CN112561309A - 一种基于物联网技术的餐厨垃圾处理装置监管系统 - Google Patents

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Abstract

一种基于物联网技术的餐厨垃圾处理装置监管系统，涉及智慧环保技术领域。包括：摄像头、自控系统、工业路由器、物联网平台、客户端，每个餐厨垃圾处理集成装置配置一台摄像头，摄像头、自控系统分别与工业路由器连络连接，工业路由器与物联网平台连络连接，物联网平台与客户端连络连接。可提高管理能力和效率，降低管理成本。

Description

一种基于物联网技术的餐厨垃圾处理装置监管系统
技术领域
本发明涉及智慧环保技术领域，特别是一种基于物联网技术的餐厨垃圾处理装置监管系统
背景技术
近年来，随着城镇居民生活水平的提高，随之而来的“垃圾围城”问题成为困扰城市健康发展的重要难题。为解决垃圾处理问题，国家积极推进垃圾分类政策。垃圾分类是根据垃圾性质将垃圾分为：干垃圾、湿垃圾、有毒垃圾和其它垃圾。针对垃圾的不同类型制定相应的处理措施，提高垃圾处理效率。餐厨垃圾是湿垃圾的主要部分，目前部署于小区的餐厨垃圾处理集成装置(以下简称装置)是处理湿垃圾的最有效途径。但是由于装置分布较为分散，难以统一监视和管理，存在运维管理成本较大，运行数据难以采集和分析等缺点。
发明内容
有鉴于此，本发明提供了一种基于物联网技术的餐厨垃圾处理装置监管系统(以下简称系统)，管理人员可以通过PC或移动端登录该系统，对所有餐厨垃圾处理装置(以下简称装置)进行统一监控和管理，系统提供了数据可视化页面和视频监控功能，直观展现各设备的运行状态，同时提供了数据分析功能，可以对历史数据进行分析，为设备和工艺优化提供参考和支持。
需要说明的是，本系统可以传输、处理、展示、分析装置产生的各项数据，但数据采集工作由装置的自控系统完成，不包含在本发明范围内。
本发明使用以下方案实现：一种基于物联网技术的餐厨垃圾处理装置监管系统，包括：摄像头、自控系统、工业路由器、物联网平台、客户端，每个餐厨垃圾处理集成装置配置一台摄像头，摄像头、自控系统分别与工业路由器连络连接，工业路由器与物联网平台连络连接，物联网平台与客户端连络连接。
(1)摄像头。用以拍摄装置和其周围情况，获取装置运行的实时画面，并将拍摄画面保存为视频文件。
(2)装置自控系统。装置自控系统负责采集装置中各子设备和传感器产生的数据。数据的采集工作由自控系统完成，不在本发明范围内，本发明所述系统将装置自控系统视为数据源。
(3)工业路由器。工业路由器与装置自控系统连接，用于将自控系统采集的各项数据转化为电磁波信号，利用无线通信网络，将数据以json格式发送至物联网平台。工业路由器与摄像头连接，将视频文件转化为电磁波信号，并利用无线通信网络，按照GB28181将视频发送至物联网平台。
(4)物联网平台。物联网平台是运行在服务器中的大型软件系统工程。包括数据接收模块、告警模块、数据分析模块、设备管理模块、数据库模块、可视化模块、监控模块、GIS地图模块、信息推送模块；数据接收模块与告警模块连接连络，设备管理模块与数据库模块连接连络，数据库模块分别与告警模块、数据分析模块、可视化模块、GIS地图模块连接连络，数据分析模块、GIS地图模块分别与可视化模块连接连络，信息推送模块与告警模块连接连络；
数据收集模块、监控模块与工业路由器连接连络。
物联网平台获得的数据包括从装置自控系统获取的装置运行数据(如温度、pH值、设备状态、处理量等)，以及由摄像头拍摄所得视频数据。两种数据在平台中的处理和储存是独立进行的，其中，从装置自控系统获取的装置运行数据需要在数据库中进行结构化存储，因此也称为结构化数据。除非着重说明，本文所称数据指结构化数据。
数据收集模块。与工业路由器连接，负责接收工业路由器发送的结构化数据，并对数据进行解析。数据接收功能由nginx反向代理、PushGateWay等工具实现。工业路由器以Push方式将数据推送至nginx反向代理，nginx将数据转发至PushGateWay进行暂存。
告警模块。告警模块通过Prometheus工具实现。Prometheus从PushGateWay中拉取数据，并与Prometheus中预先配置的告警规则比较，如果触发了告警，则将相应信息报告信息推送模块。产生的告警信息将会保存在数据库中，用于日后对历史报警信息进行查询。
信息推送模块。通过AlertManager实现，AlertManager持续监听告警模块，一旦产生了报警信息，AlertManager则通过邮件和页面强提醒的方式告知使用者。
数据库模块。数据库负责存储、组织和管理结构化数据。依照惯例，该数据库为关系型数据库，使用mysql软件进行数据库管理。数据收集模块接收的数据经过告警规则比较后，写入数据库，以便其他模块调用。
