(19)中华 人民共和国 国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202111465171.8 (22)申请日 2021.12.0 3 (71)申请人 华北电力大 学 地址 102206 北京市昌平区北农路2号 (72)发明人 胡斌　付浩　王文斌　刘吉　张兵　 马善为　陆强　 (74)专利代理 机构 北京中济纬天专利代理有限 公司 11429 代理人 杨乐 (51)Int.Cl. G06F 30/27(2020.01) G06K 9/62(2022.01) B07C 5/342(2006.01) B07C 5/36(2006.01) B07C 5/38(2006.01)B09B 3/00(2022.01) G06F 119/02(2020.01) (54)发明名称 一种基于光谱识别技术的干垃圾深度分选 方法与装置 (57)摘要 本发明公开了一种基于光谱识别技术的干 垃圾深度分选方法与装置。 方法包括以下步骤： 建立源头分类后干垃圾的深度分选类别； 获取不 同深度分选类别干垃圾的红外光谱 数据， 并建立 干垃圾红外光谱 数据库； 对红外光谱 数据进行预 处理， 构建随机森林分类模型， 并采用留一法进 行交叉验证； 利用光谱识别技术， 结合训练好的 随机森林分类模 型， 检测未知种类干垃圾的红外 光谱数据， 获得其归属类别， 以实现深度分选。 本 发明还公开了一种干垃圾深度分选装置， 包括运 输装置、 分拣装置、 收集装置和中枢控制装置。 本 发明通过不同类别干垃圾红外光谱的差异， 依靠 光谱识别技术对源头分类后的干垃圾进行深度 分选， 大大地提高了城市生活垃圾中干垃圾的回 收利用效率。 权利要求书2页 说明书6页 附图1页 CN 114117933 A 2022.03.01 CN 114117933 A 1.一种基于光谱识别技 术的干垃圾深度分选方法， 所述方法包括： 步骤一： 建立源头 干垃圾深度分选类别， 包括纤维素类、 烯类聚合物类以及低值类； 步骤二： 人工获取不同深度分选类别干垃圾对应的红外光谱数据， 建立干垃圾红外光 谱数据库； 步骤三： 对步骤二所述红外光谱数据进行预处理， 并且提取特征波段， 得到分类模型建 立所需样本数据； 步骤四： 将步骤三所述样本数据， 作为数据集训练随机森林分类模型， 并采用留一法交 叉验证， 获得训练好的随机森林分类模型； 步骤五： 建立干垃圾分选系统， 利用光谱识别技术， 获取待测干垃圾的红外光谱数据， 并将其输入到步骤四所获得的随机森林分类模型中， 得到所述待测干垃圾的深度分选类 别； 步骤六： 将步骤五所述待测干垃圾红外光谱数据与其对应的深度分选类别补充加入至 步骤二所述的干垃圾红外光谱数据库。 2.根据权利要求1所述的一种基于光谱识别技术的干垃圾深度分选方法， 其特征在于， 步骤二所述红外光谱数据为干垃圾在6 50～4000cm‑1波段的红外光谱数据。 3.根据权利要求1所述的一种基于光谱识别技术的干垃圾深度分选方法， 其特征在于， 步骤三所述预处 理包括多元散射 矫正、 导数与平 滑滤波联合处 理和主成分 分析法。 4.根据权利要求1所述的一种基于光谱识别技术的干垃圾深度分选方法， 其特征在于， 步骤四所述随机森 林分类模 型的建立， 包括生 成100～1000棵决策树， 每颗决策树包含在样 本数据内随机抽取的5～20个变量； 其中在所述步骤三中特征波 段内的变量越多， 所述决策 树权重wi就越大。 5.根据权利要求4所述的一种基于光谱识别技术的干垃圾深度分选方法， 其特征在于， 所述随机森林分类模型的判别结果计算方式为： 其中， wi表示为每颗决策树的权重， hi(x)表示为每棵决策树的判别结果， T表示为决策 树总量。 6.根据权利要求4所述的一种基于光谱识别技术的干垃圾深度分选方法， 其特征在于， 所述步骤四采用留一法交叉验证， 具体实现过程 为： 其中， N表示干垃圾样本数据总量， yn表示1个验证集， 表示除验证集以外的N ‑1训 练集， 表示本次训练得到的分类模型的验证结果； 以上步骤循环N次， 直到 所有样本数据进行 过验证； 最后， 将验证结果取平均值作为分类模型的准确率 鉴别标准。 7.实现如权利要求1所述方法的一种干垃圾深度分选装置， 其特征在于， 所述装置包括 运输装置、 分拣装置、 收集装置和中枢 控制装置 。 8.根据权利要求7 所述的一种干垃圾深度分选装置， 其特 征在于：权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 114117933 A 2所述运输装置包括输送带、 输送滚筒和变速齿轮箱； 所述输送带底端还设有金属承重 板， 所述输送滚筒周围设有包胶； 所述分拣装置包括二维线性滑台模组， 红外光谱识别模块和串口通信模块； 所述二维 线性滑台模组包括水平滑台和竖直滑台； 所述水平滑台， 底端通过滑台底部设置的滑台支 架与所述分拣装置顶端相互连接固定； 所述竖直滑台， 底端均匀分布大量 柔性刷毛； 所述收集装置包括两侧传输滑 道和末端传输滑 道； 所述中枢控制装置通过所述串口通信模块实现对所述红外光谱识别模块和所述二维 线性滑台模组的调控， 然后通过 无线通信模块实现云端数据库的实时接收与更新。 9.根据权利要求7 所述的一种干垃圾深度分选装置， 其具体工作过程 为： (1)待测干垃圾在进入分选装置前， 通过预分选设备， 使其均匀分散地分布在运输装置 输送带上； (2)所述输送带按照预定的速度， 将待测干垃圾输送到分拣装置红外光谱识别模块工 作区域， 红外光谱识别模块实时感应到光谱数据变化， 将变化的光谱数据通过串口通信模 块传输到中枢控制装置； (3)中枢控制装置获得当前待测干垃圾的红外光谱数据后， 内置的预处理及分类模型 对其进行处 理与分类鉴别； (4)分拣装置根据中枢控制装置识别出的深度分选类别， 控制二维线性滑台模组进行 空间反复运动， 竖直滑台所固定的柔性刷毛将输送带上的待测干垃圾送入相对应类别的收 集装置； (5)中枢控制装置通过无线通信模块将红外光谱数据与深度分选类别传输到干垃圾红 外光谱数据库， 以进行干垃圾红外数据库的扩充及模型 更新。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 114117933 A 3