步地，步骤102)中在对采样重量数据组中所有采样重量数据求取平均值前还需将采样重量数据组中的最高值和最低值进行去除。

上述技术方案的有益效果为：本发明在对每组采样重量数据进行平均滤波时除去了最高值和最低值，使用数据分布更稳定更接近真实数据，使计算得到的平均值更精确，进而使计算得到的垃圾的净重量更准确。

进一步地，为了不反复归零，不影响垃圾运收工作，所述采样重量数据是将获取的包含有垃圾桶上压板的垃圾桶的全部负重重量减去垃圾桶上压板下压重量计算得到，所述垃圾桶上压板用于压住垃圾桶。

进一步地，还包括获取垃圾桶唯一的标签信息的步骤、将垃圾的相关信息在环卫车上进行显示的步骤、将垃圾的相关信息上传云平台的步骤、将垃圾的相关信息进行打印的步骤和对按照步骤1)至步骤2)的方法计算得到每一桶垃圾的净重量进行累加以得到收运总量的步骤中至少一项；获取垃圾桶唯一的标签信息以区别不同垃圾桶，并将计算得到的垃圾的净重量与垃圾桶标签信息相绑定；所述垃圾的相关信息包括每桶垃圾的净重量信息和/或收运总量。

上述技术方案的有益效果为：本发明获取垃圾桶唯一的标签信息更有利于辨别垃圾桶即辨别垃圾桶所属的商户，提升自动化程度以节省人力。对每桶垃圾的净重量进行累加更便于统计运收总量，再次提升自动化程度以节省人力。将垃圾的相关信息进行在环卫车上进行显示可以更直观地现场观看数据，同时还具有将垃圾的相关信息上传云平台和将垃圾的相关信息进行打印的步骤，便于远程共享垃圾相关信息、便于远程调控以及便于垃圾所属的商户保留垃圾相关信息，再次提高了智能化程度，减少人力。

进一步地，步骤103)中装载有待卸垃圾垃圾桶的重量数据和卸去垃圾后垃圾桶的重量数据均使用如下公式计算得到：

W＝K(ADC-ADC₀)

其中，K是根据传感器特性的线性比例参数，ADC₀表示归零状态的ADC值，在计算装载有待卸垃圾垃圾桶的重量数据时ADC为在垃圾桶上升过程中按照101)至102)步骤得到的采样重量平均值，对应的W为装载有待卸垃圾垃圾桶的重量数据，在计算卸去垃圾后垃圾桶的重量数据时ADC为该次上升过程后垃圾桶下降过程中按照101)至102)步骤得到的采样重量平均值，对应的W为卸去垃圾后垃圾桶的重量数据。

本发明的一种车载称重装置，包括称重模块和主控单元；所述称重模块用于采集环卫车收取垃圾过程中，垃圾桶上升过程中的预设匀速区间段内的装载有待卸垃圾垃圾桶的重量数据，以得到垃圾桶上升时的重量，记作上升动作质量；所述称重模块还用于采集垃圾桶下降过程中的所述匀速区间段内的卸去垃圾后垃圾桶的重量数据，以得到垃圾桶下降时的重量，记作下降动作质量；

所述主控单元连接所述称重模块，并利用如本发明的一种垃圾自动称重方法所述的垃圾自动称重方法计算得到垃圾的净重量。

上述技术方案的有益效果为：本发明通过称重模块获取垃圾桶上升和下降过程中的预设匀速区间段内的上升动作质量和下降动作质量，由于质量数据是在匀速区间段获取的，匀速区间垃圾桶运行更稳定，质量数据更准确，进而主控单元计算得到的垃圾的净重量更准确。而且在回收垃圾的过程中无需人工参与不影响全程收运工作，收运垃圾工作效率高。

进一步地，通过垃圾桶升降路线上设置的2个位置传感器感知垃圾桶上升和下降过程中是否达到所述匀速区间段，且所述主控单元连接所述位置传感器以获取位置传感器采集的信息。

进一步地，所述2个位置传感器为2个接近开关，2个接近开关上下分布设置于环卫车垃圾桶的升降机械结构导轨上，且接近开关的触发器件设置于环卫车垃圾桶的升降机械结构上。

进一步地，两个接近开关在升降机械结构导轨上的安装位置的上下间距的范围为20至30cm。

进一步地，所述称重模块包括用于测量垃圾桶的全部负重重量的第一称重传感器和用于测量垃圾桶上压板下压重量的第二称重传感器；通过第一个称重传感器提升垃圾桶挂钩，垃圾桶挂钩挂载垃圾桶上升时通过第二个称重传感器托起垃圾桶上压板，且所述主控单元连接第一称重传感器和第二称重传感器以获取第一称重传感器的测量信息。

