智能垃圾監(jiān)測(cè)管理平臺(tái)

1總述

智能回收助手是一套實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)箱內(nèi)衣物量的企業(yè)工具。包括物量感知傳感器(硬件部分)、回收助手小程序和回收助手 Web 端(軟件部分)?；厥罩忠怨腆w廢物規(guī)劃與管理為理論支持，物聯(lián)網(wǎng)、云計(jì)算、互聯(lián)網(wǎng)為技術(shù)支持，為回收企業(yè)優(yōu)化管理，增效降本?；厥罩种械挠布鞲衅鞑糠职惭b至衣物箱內(nèi)，通過(guò)光學(xué)傳感器實(shí)時(shí)檢測(cè)箱內(nèi)部物量信息，并將信息發(fā)送至云端，通過(guò)云端的數(shù)據(jù)處理，將數(shù)據(jù)顯示在微信小程序和 PC 端，幫助管理者管控公司，收運(yùn)司機(jī)規(guī)劃路徑，實(shí)現(xiàn)及時(shí)回收，貨物持續(xù)增長(zhǎng)；提前回收，保證財(cái)物安全；節(jié)約成本，不跑空箱。

1.1硬件

智能監(jiān)測(cè)傳感器通過(guò)TOF激光測(cè)距來(lái)測(cè)量垃圾高度，測(cè)算出垃圾高度和垃圾桶口高度的比例，得出垃圾量占有百分比。

硬件滿足方便安裝、結(jié)實(shí)牢固、防污防水、測(cè)距準(zhǔn)確、通信穩(wěn)定等性能要求，以避免被偷竊、被干擾等問(wèn)題。

圖1 智能監(jiān)測(cè)傳感器圖

智能監(jiān)測(cè)傳感器技術(shù)參數(shù)：

(1)電池續(xù)航時(shí)間   3年+

(2)電源   電池

(3)尺寸4.2*7.7*7.7（高*寬*長(zhǎng)）（單位：cm）

(4)凈重175g

(5)測(cè)量技術(shù)激光方法

(6)測(cè)量范圍2cm-400cm

(7)測(cè)量頻率   5min/次

(8)外殼材料ABS+PC高強(qiáng)塑料，具有較好的防污防水效果

(9)通信網(wǎng)絡(luò)支持 LTE WCDMA 和 GSM 雙標(biāo)準(zhǔn)網(wǎng)絡(luò)

(10)定位技術(shù)支持基站定位

(11)運(yùn)行溫度   -40~80℃

2.垃圾管理大數(shù)據(jù)平臺(tái)

2.1技術(shù)穩(wěn)定

網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)性能：要求數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)絡(luò)暢通、快捷、安全、可擴(kuò)展。

系統(tǒng)平臺(tái)性能：要求采用通用性好的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)、安全可靠的操作系統(tǒng)以及大型數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)，保證系統(tǒng)良好的性能。

應(yīng)用支撐平臺(tái)性能：要求應(yīng)用支撐平臺(tái)為業(yè)務(wù)應(yīng)用系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)和運(yùn)行提供技術(shù)支撐，并具有靈活的可擴(kuò)充性和高度的可配置管理性。

應(yīng)用系統(tǒng)性能：應(yīng)用系統(tǒng)應(yīng)滿足用戶(hù)的要求，穩(wěn)定、可靠、使用。人機(jī)界面友好，輸出、輸入方便，圖表生成靈活美觀，檢索、查詢(xún)簡(jiǎn)單快捷。

安全性能：按照信息密級(jí)，在不同的信息安全域?qū)嵤┫鄳?yīng)的安全等級(jí)保護(hù)，對(duì)不同安全等級(jí)的信息，通過(guò)身份認(rèn)證和訪問(wèn)控制，實(shí)現(xiàn)授權(quán)訪問(wèn)；同時(shí)整個(gè)系統(tǒng)具備數(shù)據(jù)備份、恢復(fù)和應(yīng)急響應(yīng)等功能。

數(shù)據(jù)質(zhì)量：系統(tǒng)數(shù)據(jù)應(yīng)及時(shí)、準(zhǔn)確、完整，能夠滿足匯總統(tǒng)計(jì)、制表制圖、分析計(jì)算、模型測(cè)算等要求。

2.2系統(tǒng)總體架構(gòu)

圖2 系統(tǒng)總體架構(gòu)圖

2.2.1總體架構(gòu)說(shuō)明

應(yīng)用層

應(yīng)用層是直接與用戶(hù)交互的層級(jí)，涉及數(shù)據(jù)監(jiān)控系統(tǒng)、實(shí)時(shí)決策系統(tǒng)、統(tǒng)計(jì)分析系統(tǒng)和信息集成系統(tǒng)四個(gè)主要的系統(tǒng)，是基于數(shù)據(jù)的環(huán)衛(wèi)智能化直接體現(xiàn)。

