一種智能垃圾清運方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一個基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)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(zhuǎn)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(lián)網(wǎng)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(lián)網(wǎng)應(yīng)用基礎(chǔ)的智能清運可回收垃圾的方法。
【專利說明】一種智能垃圾清運方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用領(lǐng)域，特別是一種垃圾智能清運的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]據(jù)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(xiàn)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(nèi)各個小區(qū)、街道上的垃圾桶內(nèi)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(lián)網(wǎng)就是物物相連的互聯(lián)網(wǎng)”。這有兩層意思:第一，物聯(lián)網(wǎng)的核心和基礎(chǔ)仍然是互聯(lián)網(wǎng)，是在互聯(lián)網(wǎng)基礎(chǔ)上的延伸和擴展的網(wǎng)絡(luò)；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(lián)網(wǎng)在智能物流方面的應(yīng)用極為廣泛，智能物流打造了集信息展現(xiàn)、電子商務(wù)、物流配載、倉儲管理、金融質(zhì)押、園區(qū)安保、海關(guān)保稅等功能為一體的物流綜合信息服務(wù)平臺。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的是給出一種利用上述物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用基礎(chǔ)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(shè)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(lián)網(wǎng)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(zhuǎn)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(nèi)桶，且內(nèi)桶被內(nèi)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(nèi)桶的初始重量ml，投放后內(nèi)桶重量ml’，二者差值為所投放垃圾的重量；
[0011]4)當內(nèi)桶容量檢測裝置檢測出內(nèi)桶剩余容量不足時，垃圾桶內(nèi)的主控機向信息服務(wù)器發(fā)出收運請求；
[0012]5)垃圾清運車收運垃圾桶時,記錄內(nèi)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(zhuǎn)站掃描記錄清運車運送來的垃圾內(nèi)桶的身份和重量信息，當中轉(zhuǎn)站垃圾達到一定數(shù)量時，系統(tǒng)安排垃圾清運車將垃圾從中轉(zhuǎn)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(guān)聯(lián)記錄，并與此前中轉(zhuǎn)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(jù)Dijkstra-最短路徑算法并結(jié)合GPS導(dǎo)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(jīng)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(xiàn)上述步驟，可以配置以下設(shè)備:
[0018]首先是智能垃圾桶:垃圾桶自身可以探測到其內(nèi)桶的飽和情況，包括桶內(nèi)垃圾的重量和體積信息，會根據(jù)系統(tǒng)服務(wù)器的指令，將這些信息通過安裝在桶內(nèi)的無線網(wǎng)絡(luò)發(fā)送給信息服務(wù)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(yīng)的二維碼貼在垃圾袋上?？刹鹦兜睦鴥?nèi)桶，用于整體轉(zhuǎn)運垃圾，內(nèi)桶上帶有一個唯一標識的甚高頻RFID標簽，用于標識該內(nèi)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(yīng)，裝載有甚高頻RFID讀寫器、聯(lián)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(nèi)桶，聯(lián)機稱重地磅可以將當前搬運的內(nèi)桶重量自動記錄到系統(tǒng)，車載一體機則集觸摸屏、GPS導(dǎo)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(nèi)桶信息到系統(tǒng)，并從系統(tǒng)下載已經(jīng)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(lián)機稱重地磅、一體機以及二維碼掃描器和聯(lián)網(wǎng)裝置。分揀廠主要的功能是接收清運車送來的垃圾內(nèi)桶，并登記每一個垃圾袋的編號及其種類和重量。
[0021]上述設(shè)備配置協(xié)同工作，統(tǒng)一受控于物聯(lián)網(wǎng)服務(wù)器，實施關(guān)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(lián)網(wǎng)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(nèi)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(jié)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(nèi)桶結(jié)構(gòu)圖
[0024]圖3.垃圾清運車改裝示意圖
[0025]圖4.智能垃圾桶結(jié)構(gòu)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(lián)網(wǎng)技術(shù)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(zhuǎn)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(lián)網(wǎng)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(zhuǎn)站3，垃圾處理廠4和信息服務(wù)器5，之間通過無線互聯(lián)網(wǎng)連接，組成了一個垃圾清運管理物聯(lián)網(wǎng)。各部分在這個物聯(lián)網(wǎng)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(nèi)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(jié)構(gòu)包括:外殼桶身15、內(nèi)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(yīng)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(nèi)剩余容量和重量，并根據(jù)物聯(lián)網(wǎng)服務(wù)器5的指令，將這些信息通過安裝在桶內(nèi)的無線網(wǎng)絡(luò)發(fā)送給物聯(lián)網(wǎng)服務(wù)器5。
