CN103914037A - 智能信息化、多车协同作业城市垃圾收集转运系统及方法 - Google Patents

Abstract

一种智能信息化、多车协同作业城市垃圾收集转运系统及方法，该系统包括：垃圾桶自动化多自由度智能化抓取系统、两类垃圾车联合作业系统、多车协同作业信息化系统以及用来对各系统进行统筹运行的垃圾定点收集作业确认与远程监控信息化管理系统。垃圾桶自动化多自由度智能化抓取系统供垃圾车完成垃圾桶的自动收集，两类垃圾车联合作业系统包括多台中小型垃圾车和大容量垃圾车，中小型垃圾车在多车协同作业信息化系统的支持下根据多车协同作业信息收集垃圾桶垃圾，大容量垃圾车在多车协同作业信息化系统的支持下用于对接与汇集垃圾并转运出城。该方法为上述系统的实施方法。本发明具有可操作性好、智能化程度高、垃圾处理效果好等优点。

Description

智能信息化、多车协同作业城市垃圾收集转运系统及方法

技术领域

本发明主要涉及到城市垃圾处理技术领域，特指一种适用于城市环境质量建设和市政工程管理的智能信息化、多车协同作业城市垃圾收集转运系统及方法。

背景技术

人人都制造垃圾，人人都讨厌垃圾。随着我国城市的迅速扩张，城市人口剧增，城市生活垃圾问题直接影响城市人民的生活与工作环境质量。尤其是现代城市公共用地日益紧张、居民小区反对建立垃圾收集点或垃圾中转站等问题使得现代城市垃圾收集模式与城市建设的矛盾日益突出，甚至激化为社会矛盾。

目前，主要的城市垃圾收集与转运模式是“垃圾桶→垃圾收集点→垃圾中转站→城外垃圾处理场”, 存在效率低、人工劳动密度大、劳动强度大、垃圾处理效果不够理想等问题，而且垃圾收集站或中转站将会直接影响到周围环境质量和城市建设。即使是已经获得“文明城市”称号的城市，也习惯性地、甚至理所当然地遍布市区大量脏乱臭的垃圾收集点和中转站，成了直接影响城市生活环境质量和城市规划建设、无法根治的毒瘤。

在垃圾收集与转运技术方面，国内外垃圾车收集路边垃圾桶的普遍模式中，要求人员下车，靠双手拖动垃圾桶到垃圾车侧边，并用手操作挂钩，半自动升降垃圾桶倾倒垃圾, 倒完后，还需用双手拖动并放回垃圾桶原位。显然，这种作业模式存在作业效率低以及环卫工人健康、安全影响因素。国外出现用机械手自动抓取垃圾桶的技术，但没有系统地考虑垃圾桶和机械手的配合，存在机械手撞倒垃圾桶、抓举过程垃圾桶滑落等问题，可靠性不高。杭州从改善城市环境质量的角度曾试点垃圾车收集满就直接往城外垃圾场转运的模式，显然存在运营成本高的问题。国内外从业者提出了大小垃圾车对接的技术概念，但对接设计中没有考虑散装垃圾转移、垃圾废水对接转移、防臭气溢出等问题，仍需要专门对接场地，对接场地仍相当于垃圾站。目前，国内国外都未建立信息化多车协同作业系统，就会出现垃圾车满街盲目乱跑，效率低，运营成本高，这也是上述一些新概念技术尝试最终难以推广的重要制约因素。

在总体技术方面，最核心的问题是没有从系统工程的角度，综合考虑城市垃圾收集与转运的各个环节，缺少智能自动化垃圾收集装备、配套的垃圾桶和垃圾车、多车实时协调作业与信息化监管等一体化设计，直接采用垃圾车作业的一般思路难以满足不建垃圾收集点或中转站所需要的垃圾收集与转运快速反应能力、高作业效率和低运营成本等基本技术要求。

发明内容

本发明要解决的技术问题就在于：针对现有技术存在的技术问题，本发明提供一种可操作性好、智能化程度高、垃圾处理效果好、能够提高城市人民生活环境和城市文明建设质量的智能信息化、多车协同作业城市垃圾收集转运系统及方法。

为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案：

一种智能信息化、多车协同作业城市垃圾收集转运系统，包括：垃圾桶自动化多自由度智能化抓取系统、两类垃圾车联合作业系统、多车协同作业信息化系统以及用来对上述各系统进行统筹运行的垃圾定点收集作业确认与远程监控信息化管理系统，所述垃圾桶自动化多自由度智能化抓取系统供垃圾车完成垃圾桶的自动收集，所述两类垃圾车联合作业系统包括多台中小型垃圾车和大容量垃圾车，所述垃圾桶自动化多自由度智能化抓取系统安装于中小型垃圾车和/或大容量垃圾车上，所述中小型垃圾车在所述多车协同作业信息化系统的支持下根据多车协同作业信息穿街走巷高效率地收集垃圾桶垃圾，所述大容量垃圾车在所述多车协同作业信息化系统的支持下用于对接与汇集多辆中小垃圾车内的垃圾并转运出城。

