本技術(shù)涉及農(nóng)村廢棄物處理，尤其涉及一種可移動(dòng)農(nóng)村廢棄物堆肥處置系統(tǒng)及方法。

背景技術(shù)：

1、隨著農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化進(jìn)程的加快，農(nóng)村廢棄物的產(chǎn)生量急劇增加，主要包括農(nóng)作物秸稈、畜禽糞便、廢棄果蔬等廚余垃圾。這些廢棄物若不能得到妥善處理，不僅會(huì)占用大量土地資源，還可能對(duì)土壤、水源和空氣造成嚴(yán)重污染，影響農(nóng)村人居環(huán)境和生態(tài)平衡。

2、目前，傳統(tǒng)的農(nóng)業(yè)廢棄物處理方法主要包括填埋、焚燒以及簡(jiǎn)易堆肥等。填埋技術(shù)作為傳統(tǒng)的廢棄物處理方式，雖然操作簡(jiǎn)單且成本相對(duì)較低，但占地面積大，且容易對(duì)土壤和地下水造成污染。簡(jiǎn)易焚燒法會(huì)產(chǎn)生有害氣體，加劇空氣污染。露天堆肥法存在發(fā)酵周期長(zhǎng)、占地面積大、易受天氣影響、臭氣污染等問(wèn)題。廢棄物處理機(jī)械化水平低、農(nóng)村人居環(huán)境治理的專用農(nóng)機(jī)裝備短缺，致使農(nóng)村廢棄物處理及有效利用面臨“收集難、運(yùn)輸難、處置難”等難題，嚴(yán)重制約了種植業(yè)和畜牧業(yè)的轉(zhuǎn)型升級(jí)和可持續(xù)發(fā)展。因此，探索一種高效、環(huán)保、經(jīng)濟(jì)的農(nóng)業(yè)廢棄物處理技術(shù)顯得尤為重要。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本技術(shù)實(shí)施例提供了一種可移動(dòng)農(nóng)村廢棄物堆肥處置系統(tǒng)及方法，通過(guò)智能化和自動(dòng)化的手段，實(shí)現(xiàn)了對(duì)廢棄物的精準(zhǔn)識(shí)別、粉碎和堆肥處理。同時(shí)，利用承載車(chē)將處理設(shè)備移動(dòng)至不同地點(diǎn)，提高了處理的靈活性和效率，提高農(nóng)業(yè)廢棄物的資源化利用率，并通過(guò)封閉處理解決臭氣污染問(wèn)題，改善農(nóng)村生態(tài)環(huán)境。

2、第一方面，本技術(shù)實(shí)施例提供了一種可移動(dòng)農(nóng)村廢棄物堆肥處置系統(tǒng)，系統(tǒng)包括：識(shí)別抓取單元，粉碎單元，活動(dòng)翻板，發(fā)酵堆肥單元，承載車(chē)和控制器；識(shí)別抓取單元設(shè)置在粉碎單元的前方，呈箱體結(jié)構(gòu)的粉碎單元放置于承載車(chē)的上側(cè)面，呈箱體結(jié)構(gòu)的發(fā)酵堆肥單元固定于承載車(chē)的下側(cè)面，活動(dòng)翻板設(shè)置在承載車(chē)車(chē)板中，并連接粉碎單元和發(fā)酵堆肥單元；識(shí)別抓取單元，粉碎單元，發(fā)酵堆肥單元和活動(dòng)翻板通過(guò)外部線束分別和控制器連接。

3、進(jìn)一步地，識(shí)別抓取單元包括：圖像識(shí)別處理器，機(jī)械臂和攝像頭；其中，機(jī)械臂設(shè)置在粉碎單元入口上方，攝像頭和圖像識(shí)別處理器設(shè)置在粉碎單元入口下方；攝像頭通過(guò)外部線束連接圖像識(shí)別處理器，圖像識(shí)別處理器通過(guò)外部線束連接控制器。

4、進(jìn)一步地，粉碎單元設(shè)置有呈箱體結(jié)構(gòu)的粉碎倉(cāng)，粉碎倉(cāng)的上部設(shè)置有入口作為粉碎單元入口，下部設(shè)置有粉碎機(jī)，底部連接活動(dòng)翻板，所述粉碎機(jī)通過(guò)外部線束連接控制器；活動(dòng)翻板內(nèi)置有第一重量檢測(cè)裝置，第一重量檢測(cè)裝置通過(guò)外部線束和控制器連接。

