CN110356741A - 一种船舶生活垃圾闭环监管系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种船舶生活垃圾闭环监管系统及方法，闭环监管系统包括船载物联网垃圾桶、码头物联网垃圾回收桶和监管平台，船载物联网垃圾桶内设置有第一射频标签读取模块、第一称重模块、第一4G公网通信模块、第一处理模块和第一供电模块，船载物联网垃圾桶内套装有贴有射频标签的垃圾袋；码头物联网垃圾回收桶用于接收不同船舶靠岸后投递的不同的贴有射频标签的垃圾袋封装的船舶生活垃圾，船载物联网垃圾桶内设置有第二射频标签读取模块、第二称重模块、第二4G公网通信模块、第二处理模块和第二供电模块，该系统及方法能够有效监管船舶生活垃圾船上产生和岸上接收过程，有利于提高监管效率和监管质量，为监管部门提供强有力的执法依据。

Description

一种船舶生活垃圾闭环监管系统及方法

技术领域

本发明涉及船舶领域，特别涉及一种船舶生活垃圾闭环监管系统，还涉及一种利用该系统实施的船舶生活垃圾闭环监管方法。

背景技术

随着我国社会经济发展，内河运输和海洋渔业船生产规模不断上升，内河和海洋的水环境污染的压力同步加剧。目前，全国各地内河港航和海洋渔业管理部门正大力推进船舶与港口污染防治工作，增强港口码头污染防治能力，建立船舶污染物接收处置新机制，推动船舶含油污水、生活污水和生活垃圾等污染物的接收设施，提高污染物接收处置和监管能力。

船舶产生的污染物主要是含油污水、生活污水和生活垃圾三类。由于内河运输和渔船生活空间较小，各类污染物存放空间有限，再加上船户、船员对环境保护意识参差不齐，部分船户不遵守“船上收集、岸上处理”的管理规定，直接将污染物偷排和抛入河海，导致海洋与水域生态环境遭受破坏。

公布号CN106372688A的中国发明专利公布了一种船舶垃圾管理系统，包括垃圾收集模块、垃圾分类模块、垃圾处理模块、垃圾信息存储模块、水质监测模块及报警模块，垃圾收集模块和垃圾分类模块连接，垃圾收集模块用于接收船舶上产生的垃圾，垃圾分类模块对垃圾进行分类，同时在分类后的垃圾表面设置具有垃圾信息的电子标签，垃圾处理模块包括垃圾粉碎单元及信息读写单元。但是该管理系统无法对船上产生和岸上接收的生活垃圾进行有效的闭环监管，无法判断船舶污染物的偷排行为。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：针对现有技术的不足，提供一种能够有效监管船舶生活垃圾船上产生和岸上接收过程的船舶生活垃圾闭环监管系统及方法，有利于提高监管效率和监管质量，为监管部门提供强有力的执法依据。

本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为：一种船舶生活垃圾闭环监管系统，包括船载物联网垃圾桶、码头物联网垃圾回收桶和监管平台；

所述的船载物联网垃圾桶预置有唯一垃圾桶数字编号，所述的船载物联网垃圾桶内设置有第一射频标签读取模块、第一称重模块、第一4G公网通信模块、第一处理模块和第一供电模块，所述的船载物联网垃圾桶内套装有贴有射频标签的垃圾袋；所述的第一射频标签读取模块、第一称重模块、第一4G公网通信模块和所述的监管平台分别与所述的第一处理模块通信连接；所述的第一供电模块用于向设置在所述的船载物联网垃圾桶上的其他模块供电；

所述的码头物联网垃圾回收桶预置有唯一回收桶数字编号，所述的码头物联网垃圾回收桶用于接收不同船舶靠岸后投递的不同的贴有射频标签的垃圾袋封装的船舶生活垃圾，所述的船载物联网垃圾桶内设置有第二射频标签读取模块、第二称重模块、第二4G公网通信模块、第二处理模块和第二供电模块，所述的第二射频标签读取模块、第二称重模块、第二4G公网通信模块和所述的监管平台分别与所述的第二处理模块通信连接，所述的第二供电模块用于向设置在所述的码头物联网垃圾回收桶上的其他模块供电。