作为本发明的进一步改进：所述垃圾桶自动化多自由度智能化抓取系统包括安装于垃圾车的垃圾厢右侧的多自由度智能化抓取系统，在多自由度智能化抓取系统的作业端部、与车厢连接或运动部位布置传感系统，用于抓取、举升、倾倒路边垃圾桶的垃圾进入车载垃圾厢的过程控制；垃圾车的驾驶室内配置视频环境监控系统。

作为本发明的进一步改进：所述中小型垃圾车根据片区无缝管理数据库、多车协同作业实时信息，穿街走巷收集城区所有垃圾桶的垃圾；所述中小型垃圾车的垃圾厢右侧安装有垃圾桶自动化多自由度智能化抓取系统，顶部设置了垃圾入口，入口的门系统可以配合多自由度智能化抓取系统的动作实现开门与关门机械联动；垃圾厢尾部设有对接嘴及其配套的门系统；垃圾厢底部设计了车厢举升与平移机构；垃圾厢内部设计了垃圾转移所需推移机构。

作为本发明的进一步改进：所述大容量垃圾车通过中小型垃圾车的垃圾厢举升、移动机构可与中小垃圾车实现尾箱密封对接、垃圾自动转移与压缩；所述大容量垃圾车上垃圾箱的尾部设置垃圾转移对接喇叭口、用于密封喇叭口的折皱橡胶弹性密封裙边、配套的门及其自动开闭系统，垃圾厢内部设计了垃圾压缩系统；所述大容量垃圾车与中小型垃圾车之间设计了垃圾废水对接转移系统，所述中小垃圾车垃圾箱尾部下端伸出对接嘴探头，在两车尾部靠拢与对接过程，对接嘴探头插入所述大容量垃圾车的垃圾废水对接喇叭口，再由大容量垃圾车附带的泵，抽取中小垃圾车的垃圾废水到自身的垃圾废水箱以实现垃圾废水密封转移。

作为本发明的进一步改进：每个垃圾桶、大容量垃圾车、中小垃圾车都具有分类与有序编码与标号。所述多车协同作业信息化系统根据各类信息分析、预测各车所辖管片区的任务完成情况，并结合市区电子地图和市区交通状况信息，实时分析与优化各片区收集垃圾车辆进行相互支援的车辆调度和路径方案，自动计算并规划每辆大容量垃圾车汇集哪些中小垃圾车的垃圾的最优方案，提供转运出城的快捷路径和下次返城最佳的新目标地，确保垃圾收集与转运效率。

本发明的进一步提供一种智能信息化、多车协同作业城市垃圾收集转运方法，其流程为：

（1）管理部门根据值班信息和各车编号信息，通过垃圾定点收集作业确认与远程监控信息化管理系统给各值班车下达当日作业任务；

（2）先出发的是第一类中小型垃圾车，到各自辖管的片区，收集路边垃圾桶垃圾；在该过程中，自动识别并记录垃圾桶编码信息，即完成一个垃圾桶的收集任务后，将作业点任务完成信息自动无线传输到垃圾定点收集作业确认与远程监控信息化管理系统，用于统计分析与任务更新；垃圾定点收集作业确认与远程监控信息化管理系统及时将更新信息与任务反馈到多车协同作业信息化系统；同时，反馈回本车的信息包括下一个待收集垃圾桶的编号、下一个收集目标的电子路线以及其他任务信息，并在驾驶室监控显示屏显示出来；

（3）第二类垃圾车根据垃圾定点收集作业确认与远程监控信息化管理系统的调度，分批出发；

（3.1）先进行与第一类垃圾车的对接转移垃圾；

（3.2）第二类垃圾车在自身垃圾箱满载后及时向垃圾定点收集作业确认与远程监控信息化管理系统发出转运出城的请求，后者根据实时交通状态信息，反馈优化后的出城路线信息，；在城外垃圾场卸载垃圾后，垃圾定点收集作业确认与远程监控信息化管理系统根据实时更新的作业统计分析结果，调度该车到最佳作业目标地。

作为本发明的进一步改进：在所述步骤（3.1）中，过程如下：首先是第二类垃圾车先停在适当位置，然后由第一类垃圾车司机根据视频环境信息，倒车实现两车尾箱基本对准；接着，第一类垃圾车的司机操作垃圾箱底部举升、平移机构，将尾箱对接嘴插入第二类垃圾车的尾箱对接喇叭口；这时，第二类垃圾车的尾箱对接喇叭口的开门动作，是通过两类车尾箱接触端面的接触式距离传感器启动开门；对接后，第一类垃圾车的垃圾箱内垃圾推移机构将垃圾推入第二类垃圾车的垃圾箱，第二类垃圾车的压缩机构，压缩新增垃圾；之后，两车分离，各自实现自动关闭垃圾箱各类开口的门。对接完成，第一类垃圾车继续执行收集任务，第二类垃圾车执行与其他车对接转移垃圾任务或转运出城的作业任务。