?服務(wù)層

服務(wù)層是以基于微服務(wù)架構(gòu)（Microservice-Oriented Architecture）和API網(wǎng)關(guān)（API Gateway）的低耦合組件化服務(wù)框架。微服務(wù)框架使得服務(wù)彼此之間獨(dú)立靈活地部署和伸縮，不同組件之間的調(diào)用模式互不干擾?；谖⒎?wù)架構(gòu)的系統(tǒng)從自上而下的角度具有了極強(qiáng)的穩(wěn)定性，對(duì)于微服務(wù)的單點(diǎn)故障能夠通過(guò)無(wú)狀態(tài)的通訊進(jìn)行發(fā)現(xiàn)處理，同時(shí)不會(huì)因?yàn)閱吸c(diǎn)故障而引起系統(tǒng)問(wèn)題。

服務(wù)層的微服務(wù)架構(gòu)模式通過(guò)分解單體式應(yīng)用為多個(gè)微服務(wù)方法解決了復(fù)雜性問(wèn)題。在功能不變的情況下，應(yīng)用被分解為多個(gè)可管理的分支或服務(wù)。每個(gè)服務(wù)都有一個(gè)用RPC-或者消息驅(qū)動(dòng)API定義清楚的邊界。單個(gè)服務(wù)便于理解和維護(hù)，能夠支持每一個(gè)微服務(wù)運(yùn)行于不同系統(tǒng)（如Windows或Linux），不同配置（如單片機(jī)和高性能計(jì)算機(jī)）的物理主機(jī)，不僅支持常見(jiàn)的Java/C++/Python等語(yǔ)言甚至可以支持任意的框架和編程語(yǔ)言，提供實(shí)現(xiàn)環(huán)境無(wú)關(guān)的API服務(wù)。每個(gè)微服務(wù)能夠獨(dú)立的部署，避免了其它服務(wù)部署對(duì)本服務(wù)的影響，能夠有效加快部署速度，使得持續(xù)化部署成為可能。

?數(shù)據(jù)服務(wù)層

數(shù)據(jù)層是基于NoSQL的文檔型數(shù)據(jù)存儲(chǔ)集群，包含主查詢(xún)數(shù)據(jù)集群、查詢(xún)副本集和包含環(huán)衛(wèi)監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)庫(kù)、地理信息數(shù)據(jù)庫(kù)主要用于進(jìn)行數(shù)據(jù)采集和更新的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)。

NoSQL是非關(guān)系型的數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)，能夠提供低延遲的讀寫(xiě)速度，支撐海量的數(shù)據(jù)和流量，便于進(jìn)行大規(guī)模集群的管理，尤其是在針對(duì)海量數(shù)據(jù)時(shí)NoSQL能夠提供非常高效的Map-Reduce實(shí)現(xiàn)。對(duì)于在長(zhǎng)期運(yùn)行條件下的統(tǒng)計(jì)分析，具備MapReduce能夠有效地提供數(shù)據(jù)計(jì)算效率和滿足數(shù)據(jù)分析需求。

?軟件支撐層

提供基礎(chǔ)公共的軟件，是系統(tǒng)運(yùn)行于硬件之上的基礎(chǔ)，如操作系統(tǒng)軟件、數(shù)據(jù)庫(kù)軟件和消息中間件、負(fù)載均衡器、GIS服務(wù)系統(tǒng)等。

?基礎(chǔ)設(shè)施層

基礎(chǔ)設(shè)施主要為定位服務(wù)，云平臺(tái)計(jì)算服務(wù)和無(wú)線傳輸系統(tǒng)和存儲(chǔ)的設(shè)計(jì)等。

3.軟件服務(wù)

3.1.1.實(shí)時(shí)顯示垃圾桶位點(diǎn)及垃圾量

政府監(jiān)督人員可以通過(guò)云端系統(tǒng)查看城市垃圾桶分布位點(diǎn)及實(shí)時(shí)垃圾量產(chǎn)生情況，可以點(diǎn)擊垃圾桶，查看任意垃圾桶編號(hào)、當(dāng)前垃圾量數(shù)據(jù)及歷史垃圾量產(chǎn)生數(shù)據(jù)。垃圾清運(yùn)人員能夠通過(guò)手機(jī)地圖實(shí)時(shí)了解垃圾桶垃圾量情況，并根據(jù)垃圾量大小分層級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，一目了然。另外也可以點(diǎn)擊垃圾桶，查看任意垃圾桶編號(hào)，當(dāng)前垃圾量數(shù)據(jù)；也可以通過(guò)表格直接查看自己管理區(qū)域內(nèi)哪些垃圾桶最滿，哪些垃圾桶最空。垃圾量一旦達(dá)到警戒線（比如90%），則需要立即通知垃圾清運(yùn)人員前去清理。