进一步地，所述车载称重装置还包括电子标签读卡器、网络模块和打印模块中的至少一个，所述电子标签读卡器用于读取设置于垃圾桶上的电子标签的标签信息，且所述主控单元连接所述电子标签读卡器以获取所述电子标签读卡器读取的信息；所述网络模块用于与外部云平台通信，所述打印模块用于打印垃圾相关信息，且所述主控单元连接所述网络模块和所述打印模块，以进行与所述网络模块和所述打印模块通信。

上述技术方案的有益效果为：本发明设置的电子标签读卡器读取垃圾桶唯一的标签信息更有利于辨别垃圾桶即辨别垃圾桶所属的商户，提升自动化程度以节省人力。设有环卫车电子显示屏将垃圾的相关信息进行在环卫车上进行显示可以更直观地现场观看数据，同时还具有网络模块将垃圾的相关信息上传云平台和通过打印模块将垃圾的相关信息进行打印的步骤，便于远程共享垃圾相关信息、便于远程调控以及便于垃圾所属的商户保留垃圾相关信息，再次提高了智能化程度，减少人力工作量。

本发明的一种环卫车辆，包括环卫车辆本体，其特征在于：还包括本发明的一种车载称重装置所述的车载称重装置，以实现本发明的一种车载称重装置实现的一种垃圾自动称重方法，并达到如本发明的一种垃圾自动称重方法一致的效果。

附图说明

图1是本发明一种车载称重装置结构图；

图2是本发明的称重信号处理器数据处理流程图；

图3是本发明的环卫车称重显示屏垃圾桶编号与质量值匹配方法流程图；

图4是本发明的环卫车称重结果调试校准方法流程图；

图5是本发明的本次收运总量数据计算方法流程图；

图6是本发明的称重数据纸质版打印方法流程图；

图7是本发明的称重数据网络上传方法流程图。

图中：1.垃圾桶固定框；11.第二压力传感器；12.滚筒；13.磁铁；15.固定框轨道；2.垃圾桶挂钩；21.第一压力传感器；22.升降架轨道；31.第一接近开关；32.第二接近开关。

具体实施方式

本发明的目的在于：为了适应政府推动的厨余垃圾计量收费政策，本发明提供一种适用于厨余垃圾计量的精确度高的计量设备，而且本发明能够在不影响正常垃圾收运过程的情况下，收集厨余垃圾的基本数据，并上传至云平台。

如图1所示，环卫车提升垃圾桶并完成垃圾倾倒的工作过程如下：首先使用环卫车侧面升降架上的垃圾桶挂钩2(升降架在图中未示出)勾住垃圾桶的横梁手柄，垃圾桶挂钩通过第一压力传感器21设置于升降架上，垃圾桶挂钩上挂载物品的重量能通过第一压力传感器21称出。在链条的驱动下，升降架沿升降架轨道22通过第一压力传感器21带动垃圾桶挂钩2上升，垃圾桶挂钩2带动垃圾桶开始上升，当升到一定高度后，垃圾桶横梁手柄通过第二压力传感器11接触到上方的垃圾桶上压板，垃圾桶上压板设置于垃圾桶固定框1上，垃圾桶固定框1可沿固定框轨道15自由滑动。升降架轨道22和固定框轨道15设置在车辆结构件上。则此时垃圾桶挂钩2带动垃圾桶、垃圾和垃圾桶固定框1一起上升；该垃圾桶上压板用于固定垃圾桶，使垃圾桶在翻转倒垃圾时不随垃圾一起下落。因此此时在上升过程中垃圾桶挂钩2下的第一压力传感器21称出的是垃圾桶+垃圾+垃圾桶固定框1的重量；垃圾桶下压板下方设置的第二压力传感器11测出的是垃圾桶固定框1的重量。垃圾桶挂钩2上的垃圾桶的重心位于垃圾桶的几何中心附近，以挂于垃圾桶挂钩2上的横梁手柄为支点，垃圾桶所受的重力与支点之间的力矩使垃圾桶的下部抵靠在垃圾桶固定框1下部。考虑到垃圾桶在上升过称中难以避免的振动会导致垃圾桶与垃圾桶固定框1之间存在相对位移，进而产生摩擦力影响称重精确度，因此如图1所示在垃圾桶固定框1下部的垃圾桶抵靠处设置一组滚筒12，将垃圾桶与垃圾桶固定框1之间相对位移产生的摩擦力通过滚动的形式尽可能减少或消除。