作为本发明的进一步改进：所述垃圾定点收集作业确认与远程监控信息化管理系统根据第一类垃圾车收集垃圾的任务完成情况的实时统计分析，全局规划与优化，通过多车协同作业信息化系统调度任务已经完成的车去支援当日任务量大的其他片区，实时优化参与对接转移垃圾的两类车的最佳聚类方案。

作为本发明的进一步改进：所述垃圾定点收集作业确认与远程监控信息化管理系统存储了海量信息的基础数据库，进行作业监控、工作状态与任务分析、作业与调度优化、各类现场事故分析、业绩考核。

与现有技术相比，本发明的优点在于：

1、本发明建立了垃圾收集与转运快速反应系统，小车和大车对接与垃圾转移；基于智能信息化的多车协同作业；与实时智能交通信息融合的转运技术；司机可以在驾驶室内遥控操作垃圾桶的垃圾收集作业。

2、本发明降低了运营成本，节约的大量城市用地可以产生巨额商业价值；小车与大车对接与垃圾转移，不需要每辆车出城转运；车厢内垃圾挤压机构使得垃圾装载量大；多车协同作业信息化作业，避免车辆任务不清晰；司机独立完成垃圾桶垃圾收集，降低了人工成本。

3、本发明提升了文明城市环境质量，城市市内不需建垃圾收集与中转站，可以根除城市垃圾角落，节约大量城市用地；本发明可以实现方便、快捷地实现智能化信息化系统满足一天多次收集垃圾的效率要求。

4、本发明提高了垃圾处理的监管力度，基于车辆GPS、垃圾桶条形码（或编号）识别、城市电子地图匹配技术的智能信息化垃圾收集监管系统，可以实现实时定点作业信息确认，避免现有的依靠人员现场巡视的低效率、主观干扰因素多的问题。

附图说明

图1是本发明在具体应用实例中的原理示意图。

具体实施方式

以下将结合说明书附图和具体实施例对本发明做进一步详细说明。

如图1所示，本发明的一种智能信息化、多车协同作业城市垃圾收集转运系统，包括：垃圾桶自动化多自由度智能化抓取系统、两类垃圾车联合作业系统、多车协同作业信息化系统以及用来对上述各系统进行统筹运行的垃圾定点收集作业确认与远程监控信息化管理系统，所述垃圾桶自动化多自由度智能化抓取系统供垃圾车完成垃圾桶的自动收集，所述两类垃圾车联合作业系统包括多台中小型垃圾车和大容量垃圾车，所述垃圾桶自动化多自由度智能化抓取系统安装于中小型垃圾车和/或大容量垃圾车上，所述中小型垃圾车在所述多车协同作业信息化系统的支持下根据多车协同作业信息穿街走巷高效率地收集垃圾桶垃圾，所述大容量垃圾车在所述多车协同作业信息化系统的支持下用于对接与汇集多辆中小垃圾车内的垃圾并转运出城。

垃圾桶自动化多自由度智能化抓取系统包括安装于垃圾车的垃圾厢右侧的多自由度智能化抓取系统，在多自由度智能化抓取系统的作业端部、与车厢连接或运动部位布置传感系统，用于抓取、举升、倾倒路边垃圾桶的垃圾进入车载垃圾厢的过程控制；垃圾车的驾驶室内配置视频环境监控系统。

作为本发明的进一步改进：所述中小型垃圾车根据片区无缝管理数据库、多车协同作业实时信息，穿街走巷收集城区所有垃圾桶的垃圾；所述中小型垃圾车的垃圾厢右侧安装有垃圾桶自动化多自由度智能化抓取系统，顶部设置了垃圾入口，入口的门系统可以配合多自由度智能化抓取系统的动作实现开门与关门机械联动；垃圾厢尾部设有对接嘴及其配套的门系统；垃圾厢底部设计了车厢举升与平移机构；垃圾厢内部设计了垃圾转移所需推移机构。

大容量垃圾车通过中小型垃圾车的垃圾厢举升、移动机构可与中小垃圾车实现尾箱密封对接、垃圾自动转移与压缩；所述大容量垃圾车上垃圾箱的尾部设置垃圾转移对接喇叭口、用于密封喇叭口的折皱橡胶弹性密封裙边、配套的门及其自动开闭系统，垃圾厢内部设计了垃圾压缩系统；所述大容量垃圾车与中小型垃圾车之间设计了垃圾废水对接转移系统，所述中小垃圾车垃圾箱尾部下端伸出对接嘴探头，在两车尾部靠拢与对接过程，对接嘴探头插入所述大容量垃圾车的垃圾废水对接喇叭口，再由大容量垃圾车附带的泵，抽取中小垃圾车的垃圾废水到自身的垃圾废水箱以实现垃圾废水密封转移。

每个垃圾桶、大容量垃圾车、中小垃圾车都具有分类与有序编码与标号。所述多车协同作业信息化系统根据各类信息分析、预测各车所辖管片区的任务完成情况，并结合市区电子地图和市区交通状况信息，实时分析与优化各片区收集垃圾车辆进行相互支援的车辆调度和路径方案，自动计算并规划每辆大容量垃圾车汇集哪些中小垃圾车的垃圾的最优方案，提供转运出城的快捷路径和下次返城最佳的新目标地，确保垃圾收集与转运效率。

