CN114936678A - 一种生活垃圾全过程精细化智慧管理平台及其架构 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种生活垃圾全过程精细化智慧管理平台及其架构，所述智慧管理平台包括生活垃圾全过程涉及的分类投放单元、分类收集单元、分类运输单元、分类处理单元，以及效果评价单元；智慧管理平台采用感知层、网络层、支撑层、应用层和展示层五层架构，能够储存和分析涵盖生活垃圾全过程涉及的人、车、物实时上传的海量数据，通过对平台各功能模块精细化设计，以及路径优化、碳减排计算模型、垃圾分类识别等算法的应用，实现对生活垃圾全过程精细化的管控，以及分类效果和可回收物碳减排效果的评价，并进行可视化展示；本发明可以推动建立生活垃圾分类全过程日常运行管理长效机制，实现精细化统筹管理，提升管理者运营监管、精准施策以及应急响应能力，提高居民投放正确率和分类质量，减少过程运输污染影响，提升末端处理监管力度，全面提高管理效果。

Description

一种生活垃圾全过程精细化智慧管理平台及其架构
技术领域
本发明涉及一种生活垃圾全过程精细化智慧管理平台及其架构，属于垃圾分类管理技术领域，尤其涉及生活垃圾智慧管理平台及其架构。
背景技术
生活垃圾分类政策实施以来，主要存在以下问题：(1)居民垃圾分类意识不强，分类效果不显著，存在大量垃圾混投、乱投现象，且垃圾源头追溯困难，需要投入大量人力进行监管。(2)各类生活垃圾需要单独统计，数据量大、源头多，造成统计不及时，出错率高，数据误差大等问题。(3)各类垃圾信息传递滞后，无法有效指导后端车辆调度及末端处理。
因此，建立一种生活垃圾全过程精细化智慧管理平台是十分必要的。
专利CN 113602698 A申请公布了一种生活垃圾分类智慧管理系统，该系统可以通过调节机构调节容纳腔的容积，从而对各垃圾存储部的容量进行调节，解决了个别垃圾桶装满时，无法将垃圾正确分类的问题。
专利CN 113844785 A申请公布了一种多级智能化垃圾分类管理系统及方法，该系统通过前端处理单元对用户的监管认证，实现了垃圾分类责任到人，提高垃圾分类精度。
专利CN 113911585 A申请公布了一种智能化垃圾分类管理方法及系统，该系统可以基于用户的垃圾投放记录及打分机制，对用户投放过程进行打分，进而有效引导居民按照垃圾类型正确投放垃圾。
专利CN 113479508 A申请公布了一种垃圾分类管理方法及系统，该系统可以将垃圾分类箱内垃圾的实时状态发送至管理平台，管理平台在确定垃圾分类箱中的目标垃圾桶的使用数据大于阈值后，则通知清洁人员清理该垃圾分类箱中的目标垃圾桶，并制定清运路线，提高了清洁人员的工作效率。
专利CN 111176291 A申请公布了一种智慧环卫数据管理平台及方法，该系统可以实时获取环卫车的位置信息；实时获取环卫车的状态信息；存放环卫车的位置信息和状态信息，并展示最优工作路径。
专利CN 113816037 A申请公布了一种基于大数据的垃圾分类回收系统及分类回收管理方法，该系统可以优化垃圾回收箱内的各种类垃圾空间、优化调整垃圾回收站的位置和垃圾运输车辆的路线。
专利CN106115104A申请公布了一种基于物联网的生活垃圾分类收运系统、装置及其方法，该垃圾分类收运系统主要通过获取垃圾收集箱容量信息，通过无线传感网络传递到智能终端，并与垃圾清扫车和收运车，垃圾处理站点信息交换和通信，制定最优路线，降低收运成本。
以上申请公布的专利，仅针对生活垃圾全链条处理过程中的1个或者2个环节进行管理，不能覆盖全过程，且系统采集的信息单一，能够实现的功能目标单一，不能替代本发明的构思和功能需求。特别是以上申请公布的专利基本不涉及对投递人员、多种垃圾信息、设施的监管，以及全链条分类效果评价等发明内容，无法达到全过程精细化管理的目的。
因此，本发明将生活垃圾分类各环节监管需求与物联网层级架构、功能组成结构、底层配置等内容相结合，提出了一种生活垃圾全过程精细化管理平台，目前国内还没有报道。
发明内容
本发明的目的是提供了一种生活垃圾全过程精细化管理平台，能够对生活垃圾分类投放、分类收集、分类运输和分类处理过程中涉及的人、车、物等信息全面采集，存储及分析，并实现可视化展示及管理操作，建立生活垃圾分类全过程日常运行管理长效机制，实现精细化统筹管理，提升管理者运营监管、精准施策以及应急响应能力，提高居民投放正确率和分类质量，减少过程运输污染影响，提升末端处理监管力度，全面提高管理效果。本发明提出了一种生活垃圾全过程精细化智慧管理平台，包括生活垃圾全过程涉及的分类投放单元、分类收集单元、分类运输单元、分类处理单元，以及效果评价单元；