[0030]如圖2所示，智能垃圾桶I的可拆卸內(nèi)桶6，用于整體轉(zhuǎn)運垃圾。內(nèi)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(nèi)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(xiàn)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(nèi)核的處理器，支持聲音、圖片、視頻、無線通訊等功能，將GPS導(dǎo)航地圖應(yīng)用和無線通訊結(jié)合在一起，實現(xiàn)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(wù)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(nèi)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(wù)器5。
[0032]垃圾中轉(zhuǎn)站3配備有二維條碼掃描設(shè)備，用于掃描記錄清運車運送來的垃圾內(nèi)桶和運走的垃圾內(nèi)桶上的二維條碼信息。該信息通過與二維條碼掃描設(shè)備連接的電腦直接發(fā)送給物流服務(wù)器5。垃圾處理廠4同樣配備有二維條碼掃描設(shè)備，用于掃描登記所有運送到處理廠的內(nèi)桶信息，并以同樣方式上傳發(fā)送給物流服務(wù)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(wù)器5的數(shù)據(jù)庫中，任何一個狀態(tài)變化，比如內(nèi)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?shù)轿锪鞣?wù)器5。各個垃圾中轉(zhuǎn)站的負荷情況也會通過中轉(zhuǎn)站的電腦反映到物流服務(wù)器5。物流服務(wù)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(jié)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(chǎn)生爆桶現(xiàn)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(nèi)桶替換智能垃圾桶I中已滿的內(nèi)桶。上車前，工作人員使用清運車上配置的識讀設(shè)備13(條碼掃描槍或者RFID讀寫器)掃描已滿內(nèi)桶上的標識7，登記此內(nèi)桶已經(jīng)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(jié)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(zhuǎn)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(zhuǎn)站的若干可能路徑。垃圾清運車按照如下規(guī)則運轉(zhuǎn):
[0038]1.清運車首先發(fā)起清運請求，系統(tǒng)根據(jù)該清運車的編號獲取其負責區(qū)域內(nèi)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(jù)垃圾桶狀態(tài)信息調(diào)用Dijkstra最短路徑算法，計算出從垃圾中轉(zhuǎn)站出發(fā)，遍歷B1、B2、B3，再回到中轉(zhuǎn)站的最短路線；
[0040]3.清運車下載上述路徑和清運任務(wù)，并加載GPS地圖，得到實地路線；
[0041]4.清運車遍歷任務(wù)中所有的垃圾桶設(shè)定點，回到中轉(zhuǎn)站，結(jié)束本次清運任務(wù)。
【權(quán)利要求】
1.一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: 1)給每個可回收垃圾袋貼上唯一的二維碼Pl; 2)每個垃圾桶包含可更換的內(nèi)桶； 3)每個垃圾袋投放時自動記錄內(nèi)桶的初始重量ml，投放后內(nèi)桶重量ml’，二者差值為所投放垃圾的重量； 4)用于清運垃圾的收運車輛沿著由系統(tǒng)制定的收運路線行駛。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，還包括: 當內(nèi)桶容量檢測裝置檢測出內(nèi)桶剩余容量不足時，垃圾桶內(nèi)的主控機向信息服務(wù)器發(fā)出收運請求。
3.如權(quán)利要求2所述的方法，垃圾清運車收運垃圾桶時，記錄內(nèi)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。
4.如權(quán)利要求1所述的方法，還包括步驟: 在垃圾中轉(zhuǎn)站掃描記錄清運車運送來的垃圾內(nèi)桶的身份和重量信息，當中轉(zhuǎn)站垃圾達到一定數(shù)量時，系統(tǒng)安排垃圾清運車將垃圾從中轉(zhuǎn)站送至垃圾處理分揀廠。
5.如權(quán)利要求1所述的方法，還包括步驟: 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(guān)聯(lián)記錄，并與此前中轉(zhuǎn)站發(fā)出時的記錄進行比對核實。
6.如權(quán)利要求5所述的方法，還包括步驟: 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。
7.如權(quán)利要求3所述的方法，其中所述最優(yōu)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(jù)路徑算法并結(jié)合GPS導(dǎo)航地圖，算出遍尋目標收運垃圾桶節(jié)點的最佳路線；所述路徑算法可為Di jkstra-最短路徑算法。
8.如權(quán)利要求2所述的方法，其中垃圾桶為智能垃圾回收桶，垃圾桶的內(nèi)桶內(nèi)嵌二維條碼或者RFID標簽；和/或垃圾桶能夠探測到其內(nèi)桶的飽和情況，包括桶內(nèi)垃圾的重量和體積信息，會根據(jù)智能垃圾桶內(nèi)處理器的指令，將這些信息通過安裝在桶內(nèi)的無線網(wǎng)絡(luò)發(fā)送給信息服務(wù)器；其中智能垃圾桶可以在需要時打印用戶對應(yīng)的二維碼。
9.如權(quán)利要求1所述的方法，該方法還包括身份識別步驟，用戶進行身份驗證，身份數(shù)據(jù)發(fā)送到服務(wù)器進行驗證。
10.如權(quán)利要求9所述的方法，身份識別步驟還包括通過驗證后，顯示裝置顯示通知信息和相應(yīng)用戶的積分，輸出設(shè)備打印標簽條碼，垃圾桶門打開，允許用戶進行垃圾投放。
【文檔編號】G06Q10/06GK103577922SQ201310053657
【公開日】2014年2月12日 申請日期:2013年2月20日 優(yōu)先權(quán)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