CN111223029A - 一种智能环卫管理系统及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种智能环卫管理系统及方法,包括获取垃圾桶内的垃圾位置数据;当垃圾位置数据不小于预设预值时,获取距离垃圾桶最近的三辆垃圾清运车的位置信息;获取三辆垃圾清运车的运动轨迹以掌握垃圾清运车的清运进度、清运垃圾箱数;根据位置信息、清运进度、清运垃圾箱数计算三辆垃圾清运车分别返回的时间和空间,将垃圾位置数据及表示收垃圾的指令发送给足够空间且返回时间最短的垃圾清运车;向不及时清运垃圾的垃圾清运车发出警告并获取垃圾清运车返回的信息。本发明能够使垃圾清运车对所述垃圾收集位进行垃圾清运;这样可以及时调配垃圾清运车进行垃圾清运,而且避免人工监控,实现集中监管、集中调度、合理分配。
Description
技术领域
本发明涉及智能环卫技术领域,尤其涉及一种智能环卫管理系统及方法。
背景技术
随着人类社会及经济的快速发展,人们对环保意识的不断提高,相关部门也出台了一系列的环境保护的法律法规,来提高环境质量。目前,垃圾处理及运输方式是收集垃圾桶垃圾物,将垃圾物运输至指定位置,并进行处理。各个垃圾处理环节需要合理配置,统一协调配合,才能将垃圾物及时处理,避免污染环境。否则协调不畅,信息通信不畅通,不及时会造成环境污染。
目前,垃圾桶分布较广,有的区域垃圾桶的分布较为分散,有的垃圾桶设置的位置人员密集度相对小,或其他原因,垃圾桶收集到的垃圾物不会在一定时间内积满,而且在不同时间段,收集垃圾物的多少也有较大差异。而有的区域垃圾桶基于人员密度原因,或周边企业原因等等在一定时间内就会积满,这样需要及时处理,如果未及时处理将影响周边环境。通常垃圾处理是分区域控制收集运输处理,在一定时间内针对垃圾桶收集到的垃圾物不多,或还没有,而有的地方垃圾桶收集到的垃圾物已经积满或超负荷,这样需要由人工来定期或不定期来监控,并且上报信息来处理。而人工监控有不及时性,导致已经积满或超负荷而未及时处理,或在一定时间内垃圾桶收集到的垃圾物不多,而且在不同时间段,收集垃圾物的多少也有较大差异,需要人工经常去监控浪费人力,也无法做到监控的实时性。
发明内容
本发明提供了一种智能环卫管理系统及方法,旨在解决上述提出的问题。
根据本发明的一个方面,提供了一种智能环卫管理系统,包括:
第一获取模块,用于获取垃圾桶内的垃圾位置数据;
第二获取模块,当垃圾位置数据不小于预设预值时,用于获取距离所述垃圾桶最近的三辆垃圾清运车的位置信息;
第三获取模块,用于获取所述三辆垃圾清运车的运动轨迹以掌握垃圾清运车的清运进度、清运垃圾箱数;
计算处理模块,用于根据所述位置信息、清运进度、清运垃圾箱数计算所述三辆垃圾清运车分别返回的时间和空间,将所述垃圾位置数据及表示收垃圾的指令发送给足够空间且返回时间最短的垃圾清运车;
告警模块,用于向不及时清运垃圾的垃圾清运车发出警告并获取垃圾清运车返回的信息。
进一步地,所述第一获取模块,通过红外线传感器获取垃圾桶内的垃圾位置数据。
进一步地,还包括GPRS定位模块:
所述GPRS定位模块,用于获取所述垃圾桶的位置数据。
进一步地,所述第三获取模块,包括:
监控单元,用于利用GPS设备监控垃圾清运车的GPS信号;
第一计算单元,用于计算垃圾桶所在区域内的垃圾清运车发出GPS信号的位置与所述垃圾桶的路线距离。
进一步地,所述计算处理模块,包括:
第二计算单元,用于根据垃圾清运车的预定车速计算返回路径时间T1;
第三计算单元,用于根据垃圾清运车的清运进度计算剩余垃圾的清运时间T2;
第四计算单元,用于根据清运垃圾箱数计算垃圾清运车的剩余空间。