垃圾桶挂钩2带动垃圾桶上升过程中在和垃圾桶固定框1的垃圾桶上压板接触后会达到一个匀速运行区间，匀速运行后垃圾桶到达顶部弧形轨道准备倾倒；下降过程同理在垃圾桶固定框1到达下死点位置前存在位置相似的匀速运行区间。在匀速运行区间内，垃圾桶内的受力达到平衡，即垃圾桶挂钩2的拉力等于垃圾桶的重力。

本发明通过实验或测试找到这个匀速运行区间在实际轨道上对应的位置区间后，通过位置传感器标定出这个位置区间的起始和终点位置，在上升和下降过程中，采集垃圾桶进入这个位置区间后的两个压力传感器的数据。上升过程中：第一压力传感器测量的全部重量为垃圾桶、垃圾、垃圾桶固定框三部分的总重量，第二压力传感器测量的重量为垃圾桶固定架的总重量，也称作垃圾桶下压板向下压的重量。所以第一压力传感器测量的总量减去第二压力传感器测量的重量即得到垃圾桶和垃圾的重量。下降过程中：第一压力传感器测量的全部重量为垃圾桶、垃圾桶固定框两部分的总重量，第二压力传感器测量的重量为垃圾桶固定架的总重量。所以第一压力传感器测量的总量减去第二压力传感器测量的重量即得到垃圾桶的重量。最后再利用上升和下降过程中测量的重量差得到垃圾的净重量。

一种车载称重装置的实施例：

本发明公开了一种车载称重装置，包括：称重模块、主控单元、显示模块、打印模块、电子标签读卡器、称重信号处理器和接近开关，其中本实施例中，称重模块为高精度压力传感器，电子标签读卡器为超高频RFID电子标签读卡器，打印模块为小票打印机，显示模块为环卫车称重显示屏。

高精度压力传感器：用于承载垃圾桶的质量和垃圾桶上压板夹紧压力，并将压力信号转换为电压信号。

接近开关：用于捕捉挂桶机构升降动作，并且其触发时间点作为截取实时质量样本值的区间。

超高频RFID电子标签读卡器：用于读取垃圾桶上设置的电子标签，获得标签信息以识别所称量的垃圾桶所属的商户，读卡器本身仅保存唯一***，具体商户信息由此***从数据库中查询，该数据库可以为本地数据库也可以为云平台上的数据库。

小票打印机：用于打印当前的垃圾称重信息和垃圾桶标签信息。

环卫车称重显示屏：环卫车称重显示屏包括显示屏和主机，如显示屏一体机，用于显示称量的垃圾数据以及对应的标签信息，以及通过网络模块将上述信息上传云平台。

称重信号处理器：连接接近开关和高精度称重传感器，用于将接近开关和高精度称重传感器的电信号转换为数字信号，通过本发明的一种垃圾自动称重方法计算出每一桶垃圾的净重值。具体地，本实施例环卫车为厨余垃圾收运车，车载称重装置的结构，如图1所示，从称重挂桶机械结构部分开始，厨余垃圾收运车侧面存在一个升降导轨，其导轨中间有矩形的升降架，升降架中间还存在一个垃圾桶挂钩活动块。本发明中在图1中垃圾桶挂钩2下方安装一个第一压力传感器21，用于承接垃圾桶的重量，在厨余垃圾收运车垃圾桶的升降机械结构上升一小段后，矩形的升降架会压在垃圾桶边沿，具体通过设置在升降架上的垃圾桶上压板压在垃圾桶边沿上，本发明中在图1中垃圾桶矩形升降架上压板位置安装第二压力传感器11。矩形的升降架右侧边沿安装一个接近开关所用的专用磁铁13，并且在升降架所在导轨外侧安装两个接近开关，两个接近开关分别为第一接近开关31和第二接近开关32。如图1中的a和b，a表示第一接近开关31，b表示第二接近开关32，一般接近开关在安装在导轨直线区域内，两个接近开关间距大约为20～30cm，具体安装位置根据现场反复模拟升降过程试验而定，因实际环境震动很强，所以观察即可判定匀速运动区域。当升降动作时，会先后经过第一接近开关和第二接近开关，形成触发事件信号。第一压力传感器、第二压力传感器、第一接近开关和第二接近开关分别接在称重信号处理器对应位置。称重信号处理器通过CAN总线连接到环卫车称重显示屏。环卫车显示屏可以通过超高频RFID读卡设备，读取RFID电子标签编码。环卫车称重显示屏将称量的每桶重量数据通过打印机打印成纸质版，并且将每桶的称重数据通过4G网络传输到云平台。