本发明是从垃圾桶-垃圾车-多车体系-市政工程与管理的综合系统角度，针对传统的城市垃圾收集与转运模式的不足，重点解决城市不建垃圾收集点或中转站而直接采用垃圾车作业所要求的城市垃圾收集与转运快速反应、降低运营成本、实现信息化监管等技术问题。在本发明方法的运行过程中，其基本构成包括：自动化抓取、举升、倾倒垃圾桶的多自由度智能化抓取系统及方法；两类垃圾车联合作业方法；多车协同作业信息化系统及方法；垃圾定点收集作业确认与远程监控信息化管理系统及方法；适合机械手自动化抓取、举升、倾倒的新型垃圾桶。

其中，自动化抓取、举升、倾倒垃圾桶的多自由度智能化抓取系统及方法，主要针对传统收集模式要求人员下车，靠双手搬运垃圾桶存在作业效率低以及环卫工人健康、安全影响因素等问题。本发明技术实现方案如下：                                                第一类中小型垃圾车的垃圾厢右侧配置多自由度智能化抓取系统（机械手或机械臂之类），在其作业端部、与车厢连接与运动部位布置合适的限位、接触与力、摄像头、射频识别等传感系统，用于抓取、举升、倾倒路边垃圾桶的垃圾进入车载垃圾厢。驾驶室内配置合适的视频环境监控系统，司机可以在驾驶室内独立、安全地完成从垃圾桶到车载垃圾厢的垃圾收集过程的作业。所提及的多自由度智能化抓取系统可以是机械手、机械臂或其他可以完成下列任务的类似自动化装备：根据视频环境监控信息和该机械系统的空间运动关系，自动抓取或端抱路边的垃圾桶，并举升垃圾桶，实现准确倾倒垃圾桶内垃圾到垃圾车车厢上端的垃圾入口，之后准确将垃圾桶放回原地原位。主要技术包括智能控制、遥控操作技术，作动伺服系统可以采用液压、电驱或其他相关驱动方式。由于不再需要人员下车搬运垃圾桶，其作业效率高，不受恶劣天气影响，有利于提高环卫工人健康、安全性。

其中，两类垃圾车联合作业方法，主要针对每辆车收集问题。本发明技术实现方案如下： 第一类垃圾车为中小型垃圾车，数量多，根据片区无缝管理数据库、多车协同作业实时信息，穿街走巷，高效率地收集城区所有垃圾桶的垃圾。 第一类垃圾车车垃圾厢右侧设置了上述多自由度智能化抓取系统；垃圾厢顶部设置了垃圾入口，入口的门系统可以配合多自由度智能化抓取系统的动作实现开门与关门机械联动；小车垃圾厢尾部设计了对接嘴及其配套的门系统；垃圾厢底部设计了车厢举升与平移机构；垃圾厢内部设计了垃圾转移所需推移机构，相关驱动可以是液压、电驱或其他类似机械驱动。 第二类为大容量垃圾车，数量少，可实现与第一类中小垃圾车尾箱密封对接、垃圾自动转移与压缩，从而每辆第二类车可以集装多辆第一类中小垃圾车的垃圾，并转运出城至城外大型垃圾处理或填埋场地。第二类车垃圾箱尾部设计了垃圾转移对接喇叭口、用于密封的喇叭口折皱橡胶弹性密封裙边、配套的门及其自动开闭系统。通过第一类车的车厢的举升、平移机构配合，其对接嘴挤入第二类车的尾箱喇叭口，实现两类垃圾车尾箱密封对接、垃圾自动转移。第二类车垃圾厢内部也设计了垃圾压缩系统，提高装载量。相关驱动机构可以是液压、电驱或其他类似机械驱动。第一类中小垃圾车与第二类大容量车之间设计了垃圾废水对接转移系统，类似空中飞机加油系统的原理，第一类中小垃圾车垃圾箱尾部下端伸出对接嘴探头，在两车尾部靠拢与对接过程，对接嘴探头插入第二类大容量车的垃圾废水对接喇叭口，再由后者附带的泵，抽取第一类车的垃圾废水到自身的垃圾废水箱，实现垃圾废水密封转移。这里和的技术可以确保两车垃圾转移过程看不到垃圾也漏不出垃圾，还具有防废水臭气溢出设计，确保两类垃圾车实行垃圾对接转移可以不影响环境和不需要特定的对接场所。两类车尾部设计了对接视频与位置校准传感系统，驾驶室内可视化信息显示和有线或无线遥控操作系统，可感知和显示抓举、倾倒垃圾桶过程的环境信息、垃圾车内垃圾装载状况、大小车对接与垃圾转运全过程现场监控信息等，实现驾驶员在驾驶室内安全操作、独立完成抓取、举升、倾倒垃圾桶的垃圾、两类车对接与垃圾转移等作业任务。数量多的第一类中小垃圾车确保穿街走巷的垃圾收集可行性和提高收集效率，与数量少的第二类大容量车联合作业，通过两类车的垃圾对接转移方案确保解决车辆直运垃圾出城难以实现低成本和高效率的技术问题。