根据本发明的第二个方面,提供了一种智能环卫管理方法,包括如下步骤:
获取垃圾桶内的垃圾位置数据;
当垃圾位置数据不小于预设预值时,获取距离所述垃圾桶最近的三辆垃圾清运车的位置信息;
获取所述三辆垃圾清运车的运动轨迹以掌握垃圾清运车的清运进度、清运垃圾箱数;
根据所述位置信息、清运进度、清运垃圾箱数计算所述三辆垃圾清运车分别返回的时间和空间,将所述垃圾位置数据及表示收垃圾的指令发送给足够空间且返回时间最短的垃圾清运车;
向不及时清运垃圾的垃圾清运车发出警告并获取垃圾清运车返回的信息。
进一步地,所述获取垃圾桶内的垃圾位置数据,包括:
通过红外线传感器获取垃圾桶内的垃圾位置数据。
进一步地,所述获取垃圾桶内的垃圾位置数据,之后,还包括:
获取所述垃圾桶的位置数据。
进一步地,所述获取距离垃圾桶最近的三辆垃圾清运车的位置信息,包括:
利用GPS设备监控垃圾清运车的GPS信号;
计算垃圾桶所在区域内的垃圾清运车发出GPS信号的位置与所述垃圾桶的路线距离。
进一步地,所述根据位置信息、清运进度、清运垃圾箱数计算所述三辆垃圾清运车分别返回的时间,将所述垃圾位置数据及表示收垃圾的指令发送给返回时间最短的垃圾清运车,包括:
根据垃圾清运车的预定车速计算返回路径时间T1;
根据垃圾清运车的清运进度计算剩余垃圾的清运时间T2;
根据清运垃圾箱数计算垃圾清运车的剩余空间。
本发明的有益效果如下:
当获取到垃圾收集位当前的桶身总承装垃圾物高度信息到达阈值时,获取垃圾收集位周边的垃圾清运车位置信息,并向所述垃圾清运车发送需要垃圾清运的垃圾收集位的位置,使所述垃圾清运车对所述垃圾收集位进行垃圾清运;这样可以及时调配垃圾清运车进行垃圾清运,而且避免人工监控,实现集中监管、集中调度、合理分配。
本发明附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出,这些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
为了更清楚地说明本发明实施例技术方案,下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图是本发明的一些实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例中的一种智能环卫管理系统的结构示意图;
图2为本发明实施例中的一种智能环卫管理方法的流程示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明中的说明书附图,对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。
应当理解,在本发明说明书中,术语“包括”和“包含”指示所描述特征、整体、元素和/或组件的存在,但并不排除一个或多个其它特征、整体、元素、组件和/或其集合的存在或添加。
还应当理解,在本发明说明书中所使用的术语仅仅是出于描述特定实施例的目的而并不意在限制本发明。如在本发明说明书中所使用的那样,除非上下文清楚地指明其它情况,否则单数形式的“一”、“一个”及“该”意在包括复数形式。在本发明说明书及说明书附图中描述的一些流程中,包含了按照特定顺序出现的多个序号,但是应该清楚了解,这些序号如11、12等,仅仅是用于区分开各个不同的名称,序号本身不代表任何的执行顺序。本技术领域技术人员可以理解,除非另外定义,这里使用的所有术语(包括技术术语和科学术语),具有与本发明所属领域中的普通技术人员的一般理解相同的意义。
实施例一
本发明实施例提供了一种智能环卫管理系统,包括第一获取模块A110、GPRS定位模块A120、第二获取模块A130、第三获取模块A140、计算处理模块A150及告警模块A160:
第一获取模块A110,用于获取垃圾桶内的垃圾位置数据;
第一获取模块A110包括红外线检测模块和微型中央控制处理器,红外线检测模块设置在高于4/5垃圾桶高度的垃圾桶内侧中,红外线检测模块与微型中央控制处理器相连。
红外线检测模块包括红外线传感器,红外线检测模块通过红外线传感器获取垃圾桶内的垃圾位置数据。
GPRS定位模块A120,用于获取垃圾桶的位置数据。
GPRS定位模块A120由信号接收端、信号采集及分析系统核心处理MCU、垃圾桶信号发射端、定位系统、IMX291LQR-C图像传感器和LDM距离传感器组成,定位系统为GPS定位系统或北斗卫星导航系统中的一种。
GPRS定位模块A120安装在垃圾桶的内顶壁;垃圾桶信号接收端、信号采集及分析系统核心处理MCU、垃圾桶信号发射端分别用于对采集到垃圾桶的信息进行接收、处理、发送;定位系统对垃圾桶的具体位置进行采集;IMX291LQR-C图像传感器对垃圾桶内部垃圾的影像进行采集;LDM301距离传感器对垃圾桶内部垃圾的高度位置进行采集。
第二获取模块A130,当垃圾位置数据不小于预设预值时,用于获取距离垃圾桶最近的三辆垃圾清运车的位置信息;
每辆垃圾清运车上均设置有GPS定位器,用于负责实时监测每辆垃圾清运车的位置,并将每辆垃圾清运车的位置信息发送给第二获取模块A130以处理。
第三获取模块A140,用于获取三辆垃圾清运车的运动轨迹以掌握垃圾清运车的清运进度、清运垃圾箱数;
第三获取模块A140,具有作业计划、车辆位置监控、出收车自动考勤和轨迹回放功能,用于监控清运进度、统计清运箱数、对违规作业进行警报以及统计作业量。
第三获取模块A140,包括:
监控单元,用于利用GPS设备监控垃圾清运车的GPS信号;
第一计算单元,用于计算垃圾桶所在区域内的垃圾清运车发出GPS信号的位置与垃圾桶的路线距离。
计算处理模块A150,用于根据位置信息、清运进度、清运垃圾箱数计算三辆垃圾清运车分别返回的时间和空间,将垃圾位置数据及表示收垃圾的指令发送给足够空间且返回时间最短的垃圾清运车;
具体的:(1)信号采集:利用GPS设备对GPS信号进行采集,并对采集到的信号作滤波处理;记录垃圾清运车的平均速度并累计产生历史平均速度值;
(2)道路预测和分析::a、以垃圾清运车当前位置与目标位置之间的几何直线段为半径,确定一个圆形区域,令该区域为巡航区域;b、在所述巡航区域内选择一条从垃圾清运车当前位置到目标位置之间的道路路径T,令该路径中各个路口所在的位置为定位点Pi,其中T=P1->…->Pn,i=1,…,n,n为大于1的自然数且表示路径T中的路口总数;利用与该路径T上的各个定位点按照路径T上的先后顺序每三个分成一组,计算每组定位点中位于路径T上的先后顺序中的首末两个定位点之间的几何直线距离作为预设半径值;利用所述每组3个定位点中的中间的定位点最近的垃圾桶所在的位置为圆心、所述预设半径值作为半径,对巡航区域内进行圆形网格划分从而将该巡航区域划分为多个巡航备选网格,各个巡航备选网格彼此之间存在交叉的点,令这些交叉的点为相交点,所述相交点构成相交点集合;通过如下迭代得到网格划分因子的计算值:
其中,Q定义为网格划分因子,dij表示由以相交点i为起点以相交点j为终点的路径权重,m表示整个路径网络中路径的权重之和,表示以相交点i为起点的所有路径的权重之和,表示以相交点j为终点的所有路径的权重之和,Ci表示相交点i被划分到的巡航备选网格,Cj表示相交点j被划分到的巡航备选网格,如果相交点i和相交点j被划分到同一个巡航备选网格,δ(Ci,Cj)的值取为1,否则δ(Ci,Cj)的值为0。