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明了，下面对本发明的一种垃圾自动称重方法进行详细说明。

本发明的一种垃圾自动称重方法，包含了压力及接近开关信号采集和质量值求取计算模块、垃圾桶编号与质量值匹配计算模块、称重结果调试校准计算模块、本次收运总量计算模块、称重数据纸质版打印模块、称重数据网络上传模块等。

下面对压力及动作开关信号采集和质量值求取计算模块进行介绍，压力及接近开关信号采集和质量值求取计算模块，使用称重信号处理器获取压力传感器的重力样本值，使用升降动作接近开关触发作为样本区间的截取条件。

S1、市场上无称重***的挂桶式厨余垃圾收运车(环卫车)一般都是有垃圾桶挂钩的，当垃圾桶随提升机械结构提升时，垃圾桶边沿上放有垃圾桶上压板压住垃圾桶。将高精度压力传感器装在垃圾桶挂钩下方和上压板下方，即取力位置是垃圾桶开口方向正对的边沿上下方。在本发明中，称垃圾桶挂钩下方的称重传感器为第一压力传感器，其测量的力用F₁表示，另外一个称重传感器为第二压力传感器，其测量的力用F₂表示。另外，假设“垃圾桶”+“垃圾”的质量为m，则有物理学公式F₁＝mg+F₂成立。另外，在没有垃圾桶下压板压住垃圾桶的情况下，F₂值默认为0。

S2、由S1中可知，本发明中挂桶处获取的力有两个，测量这两个力的高精度压力传感器是一种将压力信号转换为电压信号的传感器。称重信号处理器内部使用两路高精度24位ADC芯片HX712，将压力传感器输出的电压信号转换为数字信号，HX712将数据传递给称重信号处理器内部的MCU。

S3、高精度压力传感器测得的垃圾桶的重量数据，记为采样重量数据，采样重量数据被传输到称重信号处理器，MCU先将多个采样重量数据分组求取平均值滤波，滤波还会去除最高和最低值，然后MCU将每个分组的平均值即采样重量平均值，根据传感器的量程和灵敏度计算出质量样本值，再把质量样本值按照序列缓存，并且为每个样本值都附加一个时间戳，附加时间戳后的质量样本值在上升过程对应为装载有待卸垃圾垃圾桶的重量数据，下降过程对应为卸去垃圾后垃圾桶的重量数据。此处提到的时间戳是称重信号处理器以上电运行开始计时的一个毫秒计时时间。

S4、由S2、S3提到的称重信号处理器，使用了升降动作接近开关触发作为样本区间的截取条件，样本区间对应的为垃圾桶在匀速区间段内运行时的采样数据。此升降动作接近开关共有两个，分别装在升降机械结构导轨外侧，并且一上一下分布，大约间距20～30cm，此接近开关为磁性开关，另有磁铁安装在升降机械结构上。当垃圾桶匀速提升超过车顶并将垃圾到入环卫车垃圾大箱，随后再匀速下降的过程，升降机构的磁铁会先后经过两个接近开关。本发明将一上一下的两个接近开关进行编号，下方接近开关编号为第一接近开关，上方接近开关编号为第二接近开关。则一桶垃圾的回收完整过程将会经过的接近开关序列为：第一接近开关、第二接近开关、第二接近开关、第一接近开关，记为1、2、2、1。称重信号处理器，将此开关信号转换为数字信号，并在MCU内设置为事件信号。

S5、由S4所述的接近开关信号，现为方便描述，将接近开关触发的1、2、2、1序列进行标号，描述为1_A、2_B、2_C、1_D。称重信号处理器将1_A、2_B判定为垃圾桶上升过程，将2_C、1_D判定为下降过程。在本发明中，在1_A处记录上升过程的起始时间戳，在2_B处记录上升过程的结束时间戳，在2_C处记录下降过程的起始时间戳，在1_D处记录下降过程的结束时间戳。

