CN103092164B - 基于物联网的城市固废收运智能监控装置及方法 - Google Patents

基于物联网的城市固废收运智能监控装置及方法 Download PDF

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Abstract

本发明提出一种基于物联网的城市固废收运智能监控装置及方法。其中，装置包括：数据采集模块，用于采集固废收运车辆和固废的信息；标签识别模块，用于识别固废的标签，其中，标签可以识别不同回收机构回收处理；通讯模块，用于将采集到的信息发送到监控中心或接收监控中心的控制指令；控制模块，用于控制数据采集模块的数据采集；以及电源模块，用于为监控装置提供所需的电源，其中，通过多个回收机构对固废进行包装利用安装有回收监控装置的回收车辆对固废进行运输，运输过程中回收控制装置对车辆和固废进行监控。根据本发明实施例的装置，通过多方位数据进行采集，并与监控中心进行数据交互实现了数据的固废回收的实时监控和管理，提高了效率。

Description

基于物联网的城市固废收运智能监控装置及方法
技术领域
本发明涉及数据采集和数据传输技术领域，特别涉及一种基于物联网的城市固废收运智能监控装置及方法。
背景技术
物联网作为信息技术的深度拓展应用，是新一代信息技术孕育突破的重要方向，是我国战略性新兴产业发展的重要组成部分，对推动产业结构调整和优化升级增强产业竞争力具有重要战略意义虽然物联网技术已在废水、废气污染源监测、监视、监控和管理方面得到初步应用，但是其在城市生活源固废领域的应用刚刚起步。
现有的物联网车载数据采集传输智能控制器主要集中在各个专用领域的子系统。其基本思想是，根据集成RFID功能和GPS卫星定位功能，并利用车厢内的RFID读卡器将厢体的RFID温度或湿度等感应的电子标签内部数据进行读取并传输到终端内的RFID模块，由终端将全部书库进行处理后通过3G通信等通信方式与数据中心进行数据交互。
现有的基于物联网的车载数据采集与传输设备采集信息比较单一，在对多方位信息进行采集时，没有现成的数据采集与传输设备，必须要定制研发。
发明内容
本发明的目的旨在至少解决上述的技术缺陷之一。
为达到上述目的，本发明一方面的实施例提出一种基于物联网的城市固废收运智能监控装置，包括：数据采集模块，用于采集所述固废收运车辆和所述固废的信息；标签识别模块，用于识别所述固废的标签，其中，所述标签可以识别不同回收机构回收处理；通讯模块，用于将采集到的信息发送到监控中心或接收所述监控中心的控制指令；控制模块，用于控制所述数据采集模块的数据采集；以及电源模块，用于为所述监控装置提供所需的电源，其中，通过多个回收机构对所述固废进行包装利用安装有回收监控装置的回收车辆对所述固废进行运输，运输过程中所述回收控制装置对所述车辆和所述固废进行监控。
根据本发明实施例的装置，通过对采用数据采集模块对多方位数据进行采集，并由数据传输模块与监控中心进行数据交互实现了数据的固废回收的实时监控和管理，提高了效率，避免了运输过程中因固废的质变而引发的事故。
本发明的一个实施例中，所述数据采集模块具体包括：GPS定位仪器，用于确定所述运输车辆的位置；称重传感器，用于测量所述运输车辆所装载的固废重量；以及固废组分采集器，用于检测所述固废中是否存在有害物质。
本发明的一个实施例中，所述控制模块具体包括：控制器，用于控制所述数据采集模块的数据采集；以及无线遥控单元，用于对所述监控装置进行控制、调制。
本发明的一个实施例中，所述标签识别模块采用无线wifi形式与所述控制模块相连，并采用扫描的方式识别固废的所述标签。
为达到上述目的，本发明的实施例另一方面提出一种基于物联网的城市固废收运智能监控方法，包括以下步骤：S1：通过标签扫描仪识别所述固废的标签，其中，所述标签通过多个回收机构对固废进行处理并贴上标签利用安装有回收监控装置的回收车辆对所述固废进行运输，所述标签可识别不同回收机构回收处理；S2：通过多个传感器采集固废收运车辆和固废的信息；S3：通过控制器控制所述多个传感器的数据采集；S4：将所述采集数据发送到监控中心进行统一的管理；以及S5：监控中心根据所接收到的所述采集数据进行处理判别。
