智能垃圾監測管理平臺

1總述

智能回收助手是一套實(shí)時(shí)監測箱內衣物量的企業(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，通過(guò)光學(xué)傳感器實(shí)時(shí)檢測箱內部物量信息，并將信息發(fā)送至云端，通過(guò)云端的數據處理，將數據顯示在微信小程序和 PC 端，幫助管理者管控公司，收運司機規劃路徑，實(shí)現及時(shí)回收，貨物持續增長(cháng)；提前回收，保證財物安全；節約成本，不跑空箱。

1.1硬件

智能監測傳感器通過(guò)TOF激光測距來(lái)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(mǎn)足方便安裝、結實(shí)牢固、防污防水、測距準確、通信穩定等性能要求，以避免被偷竊、被干擾等問(wèn)題。

圖1 智能監測傳感器圖

智能監測傳感器技術(shù)參數：

(1)電池續航時(shí)間   3年+

(2)電源   電池

(3)尺寸4.2*7.7*7.7（高*寬*長(cháng)）（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 雙標準網(wǎng)絡(luò )

(10)定位技術(shù)支持基站定位

(11)運行溫度   -40~80℃

2.垃圾管理大數據平臺

2.1技術(shù)穩定

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

系統平臺性能：要求采用通用性好的計算機系統、安全可靠的操作系統以及大型數據庫系統，保證系統良好的性能。

應用支撐平臺性能：要求應用支撐平臺為業(yè)務(wù)應用系統的開(kāi)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。

應用系統性能：應用系統應滿(mǎn)足用戶(hù)的要求，穩定、可靠、使用。人機界面友好，輸出、輸入方便，圖表生成靈活美觀(guān)，檢索、查詢(xún)簡(jiǎn)單快捷。

安全性能：按照信息密級，在不同的信息安全域實(shí)施相應的安全等級保護，對不同安全等級的信息，通過(guò)身份認證和訪(fǎng)問(wèn)控制，實(shí)現授權訪(fǎng)問(wèn)；同時(shí)整個(gè)系統具備數據備份、恢復和應急響應等功能。

數據質(zhì)量：系統數據應及時(shí)、準確、完整，能夠滿(mǎn)足匯總統計、制表制圖、分析計算、模型測算等要求。

2.2系統總體架構

圖2 系統總體架構圖

2.2.1總體架構說(shuō)明

應用層

應用層是直接與用戶(hù)交互的層級，涉及數據監控系統、實(shí)時(shí)決策系統、統計分析系統和信息集成系統四個(gè)主要的系統，是基于數據的環(huán)衛智能化直接體現。

?服務(wù)層

服務(wù)層是以基于微服務(wù)架構（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，不同組件之間的調用模式互不干擾?；谖⒎?wù)架構的系統從自上而下的角度具有了極強的穩定性，對于微服務(wù)的單點(diǎn)故障能夠通過(guò)無(wú)狀態(tài)的通訊進(jìn)行發(fā)現處理，同時(shí)不會(huì )因為單點(diǎn)故障而引起系統問(wèn)題。

服務(wù)層的微服務(wù)架構模式通過(guò)分解單體式應用為多個(gè)微服務(wù)方法解決了復雜性問(wèn)題。在功能不變的情況下，應用被分解為多個(gè)可管理的分支或服務(wù)。每個(gè)服務(wù)都有一個(gè)用RPC-或者消息驅動(dòng)API定義清楚的邊界。單個(gè)服務(wù)便于理解和維護，能夠支持每一個(gè)微服務(wù)運行于不同系統（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(jiàn)的Java/C++/Python等語(yǔ)言甚至可以支持任意的框架和編程語(yǔ)言，提供實(shí)現環(huán)境無(wú)關(guān)的API服務(wù)。每個(gè)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，使得持續化部署成為可能。

?數據服務(wù)層

數據層是基于NoSQL的文檔型數據存儲集群，包含主查詢(xún)數據集群、查詢(xún)副本集和包含環(huán)衛監控數據庫、地理信息數據庫主要用于進(jìn)行數據采集和更新的實(shí)時(shí)數據庫。

NoSQL是非關(guān)系型的數據庫系統，能夠提供低延遲的讀寫(xiě)速度，支撐海量的數據和流量，便于進(jìn)行大規模集群的管理，尤其是在針對海量數據時(shí)NoSQL能夠提供非常高效的Map-Reduce實(shí)現。對于在長(cháng)期運行條件下的統計分析，具備MapReduce能夠有效地提供數據計算效率和滿(mǎn)足數據分析需求。