S6、由S3所述获取了带时间戳的垃圾桶+垃圾的质量的实时样本值序列，垃圾桶+垃圾的质量的实时样本值序列在上升过程对应为装载有待卸垃圾垃圾桶的重量数据，下降过程对应为卸去垃圾后垃圾桶的重量数据。由S5所述获取了上升过程的两个时间点和下降过程的两个时间点。在一个完整的1_A、2_B、2_C、1_D过程结束后，称重信号处理器，将在上升动作的两个时间点之间从垃圾桶+垃圾质量的实时样本值中获取上升动作质量，再在下降动作的两个时间点之间从垃圾桶+垃圾质量的实时样本值中获取下降动作质量。原则上垃圾桶在车顶倒完下降时应该是空桶，但难免会有部分液体固体残余，因此在本发明中将下降动作视为垃圾桶+垃圾较小的质量。由此，本发明使得测量的垃圾净重量更准确。

S7、由S6得到了上升动作质量(设为m₁)，和下降动作质量(设为m₂)，则本桶垃圾回收量的净重值(垃圾的净重量)为m＝m₁-m₂。由S1所述高精度压力传感器是可以测量拉力和压力，在设备不归零的情况下m₁和m₂有可能不是真实的上升或下降质量值，但这两个值与真实的上升或下降质量值有共同的质量偏差，做差时m₁-m₂会被相互抵消。例如m₁＝-5kg,m₂＝-20kg，则m＝m₁-m₂＝(-5)kg-(-20)kg＝15kg。因此本发明无需反复归零，提高垃圾运收工作效率。

S8、由S7计算得到的垃圾的净重量m，将通过CAN总线将数据传递给环卫车称重显示屏。

下面对本发明的垃圾桶编号与质量匹配计算模块进行介绍，垃圾桶编号与质量匹配模块使用超高频RFID电子标签读卡器读取垃圾桶上设置的电子标签上的标签信息，该标签信息能区别垃圾桶所属商户以及位置，然后结合称重信号处理器获取的垃圾的净重量信息，智能匹配垃圾质量值。

S1、本发明中超高频RFID电子标签读卡器，负责读取安装于垃圾桶的电子标签，此电子标签具备唯一性，并且在安装时将会记录商户的信息，安装工程师将会把安装的电子标签号与商户信息一并传到云平台。

S2、称重信号处理器不仅向环卫车称重显示屏传递了称重数据，也在实时更新接近开关的状态信息。由上文中可知，升降动作接近开关在一桶垃圾收运过程所产生的序列为：1_A、2_B、2_C、1_D，则环卫称重显示屏将在2_B→2_C→1_D之间持续读取RFID电子标签。读取到的电子标签则被认为当前桶的电子标签号，若过程中多次读取到标签，则以最新的电子标签号为最终值。

S3、称重信号处理器上传称重数据结果后，环卫车称重显示屏以收到称重数据结果为事件，将2_B→2_C→1_D过程中读取到的电子标签最终值绑定为本桶垃圾的电子标签信息。若实际中，有些垃圾未安装电子标签，则***将电子标签项留空，质量数据正常记录和上传。

下面对称重结果调试校准计算模块进行介绍，环卫车称重显示屏具备自动计算校准参数的方法。现场工程师安装完成或者维修调试等之后，要重新校准称重设备。

S1、先将环卫车称重显示屏的校准功能关闭。

S2、找来砝码，如20桶20Kg的水，需要经过校准的称来称量，校准的称的精度越高对设备校准效果越好。

S3、将已知的砝码放入垃圾桶，进行厨余垃圾回收任务，并记录砝码重和环卫车称重显示屏输出的质量结果。该过程需要反复几次，并且需要在使用不同刻度的砝码质量进行校准，次数越多对校准精准度越高。