根据本发明实施例的方法，通过对采用多个传感器对多方位数据进行采集，并由数据传输接口与监控中心进行数据交互实现了数据的固废回收的实时监控和管理，提高了效率，避免了运输过程中因固废的质变而引发的事故。
本发明的一个实施例中，所述步骤S1具体包括：通过GPS定位仪器确定所述运输车辆的位置；通过称重传感器测量所述运输车辆所装载的固废重量；以及通过固废组分采集器检测所述固废中是否存在有害物质。
本发明的一个实施例中，所述步骤S3具体包括：通过控制器控制所述传感器的数据采集；以及通过无线遥控对整个系统的进行控制和调制。
本发明的一个实施例中，所述标签识别模块采用无线wifi形式与所述控制模块相连，并采用扫描的方式识别固废的所述标签。
本发明附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
附图说明
本发明上述的和/或附加的方面和优点从下面结合附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
图1为根据本发明一个实施例的基于物联网的城市固废收运智能监控装置的框架图；
图2和图3为根据本发明一个实施例的基于物联网的城市固废收运智能监控装置的电路图；以及
图4为根据本发明一个实施例的基于物联网的城市固废收运智能监控方法的流程图。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例，实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能解释为对本发明的限制。
图1为本发明实施例的基于物联网的城市固废收运智能监控装置的框架图。如图1所示，根据本发明实施例的基于物联网的城市固废收运智能监控装置包括数据采集模块100、标签识别模块200、通讯模块300、控制模块400。
数据采集模块100用于采集固废收运车辆和固废的信息。
在本发明的一个实施例中，数据采集模块100包括GPS定位仪器110、称重传感器120和固废组分采集器130。
GPS定位仪器110用于确定运输车辆的位置。
称重传感器120用于测量运输车辆所装载的固废重量。
固废组分采集器130用于检测固废中是否存在有害物质。
在本发明的一个实施例中，标签通过多个回收机构对固废进行处理并贴上标签利用安装有回收监控装置的回收车辆对固废进行运输，标签可识别不同回收机构回收处理。经过不同回收机构处理后，在进行运输过程中通过GPS定位仪器110、称重传感器120和固废组分采集器130对运输物品进行检测。
标签识别模块200用于识别固废的标签。标签识别模块可以采用手持RFID或手持二维码扫描仪识别固废上的标签，并且通过无线通讯方式与控制模块相连。同时，标签还可以识别不同回收机构回收处理等信息。
通讯模块300用于将采集到的信息发送到监控中心或接收监控中心的控制指令。
控制模块400用于控制数据采集模块的数据采集。
在本发明的一个实施例中，控制模块400包括控制器410和无线遥控单元420。
控制器410用于控制数据采集模块的数据采集。
无线遥控单元420用于对监控装置进行控制、调制。
在本发明的一个实施例中，综合分析整个装置的各种需求，选用AVR微控制器作为CPU。由于车载控制器需要与GPS定位仪器110、称重传感器120、固废组分采集器130和标签识别模块200相连其连接方式为通过控制器410的四个串口设备接口相连。但是，目前市场上很少有4路串口的CPU（包括ARM9等）。ATmega162芯片有2路RS232串口，所以控制器主控板选择2片ATmega162芯片，共4路串口，满足装置的要求。2个ATmega162芯片由2个管脚相连，使用软件模拟串口通讯，并通过C语言等技术策略以达到纳秒级精确延时控制。
电源模块500用于为监控装置提供所需的电源。电源模块500采用DC12V，5A作为电源为整个装置供电。
预留2路控制模块接口，完成相应的数据采集。预留与无线WIFI控制接口，完成与手持RFID（或手持二维码扫描仪）无线通讯。控制板装有315M无线遥控控制模块，完成各种无线控制、调试、演示等功能。
