環(huán)衛(wèi)垃圾桶管理數(shù)據(jù)平臺建設(shè)

智能垃圾監(jiān)測管理平臺

1總述

智能回收助手是一套實時監(jiān)測箱內(nèi)衣物量的企業(yè)工具。包括物量感知傳感器(硬件部分)、回收助手小程序和回收助手 Web 端(軟件部分)?;厥罩忠怨腆w廢物規(guī)劃與管理為理論支持,物聯(lián)網(wǎng)、云計算、互聯(lián)網(wǎng)為技術(shù)支持,為回收企業(yè)優(yōu)化管理,增效降本?;厥罩种械挠布鞲衅鞑糠职惭b至衣物箱內(nèi),通過光學(xué)傳感器實時檢測箱內(nèi)部物量信息,并將信息發(fā)送至云端,通過云端的數(shù)據(jù)處理,將數(shù)據(jù)顯示在微信小程序和 PC 端,幫助管理者管控公司,收運司機規(guī)劃路徑,實現(xiàn)及時回收,貨物持續(xù)增長;提前回收,保證財物安全;節(jié)約成本,不跑空箱。

1.1硬件

智能監(jiān)測傳感器通過TOF激光測距來測量垃圾高度,測算出垃圾高度和垃圾桶口高度的比例,得出垃圾量占有百分比。

硬件滿足方便安裝、結(jié)實牢固、防污防水、測距準(zhǔn)確、通信穩(wěn)定等性能要求,以避免被偷竊、被干擾等問題。

圖1 智能監(jiān)測傳感器圖

智能監(jiān)測傳感器技術(shù)參數(shù):

(1)電池續(xù)航時間   3年+

(2)電源   電池

(3)尺寸4.2*7.7*7.7(高*寬*長)(單位:cm)

(4)凈重175g

(5)測量技術(shù)激光方法

(6)測量范圍2cm-400cm

(7)測量頻率   5min/次

(8)外殼材料ABS+PC高強塑料,具有較好的防污防水效果

(9)通信網(wǎng)絡(luò)支持 LTE WCDMA 和 GSM 雙標(biāo)準(zhǔn)網(wǎng)絡(luò)

(10)定位技術(shù)支持基站定位

(11)運行溫度   -40~80℃

2.垃圾管理大數(shù)據(jù)平臺

2.1技術(shù)穩(wěn)定

網(wǎng)絡(luò)平臺性能:要求數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)絡(luò)暢通、快捷、安全、可擴展。

系統(tǒng)平臺性能:要求采用通用性好的計算機系統(tǒng)、安全可靠的操作系統(tǒng)以及大型數(shù)據(jù)庫系統(tǒng),保證系統(tǒng)良好的性能。

應(yīng)用支撐平臺性能:要求應(yīng)用支撐平臺為業(yè)務(wù)應(yīng)用系統(tǒng)的開發(fā)和運行提供技術(shù)支撐,并具有靈活的可擴充性和高度的可配置管理性。

應(yīng)用系統(tǒng)性能:應(yīng)用系統(tǒng)應(yīng)滿足用戶的要求,穩(wěn)定、可靠、使用。人機界面友好,輸出、輸入方便,圖表生成靈活美觀,檢索、查詢簡單快捷。

安全性能:按照信息密級,在不同的信息安全域?qū)嵤┫鄳?yīng)的安全等級保護,對不同安全等級的信息,通過身份認(rèn)證和訪問控制,實現(xiàn)授權(quán)訪問;同時整個系統(tǒng)具備數(shù)據(jù)備份、恢復(fù)和應(yīng)急響應(yīng)等功能。

數(shù)據(jù)質(zhì)量:系統(tǒng)數(shù)據(jù)應(yīng)及時、準(zhǔn)確、完整,能夠滿足匯總統(tǒng)計、制表制圖、分析計算、模型測算等要求。

2.2系統(tǒng)總體架構(gòu)


