CN111301896A - 一种垃圾高效收集方法及系统、计算机与存储介质 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种垃圾高效收集方法及系统、计算机及存储介质，其包括如下步骤：实时监测各垃圾桶内的垃圾数据；根据垃圾桶内的垃圾数据对垃圾桶进行分级处理；建立清运点拓扑结构数据库；获取第一层级垃圾桶中的边缘垃圾桶位置信息并转为第二层级垃圾桶；运用模拟退火算法使地图路径规划模块生成第1推荐路线；获取垃圾车最优收集路线。本发明通过地图路径规划模块生成包括第一层级垃圾桶的第1推荐路线后，再将第二层级垃圾桶的位置插入至第1推荐路线，为保证收集路线的垃圾桶的垃圾量总和与垃圾车的装载量相互匹配，再对收集路线上的第二层级垃圾桶进行剔除，从而获得最终收集路线，显著提高城市垃圾的收集和管理效率。
Description
技术领域
本发明涉及环卫垃圾收集技术领域，尤其是涉及一种垃圾高效收集方法及系统、计算机与存储介质。
背景技术
垃圾收集一般采用垃圾桶收集法，我国城市各地固定位置处均分布有垃圾桶，环卫工人可以控制垃圾车行驶至各个位置点的垃圾桶，并将垃圾桶中装载的垃圾物倾倒至垃圾车中，直至达到垃圾车的最大容量后返回垃圾站，清空垃圾车后继续到下一个垃圾桶进行垃圾收集，如此重复进行垃圾清运。因此，如何在较优成本范围内，解决区域内垃圾清运中转规划问题是在城市垃圾处理过程中应当予以考虑并解决的问题。
发明内容
基于此，有必要针对现有技术的不足，提供一种垃圾高效收集方法及系统、计算机与存储介质，有效解决垃圾车运行和收集垃圾效率低的问题。
为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案：
本发明提供了一种垃圾高效收集方法，其包括如下步骤：
步骤S110、实时监测各垃圾桶内的垃圾数据；
步骤S120、根据垃圾桶内的垃圾数据对垃圾桶进行分级处理，将垃圾桶分级为第一层级垃圾桶、第二层级垃圾桶及第三层级垃圾桶；
步骤S130、建立清运点拓扑结构数据库，将垃圾车出发点、垃圾站、垃圾桶的位置数据录入到清运点拓扑结构数据库，并通过现有地图获取各个垃圾桶点位之间的路径耗费数据并存储至清运点拓扑结构数据库，该路径耗费代表了两垃圾桶点位之间垃圾车行驶的难易程度；
步骤S140、获取第一层级垃圾桶中的边缘垃圾桶位置信息，将边缘垃圾桶转为第二层级垃圾桶；
步骤S150、将垃圾桶的位置信息和垃圾车的运行状态信息反馈给地图路径规划模块，运用模拟退火算法使所述地图路径规划模块生成第1推荐路线；
步骤S160、将第二层级垃圾桶位置逐个插入至地图路径规划模块生成的第 1推荐路线内，获取垃圾车最优收集路线。
第二方面，本发明提供了一种垃圾高效收集系统，其包括：
实时监测模块，用于实时监测各垃圾桶内的垃圾数据；
垃圾桶分级模块，用于根据垃圾桶内的垃圾数据对垃圾桶进行分级处理，将垃圾桶分级为第一层级垃圾桶、第二层级垃圾桶及第三层级垃圾桶；
清运点拓扑结构模块，用于建立清运点拓扑结构数据库，将垃圾车出发点、垃圾站、垃圾桶的位置数据提前录入到清运点拓扑结构数据库，并通过现有地图获取各个垃圾桶点位之间的路径耗费数据并存储至清运点拓扑结构数据库，该路径耗费代表了两垃圾桶点位之间垃圾车行驶的难易程度；
垃圾桶边缘点筛选模块，用于获取第一层级垃圾桶中的边缘垃圾桶位置信息，将边缘垃圾桶转为第二层级垃圾桶；
地图路径规划模块，用于接收垃圾桶的位置信息和垃圾车的运行状态信息，运用模拟退火算法生成第1推荐路线；
垃圾桶顺路点插点模块，用于将第二层级垃圾桶位置逐个插入至地图路径规划模块生成的第1推荐路线内，获取垃圾车最优收集路线。
第三方面，本发明提供了一种计算机，其包括存储器及处理器，所述存储器上存储有计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现上述的一种垃圾高效收集方法。
第四方面，本发明提供了一种存储介质，其存储有计算机程序，所述计算机程序包括程序指令，所述程序指令当被执行时实现上述的一种垃圾高效收集方法。
综上所述，本发明提供的一种垃圾高效收集方法及系统、计算机与存储介质通过地图路径规划模块生成包括第一层级垃圾桶的第1推荐路线后，再将第二层级垃圾桶的位置插入至第1推荐路线，为保证收集路线的垃圾桶的垃圾量总和与垃圾车的装载量相互匹配，再对收集路线上的第二层级垃圾桶进行剔除，从而获得最终收集路线，显著提高城市垃圾的收集和管理效率。
附图说明
图1为本发明实施例提供的第一种垃圾高效收集方法的流程示意图。
图2为本发明实施例提供的第二种一种垃圾高效收集方法的流程示意图。
图3为本发明实施例提供的第一种垃圾高效收集系统的结构框图。
图4为本发明实施例提供的第二种一种垃圾高效收集系统的结构框图。
图5为本发明实施例提供的一种计算机的结构框图；
图6A为本发明实施例提供的垃圾桶位置分布示意图；
图6B为图6A中根据垃圾桶位置标记为区域1及区域2的分布示意图。
具体实施方式
为能进一步了解本发明的特征、技术手段以及所达到的具体目的、功能，下面结合附图与具体实施方式对本发明作进一步详细描述。
图1是本发明实施例提供的第一种垃圾高效收集方法的流程示意图，如图1 所示，该一种垃圾高效收集方法可以在控制垃圾车运行的控制平台上执行，该一种垃圾高效收集方法包括步骤S110-步骤S130，具体如下：
步骤S110、实时监测各垃圾桶内的垃圾数据，其中，所述垃圾数据包括垃圾桶内的垃圾重量数据或垃圾体积数据等，优选为垃圾的重量数据。
具体地，所述垃圾桶内放置有激光测量装置，所述激光测量装置通过双面胶粘贴在垃圾桶内上端部，并对垃圾桶内的垃圾数据进行监控并发送信号给控制平台。
在实际使用中，如图6A和图6B所示，地图中的水滴图标表示垃圾桶，水滴图标的位置表示垃圾桶实际所在城市中的位置，水滴图标上的数字表示该垃圾桶的垃圾重量数值，此处为了简约表示，将垃圾重量四舍五入后只保留了整位数。
在一个实施例中，所述激光测量装置内还设置有通讯模块，所述通讯模块带有基站定位功能，使得激光测量装置通过基站定位功能进行定位，并获取垃圾桶的位置信息，此为已知技术，在此不必赘述。
步骤S120、根据垃圾桶内的垃圾数据对垃圾桶进行分级处理，将垃圾桶分级为第一层级垃圾桶、第二层级垃圾桶及第三层级垃圾桶，具体地，预设第一阈值及第二阈值，将垃圾数据不小于第一阈值的垃圾桶预设为第一层级垃圾桶，将垃圾数据不小于第二阈值且小于第一阈值的垃圾桶预设为第二层级垃圾桶，将垃圾数据小于第二阈值的垃圾桶预设为第三层级垃圾桶，优选为，第一阈值为0.6，第二阈值为0.3；其中，第一层级垃圾桶为垃圾车收集的核心垃圾桶，第二层级垃圾桶为垃圾车收集的备选垃圾桶，第三层级垃圾桶为垃圾车收集的一定不选垃圾桶。
步骤S130、建立清运点拓扑结构数据库，将垃圾车出发点、垃圾站、垃圾桶的位置数据通过控制平台提前录入到清运点拓扑结构数据库，并通过现有地图获取各个垃圾桶点位之间的路径耗费数据并存储至清运点拓扑结构数据库，该路径耗费代表了两垃圾桶点位之间垃圾车行驶的难易程度，其中，现有地图包括百度地图、高德地图、谷歌地图等，此外，清运点拓扑结构数据库还包括激光测量装置在垃圾桶中的安装高度、垃圾桶满溢高度、激光测量装置编号、垃圾桶名称等。
具体地，路径耗费为两垃圾桶点位之间车辆按路径行驶难易程度的参数，可通过调用高德地图API的方式进行获取，该参数实际上是用数字的大小来表达，数字大即需要更长的时间通过，数字小即需要更短的时间通过，该参数综合考虑了两垃圾桶点位之间路径的距离、拥堵情况、车辆平均行驶速度等因素。步骤S120与步骤S130没有一定的逻辑关系，可以先执行步骤S120再执行步骤 S130，也可以先执行步骤S130再执行步骤S120，或者同时执行。