所述分类投放单元用于对用户投递过程的全部信息进行采集、记录和分析，包括用户基础信息，投递记录，及用户积分等的管理；
所述分类收集单元用于对各分类垃圾桶的状态及桶内垃圾量等信息采集、记录和分析，包括智能垃圾桶基础信息、运行状态、各类垃圾收集信息等的管理；
所述分类运输单元用于对环卫运输车辆的状态及作业情况等信息进行采集、记录和分析，同时具备路径状态分析及优化功能，包括环卫运输车辆基础信息、运行状态、及路径优化等的管理；
所述分类处理单元用于对覆盖范围内的处理设施基本信息及运行状态等信息进行采集、记录和分析，包括环卫处理设施状态及处理效果等的管理；
所述效果评价单元用于对覆盖范围内的生活垃圾分类效果及可回收物碳减排效果进行分析，供管理者参考，辅助管理者决策。
进一步地，所述分类投放单元，实时获取用户的投递时间，投递次数，投递垃圾类型及重量，用户账户积分，经系统后台数据统计分析，获得居民投递排行，积分排行，日投递次数，总投递次数，投递正确率等分析结果。
进一步地，所述分类收集单元，实时获取各类垃圾的重量(其他垃圾、厨余垃圾、有害垃圾、纸类、瓶类、塑料、玻璃、金属和旧织物)或数量(瓶类)信息，经系统后台数据统计分析，获得各类垃圾的分时/分日/分月收集总量及占比等分析结果；实时获取智能垃圾桶工作状态，分析各类垃圾桶满溢度等信息。
进一步地，所述分类运输单元，实时获取环卫车辆位置信息、工作状态、油耗/电耗、行驶速度、作业情况等信息，作业情况包括已行驶路线、作业时常、作业里程数等；所述分类运输单元，根据车辆位置信息、状态信息、目的地位置、环卫设施分布及路况信息，经系统后台算法运算，给出优化运输路线。
进一步地，所述分类处理单元，实时获取处理设施工作状态(运行/静止)、运行状态等信息，运行状态包括处理量、处理效果、环境空气监测(CO2、NH3、H2S)等。
进一步地，所述效果评价单元，根据实时获取的各类可回收物的重量/数量数据，通过系统后台碳减排模型计算，获得各类可回收物的碳减排总量及占比分析等，根据用户投递记录，经系统后台数据统计分析，获得公众知晓率、参与率及投放正确率等分析结果。
进一步地，其系统采用B/S模式工作，SpringBoots，MyBatis-plus，VUE.js技术框架，Redis缓存，数据库使用MYSQL数据库，HTTPS安全协议和Session管理；所述平台系统数据采用DES、AES加密方式，并通过SSL证书加密传输数据，做到信息的安全性和保密性。
一种生活垃圾全过程精细化智慧管理平台架构，其采用感知层、网络层、支撑层、应用层和展示层五层架构；
所述感知层是信息采集的关键部分，可以通过传感网络获取环境信息；
所述网络层是数据传输的关键部分，可以通过通讯网络进行信息传输；
所述支撑层是整体架构里面非常重要的组成部分，是对获取到的多种基础数据进行存储，计算和处理，包括数据库和运算中心；
所述应用层是提供满足用户功能需求的应用，包括垃圾分类投放单元、分类收集单元、分类运输单元、分类处理单元和效果评价单元；
所述展示层是可视化系统，对各种基础数据呈现，逻辑机制的呈现，各功能的使用和展现。
进一步地，所述感知层，需要给智能垃圾桶配置身份认证模块，用于用户身份识别；配置摄像头，用于用户投递过程视频采集；配置重量传感器，用于各类垃圾重量采集；配置计数传感器，用于瓶类数量采集；配置红外传感器，用于垃圾桶满溢度采集等；配置通讯模块，用于多种信息数据实时上传至管理平台。
进一步地，所述感知层，需要给环卫运输车配置定位器，实时获取车辆定位；配置行车记录仪，用于车辆行驶记录；配置通讯模块，用于多种信息数据实时上传至管理平台；同时通过APP小程序，每日上传用油量/用电量等信息；所述感知层，需要给环卫设施配置配置气体传感器，用于环境气体检测；配置重量传感器，用于进出料重量检测；配置通讯模块，用于多种信息数据实时上传至管理平台；所述网络层可以由4G/5G、无线和有线通信网组成。
本发明可以建立生活垃圾分类全过程日常运行管理长效机制，实现精细化统筹管理，提升管理者运营监管、精准施策及应急响应能力，提高居民投放正确率和分类质量，减少过程运输污染影响，优化运输路径，提升末端处理监管力度，全面提高管理效果。