其中，多车协同作业信息化系统及方法，主要是针对城市垃圾收集与转运是每日作业量巨大的系统工程，若不采用信息化等现代技术与管理手段，无论多少垃圾车、多少环卫工人，总难解决作业效率和运营成本相互制约的问题。本发明技术实现方案如下：首先，市内每个垃圾桶、第一类垃圾收集车、第二类垃圾转运车进行分类与有序标号，并建立数据库。开发车载作业数据存储与统计分析系统，主要是采集与保存车辆GPS位置信息、作业点任务完成信息、城市片区值班任务信息等，并实时统计分析与更新。开发协同作业与优化分工系统，该系统具有成熟合理的任务规划算法，根据上述各类信息可以分析、预测各车所辖管片区的任务完成情况，并结合市区电子地图，与市区实时交通状况信息联网，实时分析与优化各片区收集垃圾车辆进行相互支援的车辆调用和路径，自动计算并规划每辆第二类大容量车汇集哪些第一类垃圾收集车的垃圾的最优方案，提供转运出城的有效路径和下次返城最佳的新目标地，确保收集与转运效率。开发多车无线数据实时交互系统，主要是第一类垃圾收集车相互之间、第一类垃圾收集车与第二类转运车之间、第二类转运车相互之间的各类作业信息实时无线交互和实时作业任务安排通知与指令，以及实现车载信息与远程监控指挥系统的信息交互，可以将相关环境与作业信息以及车辆GPS信息等传输到远程监控信息化管理系统。根据需求，上述各系统通常具有多源信息发射、接收、显示等功能。主要特点是针对垃圾收集过程各车辖区的交通状况和居民的每日垃圾量的随机性，结合城市电子地图信息匹配与显示技术，必须实现车与车之间、车与管理部门之间的实时信息交换，实现各辖区之间的协同作业和实时车辆调配，确保每辆车不空车、不乱跑，有效提高垃圾车城内收集与城外转运作业效率、降低运营成本。

其中，垃圾定点收集作业确认与远程监控信息化管理系统及方法，主要针对目前环卫管理远没达到科学化、高效率、客观性强的要求，缺少适应现代化城市发展的有效运营机制的问题；当年城市环境质量的提升，监管力度是核心问题之一。本发明技术实现方案如下：垃圾定点收集作业确认主要是用于提高垃圾收集与转运的监管力度，避免目前普遍采用的人员到场巡查的低效率以及主观干扰因素多的问题。在多自由度智能化抓取系统夹持路边垃圾桶过程，利用基于射频或图像识别技术可以识别每个垃圾桶的条形码或编号等信息，并与车载GPS系统确定的作业点位置信息融合，自动标识并记录为该作业点任务完成信息。这里所述的作业点任务完成信息必须是在车辆到达位置的GPS信息与作业点位置信息数据库匹配时才启动记录，并且要求多自由度智能化抓取系统完成抓举、倾倒垃圾桶动作之后才记录该作业点的任务完成信息。在此基础上，通过统计与分析还可以生成城市片区值班任务信息，即片区收集与转运任务的阶段性完成情况。远程监控信息化管理系统用于主管部门的中央调度与管理终端。通过多车无线数据实时交互系统，接收、存储各车实时多源作业信息，也可以给各车发射调度或其他指令，分析与显示作业任务进展。该系统本身也是存储了海量信息的基础数据库，可以实现客观的作业监控、作业与调度优化、各类现场事故分析、业绩考核。

其中，适合多自由度智能化抓取系统自动化抓取、举升、倾倒的新型垃圾桶，主要是针对现有的垃圾桶缺少针对机械手抓取倾倒垃圾方式的自动开关桶盖设计，也不可能每个垃圾桶设计针对桶盖开关的主动控制系统；现有垃圾桶缺少针对智能识别与信息化管理的编码设计；垃圾桶桶盖由于需要人员用手拖拉从而在底部装了转轮，这将导致机械手抓取垃圾桶时，垃圾桶容易发生被撞倒等问题。本发明技术实现方案如下：垃圾桶桶盖一般是塑料制造，桶盖一侧与桶身铰接，对侧的边沿内嵌金属条是桶盖这一侧增重。当多自由度智能化抓取系统完成抓举垃圾桶，倒立式倾倒桶内垃圾时，垃圾桶桶盖在加重边沿的重力作用下下垂而实现自动开启；当倒完后将垃圾桶放回原位时，垃圾桶再次顺立过来，垃圾桶桶盖在加重边沿的重力作用下使得桶盖能够自动盖好，加重设计平时还可以用于防止风吹开桶盖，无臭气溢出。整个过程，无需人手接触垃圾桶，也不需主动控制和作动力实现垃圾桶桶盖自动开闭。垃圾桶外壁具有条形码或编号，配合车载射频或图像识别系统实现定点作业信息确认。垃圾桶横截面可以是方型或圆形，但上部（开口方向）大，底部略少，桶身两侧外表面设计一些适当的横向条纹增加表面接触摩擦，底座加装一适度加宽的平面架，可以提高垃圾桶放置地面的稳定性，亦可以防止机械手之类夹持垃圾桶时滑落问题。