其中，通过多个回收机构对固废进行包装利用安装有回收监控装置的回收车辆对固废进行运输，运输过程中回收控制装置对车辆和固废进行监控。
在本发明的一个实施例中，监控装置采用嵌入式微控制器AVR双CUP为控制核心，两个CUP间由软件模拟串口相互通讯。监控装置有5通道RS232/RS485数据接收接口。有1通道GPRS数据无线上传接口。监控装置上电首先进行初始化进入正常工作状态。监控装置控制板主CPU处于查询RFID信息状态，一旦通过标签识别模块接收到RFID信息，监控装置自动GPS定位仪器采集GPS信息、通过称重传感器获取智能称重信息、由固废组分采集器采集固废组分信息等，并按照已定的通讯协议组装数据形成上传数据帧，然后通过通讯模块的无线发射进入公网GPRS网和因特网。监控中心专用软件通过公网的RJ45网络接口，接收终端通讯模块上传来的数据并显示，分析，处理等。监控装置每隔20秒自动上传监控装置的GPS的信息，由此监控中心可实时确定行驶位置，当遇到异常情况，例如，运输的固废溢出等危险情况监控装置会向监控中心上传报警信息。
在本发明的设计过程中对如下几个细节进行考虑：
（1）在元器件的布局方面，把相互有关的元件，例如，时钟发生器、晶振、CPU的时钟输入端等尽量放得靠近一些。另外，对于那些易产生噪声的器件、小电流电路、大电流电路开关电路等，应尽量使其远离单片机的逻辑控制电路和存储电路（ROM、RAM），如果可能的话，可以将这些电路另外制成电路板，这样有利于抗干扰，提高电路工作的可靠性。
（2）尽量在关键元件，如ROM、RAM等芯片旁边安装去耦电容。实际上，印制电路板走线、引脚连线和接线等都可能含有较大的电感效应。大的电感可能会在Vcc走线上引起严重的开关噪声尖峰。防止Vcc走线上开关噪声尖峰的唯一方法，是在VCC与电源地之间安放一个0.1uF的电子去耦电容。
（3）在单片机控制系统中，地线的种类有很多，有系统地、屏蔽地、逻辑地、模拟地等，地线是否布局合理，将决定电路板的抗干扰能力。在设计地线和接地点的时候，逻辑地和模拟地要分开布线，不能合用，将它们各自的地线分别与相应的电源地线相连。在设计时，模拟地线应尽量加粗，而且尽量加大引出端的接地面积。
根据本发明实施例的基于物联网的城市固废收运智能监控装置，通过对采用数据采集模块对多方位数据进行采集，并由数据传输模块与监控中心进行数据交互实现了数据的固废回收的实时监控和管理，提高了效率，避免了运输过程中因固废的质变而引发的事故。
图1为本发明实施例的基于物联网的城市固废收运智能监控方法的流程图。如图1所示，根据本发明实施例的基于物联网的城市固废收运智能监控方法，包括以下步骤：
步骤S101，通过标签扫描仪识别固废的标签。
具体地，通过GPS定位仪器、称重传感器和固废组分采集器分别检测运输车辆的位置、运输车辆所装载的固废重量以及检测固废中是否存在有害物质等。
在本发明的一个实施例中，标签通过多个回收机构对固废进行处理并贴上标签利用安装有回收监控装置的回收车辆对固废进行运输，标签可识别不同回收机构回收处理。经过不同回收机构处理后，在进行运输过程中通过GPS定位仪器、称重传感器和固废组分采集器对运输物品进行检测。
步骤S102，通过多个传感器采集固废收运车辆和固废的信息。
在本发明的一个实施例中，标签识别模块可以采用手持RFID或手持二维码扫描仪识别固废上的标签，并且通过无线通讯方式与控制模块相连。同时，标签还可以识别不同回收机构回收处理等信息。
步骤S103，通过控制器控制多个传感器的数据采集。
在本发明的一个实施例中，通过控制器控制多个传感器的数据采集，并由控制器的无线遥控对整个系统的进行控制和调制。
在本发明的一个实施例中，综合分析整个装置的各种需求，选用AVR微控制器作为CPU。由于车载控制器需要与GPS定位仪器、称重传感器、固废组分采集器和标签识别装置相连其连接方式为通过控制器的四个串口设备接口相连。但是，目前市场上很少有4路串口的CPU（包括ARM9等）。ATmega162芯片有2路RS232串口，所以控制器主控板选择2片ATmega162芯片，共4路串口，满足装置的要求。2个ATmega162芯片由2个管脚相连，使用软件模拟串口通讯，并通过C语言等技术策略以达到纳秒级精确延时控制。