5、進(jìn)一步地，發(fā)酵堆肥單元具體包括：發(fā)酵堆肥單元設(shè)置有呈箱體結(jié)構(gòu)的堆肥倉(cāng)，堆肥倉(cāng)的底部設(shè)置有第二重量檢測(cè)裝置，中心位置設(shè)置有攪拌扇葉，堆肥倉(cāng)的側(cè)壁設(shè)置有發(fā)酵劑投入裝置，堆肥倉(cāng)的后下方設(shè)置有取肥口；第二重量檢測(cè)裝置，發(fā)酵劑投入裝置和攪拌扇葉通過(guò)外部線束連接控制器。

6、進(jìn)一步地，發(fā)酵堆肥單元還包括加水裝置，所述加水裝置設(shè)置在堆肥倉(cāng)的側(cè)壁，包括濕度傳感器和水箱；水箱的底面設(shè)有第一開(kāi)關(guān)，貼于堆肥倉(cāng)側(cè)壁的側(cè)面設(shè)有連接到外部的第二開(kāi)關(guān)；濕度傳感器和水箱通過(guò)外部線束連接控制器。

7、第二方面，本技術(shù)實(shí)施例還提供了一種可移動(dòng)農(nóng)村廢棄物堆肥處置方法，具體包括：控制器控制識(shí)別抓取單元內(nèi)的攝像頭實(shí)時(shí)監(jiān)控粉碎單元入口正前方的預(yù)設(shè)范圍地面的圖像，并通過(guò)識(shí)別抓取單元內(nèi)圖像識(shí)別處理器中訓(xùn)練好的卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型對(duì)獲取的圖像進(jìn)行識(shí)別，當(dāng)在所述圖像中識(shí)別到可用于堆肥的廢棄物時(shí)，控制器操作識(shí)別抓取單元內(nèi)的機(jī)械臂對(duì)識(shí)別出的廢棄物進(jìn)行抓取并投入粉碎單元；控制器控制粉碎單元內(nèi)的粉碎機(jī)對(duì)廢棄物進(jìn)行粉碎處理，并控制活動(dòng)翻板翻動(dòng)將粉碎后的廢棄物投入發(fā)酵堆肥單元；控制器控制發(fā)酵堆肥單元對(duì)廢棄物進(jìn)行發(fā)酵堆肥處理；通過(guò)承載車(chē)承托上述設(shè)備進(jìn)行移動(dòng)。

8、進(jìn)一步地，訓(xùn)練卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型，具體包括：收集農(nóng)村地面包含廢棄物和不包含廢棄物的圖像作為數(shù)據(jù)集，并標(biāo)注是否含廢棄物，將數(shù)據(jù)集劃分為訓(xùn)練集和測(cè)試集；其中，所述廢棄物為可用于堆肥的廢棄物，包括人畜糞便、廚余垃圾和稻草秸稈；根據(jù)預(yù)設(shè)尺寸調(diào)整數(shù)據(jù)集內(nèi)的圖像大小，并對(duì)圖像進(jìn)行歸一化像素值處理；構(gòu)建包含若干個(gè)卷積層和對(duì)應(yīng)個(gè)池化層、若干個(gè)全連接層、輸出層的卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型，并將訓(xùn)練集輸入卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型進(jìn)行訓(xùn)練；其中輸出層包含交叉熵?fù)p失函數(shù)；在每次訓(xùn)練后輸入測(cè)試集，并通過(guò)損失函數(shù)計(jì)算卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型的準(zhǔn)確度，當(dāng)準(zhǔn)確度高于預(yù)設(shè)準(zhǔn)確閾值時(shí)，模型訓(xùn)練結(jié)束。

9、進(jìn)一步地，控制器控制粉碎單元內(nèi)的粉碎機(jī)對(duì)廢棄物進(jìn)行粉碎處理，并控制活動(dòng)翻板翻動(dòng)將粉碎后的廢棄物投入發(fā)酵堆肥單元，具體包括：將投入的廢棄物作為待粉碎廢棄物，通過(guò)活動(dòng)翻板內(nèi)置的第一重量檢測(cè)裝置對(duì)所述待粉碎廢棄物的重量進(jìn)行稱重，得到待粉碎廢棄物的重量g1；當(dāng)g1<g1時(shí)，控制器控制識(shí)別抓取單元繼續(xù)抓?。黄渲校琯1為粉碎倉(cāng)預(yù)設(shè)重量閾值；直到g1≥g1時(shí)，控制粉碎機(jī)按預(yù)設(shè)粉碎程序啟動(dòng)粉碎刀片對(duì)廢棄物進(jìn)行粉碎處理；其中，所述粉碎程序的預(yù)設(shè)內(nèi)容包括刀片運(yùn)行時(shí)間，刀片運(yùn)行速度；粉碎刀片結(jié)束粉碎程序后向控制器發(fā)出停止信號(hào)，控制器控制活動(dòng)翻板進(jìn)行翻轉(zhuǎn)，將粉碎后的廢棄物傾倒在發(fā)酵堆肥單元內(nèi)。