3.1.2.規(guī)劃最優(yōu)垃圾清運(yùn)路線

垃圾清運(yùn)人員在進(jìn)行工作的時(shí)候，可以根據(jù)地圖規(guī)劃好的最優(yōu)路徑完成垃圾清運(yùn)，以一天內(nèi)最少的路程保證垃圾桶不溢滿。最優(yōu)路徑需要明確清晰地標(biāo)注在地圖上，當(dāng)垃圾清運(yùn)人員點(diǎn)擊開(kāi)始工作，能直接顯示出規(guī)劃好的路徑。

3.1.3方便政府監(jiān)督人員監(jiān)管垃圾清運(yùn)人員

政府監(jiān)督人員可以在云端系統(tǒng)監(jiān)管垃圾清運(yùn)人員的工作，查看垃圾清運(yùn)人員工作量，清運(yùn)車(chē)輛行駛路徑，垃圾量產(chǎn)生量變化圖。

3.1.4.對(duì)垃圾桶垃圾量進(jìn)行分析對(duì)比和預(yù)測(cè)

根據(jù)垃圾桶每時(shí)、日、周的垃圾量進(jìn)行對(duì)比分析，管理者能很快的看出管理范圍內(nèi)哪一處的垃圾量最多，哪些地方需要多鋪設(shè)垃圾桶，哪些地方需要減少垃圾桶數(shù)量。并且根據(jù)歷史數(shù)據(jù)，對(duì)每個(gè)垃圾桶未來(lái)的垃圾量進(jìn)行預(yù)測(cè)，幫助垃圾清運(yùn)人員了解垃圾量走勢(shì)。

3.2應(yīng)用平臺(tái)

應(yīng)用平臺(tái)面向三類(lèi)人群，第一類(lèi)是政府監(jiān)督人員，第二類(lèi)是村級(jí)管理人員，第三類(lèi)是清運(yùn)人員。

圖3 應(yīng)用平臺(tái)

3.3應(yīng)用平臺(tái)基本功能

應(yīng)用平臺(tái)基于GIS系統(tǒng)，具有以下基本功能：

垃圾桶點(diǎn)位分布與垃圾量查詢(xún)

在地圖界面上顯示出所有垃圾桶的位點(diǎn)，并可以切換顯示較滿的垃圾桶和較空的垃圾桶。在點(diǎn)擊某個(gè)垃圾桶圖標(biāo)時(shí)，在左側(cè)顯示出該垃圾桶目前的溢滿情況以及歷史數(shù)據(jù)。應(yīng)用平臺(tái)還會(huì)為清運(yùn)人員提供最優(yōu)的路徑規(guī)劃，減少清運(yùn)人員不必要的下車(chē)查看，選擇合理的時(shí)間進(jìn)行清運(yùn)工作。

人員管理分組

各級(jí)人員可以查詢(xún)自己所在的小組及管理區(qū)域，政府監(jiān)督人員具有分配低層級(jí)人員工作區(qū)域、工作內(nèi)容等權(quán)限，并可以實(shí)時(shí)查看低層級(jí)人員的工作情況。

1.政府監(jiān)督人員可以在數(shù)據(jù)界面一目了然地看到每個(gè)清運(yùn)人員每天所清理的垃圾量、工作時(shí)間、工作效率以及各個(gè)行政區(qū)域內(nèi)垃圾桶的密度和滿溢頻率，為政府監(jiān)督人員提供決策支持。同時(shí)系統(tǒng)還可以根據(jù)收集到的歷史數(shù)據(jù)，提出合理的垃圾桶分布方案。

4.政府監(jiān)督人員權(quán)限（小程序）

政府監(jiān)督人員具有一級(jí)權(quán)限，具體有以下功能：

4.1.垃圾桶溢滿APP彈窗提醒：“xx路段有垃圾桶需要清理”，點(diǎn)擊后進(jìn)入規(guī)劃好路徑的地圖界面。

4.2.垃圾桶狀態(tài)顯示：在地圖上顯示：綠色50%以下、黃色50%-80%、紅色80%以上，點(diǎn)擊后顯示垃圾桶編號(hào)、當(dāng)前垃圾量。同時(shí)在旁邊表格上顯示所有自己管理的垃圾桶的垃圾量，并且分垃圾量統(tǒng)計(jì)，如：未滿5個(gè)、較滿3個(gè)、已滿2個(gè)（垃圾量按從高到低排序）。

4.3.各個(gè)垃圾桶每日垃圾量走勢(shì)及預(yù)測(cè)。

4.4.垃圾桶報(bào)錯(cuò)功能：垃圾量不準(zhǔn)、定位不準(zhǔn)、設(shè)備損壞或丟失、其他。

5運(yùn)行維護(hù)