步骤S140、获取第一层级垃圾桶中的边缘垃圾桶位置信息，将边缘垃圾桶转为第二层级垃圾桶，具体地，从清运点拓扑结构数据库调取垃圾车出发点与核心垃圾桶之间的路径耗费数据及两第一层级垃圾桶之间的所有路径耗费数据，将各个第一层级垃圾桶分别与其他第一层级垃圾桶之间的路径耗费进行加和，组建数据集P1，设定第一层级垃圾桶的数量为K，对数据集P1中各个第一层级垃圾桶对应的路径耗费总和从大到小进行排列，将数据集P1中排名靠前的 KX％的值对应的第一层级垃圾桶作为边缘垃圾桶并转为第二层级垃圾桶，其中， X＝0～100，X可根据需要设定为40。
在实际使用中，当司机需要进行垃圾收集时，通过智能手机打开控制平台APP端软件，进入参数设置界面可根据实际需要分别对第一阈值、第二阈值及 X的参数进行自由设置，从而对第一层级垃圾桶、第二层级垃圾桶及第三层级垃圾桶进行灵活调节，当夏季、假期、周末等垃圾量产量较大时可调高数值，应对高负荷的工作，当其他垃圾量产量较小的时期可调低数值，以保证充分使用垃圾车的车辆容积。
步骤S150、将垃圾桶的位置信息和垃圾车的运行状态信息反馈给地图路径规划模块，运用模拟退火算法使所述地图路径规划模块生成第1推荐路线，其中，垃圾桶的位置信息由设置在垃圾桶内的激光测量装置提供，垃圾车的运行状态包括垃圾车出发点位置、垃圾站的位置。
在实际应用中，为了使垃圾车按照推荐路线行驶时，尽量不会遇到交通拥堵的情况，以使垃圾车能够尽快抵达目标垃圾桶处及时清理垃圾，所述推荐路线为地图路线规划模块参照区域内的当前交通路况，生成的避免交通拥堵的规划路线。具体实现中，由地图路线规划模块获取当前交通路况信息，地图路线规划模块根据当前交通路况信息，生成若干畅行路线，所述畅行路线是使垃圾车能够通畅行驶不会遇到交通拥堵的路线，畅行路线可能会有多条，地图路线规划模块需要从多条畅行路线中，选出一个最终的推荐路线，以指引垃圾车的行进。进一步地，获取若干畅行路线的优先级，将优先级最高的畅行路线设置为推荐路线，这里所述的优先级可以具体情况进行设定，比如根据路程最短的方案来确定，此时路径耗费指代两垃圾桶之间的距离路程，也即路程长度越大，对应的畅行路线的优先级越低；比如根据时间最短的方案来进行确定，此时路径耗费可通过两垃圾桶之间的路程除以垃圾车的平均速度，再加入实时路况等因素作为参数得到，也即到达目标垃圾桶处所需的时间越大，对应的畅行路线的优先级越低；或者，可以将生成的若干条畅行路线展示给垃圾车司机，由垃圾车司机根据个人意愿来从中选出推荐路线，优先级的设定不限于本实施例所述，本领域技术人员根据具体情况和对推荐路线的期望要求来灵活设置。
本实施例中，推荐路线的计算、规划和生成方法可以参照现有地图路线规划模块的内置功能算法等，本实施例不再赘述，同时推荐路线的计算、规划和生成方法所要数据储存能力和计算能力利用云服务器实现，实际中使用阿里云、微软云、腾讯云等云服务器，实现在世界各地的部署。
在实际使用中，如图6B所示，地图中包括第一层级垃圾桶的区域为区域1 和区域2，区域1有3个的第一层级垃圾桶，区域2有1个的第一层级垃圾桶，区域2离区域1较远，但同所属一个司机管理，由于区域2中第一层级垃圾桶和其他第一层级垃圾桶离的较远，所以地图路径规划模块生成的推荐路线中既去区域1第一层级垃圾桶也去区域2第一层级垃圾桶就就会导致路径过长，效率不高，此时采取先把区域1中第一层级垃圾桶、区域1以及周边的第二层级垃圾桶优先进行收集，装满一辆车，使地图路径规划模块生成的第一次推荐路线的收集效率最大；随着第一次推荐路线的出行结束，地图路径规划模块再生成第二次推荐路线去收集区域2的第一层级垃圾桶及周边第二层级垃圾桶的方式，有效节约了时间及收集成本。
其中，步骤150、将垃圾桶的位置信息和垃圾车的运行状态信息反馈给地图路径规划模块，运用模拟退火算法使所述地图路径规划模块生成第1推荐路线的方法，包括如下步骤：
运用模拟退火算法，将垃圾车出发点位置、垃圾站位置及经步骤S140筛选后的第一层级垃圾桶位置输入至模拟退火算法中，确定第一层级垃圾桶行驶顺序和垃圾车行驶路线；具体地，以垃圾车出发点位置为起点，以垃圾站位置为终点，运用模拟退火算法计算出垃圾车从起点到终点经过所有第一层级垃圾桶位置的所有路径耗费和，搜索路径耗费和最低时第一层级垃圾桶位置的收集排序，从而使得所述地图路径规划模块生成第1推荐路线。
步骤S160、将第二层级垃圾桶位置逐个插入至地图路径规划模块生成的第 1推荐路线内，获取垃圾车最优收集路线，以最终得出一条同时拥有第一层级垃圾桶和第二层级垃圾桶的垃圾车最优收集路线，从而进一步提高垃圾车收集垃圾的收集效率。
其中，将第二层级垃圾桶位置逐个插入至地图路径规划模块生成的第1推荐路线内，获取垃圾车最优收集路线的方法包括如下步骤：
步骤S160-1、选取一个第二层级垃圾桶位置，将该第二层级垃圾桶位置插入至地图路径规划模块生成的第1推荐路线内，遍历将该第二层级垃圾桶位置插入至第1推荐路线上的所有路线，获取路径效率最高的第2推荐路线；若路径效率最高的第2推荐路线的路径效率大于第1推荐路线的路径效率，则在路径效率最高的第2推荐路线中增加该第二层级垃圾桶的位置，将第2推荐路线设置为垃圾车最优收集路线；若路径效率最高的第2推荐路线的路径效率不大于第1推荐路线的路径效率，则在路径效率最高的第2推荐路线中剔除该第二层级垃圾桶的位置，将第1推荐路线设置为垃圾车最优收集路线；其中，路径效率＝推荐路线上垃圾桶垃圾量之和/推荐路线上两点之间的路径耗费总和；
步骤S160-2、将另一第二层级垃圾桶的位置插入至路径效率最高的第2推荐路线内，遍历将该第二层级垃圾桶位置插入至路径效率最高的第2推荐路线上的所有路线，获取路径效率最高的第3推荐路线，若路径效率最高的第3推荐路线的路径效率大于路径效率最高的第2推荐路线的路径效率，则在路径效率最高的第3推荐路线中增加该第二层级垃圾桶的位置，将路径效率最高的第3 推荐路线设置为垃圾车最优收集路线；若路径效率最高的第3推荐路线的路径效率不大于路径效率最高的第2推荐路线的路径效率，则在路径效率最高的第3 推荐路线中剔除该第二层级垃圾桶的位置，将路径效率最高的第2推荐路线设置为垃圾车最优收集路线；
步骤S160-3、重复上述操作直至遍历其他所有第二层级垃圾桶，获取路径效率最高的第N推荐路线，若路径效率最高的第N推荐路线的路径效率大于路径效率最高的第N-1推荐路线的路径效率，则在路径效率最高的第N推荐路线中增加该第二层级垃圾桶的位置，将路径效率最高的第N推荐路线设置为垃圾车最优收集路线；若路径效率最高的第N推荐路线的路径效率不大于路径效率最高的第N-1推荐路线的路径效率，则在路径效率最高的第N推荐路线中剔除该第二层级垃圾桶的位置，将路径效率最高的第N-1推荐路线设置为垃圾车最优收集路线；其中，N≥2，优选为N≥3。
为更好地阐述本发明步骤S160的内容，通过一个例子来阐述本发明步骤 S160的工作过程，假设运用模拟退火算法使所述地图路径规划模块生成一条包括第一层级垃圾桶的推荐路线，推荐路线顺序依次为P(起点)、P(A)、P(B)、 P(C)、P(终点)，第二层级垃圾桶为P(E)、P(F)，推荐路线P(起点)、P(A)、 P(B)、P(C)、P(终点)两点之间的路径耗费表达式分别为C(起点A)+C(AB) +C(BC)+C(C终点)，P(A)、P(B)、P(C)垃圾桶对应的垃圾量表达式分别为H(A)、H(B)、H(C)，其中推荐路线顺序为P(起点)、P(A)、P(B)、 P(C)、P(垃圾站)收集路线的路径效率W(1)＝[H(A)+H(B)+H(C)]/[C(起点 A)+C(AB)+C(BC)+C(C终点)]，遍历将E点插入推荐路线中的所有可能性，其中路径效率最高的一种插入方式对应的新推荐路线的路径效率为W(E1)，若W(E1)>W(1)，则地图路径规划模块接受这种插入方式而得到的新推荐路线，反之若W(E1)≤W(1)，则放弃在新推荐路线中插入此E点；重复此操作，遍历将F点插入至新推荐路线中的所有可能性，其中路径效率最高的一种插入方式对应的另一新推荐路线的路径效率为W(F1)，若W(F1)>W(E1)，则地图路径规划模块接受这种插入方式而得到的另一新推荐路线，反之若W(F1) ≤W(E1)，则放弃在另一新推荐路线中插入此F点。