S4、将S3中记录的数据表，输入环卫车称重显示屏。

S5、环卫车称重显示屏将通过线性回归算法求出样本值的直线回归斜率，计算完成后自动将参数写入到环卫车称重显示屏。

下面对本次收运总量计算模块进行介绍，本次收运总量计算模块，环卫车称重显示屏读取了环卫车大箱门状态。

S1、在正常收运时，每收一桶垃圾，本次收运总量将会进行累计，分别是桶数和垃圾总质量，并且掉电保存数据。

S2、环卫车称重显示屏通过设置在大箱门的接近开关的状态判定是否大箱门被打开，该接近开关连接称重信号处理器。

S2、大箱门开关状态若被判定为打开，则立即将本次收运总量的桶数和垃圾总质量清零。

下面对称重数据纸质版打印模块进行介绍，本发明使用了嵌入式热敏打印机，方便收运工作留下纸质存根，该装置预设了可以选择是否自动打印为纸质的功能。

S1、当环卫车称重显示屏显示了一桶垃圾的质量值，此时可手动按下打印按钮打印为纸质。

S2、若收运过程反复手动按打印按钮功能较繁琐，可将***设置为自动打印模式，则当环卫车称重显示屏显示了一桶垃圾的质量值时，同时将信息输出到打印机。

下面对称重数据网络上传模块进行介绍，称重数据网络上传模块，使用了本地缓存，并且以交互式自动上传协议上传。

S1、当环卫车称重显示屏显示了一桶垃圾的质量值，环卫车称重显示屏将使用内置的4G网络，将称重数据携带RFID标签信息以及时间戳上传至云平台。

S2、数据上传云平台使用的是交互式上传，当环卫车称重显示屏向网络发送了一次称重数据，云平台将会下发应答指令。若云平台未应答上传信息，则环卫车称重显示屏将会持续尝试上传当前数据，即使掉电重新开机也将重新尝试上传。

S3、环卫车称重显示屏所收到的来自称重信号处理器的称重结果将会被保存在环卫车称重显示屏本地，直到成功上传，本地数据才会被清理。

下面对称重信号处理器的数据处理步骤进行详细说明，如图2所示，是本发明的称重信号处理器数据处理流程图。称重信号处理器上电后启动两个线程，一条线线程每隔25ms实时读取压力传感器的采样重量数据，当采样重量数据满一组时(如6个样本值一组)，将一组采样重量数据去除最高和最低值后，由平均滤波算法计算一个采样重量平均值，并由采样重量平均值按照公式W＝K(ADC-ADC₀)进行计算得到质量值，其中K是根据传感器特性的线性比例参数，ADC即采样重量平均值，ADC0表示归零状态的采样重量平均值，则W表示由此平均滤波得到的质量值，具体地，平均滤波得到的质量值W在上升和下降过程中对应的数据分别为：依据在垃圾桶上升过程中得到的采样重量平均值计算得到装载有待卸垃圾垃圾桶的重量数据；依据该次上升过程后垃圾桶下降过程中得到的采样重量平均值计算得到卸去垃圾后垃圾桶的重量数据。

当前质量值W生成时将记录一个时间戳，一同保存在样本缓存队列。该平均滤波算法为求取一组样本中所有样本的平均值。另一条线程持续扫描升降动作接近开关状态，当1号接近触发时，记录时间点，再判定上次触发的开关是否第二接近开关，如果是上次是1号则不再处理，返回继续扫描，若上次是2号开关触发，则从上次触发的时间点到当前触发时间点，从样本队列中提取一组质量样本，经过平均算法获取当前质量值，本质量结果记为下降动作质量，此时将上升动作质量与下降动作质量相减获得本桶最终质量；当2号开关触发时，先记录当前时间点，再判断上次触发开关是否为第一接近开关，若上次是第二接近开关，则不再处理，返回继续扫描，若上次是第一接近开关，则从上次触发的时间点到当前触发时间点，从样本队列中提取一组质量样本，经过平均算法获取当前质量值，本质量结果记为上升动作质量。

下面对垃圾桶编号与质量值匹配的步骤进行说明，垃圾桶编号即为垃圾桶标签信息，质量值即为垃圾的净重量，如图3所示，环卫车称重显示屏上电后启动了3个处理线程，第一个线程处理称重信号处理器发送到环卫车称重显示屏的升降动作接近开关信息，当一个接近开关触发时，此线程将会把此开关号保存在状态信息中，若没有开关触发，则保持为原有值；一个线程处理RFID电子标签读取任务，如果升降动作接近开关状态是第二接近开关，则发送RFID读标签指令，读取电子标签，读到的标签信息存入ID缓存空间，重复读到则覆盖ID缓存；一个线程处理称重信号处理器发送到环卫车称重显示屏的质量数据，当有称重数据时，解析接收到的质量数据，将ID缓存保存为本次收到的质量数据中，并将ID缓存置空。

