一種智能垃圾清運系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一個基于物聯網技術的城市垃圾清運物流系統(tǒng)。該系統(tǒng)包括智能垃圾桶、垃圾清運車、垃圾中轉站和垃圾處理廠四部分。它們都通過無線方式接入一個物聯網之中，使用信息系統(tǒng)進行動態(tài)管理。以及一種利用上述物聯網應用基礎的智能清運可回收垃圾的方法。
【專利說明】一種智能垃圾清運系統(tǒng)
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及物聯網應用領域，特別是一種垃圾智能清運的方法和系統(tǒng)。
【背景技術】
[0002]據悉，城市生活垃圾中有近40%是可回收資源，而目前一般的城市垃圾處理方式仍為原始的混合收集、混合清運方式，并沒有做到分類收集、清運，資源再生利用率低。我國處理回收垃圾沒有一個完善有效的回收體系，人們對于垃圾分類回收的意識非常淡薄。以至于全國每年在垃圾中扔掉的可再生資源價值就高達400億元，垃圾分類回收是很有必要的。
[0003]垃圾分類回收有別于傳統(tǒng)的混合垃圾處理，它的特點在于有序、相對清潔、易碎物品較多?，F有的垃圾清運系統(tǒng)一般是由垃圾桶和收運車組成，每輛收運車負責固定的一片區(qū)域，每天巡回收集該區(qū)域內各個小區(qū)、街道上的垃圾桶內的垃圾。還有一種垃圾桶為帶底輪的塑料垃圾桶，桶上口部有掛鉤，垃圾車是壓縮車，后部帶提升裝置，塑料垃圾桶可以掛到提升裝置上，進行裝車，然后壓縮，再運到垃圾場。上述作業(yè)模式都是不加區(qū)分的巡回作業(yè)，效率很低，資源浪費，且不能對垃圾進行二次分類利用。
[0004]“物聯網就是物物相連的互聯網”。這有兩層意思:第一，物聯網的核心和基礎仍然是互聯網，是在互聯網基礎上的延伸和擴展的網絡；第二，其用戶端延伸和擴展到了任何物品與物品之間，進行信息交換和通信。物聯網在智能物流方面的應用極為廣泛，智能物流打造了集信息展現、電子商務、物流配載、倉儲管理、金融質押、園區(qū)安保、海關保稅等功能為一體的物流綜合信息服務平臺。

【發(fā)明內容】

[0005]本發(fā)明的目的是給出一種利用上述物聯網應用基礎的智能清運可回收垃圾的方法和系統(tǒng)，它從分類垃圾袋投放入回收垃圾桶開始到最終入庫都做了新的設計。通過這種能清運方法和系統(tǒng)，可以有效降低垃圾丟失率并降低清運過程的能源消耗，另外通過物聯網自動跟蹤，增強了對整個清運回收過程的管理，減少了差錯。
[0006]在這個體系中包括了智能分類垃圾回收桶、垃圾清運車、垃圾中轉站和垃圾處理廠四部分。
[0007]一種智能可回收垃圾清運方法，其特征在于該方法包括如下步驟:
[0008]I)給每個可回收垃圾袋貼上唯一的二維碼pi ；
[0009]2)每個垃圾桶包含可更換的內桶，且內桶被內嵌了唯一的RFID標簽或二維條碼；
[0010]3)每個垃圾袋投放時自動記錄內桶的初始重量ml，投放后內桶重量ml’，二者差值為所投放垃圾的重量；
[0011]4)當內桶容量檢測裝置檢測出內桶剩余容量不足時，垃圾桶內的主控機向信息服務器發(fā)出收運請求；
[0012]5)垃圾清運車收運垃圾桶時,記錄內桶的重量m2及其ID號dl ;清運車所走路線由系統(tǒng)制定的最優(yōu)路線策略決定；
[0013]6)在垃圾中轉站掃描記錄清運車運送來的垃圾內桶的身份和重量信息，當中轉站垃圾達到一定數量時，系統(tǒng)安排垃圾清運車將垃圾從中轉站送至垃圾處理分揀廠；
[0014]7)在垃圾處理分揀廠對入庫的每個垃圾桶的ID和車號以及責任人工號進行關聯記錄，并與此前中轉站發(fā)出時的記錄進行比對核實；
[0015]8)在垃圾處理分揀廠，對入庫的每個垃圾袋的重量及二維碼進行記錄。
[0016]上述路線策略包括:首先確定目標收運的垃圾桶的位置，然后根據Dijkstra-最短路徑算法并結合GPS導航地圖，算出遍尋這些垃圾桶節(jié)點的最短最佳路線。所述最短路徑算法的條件是:1.假定收運車必定是從一個節(jié)點到另一個節(jié)點，并且走規(guī)定的路線，不存在中途走到其它地方的情況；2.假定路況良好且分布均勻，但已經按照實際地圖路線，充分考慮了各種掉頭的等情況。