变更现有城区垃圾收集点与转运站用地为商业用地作为应用与推广可以作为本发明的成本补偿方法，主要是一种利用本发明的特点有效解决资金投入的技术推广新模式。上述两类车联合作业、机械手之类自动化作业、信息化多次协调作业等技术本身具有降低运营成本的技术特点。但是，在一个城市推广本发明时，起步阶段需要购置一批配套的垃圾车、信息化管理系统、垃圾桶等，存在市政建设启动资金与成本问题。本发明技术实现方案如下：由于应用本发明后，市区内不再需要建设垃圾收集点和中转站，而现有城区垃圾收集点与转运站的城市用地累积起来占用了城市大量用地，而且很多地方属于寸土寸金地段。将这些城市用地变更成商业用地，肯定不会像原来的垃圾收集点和中转站那样严重影响周围环境。在不影响城市规划的前提下，可以通过出售、租用这些土地的商业运作模式，获得非常可观的资金积累。不仅可能实现市政建设更换本发明所需现代化环卫设备和实现新技术应用工程的零投入，还将是一种进一步降低或补偿应用本发明的持续运营成本的推广模式。

当然，还可以进一步对垃圾车的底盘选配和垃圾车车厢进行改造。垃圾车的底盘选配主要考虑第一类车穿街走巷收集垃圾的要求和第二类车城外转运垃圾的承载能力和行驶性能。底盘高度主要针对两类车垃圾转运对接的技术要求。第一类车侧向稳定性主要考虑多自由度智能化抓取系统抓取与举升垃圾桶作业过程的影响。有关垃圾车匹配的垃圾压缩等机构与技术属于环卫机械的通用技术问题，而不一一赘述。

如图1所示，本发明的智能信息化、多车协同作业城市垃圾收集转运方法，其流程为：

（1）管理部门根据值班信息和各车编号信息，通过垃圾定点收集作业确认与远程监控信息化管理系统）给各值班车下达当日作业任务。例如：作业时间一般是晚上零点到早上5点。

（2）先出发的是第一类中小型垃圾车，到各自辖管的片区，穿街走巷收集路边垃圾桶垃圾。第一类中小型垃圾车的处理流程为：当一辆第一类垃圾收集车停靠在待收集的路边垃圾桶旁时，驾驶员通过多自由度智能化抓取系统完成垃圾收集工作；利用该系统的多自由度空间运动特点，驾驶员不用下车，也不需其他人协助，在驾驶室内根据视频环境监控信息，遥控操作实现自动抓取或端抱路边的垃圾桶，并举升垃圾桶，实现准确倾倒垃圾桶内垃圾到垃圾车车厢上端的垃圾入口，之后准确将垃圾桶放回原地原位。

在该过程中，作为较佳的实施例，还可以利用多自由度智能化抓取系统自动识别并记录垃圾桶编码信息。完成一个垃圾桶的收集任务后，包含已收垃圾桶编号、驾驶员信息、车辆编号信息、交通电子地图的车辆匹配位置等作业点任务完成信息自动无线传输到垃圾定点收集作业确认与远程监控信息化管理系统，用于统计分析与任务更新。后者及时将更新信息与任务反馈到多车协同作业信息化系统。同时，反馈回本车的信息包括下一个待收集垃圾桶的编号、下一个收集目标的电子路线以及其他任务信息，并在驾驶室监控显示屏显示出来。例如，驾驶室监控显示屏可以显示片区各垃圾收集点的状态信息：电子地图上完成收集点的圆点标识变成空点，未完成的用红色实点标识。

收集多个垃圾桶垃圾后，驾驶员通过安装在垃圾货箱的摄像头和驾驶室监视屏判断应该进行垃圾压缩操作时，按下压缩按钮控制垃圾货箱中的压缩系统进行垃圾压缩任务；判断应该与第二类垃圾车对接转移垃圾时，通过向垃圾定点收集作业确认与远程监控信息化管理系统发出转运请求。经优化计算后，该系统会向多车协同作业信息化系统和本车发回垃圾转运命令、对接地点电子路线、对接智能信息化垃圾转运车编号。之后，根据相关信息到达目标地点完成两车垃圾对接、转运任务。