图2是本发明实施例提供的第二种垃圾高效收集方法的流程示意图，如图2 所示，所述步骤S160之后，还包括：
步骤S170、将垃圾车最优收集路线上垃圾桶的垃圾量进行加和，并与垃圾车的装载量进行比较，若垃圾车最优收集路线上垃圾桶的垃圾量的总和大于垃圾车的装载量，则转入步骤S180；若垃圾车最优收集路线上垃圾桶的垃圾量的总和不大于垃圾车的装载量，则垃圾车按照垃圾车最优收集路线对垃圾桶内的垃圾进行收集处理。
步骤S180、将垃圾车最优收集路线上的第二层级垃圾桶位置逐个从垃圾车最优收集路线上剔除，对比剔除前后垃圾车最优收集路线的路径效率，将对垃圾车最优收集路线的路径效率正向影响最小的第二层级垃圾桶点位剔除，重复上述操作遍历其他第二层级垃圾桶，直到剔除第二层级垃圾桶后的垃圾车最优收集路线的垃圾桶的垃圾量总和不大于垃圾车的装载量，获取垃圾车最终收集路线，从而实现垃圾车最终收集路线上垃圾桶的垃圾量总和与垃圾车装载量的相互匹配效果。
其中，步骤S180、将垃圾车最优收集路线上的第二层级垃圾桶位置逐个从垃圾车最优收集路线上剔除，对比剔除前后垃圾车最优收集路线的路径效率，将对垃圾车最优收集路线的路径效率正向影响最小的第二层级垃圾桶点位剔除，重复上述操作遍历其他第二层级垃圾桶，直到剔除第二层级垃圾桶后的垃圾车最优收集路线的垃圾桶的垃圾量总和不大于垃圾车的装载量，获取垃圾车最终收集路线的方法包括如下步骤：
步骤S180-1、在垃圾车最优收集路线上选取一个x1位置的第二层级垃圾桶进行剔除，获取剔除x1位置第二层级垃圾桶后的垃圾车最优收集路线的路径效率与剔除x1位置第二层级垃圾桶前的垃圾车最优收集路线的路径效率的路径效率差Δx1；
步骤S180-2、在垃圾车最优收集路线上选取一个x1+1位置的第二层级垃圾桶进行剔除，获取剔除x1+1位置第二层级垃圾桶后的垃圾车最优收集路线的路径效率与剔除x1+1位置第二层级垃圾桶前的垃圾车最优收集路线的路径效率的路径效率差Δ(x1+1)；
步骤S180-3、比较路径效率差Δ(x1+1)与Δx1，将路径效率差最小的第二层级垃圾桶位置从垃圾车最优收集路线上剔除，获取第1收集路线；
步骤S180-4、比较第1收集路线的垃圾桶的垃圾量总和与垃圾车的装载量，若第1收集路线的垃圾桶的垃圾量总和大于垃圾车的装载量，则转入步骤 S180-5；若第1收集路线的垃圾桶的垃圾量总和不大于垃圾车的装载量，则将第 1收集路线设置为最终收集路线；
步骤S180-5、在第1收集路线上选取一个x2位置的第二层级垃圾桶进行剔除，获取剔除x2位置第二层级垃圾桶后的第1收集路线的路径效率与剔除x2位置第二层级垃圾桶前的第1收集路线的路径效率的路径效率差Δx2；
步骤S180-6、在第1收集路线上选取一个x2+1位置的第二层级垃圾桶进行剔除，获取剔除x2+1位置第二层级垃圾桶后的第1收集路线的路径效率与剔除 x2+1位置第二层级垃圾桶前的第1收集路线的路径效率的路径效率差Δ(x2+1)；
步骤S180-7、比较路径效率差Δ(x2+1)与Δx2，将路径效率差最小的第二层级垃圾桶位置从第1收集路线上剔除，获取第2收集路线；
步骤S180-8、比较第2收集路线的垃圾桶的垃圾量总和与垃圾车的装载量，若第2收集路线的垃圾桶的垃圾量总和大于垃圾车的装载量，则转入步骤 S180-9；若第2收集路线的垃圾桶的垃圾量总和不大于垃圾车的装载量，则将第2收集路线设置为最终收集路线；
步骤S180-9、在第n-1收集路线上选取一个xn位置的第二层级垃圾桶进行剔除，获取剔除xn位置第二层级垃圾桶后的第n-1收集路线的路径效率与剔除 xn位置第二层级垃圾桶前的第n-1收集路线的路径效率的路径效率差Δxn；
步骤S180-10、在第n-1收集路线上选取一个xn+1位置的第二层级垃圾桶进行剔除，获取剔除xn+1位置第二层级垃圾桶后的第n-1收集路线的路径效率与剔除xn+1位置第二层级垃圾桶前的第n-1收集路线的路径效率的路径效率差Δ (xn+1)；
步骤S180-11、比较路径效率差Δ(xn+1)与Δxn，将路径效率差最小的第二层级垃圾桶位置从第n-1收集路线上剔除，获取第n收集路线；
步骤S180-12、比较第n收集路线的垃圾桶的垃圾量总和与垃圾车的装载量，直至第n收集路线的垃圾桶的垃圾量总和不大于垃圾车的装载量，则将第n收集路线设置为最终收集路线，其中n≥2。
为更好地阐述本发明步骤S180的内容，通过一个例子来阐述本发明步骤 S180的工作过程，假设通过步骤S160获得垃圾车最优收集路线P(起点)、P (A)、P(B)、P(C)、P(终点)，其中垃圾车最优收集路线P(起点)、P(A)、 P(B)、P(C)、P(终点)两点之间的路径耗费表达式分别为C(起点A)、C(AB)、 C(BC)、C(C终点)，P(A)、P(B)、P(C)垃圾桶对应的垃圾量表达式分别为H(A)、H(B)、H(C)，垃圾车装载量的表达式为H(垃圾车装载量) 垃圾车最优收集路线P(起点)、P(A)、P(B)、P(C)、P(终点)的路径效率W(1)＝[H(A)+H(B)+H(C)]/[C(起点A)+C(AB)+C(BC)+C(C终点)]，垃圾车最优收集路线H(总)＝H(A)+H(B)+H(C)；然后随机将P(A)、P(B)、 P(C)中的一个第二层级垃圾桶位置从垃圾车最优收集路线中剔除，计算垃圾车最优收集路线中剔除X位置垃圾桶后的路径效率W(去X)，得到ΔW＝＝W(1) -W(去X)，将ΔW值最小对应的垃圾桶位置从垃圾车最优收集路线中剔除，在对比剔除ΔW值最小对应的垃圾桶位置后的H(总)与H(垃圾车装载量) 的值大小，直至H(总)<H(垃圾车装载量)，则剔除结束。
本发明一种垃圾高效收集方法通过地图路径规划模块生成包括第一层级垃圾桶的第1推荐路线后，再将第二层级垃圾桶的位置插入至第1推荐路线，为保证收集路线的垃圾桶的垃圾量总和与垃圾车的装载量相互匹配，再对收集路线上的第二层级垃圾桶进行剔除，从而获得最终收集路线，显著提高城市垃圾的收集和管理效率。
图3是本发明实施例提供的一种垃圾高效收集系统的结构框图，如图3所示，对应于上述一种垃圾高效收集方法，本发明还提供一种垃圾高效收集系统，该一种垃圾高效收集系统包括用于执行上述一种垃圾高效收集方法的模块，该系统可以被配置于计算机等终端，本发明提供一种垃圾高效收集系统，通过地图路径规划模块生成包括第一层级垃圾桶的第1推荐路线后，再将第二层级垃圾桶的位置插入至第1推荐路线，为保证收集路线的垃圾桶的垃圾量总和与垃圾车的装载量相互匹配，再对收集路线上的第二层级垃圾桶进行剔除，从而获得最终收集路线，显著提高城市垃圾的收集和管理效率。
具体地，请参考图3，该一种垃圾高效收集系统包括实时监测模块、垃圾桶分级模块、清运点拓扑结构模块、垃圾桶边缘点筛选模块、地图路径规划模块、垃圾桶顺路点插点模块。
实时监测模块110，用于实时监测各垃圾桶内的垃圾数据；
垃圾桶分级模块120，用于根据垃圾桶内的垃圾数据对垃圾桶进行分级处理，将垃圾桶分级为第一层级垃圾桶、第二层级垃圾桶及第三层级垃圾桶；