附图说明
结合附图，并通过参考下面的详细描述，将会更容易地对本发明有更完整的理解并且更容易地理解其伴随的优点和特征，其中：
图1是本发明的系统功能组成结构图；
图2是本发明的平台架构图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的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，所描述的实施例仅仅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。
一种生活垃圾全过程精细化管理平台，如图1所示，平台包含生活垃圾分类投放单元、分类收集单元、分类运输单元、分类处理单元和效果评价单元。
分类投放单元，对用户投递过程的信息进行采集、记录和分析，包括用户投递时间、投递次数、投递垃圾种类和重量、累计积分、投递视频记录等。
分类收集单元，对各类垃圾桶的状态及桶内垃圾量等信息采集、记录和分析，设施监管包括设施基本信息(采购时间、位置、归属单位、责任人等)、设置数量、工作状态、各类垃圾桶的满溢度；数据管理包括四类生活垃圾(厨余/其他/有害/可回收物)总量统计及占比分析，六类可回收物(塑料瓶/塑料制品/纸类/玻璃/金属/旧织物)数量统计及占比分析等。
分类运输单元，对环卫运输车辆的状态及作业情况等信息进行采集、记录和分析，同时具备路径状态分析及优化功能。车辆状态包括车辆基本信息(采购时间、位置、归属单位、责任人等)、车辆数量、工作状态(运行/静止)、装载情况、油耗/电耗、行驶速度；作业情况包括已行驶路线、作业时常、作业里程数等。路径优化可以结合现有路况，根据车辆位置及目标位置，经系统后台算法运算，给出优化路线。
分类处理单元，对覆盖范围内的处理设施基本信息及运行状态等信息进行采集、记录和分析。基本信息(采购时间、位置、归属单位、责任人等)，设施数量、工作状态(运行/静止)、设计运行参数；运行状态包括处理量、处理效果、环境空气监测(CO2、NH3、H2S)等。
效果评价单元，对覆盖范围内的生活垃圾分类效果及可回收物碳减排效果进行分析，分类效果包括公众知晓率、参与率及投放正确率；可回收物碳减排效果评价包括六种可回收物的减排量及占比分析等。
一种生活垃圾全过程精细化管理平台，如图2所示，平台采用感知层、网络层、支撑层、应用层和展示层五层架构。
感知层是信息采集的关键部分，可以通过传感网络获取环境信息。本实施案例感知层涉及的基础设施包括智能垃圾桶、环卫车辆和有机垃圾就地处理设施。
对智能垃圾桶配置摄像头，用于用户投递过程视频记录；配置重量传感器，用于各类垃圾重量采集；配置计数传感器，用于瓶类数量采集；配置红外传感器，用于垃圾桶满溢度采集等。对环卫运输车配置定位器，实时获取运输车辆定位。配置行车记录仪，用于车辆行驶记录。同时通过APP小程序，每日上传用油量/用电量等信息。对有机垃圾就地处理设施配置气体传感器，用于环境气体检测；配置重量传感器，用于进出料重量采集。以上设施均配置通讯模块，用于多种信息数据实时上传至管理平台。
网络层是数据传输的关键部分，可以通过通讯网络进行信息传输。本实施案例网络层由4G/5G、无线和有线通信网组成。
支撑层是整体架构里面非常重要的组成部分，是对获取到的多种基础数据进行存储，计算和处理，包括数据库和运算中心。
应用层是提供满足用户功能需求的应用，本实施案例包括垃圾分类投放单元、分类收集单元、分类运输单元、分类处理单元和效果评价单元。
展示层是可视化系统，对各种基础数据呈现，逻辑机制的呈现，各功能的使用和展现。
所述平台系统采用B/S模式工作，SpringBoots，MyBatis-plus，VUE.js技术框架，Redis缓存，数据库使用MYSQL数据库，HTTPS安全协议和Session管理。所述平台系统数据采用DES、AES加密方式，并通过SSL证书加密传输数据，做到信息的安全性和保密性。

Claims (10)

1.一种生活垃圾全过程精细化智慧管理平台，包括生活垃圾全过程涉及的分类投放单元、分类收集单元、分类运输单元、分类处理单元，以及效果评价单元；
所述分类投放单元用于对用户投递过程的全部信息进行采集、记录和分析，包括用户基础信息，投递记录，及用户积分等的管理；