運(yùn)行維護(hù)內(nèi)容包括網(wǎng)絡(luò)管理、系統(tǒng)（主機(jī)系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)、中間件系統(tǒng)）和應(yīng)用管理、安全管理、存儲(chǔ)備份管理、故障管理、技術(shù)支持管理等。

網(wǎng)絡(luò)管理主要實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)的配置管理、性能管理和可靠性管理。網(wǎng)絡(luò)管理主要基于網(wǎng)絡(luò)管理平臺(tái)和設(shè)備管理軟件實(shí)現(xiàn)。網(wǎng)絡(luò)配置主要對(duì)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)和網(wǎng)絡(luò)設(shè)備參數(shù)進(jìn)行配置，網(wǎng)絡(luò)性能管理主要通過(guò)對(duì)被管理設(shè)備的監(jiān)控和輪詢(xún)，獲取有關(guān)網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行的信息及統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，并在所收集的數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上，提供網(wǎng)絡(luò)的性能統(tǒng)計(jì)；網(wǎng)絡(luò)可靠性管理主要對(duì)網(wǎng)絡(luò)的運(yùn)行狀況進(jìn)行監(jiān)控和檢查，及時(shí)察覺(jué)可能的故障，從而保證網(wǎng)絡(luò)的正常運(yùn)行。

系統(tǒng)管理主要實(shí)現(xiàn)對(duì)系統(tǒng)（主機(jī)系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)、中間件系統(tǒng)）的配置管理、性能管理和可靠性管理。配置管理包括對(duì)系統(tǒng)資源的發(fā)現(xiàn)、提供、配置和控制；性能及可靠性管理主要對(duì)各系統(tǒng)的關(guān)鍵參數(shù)或重要資源進(jìn)行監(jiān)控和檢查，了解系統(tǒng)運(yùn)行情況，及時(shí)察覺(jué)系統(tǒng)可能的故障，從而保證系統(tǒng)的正常運(yùn)行，提高系統(tǒng)可靠性。應(yīng)用管理實(shí)現(xiàn)對(duì)各應(yīng)用系統(tǒng)的性能管理、可靠性管理、版本管理和數(shù)據(jù)管理。性能管理包括對(duì)應(yīng)用系統(tǒng)性能的監(jiān)控和優(yōu)化；可靠性管理包括及時(shí)監(jiān)控應(yīng)用系統(tǒng)運(yùn)行情況，及時(shí)發(fā)現(xiàn)潛在的問(wèn)題，保證正常運(yùn)行；版本管理包括對(duì)應(yīng)用系統(tǒng)的版本/補(bǔ)丁的管理、發(fā)布及升級(jí)，配合相關(guān)部門(mén)進(jìn)行應(yīng)用系統(tǒng)的相關(guān)測(cè)試、試運(yùn)行和推廣；數(shù)據(jù)管理包括按照有關(guān)規(guī)定及工作流程對(duì)后臺(tái)數(shù)據(jù)必要的修改。

安全管理對(duì)象包括網(wǎng)絡(luò)安全、系統(tǒng)（主機(jī)系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)、中間件系統(tǒng)）和應(yīng)用安全、存儲(chǔ)備份安全。管理內(nèi)容可分為安全管理制度的制定和落實(shí)、安全設(shè)備的配置以及管理與監(jiān)控、安全管理故障的處理等。

存儲(chǔ)備份系統(tǒng)運(yùn)行維護(hù)管理的主要內(nèi)容是備份策略管理、備份軟件管理、備份數(shù)據(jù)管理及存儲(chǔ)硬件管理。備份策略的選擇，要統(tǒng)籌考慮需備份的總數(shù)據(jù)量、線路帶寬、數(shù)據(jù)吞吐量、時(shí)間窗口以及對(duì)恢復(fù)時(shí)間的要求等因素，根據(jù)不同業(yè)務(wù)對(duì)數(shù)據(jù)備份的時(shí)間窗口和災(zāi)難恢復(fù)的要求，選擇不同的備份方式，亦可將幾種備份方式組合應(yīng)用，以得到最佳的備份效果。數(shù)據(jù)管理包括數(shù)據(jù)的備份、異地轉(zhuǎn)儲(chǔ)、數(shù)據(jù)的歸檔和數(shù)據(jù)的識(shí)讀等。

故障管理包括網(wǎng)絡(luò)、系統(tǒng)和應(yīng)用、安全、存儲(chǔ)備份的故障發(fā)現(xiàn)、故障分類(lèi)、故障轉(zhuǎn)發(fā)、故障診斷、故障處理、故障及處理記錄和統(tǒng)計(jì)等過(guò)程。

技術(shù)支持管理包括對(duì)運(yùn)行維護(hù)技術(shù)支持平臺(tái)中的技術(shù)支持手段和工具、技術(shù)支持人員等的管理。