清运点拓扑结构模块130，用于建立清运点拓扑结构数据库，将垃圾车出发点、垃圾站、垃圾桶的位置数据提前录入到清运点拓扑结构数据库，并通过现有地图获取各个垃圾桶点位之间的路径耗费数据并存储至清运点拓扑结构数据库，该路径耗费代表了两垃圾桶点位之间垃圾车行驶的难易程度；
垃圾桶边缘点筛选模块140，用于获取第一层级垃圾桶中的边缘垃圾桶位置信息，将边缘垃圾桶转为第二层级垃圾桶；
地图路径规划模块150，用于接收垃圾桶的位置信息和垃圾车的运行状态信息，运用模拟退火算法生成第1推荐路线；
垃圾桶顺路点插点模块160，用于将第二层级垃圾桶位置逐个插入至地图路径规划模块生成的第1推荐路线内，获取垃圾车最优收集路线。
图4是本发明实施例提供的第二种垃圾高效收集系统的结构框图。如图4 所示，本实施例提供的一种垃圾高效收集系统是在上述一种垃圾高效收集系统的基础上增加了垃圾车超载再筛选模块170，所述垃圾车超载再筛选模块170用于将垃圾车最优收集路线上垃圾桶的垃圾量进行加和，并与垃圾车的装载量进行比较，若垃圾车最优收集路线上垃圾桶的垃圾量的总和大于垃圾车的装载量，则将垃圾车最优收集路线上的第二层级垃圾桶位置逐个从垃圾车最优收集路线上剔除，对比剔除前后垃圾车最优收集路线的路径效率，将对垃圾车最优收集路线的路径效率正向影响最小的第二层级垃圾桶点位剔除，重复上述操作遍历其他第二层级垃圾桶，直到剔除第二层级垃圾桶后的垃圾车最优收集路线的垃圾桶的垃圾量总和不大于垃圾车的装载量，获取垃圾车最终收集路线。
在一个实施例中，所述地图路径规划模块150具体用于：
以垃圾车出发点位置为起点，以垃圾站位置为终点，运用模拟退火算法计算出垃圾车从起点到终点经过所有第一层级垃圾桶位置的所有路径耗费和，搜索路径耗费和最低时第一层级垃圾桶位置的收集排序，从而生成第1推荐路线。
在一个实施例中，所述垃圾桶顺路点插点模块160具体用于：
选取一个第二层级垃圾桶位置，将该第二层级垃圾桶位置插入至地图路径规划模块生成的第1推荐路线内，遍历将该第二层级垃圾桶位置插入至第1推荐路线上的所有路线，获取路径效率最高的第2推荐路线；若路径效率最高的第2推荐路线的路径效率大于第1推荐路线的路径效率，则在路径效率最高的第2推荐路线中增加该第二层级垃圾桶的位置，将第2推荐路线设置为垃圾车最优收集路线；若路径效率最高的第2推荐路线的路径效率不大于第1推荐路线的路径效率，则在路径效率最高的第2推荐路线中剔除该第二层级垃圾桶的位置，将第1推荐路线设置为垃圾车最优收集路线；其中，路径效率＝推荐路线上垃圾桶垃圾量之和/推荐路线上两点之间的路径耗费总和；
将另一第二层级垃圾桶的位置插入至路径效率最高的第2推荐路线内，遍历将该第二层级垃圾桶位置插入至路径效率最高的第2推荐路线上的所有路线，获取路径效率最高的第3推荐路线，若路径效率最高的第3推荐路线的路径效率大于路径效率最高的第2推荐路线的路径效率，则在路径效率最高的第3推荐路线中增加该第二层级垃圾桶的位置，将路径效率最高的第3推荐路线设置为垃圾车最优收集路线；若路径效率最高的第3推荐路线的路径效率不大于路径效率最高的第2推荐路线的路径效率，则在路径效率最高的第3推荐路线中剔除该第二层级垃圾桶的位置，将路径效率最高的第2推荐路线设置为垃圾车最优收集路线；
重复上述操作直至遍历其他所有第二层级垃圾桶，获取路径效率最高的第N 推荐路线，若路径效率最高的第N推荐路线的路径效率大于路径效率最高的第 N-1推荐路线的路径效率，则在路径效率最高的第N推荐路线中增加该第二层级垃圾桶的位置，将路径效率最高的第N推荐路线设置为垃圾车最优收集路线；若路径效率最高的第N推荐路线的路径效率不大于路径效率最高的第N-1推荐路线的路径效率，则在路径效率最高的第N推荐路线中剔除该第二层级垃圾桶的位置，将路径效率最高的第N-1推荐路线设置为垃圾车最优收集路线；其中， N≥2，优选为N≥3。
在一个实施例中，所述垃圾车超载再筛选模块170具体用于：
在垃圾车最优收集路线上选取一个x1位置的第二层级垃圾桶进行剔除，获取剔除x1位置第二层级垃圾桶后的垃圾车最优收集路线的路径效率与剔除x1位置第二层级垃圾桶前的垃圾车最优收集路线的路径效率的路径效率差Δx1；
在垃圾车最优收集路线上选取一个x1+1位置的第二层级垃圾桶进行剔除，获取剔除x1+1位置第二层级垃圾桶后的垃圾车最优收集路线的路径效率与剔除 x1+1位置第二层级垃圾桶前的垃圾车最优收集路线的路径效率的路径效率差Δ (x1+1)；
比较路径效率差Δ(x1+1)与Δx1，将路径效率差最小的第二层级垃圾桶位置从垃圾车最优收集路线上剔除，获取第1收集路线；
比较第1收集路线的垃圾桶的垃圾量总和与垃圾车的装载量，若第1收集路线的垃圾桶的垃圾量总和大于垃圾车的装载量，则转入下一步骤；若第1收集路线的垃圾桶的垃圾量总和不大于垃圾车的装载量，则将第1收集路线设置为最终收集路线；
在第1收集路线上选取一个x2位置的第二层级垃圾桶进行剔除，获取剔除 x2位置第二层级垃圾桶后的第1收集路线的路径效率与剔除x2位置第二层级垃圾桶前的第1收集路线的路径效率的路径效率差Δx2；
在第1收集路线上选取一个x2+1位置的第二层级垃圾桶进行剔除，获取剔除x2+1位置第二层级垃圾桶后的第1收集路线的路径效率与剔除x2+1位置第二层级垃圾桶前的第1收集路线的路径效率的路径效率差Δ(x2+1)；
比较路径效率差Δ(x2+1)与Δx2，将路径效率差最小的第二层级垃圾桶位置从第1收集路线上剔除，获取第2收集路线；
比较第2收集路线的垃圾桶的垃圾量总和与垃圾车的装载量，若第2收集路线的垃圾桶的垃圾量总和大于垃圾车的装载量，则转入下一步骤；若第2收集路线的垃圾桶的垃圾量总和不大于垃圾车的装载量，则将第2收集路线设置为最终收集路线；
在第n-1收集路线上选取一个xn位置的第二层级垃圾桶进行剔除，获取剔除xn位置第二层级垃圾桶后的第n-1收集路线的路径效率与剔除xn位置第二层级垃圾桶前的第n-1收集路线的路径效率的路径效率差Δxn；
在第n-1收集路线上选取一个xn+1位置的第二层级垃圾桶进行剔除，获取剔除xn+1位置第二层级垃圾桶后的第n-1收集路线的路径效率与剔除xn+1位置第二层级垃圾桶前的第n-1收集路线的路径效率的路径效率差Δ(xn+1)；
比较路径效率差Δ(xn+1)与Δxn，将路径效率差最小的第二层级垃圾桶位置从第n-1收集路线上剔除，获取第n收集路线；
比较第n收集路线的垃圾桶的垃圾量总和与垃圾车的装载量，直至第n收集路线的垃圾桶的垃圾量总和不大于垃圾车的装载量，则将第n收集路线设置为最终收集路线，其中n≥2。
需要说明的是，所属领域的技术人员可以清楚地了解到，上述一种垃圾高效收集系统和各模块的具体实现过程，可以参考前述方法实施例中的相应描述，为了描述的方便和简洁，在此不再赘述。
图5是本发明实施例提供的一种计算机的内部结构框图，如图5所示，本发明提供的计算机包括通过系统总线连接的通过系统总线连接的存储器、处理器及网络接口；所述存储器上存储有计算机程序，所述处理器用于提供计算和控制能力，以支撑整个计算机的运行，所述处理器执行所述计算机程序时实现上述的一种垃圾高效收集方法。
存储器可以包括非易失性存储介质和内存储器，该非易失性存储介质存储有操作系统，还可存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时，可使得处理器实现一种垃圾高效收集方法。
该内存储器中也可储存有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时，可使得处理器执行一种垃圾高效收集方法。该网络接口用于与其它设备进行网络通信。本领域技术人员可以理解，图5中示出的结构，仅仅是与本申请方案相关的部分结构的框图，并不构成对本申请方案所应用于其他的计算机的限定，具体的计算机可以包括比图中所示更多或更少的部件，或者组合某些部件，或者具有不同的部件布置。