(3)生成巡航路径:继步骤b之后,c、若上述得到的网格划分因子的计算值大于(n/m)的比值的上整数,则沿着所述路径T向目标位置方向将步骤b中确定的各个巡航备选网格的圆心移动到距离原来的圆心距离次近的垃圾桶的位置,从而重新进行巡航备选网格的划分,再次经过步骤b的迭代,直到得到的网格划分因子的计算值小于或等于的比值的上整数;d、根据各个巡航备选网格的面积的平均值与垃圾清运车的历史平均速度值得到垃圾清运车行驶的时间界限,如果某一相交点到起点的时间超过该时间界限,则从待搜索相交点集合中将该相交点删除;e、重复步骤b、步骤c和步骤d,直到没有这种删除出现为止;f、将各个巡航备选网格按照其对应于此时的相交点集合中的相交点数量从大到小的顺序进行排序,确定其能够覆盖从垃圾清运车当前位置到目标位置之间的、在上述排序中占有优先顺序的巡航备选网格,将在此确定的巡航备选网格作为理想巡航备选网格;g、确定所述理想巡航备选网格中的定位点之间是否存在路径,如果存在则确定为巡航路径;h、如果步骤g中不存在所述路径,则更改路径T并重复步骤b至步骤g,直到确定巡航路径为止。
计算处理模块A150,包括:
第二计算单元,用于根据垃圾清运车的预定车速计算返回路径时间T1;
第三计算单元,用于根据垃圾清运车的清运进度计算剩余垃圾的清运时间T2;
第四计算单元,用于根据清运垃圾箱数计算垃圾清运车的剩余空间。
告警模块A160,用于向不及时清运垃圾的垃圾清运车发出警告并获取垃圾清运车返回的信息。
实施例二
本发明实施例提供了一种智能环卫管理方法,包括如下步骤:
S210获取垃圾桶内的垃圾位置数据;
获取垃圾桶内的垃圾位置数据,包括:
通过红外线传感器获取垃圾桶内的垃圾位置数据。
S220获取垃圾桶内的垃圾位置数据,之后,还包括:
获取垃圾桶的位置数据。
具体的,由GPRS定位器获取垃圾桶的位置数据。
GPRS定位器包括信号接收端、信号采集及分析系统核心处理MCU、垃圾桶信号发射端、定位系统、IMX291LQR-C图像传感器和LDM距离传感器组成,定位系统为GPS定位系统或北斗卫星导航系统中的一种。
GPRS定位模块A120安装在垃圾桶的内顶壁;垃圾桶信号接收端、信号采集及分析系统核心处理MCU、垃圾桶信号发射端分别用于对采集到垃圾桶的信息进行接收、处理、发送;定位系统对垃圾桶的具体位置进行采集;IMX291LQR-C图像传感器对垃圾桶内部垃圾的影像进行采集;LDM301距离传感器对垃圾桶内部垃圾的高度位置进行采集。
S230当垃圾位置数据不小于预设预值时,获取距离垃圾桶最近的三辆垃圾清运车的位置信息;
获取距离垃圾桶最近的三辆垃圾清运车的位置信息,包括:
利用GPS设备监控垃圾清运车的GPS信号;
计算垃圾桶所在区域内的垃圾清运车发出GPS信号的位置与垃圾桶的路线距离;
S240获取三辆垃圾清运车的运动轨迹以掌握垃圾清运车的清运进度、清运垃圾箱数;
S250根据位置信息、清运进度、清运垃圾箱数计算三辆垃圾清运车分别返回的时间和空间,将垃圾位置数据及表示收垃圾的指令发送给足够空间且返回时间最短的垃圾清运车;
根据位置信息、清运进度、清运垃圾箱数计算三辆垃圾清运车分别返回的时间,将垃圾位置数据及表示收垃圾的指令发送给返回时间最短的垃圾清运车,包括S251-S253:
S251根据垃圾清运车的预定车速计算返回路径时间T1;
S252根据垃圾清运车的清运进度计算剩余垃圾的清运时间T2;
S253根据清运垃圾箱数计算垃圾清运车的剩余空间。
根据位置信息、清运进度、清运垃圾箱数计算三辆垃圾清运车分别返回的时间,将垃圾位置数据及表示收垃圾的指令发送给返回时间最短的垃圾清运车,还包括:
(1)信号采集:利用GPS设备对GPS信号进行采集,并对采集到的信号作滤波处理;记录垃圾清运车的平均速度并累计产生历史平均速度值;
(2)道路预测和分析::a、以垃圾清运车当前位置与目标位置之间的几何直线段为半径,确定一个圆形区域,令该区域为巡航区域;b、在所述巡航区域内选择一条从垃圾清运车当前位置到目标位置之间的道路路径T,令该路径中各个路口所在的位置为定位点Pi,其中T=P1->…->Pn,i=1,…,n,n为大于1的自然数且表示路径T中的路口总数;利用与该路径T上的各个定位点按照路径T上的先后顺序每三个分成一组,计算每组定位点中位于路径T上的先后顺序中的首末两个定位点之间的几何直线距离作为预设半径值;利用所述每组3个定位点中的中间的定位点最近的垃圾桶所在的位置为圆心、所述预设半径值作为半径,对巡航区域内进行圆形网格划分从而将该巡航区域划分为多个巡航备选网格,各个巡航备选网格彼此之间存在交叉的点,令这些交叉的点为相交点,所述相交点构成相交点集合;通过如下迭代得到网格划分因子的计算值:
其中,Q定义为网格划分因子,dij表示由以相交点i为起点以相交点j为终点的路径权重,m表示整个路径网络中路径的权重之和,表示以相交点i为起点的所有路径的权重之和,表示以相交点j为终点的所有路径的权重之和,Ci表示相交点i被划分到的巡航备选网格,Cj表示相交点j被划分到的巡航备选网格,如果相交点i和相交点j被划分到同一个巡航备选网格,δ(Ci,Cj)的值取为1,否则δ(Ci,Cj)的值为0。
(3)生成巡航路径:继步骤b之后,c、若上述得到的网格划分因子的计算值大于(n/m)的比值的上整数,则沿着所述路径T向目标位置方向将步骤b中确定的各个巡航备选网格的圆心移动到距离原来的圆心距离次近的垃圾桶的位置,从而重新进行巡航备选网格的划分,再次经过步骤b的迭代,直到得到的网格划分因子的计算值小于或等于的比值的上整数;d、根据各个巡航备选网格的面积的平均值与垃圾清运车的历史平均速度值得到垃圾清运车行驶的时间界限,如果某一相交点到起点的时间超过该时间界限,则从待搜索相交点集合中将该相交点删除;e、重复步骤b、步骤c和步骤d,直到没有这种删除出现为止;f、将各个巡航备选网格按照其对应于此时的相交点集合中的相交点数量从大到小的顺序进行排序,确定其能够覆盖从垃圾清运车当前位置到目标位置之间的、在上述排序中占有优先顺序的巡航备选网格,将在此确定的巡航备选网格作为理想巡航备选网格;g、确定所述理想巡航备选网格中的定位点之间是否存在路径,如果存在则确定为巡航路径;h、如果步骤g中不存在所述路径,则更改路径T并重复步骤b至步骤g,直到确定巡航路径为止。
S260向不及时清运垃圾的垃圾清运车发出警告并获取垃圾清运车返回的信息。
本发明,当获取到垃圾收集位当前的桶身总承装垃圾物高度信息到达阈值时,获取垃圾收集位周边的垃圾清运车位置信息,并向所述垃圾清运车发送需要垃圾清运的垃圾收集位的位置,使所述垃圾清运车对所述垃圾收集位进行垃圾清运;这样可以及时调配垃圾清运车进行垃圾清运,而且避免人工监控,实现集中监管、集中调度、合理分配。
在本申请所提供的实施例中,应该理解到,所揭露的方法、,可以通过其它的方式实现。例如,以上所描述的方法实施例仅仅是示意性的,例如,所述步骤的划分,仅仅为一种逻辑划分,实际实现时可以有另外的划分方式,例如多个模块或组件可以结合或者可以集成到另一个系统,或一些特征可以忽略,或不执行。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。