[0017]為了能實現上述步驟，可以配置以下設備:
[0018]首先是智能垃圾桶:垃圾桶自身可以探測到其內桶的飽和情況，包括桶內垃圾的重量和體積信息，會根據系統(tǒng)服務器的指令，將這些信息通過安裝在桶內的無線網絡發(fā)送給信息服務器。另外智能垃圾桶可以打印用戶的唯一二維碼，這樣用戶在投放垃圾袋時可以將對應的二維碼貼在垃圾袋上?？刹鹦兜睦鴥韧?，用于整體轉運垃圾，內桶上帶有一個唯一標識的甚高頻RFID標簽，用于標識該內桶在系統(tǒng)中的身份。
[0019]其次是可回收垃圾清運車:清運車使用電力供應，裝載有甚高頻RFID讀寫器、聯機稱重地磅以及車載一體機。甚高頻RFID讀寫器用于識別裝運的垃圾內桶，聯機稱重地磅可以將當前搬運的內桶重量自動記錄到系統(tǒng)，車載一體機則集觸摸屏、GPS導航和3G無線通訊模塊于一身，且能夠動態(tài)監(jiān)測車上電池電量。車載一體機定時上傳本車GPS信息和收運的垃圾內桶信息到系統(tǒng)，并從系統(tǒng)下載已經規(guī)劃好的地圖和路線。
[0020]還有分揀處理廠，這里與清運車相似，也需要有甚高頻RFID讀寫器、聯機稱重地磅、一體機以及二維碼掃描器和聯網裝置。分揀廠主要的功能是接收清運車送來的垃圾內桶，并登記每一個垃圾袋的編號及其種類和重量。
[0021]上述設備配置協同工作，統(tǒng)一受控于物聯網服務器，實施關鍵點有三個:其一，智能垃圾桶的容量檢測和重量檢測，可由每次清運置空時歸零校準；其二，條碼追溯，從垃圾袋被貼上條碼投入垃圾桶開始，垃圾袋就進入了物聯網的循環(huán)追蹤；而且由垃圾袋最小單元再封裝成大單元的垃圾內桶，更方便了運輸管理。其三，路線制定不但采用優(yōu)異算法，更結合實際道路情況，充分保證了收運效率。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0022]圖1.垃圾清運系統(tǒng)示意圖
[0023]圖2.智能垃圾桶內桶結構圖
[0024]圖3.垃圾清運車改裝示意圖
[0025]圖4.智能垃圾桶結構圖
[0026]圖5.收運路線策略示意圖
【具體實施方式】[0027]本發(fā)明描述了一個基于物聯網技術的城市智能垃圾清運物流系統(tǒng)。該系統(tǒng)包括智能垃圾桶、垃圾清運車、垃圾中轉站和垃圾處理廠四部分。它們都通過無線方式接入一個物聯網之中，使用信息系統(tǒng)進行動態(tài)管理。
[0028]如圖1所示，該系統(tǒng)包括智能垃圾桶1，垃圾清運車2，垃圾中轉站3，垃圾處理廠4和信息服務器5，之間通過無線互聯網連接，組成了一個垃圾清運管理物聯網。各部分在這個物聯網體系中都有各自的身份標識，用于在智能物流管理中唯一定位每個實體。
[0029]其中，智能垃圾桶I自身可以探測到其內桶的飽和情況，包括重量和體積信息。如圖4所示，智能垃圾桶的主要結構包括:外殼桶身15、內桶6、稱重裝置17、容量檢測裝置18以及無線通訊模塊19。智能垃圾桶由會員IC卡感應自動打開，并生成唯一的二維碼，貼于垃圾袋上；稱重裝置和容量檢測裝置實時監(jiān)控桶內剩余容量和重量，并根據物聯網服務器5的指令，將這些信息通過安裝在桶內的無線網絡發(fā)送給物聯網服務器5。
[0030]如圖2所示，智能垃圾桶I的可拆卸內桶6，用于整體轉運垃圾。內桶上帶有一個唯一標識7 (這個標識可以是一維條碼或者二維碼也可以是RFID卡)，用于標識該內桶在系統(tǒng)中的身份。
[0031]垃圾清運車2是使用普通環(huán)衛(wèi)用的垃圾清運車輛改裝而成，改裝部分如圖3所示，是一個車載信息發(fā)送接收終端14。其中，主控機8采用Android操作系統(tǒng)實現其操作界面和控制邏輯(但不限于該操作系統(tǒng)，可選系統(tǒng)包括Windows CE, Linux和Windows8等)。該主控機采用基于ARM9內核的處理器，支持聲音、圖片、視頻、無線通訊等功能，將GPS導航地圖應用和無線通訊結合在一起，實現了垃圾清運車物流線路動態(tài)管理的目的。如圖2所示，主控機8控制顯示屏9顯示地圖和線路信息，控制擴音器10播放語音指令，通過GPS定位模塊11接收地理定位信息，并通過無線通訊模塊12和物流服務器5進行通訊。在收運垃圾時候，標識ID掃描儀13用于掃描智能垃圾桶內桶6上的二維條碼或者RFID卡，該信息也會通過主控機8傳送給物流服務器5。