圖2 系統(tǒng)總體架構(gòu)圖

2.2.1總體架構(gòu)說明

應(yīng)用層

應(yīng)用層是直接與用戶交互的層級,涉及數(shù)據(jù)監(jiān)控系統(tǒng)、實時決策系統(tǒng)、統(tǒng)計分析系統(tǒng)和信息集成系統(tǒng)四個主要的系統(tǒng),是基于數(shù)據(jù)的環(huán)衛(wèi)智能化直接體現(xiàn)。

?服務(wù)層

服務(wù)層是以基于微服務(wù)架構(gòu)(Microservice-Oriented Architecture)和API網(wǎng)關(guān)(API Gateway)的低耦合組件化服務(wù)框架。微服務(wù)框架使得服務(wù)彼此之間獨立靈活地部署和伸縮,不同組件之間的調(diào)用模式互不干擾?;谖⒎?wù)架構(gòu)的系統(tǒng)從自上而下的角度具有了極強的穩(wěn)定性,對于微服務(wù)的單點故障能夠通過無狀態(tài)的通訊進行發(fā)現(xiàn)處理,同時不會因為單點故障而引起系統(tǒng)問題。

服務(wù)層的微服務(wù)架構(gòu)模式通過分解單體式應(yīng)用為多個微服務(wù)方法解決了復(fù)雜性問題。在功能不變的情況下,應(yīng)用被分解為多個可管理的分支或服務(wù)。每個服務(wù)都有一個用RPC-或者消息驅(qū)動API定義清楚的邊界。單個服務(wù)便于理解和維護,能夠支持每一個微服務(wù)運行于不同系統(tǒng)(如Windows或Linux),不同配置(如單片機和高性能計算機)的物理主機,不僅支持常見的Java/C++/Python等語言甚至可以支持任意的框架和編程語言,提供實現(xiàn)環(huán)境無關(guān)的API服務(wù)。每個微服務(wù)能夠獨立的部署,避免了其它服務(wù)部署對本服務(wù)的影響,能夠有效加快部署速度,使得持續(xù)化部署成為可能。

?數(shù)據(jù)服務(wù)層

數(shù)據(jù)層是基于NoSQL的文檔型數(shù)據(jù)存儲集群,包含主查詢數(shù)據(jù)集群、查詢副本集和包含環(huán)衛(wèi)監(jiān)控數(shù)據(jù)庫、地理信息數(shù)據(jù)庫主要用于進行數(shù)據(jù)采集和更新的實時數(shù)據(jù)庫。

NoSQL是非關(guān)系型的數(shù)據(jù)庫系統(tǒng),能夠提供低延遲的讀寫速度,支撐海量的數(shù)據(jù)和流量,便于進行大規(guī)模集群的管理,尤其是在針對海量數(shù)據(jù)時NoSQL能夠提供非常高效的Map-Reduce實現(xiàn)。對于在長期運行條件下的統(tǒng)計分析,具備MapReduce能夠有效地提供數(shù)據(jù)計算效率和滿足數(shù)據(jù)分析需求。

?軟件支撐層

提供基礎(chǔ)公共的軟件,是系統(tǒng)運行于硬件之上的基礎(chǔ),如操作系統(tǒng)軟件、數(shù)據(jù)庫軟件和消息中間件、負載均衡器、GIS服務(wù)系統(tǒng)等。

?基礎(chǔ)設(shè)施層

基礎(chǔ)設(shè)施主要為定位服務(wù),云平臺計算服務(wù)和無線傳輸系統(tǒng)和存儲的設(shè)計等。

3.軟件服務(wù)

3.1.1.實時顯示垃圾桶位點及垃圾量

政府監(jiān)督人員可以通過云端系統(tǒng)查看城市垃圾桶分布位點及實時垃圾量產(chǎn)生情況,可以點擊垃圾桶,查看任意垃圾桶編號、當(dāng)前垃圾量數(shù)據(jù)及歷史垃圾量產(chǎn)生數(shù)據(jù)。垃圾清運人員能夠通過手機地圖實時了解垃圾桶垃圾量情況,并根據(jù)垃圾量大小分層級標(biāo)準(zhǔn),一目了然。另外也可以點擊垃圾桶,查看任意垃圾桶編號,當(dāng)前垃圾量數(shù)據(jù);也可以通過表格直接查看自己管理區(qū)域內(nèi)哪些垃圾桶最滿,哪些垃圾桶最空。垃圾量一旦達到警戒線(比如90%),則需要立即通知垃圾清運人員前去清理。