（3）第二类垃圾车根据垃圾定点收集作业确认与远程监控信息化管理系统的调度，分批出发；

（3.1）先进行与第一类垃圾车的对接转移垃圾。对接转移垃圾可以是在任何满足两车尾部对接空间要求、可泊车的地方。一般过程如下：第二类垃圾车为大容量车体，首先是第二类垃圾车先停在适当位置，然后由第一类垃圾车司机根据视频环境信息，倒车实现两车尾箱基本对准。接着，第一类垃圾车的司机操作垃圾箱底部举升、平移机构，将尾箱对接嘴插入第二类垃圾车的尾箱对接喇叭口。这时，第二类垃圾车的尾箱对接喇叭口的开门动作，是通过两类车尾箱接触端面的接触式距离传感器启动开门（传感安装在第二类垃圾车上，触发杆在第一类垃圾车上）。该技术确保第二类垃圾车的对接喇叭口的开启门是恰当时刻，不会因为开门时间提早溢出垃圾或臭气。同时进行的垃圾废水对接与泵抽过程类似。对接后，第一类垃圾车的垃圾箱内垃圾推移机构将垃圾推入第二类垃圾车的垃圾箱，第二类垃圾车的压缩机构，压缩新增垃圾，其机构与操作和现有环卫机构雷同。之后，两车分离，各自实现自动关闭垃圾箱各类开口的门。对接完成，第一类垃圾车继续执行收集任务，第二类垃圾车执行与其他车对接转移垃圾任务或转运出城的作业任务。

（3.2）第二类垃圾车在自身垃圾箱满载后及时向垃圾定点收集作业确认与远程监控信息化管理系统发出转运出城的请求，后者根据实时交通状态信息，反馈优化后的出城路线信息，以便实现快捷转运。在城外垃圾场卸载垃圾后，垃圾定点收集作业确认与远程监控信息化管理系统根据实时更新的作业统计分析结果，调度该车到最佳作业目标地，保障作业的高效率。

在上述过程中，由于受每天垃圾量和当时交通状况的随机性影响，作业一段时间后，各片区完成状况出现差别。垃圾定点收集作业确认与远程监控信息化管理系统可以根据第一类垃圾车收集垃圾的任务完成情况的实时统计分析，全局规划与优化，通过多车协同作业信息化系统调度任务已经完成的车去支援当日任务量大的其他片区；实时优化参与对接转移垃圾的两类车的最佳聚类方案。

在上述过程中，垃圾定点收集作业确认与远程监控信息化管理系统本身也是存储了海量信息的基础数据库，可以实现客观的作业监控、工作状态与任务分析、作业与调度优化、各类现场事故分析、业绩考核，从而以规范化作业与管理来切实提高城市环境质量。

现代化城市建设必须依靠高新技术满足现代文明城市发展的要求。本发明涉及颠覆性地推倒现有的市区建设垃圾收集点和转运站的模式，在推广和应用本发明时，起步阶段需要购置一批配套的垃圾车、信息化管理系统、垃圾桶等，可能会遇到市政建设的成本制约问题。然而，基于本发明的技术，具有实现市政建设更换本发明所需现代化环卫设备和实现新技术应用工程零投入的潜力。具有所示实施例：由于应用本发明后，市区内不再需要建设垃圾收集点和中转站，而现有城区垃圾收集点与转运站的城市用地累积起来占用了城市大量用地，而且很多地方属于寸土寸金地段。可以通过出售、租用这些城市用地，变更成商业用地，将获得非常可观的资金积累，也肯定不会像原来的垃圾收集点和中转站那样严重影响周围环境，可以作为一种进一步降低或补偿应用本发明的持续运营成本的推广模式。

以上仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理前提下的若干改进和润饰，应视为本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种智能信息化、多车协同作业城市垃圾收集转运系统，其特征在于，包括：垃圾桶自动化多自由度智能化抓取系统、两类垃圾车联合作业系统、多车协同作业信息化系统以及用来对上述各系统进行统筹运行的垃圾定点收集作业确认与远程监控信息化管理系统，所述垃圾桶自动化多自由度智能化抓取系统供垃圾车完成垃圾桶的自动收集，所述两类垃圾车联合作业系统包括多台中小型垃圾车和大容量垃圾车，所述垃圾桶自动化多自由度智能化抓取系统安装于中小型垃圾车和/或大容量垃圾车上，所述中小型垃圾车在所述多车协同作业信息化系统的支持下根据多车协同作业信息穿街走巷高效率地收集垃圾桶垃圾，所述大容量垃圾车在所述多车协同作业信息化系统的支持下用于对接与汇集多辆中小垃圾车内的垃圾并转运出城。

2.根据权利要求1所述的智能信息化、多车协同作业城市垃圾收集转运系统，其特征在于，所述垃圾桶自动化多自由度智能化抓取系统包括安装于垃圾车的垃圾厢右侧的多自由度智能化抓取系统，在多自由度智能化抓取系统的作业端部、与车厢连接或运动部位布置传感系统，用于抓取、举升、倾倒路边垃圾桶的垃圾进入车载垃圾厢的过程控制；垃圾车的驾驶室内配置视频环境监控系统。

3.根据权利要求1或2所述的智能信息化、多车协同作业城市垃圾收集转运系统，其特征在于，所述中小型垃圾车根据片区无缝管理数据库、多车协同作业实时信息，穿街走巷收集城区所有垃圾桶的垃圾；所述中小型垃圾车的垃圾厢右侧安装有垃圾桶自动化多自由度智能化抓取系统，顶部设置了垃圾入口，入口的门系统可以配合多自由度智能化抓取系统的动作实现开门与关门机械联动；垃圾厢尾部设有对接嘴及其配套的门系统；垃圾厢底部设计了车厢举升与平移机构；垃圾厢内部设计了垃圾转移所需推移机构。