作为优选，所述的船载物联网垃圾桶包括垃圾桶底座和垃圾桶桶体，所述的第一射频标签读取模块、第一称重模块、第一4G公网通信模块、第一处理模块和第一供电模块分别安装在所述的垃圾桶底座内。

作为优选，所述的垃圾桶桶体可拆卸地安装在所述的垃圾桶底座上。

作为优选，所述的第一供电模块包括船用DC24V供电电源和第一电池组，所述的第二供电模块包括第二电池组和太阳能发电模组，所述的第二电池组由所述的太阳能发电模组充电。船载物联网垃圾桶具有船用DC24V供电电源和第一电池组两种供电方式，在其中一种供电方式无法向船载物联网垃圾桶正常供电时，选用另一种供电方式，安全可靠。码头物联网垃圾回收桶采用的第二电池组供电方式由太阳能发电模组充电，节能环保。

作为优选，所述的码头物联网垃圾回收桶包括回收桶底座和回收桶桶体，所述的第二射频标签读取模块、第二称重模块、第二4G公网通信模块、第二处理模块和第二供电模块分别安装在所述的回收桶底座内。

作为优选，所述的回收桶桶体可拆卸地安装在所述的回收桶底座上。

一种利用上述船舶生活垃圾闭环监管系统实施的船舶生活垃圾闭环监管方法，包括以下步骤：

步骤一、将所述的船载物联网垃圾桶安放到船舶上，所述的监管平台将所述的垃圾桶数字编号与该船舶的AIS身份码绑定，并将所述的垃圾桶数字编号与该船舶的AIS身份码预存入所述的监管平台的数据库中；

步骤二、所述的船载物联网垃圾桶和所述的码头物联网垃圾回收桶通电，所述的第一射频标签读取模块、第二射频标签读取模块、第一4G公网通信模块和第二4G公网通信模块分别处于休眠状态；

所述的第一称重模块实时监测投入所述的船载物联网垃圾桶内的船舶生活垃圾的重量并将重量数据传送给所述的第一处理模块；当所述的第一称重模块监测到桶内船舶生活垃圾的重量的增量变化超过W₁克时，所述的第一射频标签读取模块读取所述的射频标签的编号并将该编号数据传送给所述的第一处理模块；

所述的第一处理模块接收到所述的射频标签的编号数据后，将所述的垃圾桶数字编号、射频标签的编号数据、船舶生活垃圾的重量数据、当前时间及船载物联网垃圾桶的GPS坐标数据封装成帧并通过所述的第一4G公网通信模块发送至所述的监管平台；

步骤三、所述的监管平台收到所述的第一处理模块发送的数据帧后，将所述的垃圾桶数字编号与所述的数据库中预存的船舶的AIS身份码进行匹配，确定船舶生活垃圾所在的船舶身份，并将所述的射频标签的编号数据、船舶生活垃圾的重量数据、当前时间及船载物联网垃圾桶的GPS坐标数据记录到所述的数据库中对应的船舶的AIS身份码下；

步骤四、所述的第一称重模块工作的同时，所述的第二称重模块实时监测所述的码头物联网垃圾回收桶内的垃圾重量并将重量数据传送给所述的第二处理模块，由所述的第二处理模块计算所述的码头物联网垃圾回收桶内的垃圾重量的增量变化，该重量的增量变化即为船舶停靠码头后船员从船载物联网垃圾桶中取出并打包投递至所述的码头物联网垃圾回收桶内的垃圾袋的重量；

当所述的第二处理模块计算发现所述的码头物联网垃圾回收桶内的垃圾重量的增量超过W₂克时，所述的第二射频标签读取模块读取当前码头物联网垃圾回收桶内所有的垃圾袋上的射频标签的编号，并将全部射频标签的编号数据传送给所述的第二处理模块，由所述的第二处理模块判断所述的码头物联网垃圾回收桶内是否有新增的垃圾袋；

当所述的第二处理模块判断所述的码头物联网垃圾回收桶内有新增的垃圾袋时，记录新增的垃圾袋上的射频标签的编号数据，并将所述的回收桶数字编号、新增的垃圾袋上的射频标签的编号数据、新增的垃圾的重量数据、当前时间及码头物联网垃圾回收桶的GPS坐标数据封装成帧并通过所述的第二4G公网通信模块发送至所述的监管平台；