在一个实施例中，本申请提供的一种垃圾高效收集方法可实现为一种计算机程序的方式，计算机程序可以在如图5所示的计算机上运行。计算机的存储器中可存储组成该一种垃圾高效收集系统的各个程序模块，比如，图3所示的实时监测模块110、垃圾桶分级模块120、清运点拓扑结构模块130、垃圾桶边缘点筛选模块140、地图路径规划模块150、垃圾桶顺路点插点模块160。各个程序模块构成的计算机程序使得处理器执行本说明中描述的本申请各个实施例的一种垃圾高效收集系统的步骤。例如，图3所示的计算机可以通过如图3所示的一种垃圾高效收集系统中的实时监测模块110实时监测各垃圾桶内的垃圾数据；通过垃圾桶分级模块120根据垃圾桶内的垃圾数据对垃圾桶进行分级处理，将垃圾桶分级为第一层级垃圾桶、第二层级垃圾桶及第三层级垃圾桶；通过清运点拓扑结构模块130建立清运点拓扑结构数据库；通过垃圾桶边缘点筛选模块140获取第一层级垃圾桶中的边缘垃圾桶位置信息，将边缘垃圾桶转为第二层级垃圾桶；通过地图路径规划模块150接收垃圾桶的位置信息和垃圾车的运行状态信息，运用模拟退火算法生成第1推荐路线；通过垃圾桶顺路点插点模块160将第二层级垃圾桶位置逐个插入至地图路径规划模块生成的第1推荐路线内，获取垃圾车最优收集路线。
在一个实施例中，提出了一种计算机，包括存储器和处理器，所述存储器和处理器，所述存储器存储有计算机程序，所述计算机程序被所述处理器执行时，使得所述处理器执行以下步骤：步骤S110、实时监测各垃圾桶内的垃圾数据；步骤S120、根据垃圾桶内的垃圾数据对垃圾桶进行分级处理，将垃圾桶分级为第一层级垃圾桶、第二层级垃圾桶及第三层级垃圾桶；步骤S130、建立清运点拓扑结构数据库，将垃圾车出发点、垃圾站、垃圾桶的位置数据通过控制平台提前录入到清运点拓扑结构数据库，并通过现有地图获取各个垃圾桶点位之间的路径耗费数据并存储至清运点拓扑结构数据库；步骤S140、获取第一层级垃圾桶中的边缘垃圾桶位置信息，将边缘垃圾桶转为第二层级垃圾桶；步骤 S150、将垃圾桶的位置信息和垃圾车的运行状态信息反馈给地图路径规划模块 150，运用模拟退火算法使所述地图路径规划模块生成第1推荐路线；步骤S160、将第二层级垃圾桶位置逐个插入至地图路径规划模块生成的第1推荐路线内，获取垃圾车最优收集路线。
在一个实施例中，所述处理器在执行所述步骤S160、、将第二层级垃圾桶位置逐个插入至地图路径规划模块生成的第1推荐路线内，获取垃圾车最优收集路线之后，还用于执行以下步骤：步骤S170、将垃圾车最优收集路线上垃圾桶的垃圾量进行加和，并与垃圾车的装载量进行比较，若垃圾车最优收集路线上垃圾桶的垃圾量的总和大于垃圾车的装载量，则转入步骤S180；若垃圾车最优收集路线上垃圾桶的垃圾量的总和不大于垃圾车的装载量，则垃圾车按照垃圾车最优收集路线对垃圾桶内的垃圾进行收集处理。
步骤S180、将垃圾车最优收集路线上的第二层级垃圾桶位置逐个从垃圾车最优收集路线上剔除，对比剔除前后垃圾车最优收集路线的路径效率，将对垃圾车最优收集路线的路径效率正向影响最小的第二层级垃圾桶点位剔除，重复上述操作遍历其他第二层级垃圾桶，直到剔除第二层级垃圾桶后的垃圾车最优收集路线的垃圾桶的垃圾量总和不大于垃圾车的装载量，获取垃圾车最终收集路线，从而实现垃圾车最终收集路线上垃圾桶的垃圾量总和与垃圾车装载量的相互匹配效果。
在一个实施例中，所述处理器在实现所述步骤S160、将第二层级垃圾桶位置逐个插入至地图路径规划模块生成的第1推荐路线内，获取垃圾车最优收集路线的步骤时，具体实现如下步骤：步骤S160-1、选取一个第二层级垃圾桶位置，将该第二层级垃圾桶位置插入至地图路径规划模块生成的第1推荐路线内，遍历将该第二层级垃圾桶位置插入至第1推荐路线上的所有路线，获取路径效率最高的第2推荐路线；若路径效率最高的第2推荐路线的路径效率大于第1 推荐路线的路径效率，则在路径效率最高的第2推荐路线中增加该第二层级垃圾桶的位置，将第2推荐路线设置为垃圾车最优收集路线；若路径效率最高的第2推荐路线的路径效率不大于第1推荐路线的路径效率，则在路径效率最高的第2推荐路线中剔除该第二层级垃圾桶的位置，将第1推荐路线设置为垃圾车最优收集路线；其中，路径效率＝推荐路线上垃圾桶垃圾量之和/推荐路线上两点之间的路径耗费总和；步骤S160-2、将另一第二层级垃圾桶的位置插入至路径效率最高的第2推荐路线内，遍历将该第二层级垃圾桶位置插入至路径效率最高的第2推荐路线上的所有路线，获取路径效率最高的第3推荐路线，若路径效率最高的第3推荐路线的路径效率大于路径效率最高的第2推荐路线的路径效率，则在路径效率最高的第3推荐路线中增加该第二层级垃圾桶的位置，将路径效率最高的第3推荐路线设置为垃圾车最优收集路线；若路径效率最高的第3推荐路线的路径效率不大于路径效率最高的第2推荐路线的路径效率，则在路径效率最高的第3推荐路线中剔除该第二层级垃圾桶的位置，将路径效率最高的第2推荐路线设置为垃圾车最优收集路线；步骤S160-3、重复上述操作直至遍历其他所有第二层级垃圾桶，获取路径效率最高的第N推荐路线，若路径效率最高的第N推荐路线的路径效率大于路径效率最高的第N-1推荐路线的路径效率，则在路径效率最高的第N推荐路线中增加该第二层级垃圾桶的位置，将路径效率最高的第N推荐路线设置为垃圾车最优收集路线；若路径效率最高的第N推荐路线的路径效率不大于路径效率最高的第N-1推荐路线的路径效率，则在路径效率最高的第N推荐路线中剔除该第二层级垃圾桶的位置，将路径效率最高的第N-1推荐路线设置为垃圾车最优收集路线；其中，N≥2，优选为N≥3。
在一个实施例中，处理器在实现所述步骤S180、将垃圾车最优收集路线上的第二层级垃圾桶位置逐个从垃圾车最优收集路线上剔除，对比剔除前后垃圾车最优收集路线的路径效率，将对垃圾车最优收集路线的路径效率正向影响最小的第二层级垃圾桶点位剔除，重复上述操作遍历其他第二层级垃圾桶，直到剔除第二层级垃圾桶后的垃圾车最优收集路线的垃圾桶的垃圾量总和不大于垃圾车的装载量，获取垃圾车最终收集路线的步骤时，具体实现如下步骤：步骤 S180-1、在垃圾车最优收集路线上选取一个x1位置的第二层级垃圾桶进行剔除，获取剔除x1位置第二层级垃圾桶后的垃圾车最优收集路线的路径效率与剔除x1位置第二层级垃圾桶前的垃圾车最优收集路线的路径效率的路径效率差Δx1；步骤S180-2、在垃圾车最优收集路线上选取一个x1+1位置的第二层级垃圾桶进行剔除，获取剔除x1+1位置第二层级垃圾桶后的垃圾车最优收集路线的路径效率与剔除x1+1位置第二层级垃圾桶前的垃圾车最优收集路线的路径效率的路径效率差Δ(x1+1)；步骤S180-3、比较路径效率差Δ(x1+1)与Δx1，将路径效率差最小的第二层级垃圾桶位置从垃圾车最优收集路线上剔除，获取第1收集路线；步骤S180-4、比较第1收集路线的垃圾桶的垃圾量总和与垃圾车的装载量，若第1收集路线的垃圾桶的垃圾量总和大于垃圾车的装载量，则转入步骤S180-5；若第1收集路线的垃圾桶的垃圾量总和不大于垃圾车的装载量，则将第 