[0032]垃圾中轉站3配備有二維條碼掃描設備，用于掃描記錄清運車運送來的垃圾內桶和運走的垃圾內桶上的二維條碼信息。該信息通過與二維條碼掃描設備連接的電腦直接發(fā)送給物流服務器5。垃圾處理廠4同樣配備有二維條碼掃描設備，用于掃描登記所有運送到處理廠的內桶信息，并以同樣方式上傳發(fā)送給物流服務器5。
[0033]以下說明整個系統(tǒng)的運作流程:
[0034]在整個系統(tǒng)中，每個智能垃圾桶的狀態(tài)都實時的登記在物流服務器5的數據庫中，任何一個狀態(tài)變化，比如內桶已滿或已清空，都會實時的反映在系統(tǒng)中。同時，每輛垃圾清運車的所處位置和裝載情況也都會通過車載信息接收發(fā)送終端實時的傳輸到物流服務器5。各個垃圾中轉站的負荷情況也會通過中轉站的電腦反映到物流服務器5。物流服務器5掌握了這些信息之后，采用動態(tài)線路規(guī)劃算法對每個垃圾清運車的清運路線進行計算，并將計算結果以指令形式發(fā)送給每個車輛，指揮車輛以最高效的方式完成清運工作，同時保證垃圾桶不會因為得不到及時收運而產生爆桶現象。
[0035]當垃圾清運車2到達智能垃圾桶I所在地進行清運時，直接使用一個空內桶替換智能垃圾桶I中已滿的內桶。上車前，工作人員使用清運車上配置的識讀設備13(條碼掃描槍或者RFID讀寫器)掃描已滿內桶上的標識7，登記此內桶已經被裝運上車。
[0036]圖5用一個簡單例子說明了上文提到的一個具體的路線規(guī)劃算法。但在具體實施中，算法可以結合實際情況進一步優(yōu)化，并不限于這一個算法。
[0037]如圖5，其中B1-B5五個節(jié)點代表整個智能系統(tǒng)中的智能垃圾桶，BI，B2和B4已滿，B3和B5尚未裝滿；F代表中轉站(或分揀廠)；C代表垃圾清運車，L1-L19代表連接各個垃圾桶和中轉站的若干可能路徑。垃圾清運車按照如下規(guī)則運轉:
[0038]1.清運車首先發(fā)起清運請求，系統(tǒng)根據該清運車的編號獲取其負責區(qū)域內的垃圾桶狀態(tài)(如實例中B1、B2、B4已滿達到清運要求)；
[0039]2.系統(tǒng)根據垃圾桶狀態(tài)信息調用Dijkstra最短路徑算法，計算出從垃圾中轉站出發(fā)，遍歷B1、B2、B3，再回到中轉站的最短路線；
[0040]3.清運車下載上述路徑和清運任務，并加載GPS地圖，得到實地路線；
[0041]4.清運車遍歷任務中所有的垃圾桶設定點，回到中轉站，結束本次清運任務。
【權利要求】
1.一種智能垃圾清運系統(tǒng)，包括智能垃圾桶、垃圾清運車、垃圾中轉站，其中智能垃圾桶可以檢測自身內桶的飽和度；垃圾清運車能夠通過GPS進行定位并與信息服務器進行通訊；垃圾中轉站能夠掃描記錄清運車運送來的垃圾內桶及內桶上的條碼信息。
2.如權利要求1所述的系統(tǒng),其中的智能垃圾桶包括至少一個容量傳感器,檢測垃圾桶內垃圾的容量，判斷桶內剩余空間，向中心系統(tǒng)定時反饋。
3.如權利要求1所述的系統(tǒng)，其中的智能垃圾桶可由IC卡感應開啟，同時生成可粘貼的二維條碼。
4.如權利要求1所述的系統(tǒng)，其中的垃圾清運車是一個包含主控機的車載信息發(fā)送接收終端，主控機控制顯示屏顯示地圖和線路信息，通過GPS定位模塊接收地理定位信息；在進行垃圾收運時，標識ID掃描儀掃描智能垃圾桶的內桶上的二維條碼或者RFID卡，掃描的信息通過主控機傳送給信息服務器。
5.如權利要求1所述的系統(tǒng)，其中的垃圾中轉站使用標識ID掃描儀掃描內桶的RFID或二維條碼信息，掃描的信息被發(fā)送給信息服務器。
6.如權利要求1所述的系統(tǒng)，還包括垃圾處理廠，其使用二維條碼掃描設備掃描垃圾袋的條碼信息，掃描的信息被發(fā)送給信息服務器。
【文檔編號】G06Q50/10GK103577923SQ201310053658
【公開日】2014年2月12日 申請日期:2013年2月20日 優(yōu)先權日:2013年2月20日
【發(fā)明者】鄭皓元, 汪劍超 申請人:鄭皓元, 汪劍超