步骤五、所述的监管平台收到所述的第二处理模块发送的数据帧后，将新增的垃圾袋上的射频标签的编号数据与步骤三中记录的船载物联网垃圾桶的数据进行匹配，确定新增的垃圾袋来源的船舶身份，并将新增的垃圾袋上的射频标签的编号数据、新增的垃圾的重量数据、当前时间及码头物联网垃圾回收桶的GPS坐标数据记录到所述的数据库中对应的船舶的AIS身份码下；

步骤六、所述的监管平台比对所述的数据库中同一AIS身份码对应的船舶和同一射频标签的编号数据下的船载物联网垃圾桶内的船舶生活垃圾的重量数据和码头物联网垃圾回收桶内的垃圾的重量数据，若码头物联网垃圾回收桶内的垃圾的重量数据小于船载物联网垃圾桶内的垃圾的重量数据，且两者的重量数据差值达到所述的监管平台预设的判定阈值时，即判定该船舶有偷排嫌疑，所述的监管平台自动标记，由监管部门进行相应处理。

本发明方法中，W₁和W₂分别是第一射频标签读取模块和第二射频标签读取模块的工作启动条件，相当于分别是船载物联网垃圾桶和码头物联网垃圾回收桶的省电判断条件。因第一称重模块和第二称重模块的耗电较低，而第一射频标签读取模块、第二射频标签读取模块的射频标签的编号读取以及第一4G公网通信模块和第二4G公网通信模块的数据传送耗电较多。设定上述条件后，正常情况下，第一射频标签读取模块、第二射频标签读取模块、第一4G公网通信模块和第二4G公网通信模块处于休眠状态，只有相应的重量变化超过W₁或W₂时，第一射频标签读取模块或第二射频标签读取模块才进行射频标签的编号读取，第一4G公网通信模块或第二4G公网通信模块才进行数据传送，以达到节电目的。

作为优选，W₁为50～100，W₂为100～500。

与现有技术相比，本发明的优点在于：本发明船舶生活垃圾闭环监管系统及方法能够对船舶生活垃圾排放进行定量监测和闭环追踪，有效监管船舶生活垃圾船上产生和岸上接收过程，实现对船舶生活垃圾排放数据进行信息化监管，自动搜集和统计船舶生活垃圾排放数据，省去人工记录和统计的麻烦，具有偷排检测功能，有利于提高监管效率和监管质量，为监管部门提供强有力的执法依据。

附图说明

图1为本发明船舶生活垃圾闭环监管系统的组成示意图；

图2为本发明船舶生活垃圾闭环监管系统中船载物联网垃圾桶的结构示意框图；

图3为本发明船舶生活垃圾闭环监管系统中码头物联网垃圾回收桶的结构示意框图；

图4为本发明船舶生活垃圾闭环监管方法的基本流程图。

具体实施方式

以下结合附图实施例对本发明作进一步详细描述。

实施例1：一种船舶生活垃圾闭环监管系统，如图1所示，包括船载物联网垃圾桶、码头物联网垃圾回收桶和监管平台。

实施例1中，如图2所示，船载物联网垃圾桶预置有唯一垃圾桶数字编号，船载物联网垃圾桶包括垃圾桶底座和垃圾桶桶体，垃圾桶桶体通过常规卡扣可拆卸地安装在垃圾桶底座上，垃圾桶桶体采用现行通用的50L标准垃圾桶，船载物联网垃圾桶内设置有第一射频标签读取模块、第一称重模块、第一4G公网通信模块、第一处理模块和第一供电模块，船载物联网垃圾桶内套装有贴有射频标签的垃圾袋，第一射频标签读取模块、第一称重模块、第一4G公网通信模块、第一处理模块和第一供电模块分别安装在垃圾桶底座内；第一射频标签读取模块、第一称重模块、第一4G公网通信模块和监管平台分别与第一处理模块通信连接；第一供电模块用于向设置在船载物联网垃圾桶上的其他模块供电，第一供电模块包括船用DC24V供电电源和第一电池组。