1收集路线设置为最终收集路线；步骤S180-5、在第1收集路线上选取一个x2位置的第二层级垃圾桶进行剔除，获取剔除x2位置第二层级垃圾桶后的第1收集路线的路径效率与剔除x2位置第二层级垃圾桶前的第1收集路线的路径效率的路径效率差Δx2；步骤S180-6、在第1收集路线上选取一个x2+1位置的第二层级垃圾桶进行剔除，获取剔除x2+1位置第二层级垃圾桶后的第1收集路线的路径效率与剔除x2+1位置第二层级垃圾桶前的第1收集路线的路径效率的路径效率差Δ(x2+1)；步骤S180-7、比较路径效率差Δ(x2+1)与Δx2，将路径效率差最小的第二层级垃圾桶位置从第1收集路线上剔除，获取第2收集路线；步骤S180-8、比较第2收集路线的垃圾桶的垃圾量总和与垃圾车的装载量，若第2收集路线的垃圾桶的垃圾量总和大于垃圾车的装载量，则转入步骤S180-9；若第2收集路线的垃圾桶的垃圾量总和不大于垃圾车的装载量，则将第2收集路线设置为最终收集路线；步骤S180-9、在第n-1收集路线上选取一个xn位置的第二层级垃圾桶进行剔除，获取剔除xn位置第二层级垃圾桶后的第n-1收集路线的路径效率与剔除xn位置第二层级垃圾桶前的第n-1收集路线的路径效率的路径效率差Δxn；步骤S180-10、在第n-1收集路线上选取一个xn+1位置的第二层级垃圾桶进行剔除，获取剔除xn+1位置第二层级垃圾桶后的第n-1收集路线的路径效率与剔除xn+1位置第二层级垃圾桶前的第n-1收集路线的路径效率的路径效率差Δ(xn+1)；步骤S180-11、比较路径效率差Δ(xn+1)与Δxn，将路径效率差最小的第二层级垃圾桶位置从第n-1收集路线上剔除，获取第n收集路线；步骤S180-12、比较第n收集路线的垃圾桶的垃圾量总和与垃圾车的装载量，直至第n收集路线的垃圾桶的垃圾量总和不大于垃圾车的装载量，则将第n 收集路线设置为最终收集路线，其中n≥2。
应当理解，在本申请实施例中，处理器可以是中央处理单元(CentralProcessingUnit，CPU)，该处理器还可以是其他通用处理器、数字信号处理器(DigitalSignalProcessor，DSP)、专用集成电路 (ApplicationSpecificIntegratedCircuit，ASIC)、现成可编程门阵列 (Field-ProgrammableGateArray，FPGA)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件等。其中，通用处理器可以是微处理器或者该处理器也可以是任何常规的处理器等。
本领域普通技术人员可以理解的是实现上述实施例的方法中的全部或部分流程，是可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成。该计算机程序包括程序指令，计算机程序可存储于一存储介质中，该存储介质为计算机可读存储介质。该程序指令被该计算机系统中的至少一个处理器执行，以实现上述方法的实施例的流程步骤。
因此，本发明还提供一种存储介质。该存储介质可以为计算机可读存储介质。该存储介质存储有计算机程序，其中计算机程序包括程序指令。该程序指令被处理器执行时使处理器执行如下步骤：步骤S110、实时监测各垃圾桶内的垃圾数据；步骤S120、根据垃圾桶内的垃圾数据对垃圾桶进行分级处理，将垃圾桶分级为第一层级垃圾桶、第二层级垃圾桶及第三层级垃圾桶；步骤S130、建立清运点拓扑结构数据库，将垃圾车出发点、垃圾站、垃圾桶的位置数据通过控制平台提前录入到清运点拓扑结构数据库，并通过现有地图获取各个垃圾桶点位之间的路径耗费数据并存储至清运点拓扑结构数据库；步骤S140、获取第一层级垃圾桶中的边缘垃圾桶位置信息，将边缘垃圾桶转为第二层级垃圾桶；步骤S150、将垃圾桶的位置信息和垃圾车的运行状态信息反馈给地图路径规划模块150，运用模拟退火算法使所述地图路径规划模块生成第1推荐路线；步骤 S160、将第二层级垃圾桶位置逐个插入至地图路径规划模块生成的第1推荐路线内，获取垃圾车最优收集路线。
在一个实施例中，所述处理器在执行所述程序指令而实现将第二层级垃圾桶位置逐个插入至地图路径规划模块生成的第1推荐路线内，获取垃圾车最优收集路线之后，还实现如下步骤：步骤S170、将垃圾车最优收集路线上垃圾桶的垃圾量进行加和，并与垃圾车的装载量进行比较，若垃圾车最优收集路线上垃圾桶的垃圾量的总和大于垃圾车的装载量，则转入步骤S180；若垃圾车最优收集路线上垃圾桶的垃圾量的总和不大于垃圾车的装载量，则垃圾车按照垃圾车最优收集路线对垃圾桶内的垃圾进行收集处理；步骤S180、将垃圾车最优收集路线上的第二层级垃圾桶位置逐个从垃圾车最优收集路线上剔除，对比剔除前后垃圾车最优收集路线的路径效率，将对垃圾车最优收集路线的路径效率正向影响最小的第二层级垃圾桶点位剔除，重复上述操作遍历其他第二层级垃圾桶，直到剔除第二层级垃圾桶后的垃圾车最优收集路线的垃圾桶的垃圾量总和不大于垃圾车的装载量，获取垃圾车最终收集路线，从而实现垃圾车最终收集路线上垃圾桶的垃圾量总和与垃圾车装载量的相互匹配效果。
在一个实施例中，所述处理器在执行所述程序指令将第二层级垃圾桶位置逐个插入至地图路径规划模块生成的第1推荐路线内，获取垃圾车最优收集路线的步骤时，具体实现如下步骤：步骤S160-1、选取一个第二层级垃圾桶位置，将该第二层级垃圾桶位置插入至地图路径规划模块生成的第1推荐路线内，遍历将该第二层级垃圾桶位置插入至第1推荐路线上的所有路线，获取路径效率最高的第2推荐路线；若路径效率最高的第2推荐路线的路径效率大于第1推荐路线的路径效率，则在路径效率最高的第2推荐路线中增加该第二层级垃圾桶的位置，将第2推荐路线设置为垃圾车最优收集路线；若路径效率最高的第2 推荐路线的路径效率不大于第1推荐路线的路径效率，则在路径效率最高的第2 推荐路线中剔除该第二层级垃圾桶的位置，将第1推荐路线设置为垃圾车最优收集路线；其中，路径效率＝推荐路线上垃圾桶垃圾量之和/推荐路线上两点之间的路径耗费总和；步骤S160-2、将另一第二层级垃圾桶的位置插入至路径效率最高的第2推荐路线内，遍历将该第二层级垃圾桶位置插入至路径效率最高的第2推荐路线上的所有路线，获取路径效率最高的第3推荐路线，若路径效率最高的第3推荐路线的路径效率大于路径效率最高的第2推荐路线的路径效率，则在路径效率最高的第3推荐路线中增加该第二层级垃圾桶的位置，将路径效率最高的第3推荐路线设置为垃圾车最优收集路线；若路径效率最高的第3推荐路线的路径效率不大于路径效率最高的第2推荐路线的路径效率，则在路径效率最高的第3推荐路线中剔除该第二层级垃圾桶的位置，将路径效率最高的第2推荐路线设置为垃圾车最优收集路线；步骤S160-3、重复上述操作直至遍历其他所有第二层级垃圾桶，获取路径效率最高的第N推荐路线，若路径效率最高的第N推荐路线的路径效率大于路径效率最高的第N-1推荐路线的路径效率，则在路径效率最高的第N推荐路线中增加该第二层级垃圾桶的位置，将路径效率最高的第N推荐路线设置为垃圾车最优收集路线；若路径效率最高的第 N推荐路线的路径效率不大于路径效率最高的第N-1推荐路线的路径效率，则在路径效率最高的第N推荐路线中剔除该第二层级垃圾桶的位置，将路径效率最高的第N-1推荐路线设置为垃圾车最优收集路线；其中，N≥2，优选为N≥3。