3.1.2.規(guī)劃最優(yōu)垃圾清運路線

垃圾清運人員在進行工作的時候,可以根據(jù)地圖規(guī)劃好的最優(yōu)路徑完成垃圾清運,以一天內(nèi)最少的路程保證垃圾桶不溢滿。最優(yōu)路徑需要明確清晰地標(biāo)注在地圖上,當(dāng)垃圾清運人員點擊開始工作,能直接顯示出規(guī)劃好的路徑。

3.1.3方便政府監(jiān)督人員監(jiān)管垃圾清運人員

政府監(jiān)督人員可以在云端系統(tǒng)監(jiān)管垃圾清運人員的工作,查看垃圾清運人員工作量,清運車輛行駛路徑,垃圾量產(chǎn)生量變化圖。

3.1.4.對垃圾桶垃圾量進行分析對比和預(yù)測

根據(jù)垃圾桶每時、日、周的垃圾量進行對比分析,管理者能很快的看出管理范圍內(nèi)哪一處的垃圾量最多,哪些地方需要多鋪設(shè)垃圾桶,哪些地方需要減少垃圾桶數(shù)量。并且根據(jù)歷史數(shù)據(jù),對每個垃圾桶未來的垃圾量進行預(yù)測,幫助垃圾清運人員了解垃圾量走勢。

3.2應(yīng)用平臺

應(yīng)用平臺面向三類人群,第一類是政府監(jiān)督人員,第二類是村級管理人員,第三類是清運人員。


圖3 應(yīng)用平臺

3.3應(yīng)用平臺基本功能

應(yīng)用平臺基于GIS系統(tǒng),具有以下基本功能:

垃圾桶點位分布與垃圾量查詢

在地圖界面上顯示出所有垃圾桶的位點,并可以切換顯示較滿的垃圾桶和較空的垃圾桶。在點擊某個垃圾桶圖標(biāo)時,在左側(cè)顯示出該垃圾桶目前的溢滿情況以及歷史數(shù)據(jù)。應(yīng)用平臺還會為清運人員提供最優(yōu)的路徑規(guī)劃,減少清運人員不必要的下車查看,選擇合理的時間進行清運工作。

人員管理分組

各級人員可以查詢自己所在的小組及管理區(qū)域,政府監(jiān)督人員具有分配低層級人員工作區(qū)域、工作內(nèi)容等權(quán)限,并可以實時查看低層級人員的工作情況。

1.政府監(jiān)督人員可以在數(shù)據(jù)界面一目了然地看到每個清運人員每天所清理的垃圾量、工作時間、工作效率以及各個行政區(qū)域內(nèi)垃圾桶的密度和滿溢頻率,為政府監(jiān)督人員提供決策支持。同時系統(tǒng)還可以根據(jù)收集到的歷史數(shù)據(jù),提出合理的垃圾桶分布方案。

4.政府監(jiān)督人員權(quán)限(小程序)

政府監(jiān)督人員具有一級權(quán)限,具體有以下功能:

4.1.垃圾桶溢滿APP彈窗提醒:“xx路段有垃圾桶需要清理”,點擊后進入規(guī)劃好路徑的地圖界面。

4.2.垃圾桶狀態(tài)顯示:在地圖上顯示:綠色50%以下、黃色50%-80%、紅色80%以上,點擊后顯示垃圾桶編號、當(dāng)前垃圾量。同時在旁邊表格上顯示所有自己管理的垃圾桶的垃圾量,并且分垃圾量統(tǒng)計,如:未滿5個、較滿3個、已滿2個(垃圾量按從高到低排序)。

4.3.各個垃圾桶每日垃圾量走勢及預(yù)測。

4.4.垃圾桶報錯功能:垃圾量不準(zhǔn)、定位不準(zhǔn)、設(shè)備損壞或丟失、其他。

5運行維護

運行維護內(nèi)容包括網(wǎng)絡(luò)管理、系統(tǒng)(主機系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)、中間件系統(tǒng))和應(yīng)用管理、安全管理、存儲備份管理、故障管理、技術(shù)支持管理等。