所述分类收集单元用于对各分类垃圾桶的状态及桶内垃圾量等信息采集、记录和分析，包括智能垃圾桶基础信息、运行状态、各类垃圾收集信息等的管理；
所述分类运输单元用于对环卫运输车辆的状态及作业情况等信息进行采集、记录和分析，同时具备路径状态分析及优化功能，包括环卫运输车辆基础信息、运行状态、及路径优化等的管理；
所述分类处理单元用于对覆盖范围内的处理设施基本信息及运行状态等信息进行采集、记录和分析，包括环卫处理设施状态及处理效果等的管理；
所述效果评价单元用于对覆盖范围内的生活垃圾分类效果及可回收物碳减排效果进行分析，供管理者参考，辅助管理者决策。
2.权利要求1所述的生活垃圾全过程精细化智慧管理平台，其特征在于：所述分类投放单元，实时获取用户的投递时间，投递次数，投递垃圾类型及重量，用户账户积分，经系统后台数据统计分析，获得居民投递排行，积分排行，日投递次数，总投递次数，投递正确率等分析结果。
3.权利要求1所述的生活垃圾全过程精细化智慧管理平台，其特征在于：所述分类收集单元，实时获取各类垃圾的重量(其他垃圾、厨余垃圾、有害垃圾、纸类、瓶类、塑料、玻璃、金属和旧织物)或数量(瓶类)信息，经系统后台数据统计分析，获得各类垃圾的分时/分日/分月收集总量及占比等分析结果；实时获取智能垃圾桶工作状态，分析各类垃圾桶满溢度等信息。
4.权利要求1所述的生活垃圾全过程精细化智慧管理平台，其特征在于：所述分类运输单元，实时获取环卫车辆位置信息、工作状态、油耗/电耗、行驶速度、作业情况等信息，作业情况包括已行驶路线、作业时常、作业里程数等；所述分类运输单元，根据车辆位置信息、状态信息、目的地位置、环卫设施分布及路况信息，经系统后台算法运算，给出优化运输路线。
5.权利要求1所述的生活垃圾全过程精细化智慧管理平台，其特征在于：所述分类处理单元，实时获取处理设施工作状态(运行/静止)、运行状态等信息，运行状态包括处理量、处理效果、环境空气监测(CO2、NH3、H2S)等。
6.权利要求1所述的生活垃圾全过程精细化智慧管理平台，其特征在于：所述效果评价单元，根据实时获取的各类可回收物的重量/数量数据，通过系统后台碳减排模型计算，获得各类可回收物的碳减排总量及占比分析等，根据用户投递记录，经系统后台数据统计分析，获得公众知晓率、参与率及投放正确率等分析结果。
7.权利要求1所述的生活垃圾全过程精细化智慧管理平台，其特征在于：其系统采用B/S模式工作，SpringBoots，MyBatis-plus，VUE.js技术框架，Redis缓存，数据库使用MYSQL数据库，HTTPS安全协议和Session管理；所述平台系统数据采用DES、AES加密方式，并通过SSL证书加密传输数据，做到信息的安全性和保密性。
8.一种生活垃圾全过程精细化智慧管理平台架构，其采用感知层、网络层、支撑层、应用层和展示层五层架构；
所述感知层是信息采集的关键部分，可以通过传感网络获取环境信息；
所述网络层是数据传输的关键部分，可以通过通讯网络进行信息传输；
所述支撑层是整体架构里面非常重要的组成部分，是对获取到的多种基础数据进行存储，计算和处理，包括数据库和运算中心；
所述应用层是提供满足用户功能需求的应用，包括垃圾分类投放单元、分类收集单元、分类运输单元、分类处理单元和效果评价单元；
所述展示层是可视化系统，对各种基础数据呈现，逻辑机制的呈现，各功能的使用和展现。
9.权利要求8所述的平台架构，其特征在于：所述感知层，需要给智能垃圾桶配置身份认证模块，用于用户身份识别；配置摄像头，用于用户投递过程视频采集；配置重量传感器，用于各类垃圾重量采集；配置计数传感器，用于瓶类数量采集；配置红外传感器，用于垃圾桶满溢度采集等；配置通讯模块，用于多种信息数据实时上传至管理平台。
10.权利要求8所述的平台架构，其特征在于：所述感知层，需要给环卫运输车配置定位器，实时获取车辆定位；配置行车记录仪，用于车辆行驶记录；配置通讯模块，用于多种信息数据实时上传至管理平台；同时通过APP小程序，每日上传用油量/用电量等信息；所述感知层，需要给环卫设施配置配置气体传感器，用于环境气体检测；配置重量传感器，用于进出料重量检测；配置通讯模块，用于多种信息数据实时上传至管理平台；所述网络层可以由4G/5G、无线和有线通信网组成。
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