在一个实施例中，所述处理器在执行所述程序指令将垃圾车最优收集路线上的第二层级垃圾桶位置逐个从垃圾车最优收集路线上剔除，对比剔除前后垃圾车最优收集路线的路径效率，将对垃圾车最优收集路线的路径效率正向影响最小的第二层级垃圾桶点位剔除，重复上述操作遍历其他第二层级垃圾桶，直到剔除第二层级垃圾桶后的垃圾车最优收集路线的垃圾桶的垃圾量总和不大于垃圾车的装载量，获取垃圾车最终收集路线的步骤时，具体实现如下步骤：步骤S180-1、在垃圾车最优收集路线上选取一个x1位置的第二层级垃圾桶进行剔除，获取剔除x1位置第二层级垃圾桶后的垃圾车最优收集路线的路径效率与剔除x1位置第二层级垃圾桶前的垃圾车最优收集路线的路径效率的路径效率差Δ x1；步骤S180-2、在垃圾车最优收集路线上选取一个x1+1位置的第二层级垃圾桶进行剔除，获取剔除x1+1位置第二层级垃圾桶后的垃圾车最优收集路线的路径效率与剔除x1+1位置第二层级垃圾桶前的垃圾车最优收集路线的路径效率的路径效率差Δ(x1+1)；步骤S180-3、比较路径效率差Δ(x1+1)与Δx1，将路径效率差最小的第二层级垃圾桶位置从垃圾车最优收集路线上剔除，获取第1 收集路线；步骤S180-4、比较第1收集路线的垃圾桶的垃圾量总和与垃圾车的装载量，若第1收集路线的垃圾桶的垃圾量总和大于垃圾车的装载量，则转入步骤S180-5；若第1收集路线的垃圾桶的垃圾量总和不大于垃圾车的装载量，则将第1收集路线设置为最终收集路线；步骤S180-5、在第1收集路线上选取一个x2位置的第二层级垃圾桶进行剔除，获取剔除x2位置第二层级垃圾桶后的第1收集路线的路径效率与剔除x2位置第二层级垃圾桶前的第1收集路线的路径效率的路径效率差Δx2；步骤S180-6、在第1收集路线上选取一个x2+1位置的第二层级垃圾桶进行剔除，获取剔除x2+1位置第二层级垃圾桶后的第1收集路线的路径效率与剔除x2+1位置第二层级垃圾桶前的第1收集路线的路径效率的路径效率差Δ(x2+1)；步骤S180-7、比较路径效率差Δ(x2+1)与Δx2，将路径效率差最小的第二层级垃圾桶位置从第1收集路线上剔除，获取第2收集路线；步骤S180-8、比较第2收集路线的垃圾桶的垃圾量总和与垃圾车的装载量，若第2收集路线的垃圾桶的垃圾量总和大于垃圾车的装载量，则转入步骤 S180-9；若第2收集路线的垃圾桶的垃圾量总和不大于垃圾车的装载量，则将第 2收集路线设置为最终收集路线；步骤S180-9、在第n-1收集路线上选取一个 xn位置的第二层级垃圾桶进行剔除，获取剔除xn位置第二层级垃圾桶后的第n-1 收集路线的路径效率与剔除xn位置第二层级垃圾桶前的第n-1收集路线的路径效率的路径效率差Δxn；步骤S180-10、在第n-1收集路线上选取一个xn+1位置的第二层级垃圾桶进行剔除，获取剔除xn+1位置第二层级垃圾桶后的第n-1收集路线的路径效率与剔除xn+1位置第二层级垃圾桶前的第n-1收集路线的路径效率的路径效率差Δ(xn+1)；步骤S180-11、比较路径效率差Δ(xn+1)与Δxn，将路径效率差最小的第二层级垃圾桶位置从第n-1收集路线上剔除，获取第n 收集路线；步骤S180-12、比较第n收集路线的垃圾桶的垃圾量总和与垃圾车的装载量，直至第n收集路线的垃圾桶的垃圾量总和不大于垃圾车的装载量，则将第n收集路线设置为最终收集路线，其中n≥2。
所述存储介质可以是U盘、移动硬盘、只读存储器(Read-OnlyMemory， ROM)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的计算机可读存储介质。
综上所述，本发明一种垃圾高效收集方法及系统、计算机与存储介质通过地图路径规划模块生成包括第一层级垃圾桶的第1推荐路线后，再将第二层级垃圾桶的位置插入至第1推荐路线，为保证收集路线的垃圾桶的垃圾量总和与垃圾车的装载量相互匹配，再对收集路线上的第二层级垃圾桶进行剔除，从而获得最终收集路线，显著提高城市垃圾的收集和管理效率。
本领域普通技术人员可以意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、计算机软件或者二者的结合来实现，为了清楚地说明硬件和软件的可互换性，在上述说明中已经按照功能一般性地描述了各示例的组成及步骤。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本发明的范围。
在本发明所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的系统和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的系统实施例仅仅是示意性的。例如，各个单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式。例如多个单元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。
本发明实施例方法中的步骤可以根据实际需要进行顺序调整、合并和删减。本发明实施例装置中的单元可以根据实际需要进行合并、划分和删减。另外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以是两个或两个以上单元集成在一个单元中。该集成的单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分，或者该技术方案的全部或部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，终端，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明的保护范围应以所附权利要求为准。
Claims (10)
1.一种垃圾高效收集方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤S110、实时监测各垃圾桶内的垃圾数据；
步骤S120、根据垃圾桶内的垃圾数据对垃圾桶进行分级处理，将垃圾桶分级为第一层级垃圾桶、第二层级垃圾桶及第三层级垃圾桶；
步骤S130、建立清运点拓扑结构数据库，将垃圾车出发点、垃圾站、垃圾桶的位置数据录入到清运点拓扑结构数据库，并通过现有地图获取各个垃圾桶点位之间的路径耗费数据并存储至清运点拓扑结构数据库，该路径耗费代表了两垃圾桶点位之间垃圾车行驶的难易程度；
步骤S140、获取第一层级垃圾桶中的边缘垃圾桶位置信息，将边缘垃圾桶转为第二层级垃圾桶；
步骤S150、将垃圾桶的位置信息和垃圾车的运行状态信息反馈给地图路径规划模块，运用模拟退火算法使所述地图路径规划模块生成第1推荐路线；
步骤S160、将第二层级垃圾桶位置逐个插入至地图路径规划模块生成的第1推荐路线内，获取垃圾车最优收集路线。
2.根据权利要求1所述的一种垃圾高效收集方法，其特征在于，所述步骤S130的方法具体包括：
从清运点拓扑结构数据库调取垃圾车出发点与核心垃圾桶之间的路径耗费数据及两第一层级垃圾桶之间的所有路径耗费数据，将各个第一层级垃圾桶分别与其他第一层级垃圾桶之间的路径耗费进行加和，组建数据集P1，设定第一层级垃圾桶的数量为K，对数据集P1中各个第一层级垃圾桶对应的路径耗费总和从大到小进行排列，将数据集P1中排名靠前的KX％的值对应的第一层级垃圾桶作为边缘垃圾桶并转为第二层级垃圾桶，其中，X＝0～100。
3.根据权利要求1所述的一种垃圾高效收集方法，其特征在于，所述步骤S150的方法具体包括：
以垃圾车出发点位置为起点，以垃圾站位置为终点，运用模拟退火算法计算出垃圾车从起点到终点经过所有第一层级垃圾桶位置的所有路径耗费和，搜索路径耗费和最低时第一层级垃圾桶位置的收集排序，从而使得所述地图路径规划模块生成第1推荐路线。
4.根据权利要求1所述的一种垃圾高效收集方法，其特征在于，所述步骤S160的方法包括：
步骤S160-1、选取一个第二层级垃圾桶位置，将该第二层级垃圾桶位置插入至地图路径规划模块生成的第1推荐路线内，遍历将该第二层级垃圾桶位置插入至第1推荐路线上的所有路线，获取路径效率最高的第2推荐路线；若路径效率最高的第2推荐路线的路径效率大于第1推荐路线的路径效率，则在路径效率最高的第2推荐路线中增加该第二层级垃圾桶的位置，将第2推荐路线设置为垃圾车最优收集路线；若路径效率最高的第2推荐路线的路径效率不大于第1推荐路线的路径效率，则在路径效率最高的第2推荐路线中剔除该第二层级垃圾桶的位置，将第1推荐路线设置为垃圾车最优收集路线；其中，路径效率＝推荐路线上垃圾桶垃圾量之和/推荐路线上两点之间的路径耗费总和；