下面对环卫车称重结果调试校准的步骤进行详细说明，如图4所示，校准任务执行时需要先找到校准所用的砝码(如：水)、已校准的称，并关闭显示屏校准功能(若校准功能已开)。需要更换不同砝码收集多组数据(此处不限制图中所述5组，数据越多校准效果越好)。先将砝码称重W₁，再将砝码放入垃圾桶中，执行垃圾收运正常的提桶、降桶过程，将砝码倒入大箱内，记下环卫车称重显示屏重量W₂。将收集到的多组样本W₁、W₂录入显示屏的校准表格，显示屏自动算出每个样本的比例W₁/W₂值，并将全部W₁/W₂取平均值，写入到显示屏校准功能参数区，此参数将保存在显示屏本地，并立即生效。上述W＝K(ADC-ADC₀)，此重量是根据传感器自身线性K和当前传感器ADC与归零状态的ADC₀计算得到的结果，该结果是没有考虑***综合摩擦引起的误差，在本发明中，将多组测量的W₁，W₂整理成表格，获取每组值的比例值W₁/W₂,取多组W₁/W₂平均值(设为K₀)，则***对外输出的最终结果W最终为K₀*W。

下面对本次收运总量数据计算步骤进行详细说明，如图5所示，环卫车称重显示屏查询本地是否有存储本次收运总量数据，以判定是否首次上电启动。若环卫车称重显示屏首次上电，则先将本次收运总量数据清零，并写入在本地写入当前信息。若环卫车称重显示屏不是首次上电，则直接从本地存储直接加载本次收运总量信息。环卫车称重显示屏启动两个并行处理任务，一个任务监控大箱门开关是否被打开，若被打开则触发将本次收运总量清零，并将本次收运总量存入本地；另一个任务在显示屏收到由称重信号处理器发送到环卫车称重显示屏的质量信息，则将本次收运总量桶数加1，现有质量与当前收到的本桶质量相加，保存为新的本次收运总量的质量信息，本次收运信息更新后将数据保存在本地。

下面对称重数据纸质版打印步骤进行详细说明，如图6所示，环卫车称重显示屏当检测到用户按下了打印按钮，则环卫车称重显示屏先判定是否有正在显示的数据，若有则将数据按照一定的打印格式发送到打印机。

下面对称重数据网络上传步骤进行详细说明，如图7所示，环卫车称重显示屏启动了两个任务，一个任务将图5流程基础上产生的称重数据，通过队列传送到本地存储中。另一个任务持续查询本地存储是否有新的数据需要发送，当有需要发送的数据时，读取第一条称重数据，并由4G网络发送到云平台，若1s内接收到应答，则从本地存储中移除第一条称重数据，否则继续尝试发送。

一种垃圾自动称重方法实施例：

本发明的一种垃圾自动称重方法实施例，该方法同上述一种车载称重装置实施例中介绍的一种垃圾自动称重方法一致，这里不再赘述。

一种环卫车的实施例：

本发明的一种环卫车，包括环卫车辆本体，还包括本发明的一种车载称重装置，该装置实现上述一种车载称重装置实施例中介绍的一种垃圾自动称重方法一致，这里不再赘述。

Claims (14)

1.一种垃圾自动称重方法，其特征在于：包括以下步骤：

1)获取环卫车收取垃圾过程中，垃圾桶上升过程中的预定匀速区间段内的装载有待卸垃圾垃圾桶的重量数据，以及该次上升过程后垃圾桶下降过程中的所述匀速区间段内的卸去垃圾后垃圾桶的重量数据，从而分别得到垃圾桶上升时的重量和垃圾桶下降时的重量，相应分别记作上升动作质量和下降动作质量；

2)将所述上升动作质量减去所述下降动作重量，以得到垃圾的净重量。

2.根据权利要求1所述的垃圾自动称重方法，其特征在于：步骤1)中的所述上升动作质量是将所述匀速区间段内获取的多个装载有待卸垃圾垃圾桶的重量数据求取平均值获得的；所述下降动作质量是将所述匀速区间段内获取的多个卸去垃圾后垃圾桶的重量数据求取平均值获得的。

3.根据权利要求1所述的垃圾自动称重方法，其特征在于：步骤1)中装载有待卸垃圾垃圾桶的重量数据和卸去垃圾后垃圾桶的重量数据的采集方法为：

101)按照采样间隔获取垃圾桶的重量数据，记为采样重量数据，并将所述采样重量数据依据读取顺序按预定数量分成一组，记为采样重量数据组；

102)对采样重量数据组中所有采样重量数据求取平均值，得到采样重量平均值；

103)依据在垃圾桶上升过程中按照101)至102)步骤得到的采样重量平均值计算得到装载有待卸垃圾垃圾桶的重量数据；依据该次上升过程后垃圾桶下降过程中按照101)至102)步骤得到的采样重量平均值计算得到卸去垃圾后垃圾桶的重量数据。