步骤S104，将采集数据发送到监控中心进行统一的管理。例如，对数据进行统一备份或根据GPS定位器所检测到运输车辆的位置信息处理生成仿真模拟等。
步骤S105，监控中心根据所接收到的采集数据进行处理判别。
在本发明的一个实施例中，监控装置采用嵌入式微控制器AVR双CUP为控制核心，两个CUP间由软件模拟串口相互通讯。监控装置有5通道RS232/RS485数据接收接口。有1通道GPRS数据无线上传接口。监控装置上电首先进行初始化进入正常工作状态。监控装置控制板主CPU处于查询RFID信息状态，一旦通过标签识别模块接收到RFID信息，监控装置自动GPS定位仪器采集GPS信息、通过称重传感器获取智能称重信息、由固废组分采集器采集固废组分信息等，并按照已定的通讯协议组装数据形成上传数据帧，然后通过通讯模块的无线发射进入公网GPRS网和因特网。监控中心专用软件通过公网的RJ45网络接口，接收终端通讯模块上传来的数据并显示，分析，处理等。监控装置每隔20秒自动上传监控装置的GPS的信息，由此监控中心可实时确定行驶位置，当遇到异常情况，例如，运输的固废溢出等危险情况监控装置会向监控中心上传报警信息。
根据本发明实施例的基于物联网的城市固废收运智能监控方法，通过对采用多个传感器对多方位数据进行采集，并由数据传输接口与监控中心进行数据交互实现了数据的固废回收的实时监控和管理，提高了效率，避免了运输过程中因固废的质变而引发的事故。
尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (4)

1.一种基于物联网的城市固废收运智能监控装置，其特征在于，包括：
数据采集模块，用于采集固废收运车辆和固废的信息；
标签识别模块，用于识别所述固废的标签，其中，所述标签可以识别不同回收机构的回收处理；
通讯模块，用于将采集到的信息发送到监控中心或接收所述监控中心的控制指令；
控制模块，用于控制所述数据采集模块的采集数据；以及
电源模块，用于为所述监控装置提供所需的电源，
所述数据采集模块具体包括：
GPS定位仪器，用于确定所述固废收运车辆的位置；
称重传感器，用于测量所述固废收运车辆所装载的固废重量；以及
固废组分采集器，用于检测所述固废中是否存在有害物质，
所述控制模块具体包括：
控制器，用于控制所述数据采集模块的采集数据；以及
无线遥控单元，用于对所述监控装置进行控制、调制，
其中，通过多个回收机构对所述固废进行包装，并利用安装有智能监控装置的固废收运车辆对所述固废进行运输，运输过程中所述智能监控装置对所述固废收运车辆和所述固废进行监控。
2.如权利要求1所述的基于物联网的城市固废收运智能监控装置，其特征在于，所述标签识别模块采用无线wifi形式与所述控制模块相连，并采用扫描的方式识别固废的所述标签。
3.一种基于物联网的城市固废收运智能监控方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1：通过标签扫描仪识别固废的标签，其中，多个回收机构通过对贴上标签的所述固废进行处理，并利用安装有智能监控装置的固废收运车辆对所述固废进行运输，被识别的所述标签使不同回收机构进行相应地回收处理；
S2：通过多个传感器采集固废收运车辆和所述固废的信息；
S3：通过控制器控制所述多个传感器的采集数据；
S4：将所述采集数据发送到监控中心进行统一的管理；以及
S5：监控中心根据所接收到的所述采集数据进行处理判别，
所述步骤S1具体包括：
通过GPS定位仪器确定所述固废收运车辆的位置；
通过称重传感器测量所述固废收运车辆所装载的固废重量；
通过固废组分采集器检测所述固废中是否存在有害物质；
所述步骤S3具体包括：
通过控制器控制所述传感器的采集数据；
通过无线遥控对整个系统的进行控制和调制。
4.如权利要求3所述的基于物联网的城市固废收运智能监控方法，其特征在于，所述标签扫描仪采用无线wifi形式与所述控制器相连，并采用扫描的方式识别固废的所述标签。
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