步骤S160-2、将另一第二层级垃圾桶的位置插入至路径效率最高的第2推荐路线内，遍历将该第二层级垃圾桶位置插入至路径效率最高的第2推荐路线上的所有路线，获取路径效率最高的第3推荐路线，若路径效率最高的第3推荐路线的路径效率大于路径效率最高的第2推荐路线的路径效率，则在路径效率最高的第3推荐路线中增加该第二层级垃圾桶的位置，将路径效率最高的第3推荐路线设置为垃圾车最优收集路线；若路径效率最高的第3推荐路线的路径效率不大于路径效率最高的第2推荐路线的路径效率，则在路径效率最高的第3推荐路线中剔除该第二层级垃圾桶的位置，将路径效率最高的第2推荐路线设置为垃圾车最优收集路线；
步骤S160-3、重复上述操作直至遍历其他所有第二层级垃圾桶，获取路径效率最高的第N推荐路线，若路径效率最高的第N推荐路线的路径效率大于路径效率最高的第N-1推荐路线的路径效率，则在路径效率最高的第N推荐路线中增加该第二层级垃圾桶的位置，将路径效率最高的第N推荐路线设置为垃圾车最优收集路线；若路径效率最高的第N推荐路线的路径效率不大于路径效率最高的第N-1推荐路线的路径效率，则在路径效率最高的第N推荐路线中剔除该第二层级垃圾桶的位置，将路径效率最高的第N-1推荐路线设置为垃圾车最优收集路线；其中，N≥2，优选为N≥3。
5.根据权利要求1所述的一种垃圾高效收集方法，其特征在于，所述步骤S160之后还包括步骤：
步骤S170、将垃圾车最优收集路线上垃圾桶的垃圾量进行加和，并与垃圾车的装载量进行比较，若垃圾车最优收集路线上垃圾桶的垃圾量的总和大于垃圾车的装载量，则转入步骤S180；若垃圾车最优收集路线上垃圾桶的垃圾量的总和不大于垃圾车的装载量，则垃圾车按照垃圾车最优收集路线对垃圾桶内的垃圾进行收集处理。
步骤S180、将垃圾车最优收集路线上的第二层级垃圾桶位置逐个从垃圾车最优收集路线上剔除，对比剔除前后垃圾车最优收集路线的路径效率，将对垃圾车最优收集路线的路径效率正向影响最小的第二层级垃圾桶点位剔除，重复上述操作遍历其他第二层级垃圾桶，直到剔除第二层级垃圾桶后的垃圾车最优收集路线的垃圾桶的垃圾量总和不大于垃圾车的装载量，获取垃圾车最终收集路线。
6.根据权利要求5所述的一种垃圾高效收集方法，其特征在于，所述步骤S180的方法包括步骤：
步骤S180-1、在垃圾车最优收集路线上选取一个x1位置的第二层级垃圾桶进行剔除，获取剔除x1位置第二层级垃圾桶后的垃圾车最优收集路线的路径效率与剔除x1位置第二层级垃圾桶前的垃圾车最优收集路线的路径效率的路径效率差Δx1；
步骤S180-2、在垃圾车最优收集路线上选取一个x1+1位置的第二层级垃圾桶进行剔除，获取剔除x1+1位置第二层级垃圾桶后的垃圾车最优收集路线的路径效率与剔除x1+1位置第二层级垃圾桶前的垃圾车最优收集路线的路径效率的路径效率差Δ(x1+1)；
步骤S180-3、比较路径效率差Δ(x1+1)与Δx1，将路径效率差最小的第二层级垃圾桶位置从垃圾车最优收集路线上剔除，获取第1收集路线；
步骤S180-4、比较第1收集路线的垃圾桶的垃圾量总和与垃圾车的装载量，若第1收集路线的垃圾桶的垃圾量总和大于垃圾车的装载量，则转入步骤S180-5；若第1收集路线的垃圾桶的垃圾量总和不大于垃圾车的装载量，则将第1收集路线设置为最终收集路线；
步骤S180-5、在第1收集路线上选取一个x2位置的第二层级垃圾桶进行剔除，获取剔除x2位置第二层级垃圾桶后的第1收集路线的路径效率与剔除x2位置第二层级垃圾桶前的第1收集路线的路径效率的路径效率差Δx2；
步骤S180-6、在第1收集路线上选取一个x2+1位置的第二层级垃圾桶进行剔除，获取剔除x2+1位置第二层级垃圾桶后的第1收集路线的路径效率与剔除x2+1位置第二层级垃圾桶前的第1收集路线的路径效率的路径效率差Δ(x2+1)；
步骤S180-7、比较路径效率差Δ(x2+1)与Δx2，将路径效率差最小的第二层级垃圾桶位置从第1收集路线上剔除，获取第2收集路线；
步骤S180-8、比较第2收集路线的垃圾桶的垃圾量总和与垃圾车的装载量，若第2收集路线的垃圾桶的垃圾量总和大于垃圾车的装载量，则转入步骤S180-9；若第2收集路线的垃圾桶的垃圾量总和不大于垃圾车的装载量，则将第2收集路线设置为最终收集路线；
步骤S180-9、在第n-1收集路线上选取一个xn位置的第二层级垃圾桶进行剔除，获取剔除xn位置第二层级垃圾桶后的第n-1收集路线的路径效率与剔除xn位置第二层级垃圾桶前的第n-1收集路线的路径效率的路径效率差Δxn；
步骤S180-10、在第n-1收集路线上选取一个xn+1位置的第二层级垃圾桶进行剔除，获取剔除xn+1位置第二层级垃圾桶后的第n-1收集路线的路径效率与剔除xn+1位置第二层级垃圾桶前的第n-1收集路线的路径效率的路径效率差Δ(xn+1)；
步骤S180-11、比较路径效率差Δ(xn+1)与Δxn，将路径效率差最小的第二层级垃圾桶位置从第n-1收集路线上剔除，获取第n收集路线；
步骤S180-12、比较第n收集路线的垃圾桶的垃圾量总和与垃圾车的装载量，直至第n收集路线的垃圾桶的垃圾量总和不大于垃圾车的装载量，则将第n收集路线设置为最终收集路线，其中n≥2。
7.一种垃圾高效收集系统，其特征在于，包括：
实时监测模块，用于实时监测各垃圾桶内的垃圾数据；
垃圾桶分级模块，用于根据垃圾桶内的垃圾数据对垃圾桶进行分级处理，将垃圾桶分级为第一层级垃圾桶、第二层级垃圾桶及第三层级垃圾桶；
清运点拓扑结构模块，用于建立清运点拓扑结构数据库，将垃圾车出发点、垃圾站、垃圾桶的位置数据提前录入到清运点拓扑结构数据库，并通过现有地图获取各个垃圾桶点位之间的路径耗费数据并存储至清运点拓扑结构数据库，该路径耗费代表了两垃圾桶点位之间垃圾车行驶的难易程度；
垃圾桶边缘点筛选模块，用于获取第一层级垃圾桶中的边缘垃圾桶位置信息，将边缘垃圾桶转为第二层级垃圾桶；
地图路径规划模块，用于接收垃圾桶的位置信息和垃圾车的运行状态信息，运用模拟退火算法生成第1推荐路线；
垃圾桶顺路点插点模块，用于将第二层级垃圾桶位置逐个插入至地图路径规划模块生成的第1推荐路线内，获取垃圾车最优收集路线。
8.根据权利要求7所述的一种垃圾高效收集系统，其特征在于，还包括垃圾车超载再筛选模块，所述垃圾车超载再筛选模块用于将垃圾车最优收集路线上垃圾桶的垃圾量进行加和，并与垃圾车的装载量进行比较，若垃圾车最优收集路线上垃圾桶的垃圾量的总和大于垃圾车的装载量，则将垃圾车最优收集路线上的第二层级垃圾桶位置逐个从垃圾车最优收集路线上剔除，对比剔除前后垃圾车最优收集路线的路径效率，将对垃圾车最优收集路线的路径效率正向影响最小的第二层级垃圾桶点位剔除，重复上述操作遍历其他第二层级垃圾桶，直到剔除第二层级垃圾桶后的垃圾车最优收集路线的垃圾桶的垃圾量总和不大于垃圾车的装载量，获取垃圾车最终收集路线。
9.一种计算机，其特征在于，所述计算机包括存储器及处理器，所述存储器上存储有计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现如权利要求1-6中任一项所述的一种垃圾高效收集方法。
10.一种存储介质，其特征在于：所述存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序包括程序指令，所述程序指令当被执行时实现如权利要求1-6中任一项所述的一种垃圾高效收集方法。
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