实施例1中，如图3所示，码头物联网垃圾回收桶预置有唯一回收桶数字编号，码头物联网垃圾回收桶包括回收桶底座和回收桶桶体，回收桶桶体通过常规卡扣可拆卸地安装在回收桶底座上，回收桶桶体采用现行环保通用的240L垃圾桶，码头物联网垃圾回收桶用于接收不同船舶靠岸后投递的不同的贴有射频标签的垃圾袋封装的船舶生活垃圾，船载物联网垃圾桶内设置有第二射频标签读取模块、第二称重模块、第二4G公网通信模块、第二处理模块和第二供电模块，第二射频标签读取模块、第二称重模块、第二4G公网通信模块、第二处理模块和第二供电模块分别安装在回收桶底座内，第二射频标签读取模块、第二称重模块、第二4G公网通信模块和监管平台分别与第二处理模块通信连接，第二供电模块用于向设置在码头物联网垃圾回收桶上的其他模块供电，第二供电模块包括第二电池组和太阳能发电模组，第二电池组由太阳能发电模组充电。

实施例2：一种利用实施例1的船舶生活垃圾闭环监管系统实施的船舶生活垃圾闭环监管方法，如图4所示，包括以下步骤：

步骤一、将船载物联网垃圾桶安放到船舶上，监管平台将垃圾桶数字编号与该船舶的AIS身份码绑定，并将垃圾桶数字编号与该船舶的AIS身份码预存入监管平台的数据库中；

步骤二、船载物联网垃圾桶和码头物联网垃圾回收桶通电，第一射频标签读取模块、第二射频标签读取模块、第一4G公网通信模块和第二4G公网通信模块分别处于休眠状态；

第一称重模块实时监测投入船载物联网垃圾桶内的船舶生活垃圾的重量并将重量数据传送给第一处理模块；当第一称重模块监测到桶内船舶生活垃圾的重量的增量变化超过W₁(本实施例中，W₁的值为50)克时，第一射频标签读取模块读取射频标签的编号并将该编号数据传送给第一处理模块；

第一处理模块接收到射频标签的编号数据后，将垃圾桶数字编号、射频标签的编号数据、船舶生活垃圾的重量数据、当前时间及船载物联网垃圾桶的GPS坐标数据封装成帧并通过第一4G公网通信模块发送至监管平台；

步骤三、监管平台收到第一处理模块发送的数据帧后，将垃圾桶数字编号与数据库中预存的船舶的AIS身份码进行匹配，确定船舶生活垃圾所在的船舶身份，并将射频标签的编号数据、船舶生活垃圾的重量数据、当前时间及船载物联网垃圾桶的GPS坐标数据记录到数据库中对应的船舶的AIS身份码下；

步骤四、第一称重模块工作的同时，第二称重模块实时监测码头物联网垃圾回收桶内的垃圾重量并将重量数据传送给第二处理模块，由第二处理模块计算码头物联网垃圾回收桶内的垃圾重量的增量变化，该重量的增量变化即为船舶停靠码头后船员从船载物联网垃圾桶中取出并打包投递至码头物联网垃圾回收桶内的垃圾袋的重量；

当第二处理模块计算发现码头物联网垃圾回收桶内的垃圾重量的增量超过W₂(本实施例中，W₂的值为100)克时，第二射频标签读取模块读取当前码头物联网垃圾回收桶内所有的垃圾袋上的射频标签的编号，并将全部射频标签的编号数据传送给第二处理模块，由第二处理模块判断码头物联网垃圾回收桶内是否有新增的垃圾袋；

当第二处理模块判断码头物联网垃圾回收桶内有新增的垃圾袋时，记录新增的垃圾袋上的射频标签的编号数据，并将回收桶数字编号、新增的垃圾袋上的射频标签的编号数据、新增的垃圾的重量数据、当前时间及码头物联网垃圾回收桶的GPS坐标数据封装成帧并通过第二4G公网通信模块发送至监管平台；