網(wǎng)絡(luò)管理主要實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)的配置管理、性能管理和可靠性管理。網(wǎng)絡(luò)管理主要基于網(wǎng)絡(luò)管理平臺和設(shè)備管理軟件實現(xiàn)。網(wǎng)絡(luò)配置主要對網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)和網(wǎng)絡(luò)設(shè)備參數(shù)進行配置,網(wǎng)絡(luò)性能管理主要通過對被管理設(shè)備的監(jiān)控和輪詢,獲取有關(guān)網(wǎng)絡(luò)運行的信息及統(tǒng)計數(shù)據(jù),并在所收集的數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上,提供網(wǎng)絡(luò)的性能統(tǒng)計;網(wǎng)絡(luò)可靠性管理主要對網(wǎng)絡(luò)的運行狀況進行監(jiān)控和檢查,及時察覺可能的故障,從而保證網(wǎng)絡(luò)的正常運行。

系統(tǒng)管理主要實現(xiàn)對系統(tǒng)(主機系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)、中間件系統(tǒng))的配置管理、性能管理和可靠性管理。配置管理包括對系統(tǒng)資源的發(fā)現(xiàn)、提供、配置和控制;性能及可靠性管理主要對各系統(tǒng)的關(guān)鍵參數(shù)或重要資源進行監(jiān)控和檢查,了解系統(tǒng)運行情況,及時察覺系統(tǒng)可能的故障,從而保證系統(tǒng)的正常運行,提高系統(tǒng)可靠性。應(yīng)用管理實現(xiàn)對各應(yīng)用系統(tǒng)的性能管理、可靠性管理、版本管理和數(shù)據(jù)管理。性能管理包括對應(yīng)用系統(tǒng)性能的監(jiān)控和優(yōu)化;可靠性管理包括及時監(jiān)控應(yīng)用系統(tǒng)運行情況,及時發(fā)現(xiàn)潛在的問題,保證正常運行;版本管理包括對應(yīng)用系統(tǒng)的版本/補丁的管理、發(fā)布及升級,配合相關(guān)部門進行應(yīng)用系統(tǒng)的相關(guān)測試、試運行和推廣;數(shù)據(jù)管理包括按照有關(guān)規(guī)定及工作流程對后臺數(shù)據(jù)必要的修改。

安全管理對象包括網(wǎng)絡(luò)安全、系統(tǒng)(主機系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)、中間件系統(tǒng))和應(yīng)用安全、存儲備份安全。管理內(nèi)容可分為安全管理制度的制定和落實、安全設(shè)備的配置以及管理與監(jiān)控、安全管理故障的處理等。

存儲備份系統(tǒng)運行維護管理的主要內(nèi)容是備份策略管理、備份軟件管理、備份數(shù)據(jù)管理及存儲硬件管理。備份策略的選擇,要統(tǒng)籌考慮需備份的總數(shù)據(jù)量、線路帶寬、數(shù)據(jù)吞吐量、時間窗口以及對恢復(fù)時間的要求等因素,根據(jù)不同業(yè)務(wù)對數(shù)據(jù)備份的時間窗口和災(zāi)難恢復(fù)的要求,選擇不同的備份方式,亦可將幾種備份方式組合應(yīng)用,以得到最佳的備份效果。數(shù)據(jù)管理包括數(shù)據(jù)的備份、異地轉(zhuǎn)儲、數(shù)據(jù)的歸檔和數(shù)據(jù)的識讀等。

故障管理包括網(wǎng)絡(luò)、系統(tǒng)和應(yīng)用、安全、存儲備份的故障發(fā)現(xiàn)、故障分類、故障轉(zhuǎn)發(fā)、故障診斷、故障處理、故障及處理記錄和統(tǒng)計等過程。

技術(shù)支持管理包括對運行維護技術(shù)支持平臺中的技術(shù)支持手段和工具、技術(shù)支持人員等的管理。

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