以上所述,仅为本发明的具体实施方式,但本发明的保护范围并不局限于此,任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内,可轻易想到各种等效的修改或替换,这些修改或替换都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此,本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为准。
Claims (10)
1.一种智能环卫管理系统,其特征在于,包括:
第一获取模块,用于获取垃圾桶内的垃圾位置数据;
第二获取模块,当垃圾位置数据不小于预设预值时,用于获取距离所述垃圾桶最近的三辆垃圾清运车的位置信息;
第三获取模块,用于获取所述三辆垃圾清运车的运动轨迹以掌握垃圾清运车的清运进度、清运垃圾箱数;
计算处理模块,用于根据所述位置信息、清运进度、清运垃圾箱数计算所述三辆垃圾清运车分别返回的时间和空间,将所述垃圾位置数据及表示收垃圾的指令发送给足够空间且返回时间最短的垃圾清运车;
告警模块,用于向不及时清运垃圾的垃圾清运车发出警告并获取垃圾清运车返回的信息。
2.根据权利要求1所述的智能环卫管理系统,其特征在于,所述第一获取模块,通过红外线传感器获取垃圾桶内的垃圾位置数据。
3.根据权利要求2所述的智能环卫管理系统,其特征在于,还包括GPRS定位模块:
所述GPRS定位模块,用于获取所述垃圾桶的位置数据。
4.根据权利要求1-3任意一项所述的智能环卫管理系统,其特征在于,所述第三获取模块,包括:
监控单元,用于利用GPS设备监控垃圾清运车的GPS信号;
第一计算单元,用于计算垃圾桶所在区域内的垃圾清运车发出GPS信号的位置与所述垃圾桶的路线距离。
5.根据权利要求4所述的智能环卫管理系统,其特征在于,所述计算处理模块,包括:
第二计算单元,用于根据垃圾清运车的预定车速计算返回路径时间T1;
第三计算单元,用于根据垃圾清运车的清运进度计算剩余垃圾的清运时间T2;
第四计算单元,用于根据清运垃圾箱数计算垃圾清运车的剩余空间。
6.一种智能环卫管理方法,其特征在于,包括如下步骤:
获取垃圾桶内的垃圾位置数据;
当垃圾位置数据不小于预设预值时,获取距离所述垃圾桶最近的三辆垃圾清运车的位置信息;
获取所述三辆垃圾清运车的运动轨迹以掌握垃圾清运车的清运进度、清运垃圾箱数;
根据所述位置信息、清运进度、清运垃圾箱数计算所述三辆垃圾清运车分别返回的时间和空间,将所述垃圾位置数据及表示收垃圾的指令发送给足够空间且返回时间最短的垃圾清运车;
向不及时清运垃圾的垃圾清运车发出警告并获取垃圾清运车返回的信息。
7.根据权利要求6所述的智能环卫管理方法,其特征在于,所述获取垃圾桶内的垃圾位置数据,包括:
通过红外线传感器获取垃圾桶内的垃圾位置数据。
8.根据权利要求7所述的智能环卫管理方法,其特征在于,所述获取垃圾桶内的垃圾位置数据,之后,还包括:
获取所述垃圾桶的位置数据。
9.根据权利要求6-8任意一项所述的智能环卫管理方法,其特征在于,所述获取距离垃圾桶最近的三辆垃圾清运车的位置信息,包括:
利用GPS设备监控垃圾清运车的GPS信号;
计算垃圾桶所在区域内的垃圾清运车发出GPS信号的位置与所述垃圾桶的路线距离。
10.根据权利要求9所述的智能环卫管理方法,其特征在于,所述根据位置信息、清运进度、清运垃圾箱数计算所述三辆垃圾清运车分别返回的时间,将所述垃圾位置数据及表示收垃圾的指令发送给返回时间最短的垃圾清运车,包括:
根据垃圾清运车的预定车速计算返回路径时间T1;
根据垃圾清运车的清运进度计算剩余垃圾的清运时间T2;
根据清运垃圾箱数计算垃圾清运车的剩余空间。
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