步骤五、监管平台收到第二处理模块发送的数据帧后，将新增的垃圾袋上的射频标签的编号数据与步骤三中记录的船载物联网垃圾桶的数据进行匹配，确定新增的垃圾袋来源的船舶身份，并将新增的垃圾袋上的射频标签的编号数据、新增的垃圾的重量数据、当前时间及码头物联网垃圾回收桶的GPS坐标数据记录到数据库中对应的船舶的AIS身份码下；

步骤六、监管平台比对数据库中同一AIS身份码对应的船舶和同一射频标签的编号数据下的船载物联网垃圾桶内的船舶生活垃圾的重量数据和码头物联网垃圾回收桶内的垃圾的重量数据，若码头物联网垃圾回收桶内的垃圾的重量数据小于船载物联网垃圾桶内的垃圾的重量数据，且两者的重量数据差值达到监管平台预设的判定阈值时，即判定该船舶有偷排嫌疑，监管平台自动标记，由监管部门进行相应处理。

以上实施例1和实施例2中，第一处理模块和第二处理模块的型号均为STM32L476VGT6；第一称重模块和第二称重模块包括称重传感器和采样IC，称重传感器采用50KG电阻应变半桥式传感器模块，采样IC为CS1237(24位/实际19.5位ADC采集)；第一射频标签读取模块和第二射频标签读取模块的型号均为JT2880；第一4G公网通信模块和第二4G公网通信模块的型号均为USR-LTE-7S4。

Claims (8)

1.一种船舶生活垃圾闭环监管系统，其特征在于包括船载物联网垃圾桶、码头物联网垃圾回收桶和监管平台；

所述的船载物联网垃圾桶预置有唯一垃圾桶数字编号，所述的船载物联网垃圾桶内设置有第一射频标签读取模块、第一称重模块、第一4G公网通信模块、第一处理模块和第一供电模块，所述的船载物联网垃圾桶内套装有贴有射频标签的垃圾袋；所述的第一射频标签读取模块、第一称重模块、第一4G公网通信模块和所述的监管平台分别与所述的第一处理模块通信连接；所述的第一供电模块用于向设置在所述的船载物联网垃圾桶上的其他模块供电；

所述的码头物联网垃圾回收桶预置有唯一回收桶数字编号，所述的码头物联网垃圾回收桶用于接收不同船舶靠岸后投递的不同的贴有射频标签的垃圾袋封装的船舶生活垃圾，所述的船载物联网垃圾桶内设置有第二射频标签读取模块、第二称重模块、第二4G公网通信模块、第二处理模块和第二供电模块，所述的第二射频标签读取模块、第二称重模块、第二4G公网通信模块和所述的监管平台分别与所述的第二处理模块通信连接，所述的第二供电模块用于向设置在所述的码头物联网垃圾回收桶上的其他模块供电。

2.根据权利要求1所述的一种船舶生活垃圾闭环监管系统，其特征在于所述的船载物联网垃圾桶包括垃圾桶底座和垃圾桶桶体，所述的第一射频标签读取模块、第一称重模块、第一4G公网通信模块、第一处理模块和第一供电模块分别安装在所述的垃圾桶底座内。

3.根据权利要求2所述的一种船舶生活垃圾闭环监管系统，其特征在于所述的垃圾桶桶体可拆卸地安装在所述的垃圾桶底座上。

4.根据权利要求1所述的一种船舶生活垃圾闭环监管系统，其特征在于所述的第一供电模块包括船用DC24V供电电源和第一电池组，所述的第二供电模块包括第二电池组和太阳能发电模组，所述的第二电池组由所述的太阳能发电模组充电。

5.根据权利要求1所述的一种船舶生活垃圾闭环监管系统，其特征在于所述的码头物联网垃圾回收桶包括回收桶底座和回收桶桶体，所述的第二射频标签读取模块、第二称重模块、第二4G公网通信模块、第二处理模块和第二供电模块分别安装在所述的回收桶底座内。

6.根据权利要求5所述的一种船舶生活垃圾闭环监管系统，其特征在于所述的回收桶桶体可拆卸地安装在所述的回收桶底座上。

7.一种利用权利要求1-6中任一项所述的船舶生活垃圾闭环监管系统实施的船舶生活垃圾闭环监管方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤一、将所述的船载物联网垃圾桶安放到船舶上，所述的监管平台将所述的垃圾桶数字编号与该船舶的AIS身份码绑定，并将所述的垃圾桶数字编号与该船舶的AIS身份码预存入所述的监管平台的数据库中；