10、進(jìn)一步地，控制器控制發(fā)酵堆肥單元對(duì)廢棄物進(jìn)行發(fā)酵堆肥處理，具體包括：當(dāng)粉碎單元投入廢棄物后，通過(guò)堆肥倉(cāng)底部設(shè)置的第二重量檢測(cè)裝置獲取堆肥倉(cāng)內(nèi)的廢棄物重量g2；當(dāng)g2≥g2時(shí)，控制器控制抓取識(shí)別單元停止工作；其中，g2為堆肥倉(cāng)預(yù)設(shè)重量閾值；根據(jù)預(yù)設(shè)的廢棄物-發(fā)酵劑重量對(duì)應(yīng)表，控制器控制發(fā)酵劑投入裝置投入對(duì)應(yīng)所述重量g1的發(fā)酵劑；其中，所述發(fā)酵劑至少包括：乳酸菌菌渣，酵母菌菌渣，枯草芽孢桿菌菌渣，草木灰；控制器控制攪拌扇葉按預(yù)設(shè)的攪拌程序?qū)Χ逊蕚}(cāng)內(nèi)的廢棄物進(jìn)行攪拌，使廢棄物發(fā)酵成為肥料；其中，所述攪拌程序的內(nèi)容包括：攪拌間隔，攪拌速度；需求肥料人員打開(kāi)堆肥倉(cāng)設(shè)置的取肥口取用肥料；每一次取用肥料后對(duì)堆肥倉(cāng)內(nèi)的廢棄物重量g2進(jìn)行稱重，當(dāng)g1+g2<g2時(shí)，控制器控制抓取識(shí)別單元開(kāi)始工作。

11、進(jìn)一步地，方法還包括：發(fā)酵堆肥單元還設(shè)置有加水裝置，所述加水裝置包括濕度傳感器和水箱；水箱包括設(shè)在底部的第一開(kāi)關(guān)和連接到外部的第二開(kāi)關(guān)；當(dāng)濕度傳感器檢測(cè)到的濕度低于預(yù)設(shè)濕度閾值時(shí)，控制器根據(jù)預(yù)設(shè)的水量濕度配比，控制水箱打開(kāi)第一開(kāi)關(guān)，直到濕度傳感器檢測(cè)到的濕度到達(dá)預(yù)設(shè)閾值，控制水箱關(guān)閉第一開(kāi)關(guān)；工作人員通過(guò)水箱的第二開(kāi)關(guān)向水箱內(nèi)加水。

12、本技術(shù)實(shí)施例提供的一種可移動(dòng)農(nóng)村廢棄物堆肥處置系統(tǒng)及方法，利用農(nóng)村常見(jiàn)的有機(jī)廢棄物發(fā)酵成肥料，如人畜糞便、廚余垃圾和稻草秸稈等，實(shí)現(xiàn)了農(nóng)村廢棄物的資源化利用。通過(guò)控制器、攝像頭、圖像識(shí)別處理器以及卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型的結(jié)合，實(shí)現(xiàn)了對(duì)廢棄物的自動(dòng)識(shí)別與抓取，實(shí)現(xiàn)了智能化、自動(dòng)化的處理，減少了人工干預(yù)，提高了工作效率，降低了人力成本。通過(guò)粉碎單元對(duì)廢棄物進(jìn)行粉碎處理，增大了廢棄物的表面積，有利于后續(xù)發(fā)酵堆肥過(guò)程中的微生物作用，從而加速分解過(guò)程，提高堆肥效率。同時(shí)，配備承載車(chē)，使得整個(gè)系統(tǒng)可以靈活移動(dòng)到需要處理的地點(diǎn)，適應(yīng)性強(qiáng)，尤其適合農(nóng)村等分散性強(qiáng)的地區(qū)。

13、通過(guò)本技術(shù)實(shí)施例提供的一種可移動(dòng)農(nóng)村廢棄物堆肥處置系統(tǒng)及方法，解決現(xiàn)有的農(nóng)村廢棄物處理手段往往造成資源浪費(fèi)、臭氣污染，并且移動(dòng)不便，難以適應(yīng)農(nóng)村地區(qū)的分散性需求的問(wèn)題，提高農(nóng)業(yè)廢棄物的資源化利用率，改善農(nóng)村生態(tài)環(huán)境。