4.根据权利要求3所述的垃圾自动称重方法，其特征在于：步骤102)中在对采样重量数据组中所有采样重量数据求取平均值前还需将采样重量数据组中的最高值和最低值进行去除。

5.根据权利要求3所述的垃圾自动称重方法，其特征在于：所述采样重量数据是将获取的包含有垃圾桶上压板的垃圾桶的全部负重重量减去垃圾桶上压板下压重量计算得到，所述垃圾桶上压板用于压住垃圾桶。

6.根据权利要求1所述的垃圾自动称重方法，其特征在于：还包括获取垃圾桶唯一的标签信息的步骤、将垃圾的相关信息在环卫车上进行显示的步骤、将垃圾的相关信息上传云平台的步骤、将垃圾的相关信息进行打印的步骤和对按照步骤1)至步骤2)的方法计算得到每一桶垃圾的净重量进行累加以得到收运总量的步骤中至少一项；获取垃圾桶唯一的标签信息以区别不同垃圾桶，并将计算得到的垃圾的净重量与垃圾桶标签信息相绑定；所述垃圾的相关信息包括每桶垃圾的净重量信息和/或收运总量。

7.根据权利要求3或4所述的垃圾自动称重方法，其特征在于：步骤103)中装载有待卸垃圾垃圾桶的重量数据和卸去垃圾后垃圾桶的重量数据均使用如下公式计算得到：

W＝K(ADC-ADC₀)

其中，K是根据传感器特性的线性比例参数，ADC₀表示归零状态的ADC值，在计算装载有待卸垃圾垃圾桶的重量数据时ADC为在垃圾桶上升过程中按照101)至102)步骤得到的采样重量平均值，对应的W为装载有待卸垃圾垃圾桶的重量数据，在计算卸去垃圾后垃圾桶的重量数据时ADC为该次上升过程后垃圾桶下降过程中按照101)至102)步骤得到的采样重量平均值，对应的W为卸去垃圾后垃圾桶的重量数据。

8.一种车载称重装置，其特征在于：包括称重模块和主控单元；所述称重模块用于采集环卫车收取垃圾过程中，垃圾桶上升过程中的预设匀速区间段内的装载有待卸垃圾垃圾桶的重量数据，以得到垃圾桶上升时的重量，记作上升动作质量；所述称重模块还用于采集垃圾桶下降过程中的所述匀速区间段内的卸去垃圾后垃圾桶的重量数据，以得到垃圾桶下降时的重量，记作下降动作质量；

所述主控单元连接所述称重模块，并利用如权利要求1至7任一项所述的垃圾自动称重方法计算得到垃圾的净重量。

9.根据权利要求8所述的车载称重装置，其特征在于：通过垃圾桶升降路线上设置的2个位置传感器感知垃圾桶上升和下降过程中是否达到所述匀速区间段，且所述主控单元连接所述位置传感器以获取位置传感器采集的信息。

10.根据权利要求9所述的车载称重装置，其特征在于：所述2个位置传感器为2个接近开关，2个接近开关上下分布设置于环卫车垃圾桶的升降机械结构导轨上，且接近开关的触发器件设置于环卫车垃圾桶的升降机械结构上。

11.根据权利要求10所述的车载称重装置，其特征在于：两个接近开关在升降机械结构导轨上的安装位置的上下间距的范围为20至30cm。

12.根据权利要求8所述的车载称重装置，其特征在于：所述称重模块包括用于测量垃圾桶的全部负重重量的第一称重传感器和用于测量垃圾桶上压板下压重量的第二称重传感器；通过第一个称重传感器提升垃圾桶挂钩，垃圾桶挂钩挂载垃圾桶上升时通过第二个称重传感器托起垃圾桶上压板，且所述主控单元连接第一称重传感器和第二称重传感器以获取第一称重传感器的测量信息。

13.根据权利要求8所述的车载称重装置，其特征在于：所述车载称重装置还包括电子标签读卡器、网络模块和打印模块中的至少一个，所述电子标签读卡器用于读取设置于垃圾桶上的电子标签的标签信息，且所述主控单元连接所述电子标签读卡器以获取所述电子标签读卡器读取的信息；所述网络模块用于与外部云平台通信，所述打印模块用于打印垃圾相关信息，且所述主控单元连接所述网络模块和所述打印模块，以进行与所述网络模块和所述打印模块通信。

14.一种环卫车，包括环卫车辆本体，其特征在于：还包括如权利要求8～13任一项所述的车载称重装置。

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