步骤二、所述的船载物联网垃圾桶和所述的码头物联网垃圾回收桶通电，所述的第一射频标签读取模块、第二射频标签读取模块、第一4G公网通信模块和第二4G公网通信模块分别处于休眠状态；

所述的第一称重模块实时监测投入所述的船载物联网垃圾桶内的船舶生活垃圾的重量并将重量数据传送给所述的第一处理模块；当所述的第一称重模块监测到桶内船舶生活垃圾的重量的增量变化超过W₁克时，所述的第一射频标签读取模块读取所述的射频标签的编号并将该编号数据传送给所述的第一处理模块；

所述的第一处理模块接收到所述的射频标签的编号数据后，将所述的垃圾桶数字编号、射频标签的编号数据、船舶生活垃圾的重量数据、当前时间及船载物联网垃圾桶的GPS坐标数据封装成帧并通过所述的第一4G公网通信模块发送至所述的监管平台；

步骤三、所述的监管平台收到所述的第一处理模块发送的数据帧后，将所述的垃圾桶数字编号与所述的数据库中预存的船舶的AIS身份码进行匹配，确定船舶生活垃圾所在的船舶身份，并将所述的射频标签的编号数据、船舶生活垃圾的重量数据、当前时间及船载物联网垃圾桶的GPS坐标数据记录到所述的数据库中对应的船舶的AIS身份码下；

步骤四、所述的第一称重模块工作的同时，所述的第二称重模块实时监测所述的码头物联网垃圾回收桶内的垃圾重量并将重量数据传送给所述的第二处理模块，由所述的第二处理模块计算所述的码头物联网垃圾回收桶内的垃圾重量的增量变化，该重量的增量变化即为船舶停靠码头后船员从船载物联网垃圾桶中取出并打包投递至所述的码头物联网垃圾回收桶内的垃圾袋的重量；

当所述的第二处理模块计算发现所述的码头物联网垃圾回收桶内的垃圾重量的增量超过W₂克时，所述的第二射频标签读取模块读取当前码头物联网垃圾回收桶内所有的垃圾袋上的射频标签的编号，并将全部射频标签的编号数据传送给所述的第二处理模块，由所述的第二处理模块判断所述的码头物联网垃圾回收桶内是否有新增的垃圾袋；

当所述的第二处理模块判断所述的码头物联网垃圾回收桶内有新增的垃圾袋时，记录新增的垃圾袋上的射频标签的编号数据，并将所述的回收桶数字编号、新增的垃圾袋上的射频标签的编号数据、新增的垃圾的重量数据、当前时间及码头物联网垃圾回收桶的GPS坐标数据封装成帧并通过所述的第二4G公网通信模块发送至所述的监管平台；

步骤五、所述的监管平台收到所述的第二处理模块发送的数据帧后，将新增的垃圾袋上的射频标签的编号数据与步骤三中记录的船载物联网垃圾桶的数据进行匹配，确定新增的垃圾袋来源的船舶身份，并将新增的垃圾袋上的射频标签的编号数据、新增的垃圾的重量数据、当前时间及码头物联网垃圾回收桶的GPS坐标数据记录到所述的数据库中对应的船舶的AIS身份码下；

步骤六、所述的监管平台比对所述的数据库中同一AIS身份码对应的船舶和同一射频标签的编号数据下的船载物联网垃圾桶内的船舶生活垃圾的重量数据和码头物联网垃圾回收桶内的垃圾的重量数据，若码头物联网垃圾回收桶内的垃圾的重量数据小于船载物联网垃圾桶内的垃圾的重量数据，且两者的重量数据差值达到所述的监管平台预设的判定阈值时，即判定该船舶有偷排嫌疑，所述的监管平台自动标记，由监管部门进行相应处理。

8.根据权利要求7所述的船舶生活垃圾闭环监管系统实施的船舶生活垃圾闭环监管方法，其特征在于W₁为50～100，W₂为100～500。