4.根据权利要求3所述的智能信息化、多车协同作业城市垃圾收集转运系统，其特征在于，所述大容量垃圾车通过中小型垃圾车的垃圾厢举升、移动机构可与中小垃圾车实现尾箱密封对接、垃圾自动转移与压缩；所述大容量垃圾车上垃圾箱的尾部设置垃圾转移对接喇叭口、用于密封喇叭口的折皱橡胶弹性密封裙边、配套的门及其自动开闭系统，垃圾厢内部设计了垃圾压缩系统；所述大容量垃圾车与中小型垃圾车之间设计了垃圾废水对接转移系统，所述中小垃圾车垃圾箱尾部下端伸出对接嘴探头，在两车尾部靠拢与对接过程，对接嘴探头插入所述大容量垃圾车的垃圾废水对接喇叭口，再由大容量垃圾车附带的泵，抽取中小垃圾车的垃圾废水到自身的垃圾废水箱以实现垃圾废水密封转移。

5.根据权利要求1或2所述的智能信息化、多车协同作业城市垃圾收集转运系统，其特征在于，每个垃圾桶、大容量垃圾车、中小垃圾车都具有分类与有序编码与标号；所述多车协同作业信息化系统根据各类信息分析、预测各车所辖管片区的任务完成情况，并结合市区电子地图和市区交通状况信息，实时分析与优化各片区收集垃圾车辆进行相互支援的车辆调度和路径方案，自动计算并规划每辆大容量垃圾车汇集哪些中小垃圾车的垃圾的最优方案，提供转运出城的快捷路径和下次返城最佳的新目标地，确保垃圾收集与转运效率。

6.一种智能信息化、多车协同作业城市垃圾收集转运方法，其特征在于，流程为：

（1）管理部门根据值班信息和各车编号信息，通过垃圾定点收集作业确认与远程监控信息化管理系统给各值班车下达当日作业任务；

（2）先出发的是第一类中小型垃圾车，到各自辖管的片区，收集路边垃圾桶垃圾；在该过程中，自动识别并记录垃圾桶编码信息，即完成一个垃圾桶的收集任务后，将作业点任务完成信息自动无线传输到垃圾定点收集作业确认与远程监控信息化管理系统，用于统计分析与任务更新；垃圾定点收集作业确认与远程监控信息化管理系统及时将更新信息与任务反馈到多车协同作业信息化系统；同时，反馈回本车的信息包括下一个待收集垃圾桶的编号、下一个收集目标的电子路线以及其他任务信息，并在驾驶室监控显示屏显示出来；

（3）第二类垃圾车根据垃圾定点收集作业确认与远程监控信息化管理系统的调度，分批出发；

（3.1）先进行与第一类垃圾车的对接转移垃圾；

（3.2）第二类垃圾车在自身垃圾箱满载后及时向垃圾定点收集作业确认与远程监控信息化管理系统发出转运出城的请求，后者根据实时交通状态信息，反馈优化后的出城路线信息；在城外垃圾场卸载垃圾后，垃圾定点收集作业确认与远程监控信息化管理系统根据实时更新的作业统计分析结果，调度该车到最佳作业目标地。

7.根据权利要求6所述的智能信息化、多车协同作业城市垃圾收集转运方法，其特征在于，在所述步骤（3.1）中，过程如下：首先是第二类垃圾车先停在适当位置，然后由第一类垃圾车司机根据视频环境信息，倒车实现两车尾箱基本对准；接着，第一类垃圾车的司机操作垃圾箱底部举升、平移机构，将尾箱对接嘴插入第二类垃圾车的尾箱对接喇叭口；这时，第二类垃圾车的尾箱对接喇叭口的开门动作，是通过两类车尾箱接触端面的接触式距离传感器启动开门；对接后，第一类垃圾车的垃圾箱内垃圾推移机构将垃圾推入第二类垃圾车的垃圾箱，第二类垃圾车的压缩机构，压缩新增垃圾；之后，两车分离，各自实现自动关闭垃圾箱各类开口的门；对接完成，第一类垃圾车继续执行收集任务，第二类垃圾车执行与其他车对接转移垃圾任务或转运出城的作业任务。

8.根据权利要求6所述的智能信息化、多车协同作业城市垃圾收集转运方法，其特征在于，所述垃圾定点收集作业确认与远程监控信息化管理系统根据第一类垃圾车收集垃圾的任务完成情况的实时统计分析，全局规划与优化，通过多车协同作业信息化系统调度任务已经完成的车去支援当日任务量大的其他片区，实时优化参与对接转移垃圾的两类车的最佳聚类方案。

9.根据权利要求6所述的智能信息化、多车协同作业城市垃圾收集转运方法，其特征在于，所述垃圾定点收集作业确认与远程监控信息化管理系统存储了海量信息的基础数据库，进行作业监控、工作状态与任务分析、作业与调度优化、各类现场事故分析、业绩考核。