设备管理模块。设备管理模块通过直接编辑数据库，向系统中添加装置，以及管理已有装置的各项静态信息。
数据分析模块。用于查询数据库模块中装置历史数据进行分析，发现装置运行过程中存在的问题，优化装置的运行工艺，提高装置运行效率，降低装置运行成本。数据分析模块从数据库中拉取装置的历史数据，进行分析后，可将计算结果发送到数据库进行保存，同时可以将结果发送给可视化模块进行展示。可视化模块。可视化模块利用地图、图表、表格等形式将数据直观展示给用户，提高数据的可读性，辅助用户进行分析工作。可视化模块根据需要可从数据库获取原始数据，也可从数据分析模块获取分析后的结果数据。为了利用地图进行可视化展示，该模块需要从GIS地图模块获取地图数据。
GIS地图模块。用于对可视化模块提供地图支持。由于装置分布较为分散，需要在地图上显示和分析装置数据，因此需要GIS地图模块提供地图资源，以及测距、空间汇总等空间分析功能。
监控模块。用于接收、存储、展示摄像头拍摄的监控画面。该模块从路由器接收视频文件，并将文件存储于硬盘中，需要查看这些监控画面时，从硬盘中调用。
(5)客户端。装置管理人员等系统的使用者，可以在PC或移动端通过浏览器登录物联网平台，使用物联网平台上提供的功能，从而实现对装置的管理和监控。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
1.本发明实现了对分散在各个小区的餐厨垃圾处理装置的统一管理，提高了管理能力和效率，降低了管理成本。
2.本发明将数据在地图上进行可视化展示，提高了数据的可读性。
3.本发明针对餐厨垃圾处理装进行设计，但不局限于某一具体型号或类型的装置，任何具有自控系统的装置都可以接入本发明所述系统，提高了本发明的灵活性和使用范围。
4.本发明集成了一套告警和预警推送模块，可以通过电子邮件、微信、短信等各种方式提醒管理人员。
附图说明
图1为本发明基于物联网技术的餐厨垃圾处理装置监管系统的模块结构。
具体实施方式
下面结合附图对本发明实施例中的技术方案进行清楚完整的描述。
本例中，装置自控系统收集装置内传感器三项数据，分别为温度，pH值，加药桶液位。温度和pH传感器实时反馈数据，加药桶液位低于液位传感器时，液位传感器反馈报警。如图所示，装置自控系统通过串口RS-485与工业路由器连接，摄像头使用网线和工业路由器连接。工业路由器内插有物联网卡，使用无线网络与物联网平台进行数据通信。工业路由器需要支持串口和网口，从而与装置自控系统和摄像头同时连接。物联网卡根据当地网络环境选择运营商提供的物联网卡。
在接入网络前，需对对路由器进行配置，确保数据安全可靠发送至物联网平台。路由器配置方式按照路由器厂家提供的文档进行，一般需要设置路由器IP地址、端口、网关等参数。路由器持续发出温度、pH值和液位数据。数据经nginx反向代理发送至物联网平台后，由PushGateWay负责暂存。Prometheus中配置了告警规则，分别为：温度高于40度时告警，pH值低于5时告警，检测到液位传感器报警时告警。Prometheus定时从PushGateWay中拉取数据，并将这些数据与告警规则进行比较，如果符合告警条件，将告警信息推送至信息推送模块。无论是否触发告警，这些数据都会被保存在数据库中。
数据库用于持久保存系统各部分数据，包括装置的静态数据、装置运行的原始数据、经分析后的结果数据、系统产生的告警或预警信息等。
设备管理模块，用户直接使用此模块，用于向数据库中增加装置，删除装置，修改装置静态信息。例如，某小区新部署了一台装置，需要在该模块向系统中增加这台装置，并配置这台的静态信息，如所在小区，经纬度，责任人，型号，编号等。装置的删除，相关信息的修改等操作同样在该模块完成。
数据分析模块可以对历史数据分析，例如，该模块从数据库中提取一定时间段内若干个装置的数据，进行分组求和或求平均值计算等分析，并将计算结果保存于数据库中。如果需要使用涉及地图的数据分析功能，如按照地图汇总计算一定范围内装置的数据，需要GIS模块提供支持。用户直接使用此模块，用户需要在此模块指明进行数据分析的范围和数据分析的方法，该模块负责按照用户的指令进行数据分析。
可视化模块，用于使用图表、地图等形式直观展示数据，该模块需要从数据库获得用于显示的数据，包括装置的原始数据和经数据分析模块计算后的数据。当需要在地图中显示数据时，该模块从GIS地图模块获取地图资源。用户直接使用此模块，用户通过该模块查看系统中的各项数据。
GIS地图模块用于向可视化模块和数据分析模块提供资源和功能上的支持，可以在此模块对地图的样式和相关功能进行配置。GIS模块的地图使用OpenStreetMap开源地图。
监控模块，该模块负责接收、管理和展示摄像头采集的图像。该模块负责接收工业路由器发送的视频文件，并将文件保存于硬盘进行组织和管理，用户直接使用该模块查看实时监控和历史监控。

Claims (8)

1.一种基于物联网技术的餐厨垃圾处理装置监管系统，其特征在于，包括：摄像头、自控系统、工业路由器、物联网平台、客户端，每个餐厨垃圾处理集成装置配置一台摄像头，摄像头、自控系统分别与工业路由器连络连接，工业路由器与物联网平台连络连接，物联网平台与客户端连络连接。
2.按照权利要求1所述的一种基于物联网技术的餐厨垃圾处理装置监管系统，其特征在于，摄像头，用以拍摄装置和其周围情况，获取装置运行的实时画面，并将拍摄画面保存为视频文件。
3.按照权利要求1所述的一种基于物联网技术的餐厨垃圾处理装置监管系统，其特征在于，自控系统负责采集装置中各子设备和传感器产生的数据。数据的采集工作由自控系统完成。
4.按照权利要求1所述的一种基于物联网技术的餐厨垃圾处理装置监管系统，其特征在于，工业路由器与自控系统连接，用于将自控系统采集的各项数据转化为电磁波信号，利用无线通信网络，将数据以json格式发送至物联网平台。工业路由器与摄像头连接，将视频文件转化为电磁波信号，并利用无线通信网络，按照GB28181将视频发送至物联网平台。
5.按照权利要求1所述的一种基于物联网技术的餐厨垃圾处理装置监管系统，其特征在于，物联网平台获得的数据包括从装置自控系统获取的装置运行数据，以及由摄像头拍摄所得视频数据；两种数据在平台中的处理和储存是独立进行的，其中，从装置自控系统获取的装置运行数据需要在数据库中进行结构化存储。
6.按照权利要求1所述的一种基于物联网技术的餐厨垃圾处理装置监管系统，其特征在于，物联网平台是运行在服务器中的大型软件系统工程，包括数据接收模块、告警模块、数据分析模块、设备管理模块、数据库模块、可视化模块、监控模块、GIS地图模块、信息推送模块；数据接收模块与告警模块连接连络，设备管理模块与数据库模块连接连络，数据库模块分别与告警模块、数据分析模块、可视化模块、GIS地图模块连接连络，数据分析模块、GIS地图模块分别与可视化模块连接连络，信息推送模块与告警模块连接连络；
数据收集模块、监控模块与工业路由器连接连络。
7.按照权利要求6所述的一种基于物联网技术的餐厨垃圾处理装置监管系统，其特征在于，数据收集模块与工业路由器连接，负责接收工业路由器发送的结构化数据，并对数据进行解析；数据接收功能由nginx反向代理、PushGateWay等工具实现。工业路由器以Push方式将数据推送至nginx反向代理，nginx将数据转发至PushGateWay进行暂存；
告警模块通过Prometheus工具实现。Prometheus从PushGateWay中拉取数据，并与Prometheus中预先配置的告警规则比较，如果触发了告警，则将相应信息报告信息推送模块。产生的告警信息将会保存在数据库中，用于日后对历史报警信息进行查询；
信息推送模块通过AlertManager实现，AlertManager持续监听告警模块，一旦产生了报警信息，AlertManager则通过邮件和页面强提醒的方式告知使用者；
数据库负责存储、组织和管理结构化数据。依照惯例，该数据库为关系型数据库，使用mysql软件进行数据库管理；数据收集模块接收的数据经过告警规则比较后，写入数据库，以便其他模块调用；
设备管理模块通过直接编辑数据库，向系统中添加装置，以及管理已有装置的各项静态信息；
数据分析模块用于查询数据库模块中装置历史数据进行分析，发现装置运行过程中存在的问题，优化装置的运行工艺，提高装置运行效率，降低装置运行成本；数据分析模块从数据库中拉取装置的历史数据，进行分析后，可将计算结果发送到数据库进行保存，同时可以将结果发送给可视化模块进行展示；
可视化模块利用地图、图表、表格等形式将数据直观展示给用户，提高数据的可读性，辅助用户进行分析工作；可视化模块根据需要从数据库获取原始数据，或从数据分析模块获取分析后的结果数据；为了利用地图进行可视化展示，该模块需要从GIS地图模块获取地图数据；
GIS地图模块用于对可视化模块提供地图支持；由于装置分布较为分散，需要在地图上显示和分析装置数据，因此需要GIS地图模块提供地图资源，以及测距、空间汇总等空间分析功能；
监控模块用于接收、存储、展示摄像头拍摄的监控画面；该模块从路由器接收视频文件，并将文件存储于硬盘中，需要查看这些监控画面时，从硬盘中调用。
8.按照权利要求6所述的一种基于物联网技术的餐厨垃圾处理装置监管系统，其特征在于，客户端，系统的使用者，可以在PC或移动端通过浏览器登录物联网平台，使用物联网平台上提供的功能，从而实现对装置的管理和监控。
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