?軟件支撐層

提供基礎公共的軟件，是系統運行于硬件之上的基礎，如操作系統軟件、數據庫軟件和消息中間件、負載均衡器、GIS服務(wù)系統等。

?基礎設施層

基礎設施主要為定位服務(wù)，云平臺計算服務(wù)和無(wú)線(xiàn)傳輸系統和存儲的設計等。

3.軟件服務(wù)

3.1.1.實(shí)時(shí)顯示垃圾桶位點(diǎn)及垃圾量

政府監督人員可以通過(guò)云端系統查看城市垃圾桶分布位點(diǎn)及實(shí)時(shí)垃圾量產(chǎn)生情況，可以點(diǎn)擊垃圾桶，查看任意垃圾桶編號、當前垃圾量數據及歷史垃圾量產(chǎn)生數據。垃圾清運人員能夠通過(guò)手機地圖實(shí)時(shí)了解垃圾桶垃圾量情況，并根據垃圾量大小分層級標準，一目了然。另外也可以點(diǎn)擊垃圾桶，查看任意垃圾桶編號，當前垃圾量數據；也可以通過(guò)表格直接查看自己管理區域內哪些垃圾桶最滿(mǎn)，哪些垃圾桶最空。垃圾量一旦達到警戒線(xiàn)（比如90%），則需要立即通知垃圾清運人員前去清理。

3.1.2.規劃最優(yōu)垃圾清運路線(xiàn)

垃圾清運人員在進(jìn)行工作的時(shí)候，可以根據地圖規劃好的最優(yōu)路徑完成垃圾清運，以一天內最少的路程保證垃圾桶不溢滿(mǎn)。最優(yōu)路徑需要明確清晰地標注在地圖上，當垃圾清運人員點(diǎn)擊開(kāi)始工作，能直接顯示出規劃好的路徑。

3.1.3方便政府監督人員監管垃圾清運人員

政府監督人員可以在云端系統監管垃圾清運人員的工作，查看垃圾清運人員工作量，清運車(chē)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(jìn)行分析對比和預測

根據垃圾桶每時(shí)、日、周的垃圾量進(jìn)行對比分析，管理者能很快的看出管理范圍內哪一處的垃圾量最多，哪些地方需要多鋪設垃圾桶，哪些地方需要減少垃圾桶數量。并且根據歷史數據，對每個(gè)垃圾桶未來(lái)的垃圾量進(jìn)行預測，幫助垃圾清運人員了解垃圾量走勢。

3.2應用平臺

應用平臺面向三類(lèi)人群，第一類(lèi)是政府監督人員，第二類(lèi)是村級管理人員，第三類(lèi)是清運人員。

圖3 應用平臺

3.3應用平臺基本功能

應用平臺基于GIS系統，具有以下基本功能：

垃圾桶點(diǎn)位分布與垃圾量查詢(xún)

在地圖界面上顯示出所有垃圾桶的位點(diǎn)，并可以切換顯示較滿(mǎn)的垃圾桶和較空的垃圾桶。在點(diǎn)擊某個(gè)垃圾桶圖標時(shí)，在左側顯示出該垃圾桶目前的溢滿(mǎn)情況以及歷史數據。應用平臺還會(huì )為清運人員提供最優(yōu)的路徑規劃，減少清運人員不必要的下車(chē)查看，選擇合理的時(shí)間進(jìn)行清運工作。

人員管理分組

各級人員可以查詢(xún)自己所在的小組及管理區域，政府監督人員具有分配低層級人員工作區域、工作內容等權限，并可以實(shí)時(shí)查看低層級人員的工作情況。

1.政府監督人員可以在數據界面一目了然地看到每個(gè)清運人員每天所清理的垃圾量、工作時(shí)間、工作效率以及各個(gè)行政區域內垃圾桶的密度和滿(mǎn)溢頻率，為政府監督人員提供決策支持。同時(shí)系統還可以根據收集到的歷史數據，提出合理的垃圾桶分布方案。

4.政府監督人員權限（小程序）

政府監督人員具有一級權限，具體有以下功能：

4.1.垃圾桶溢滿(mǎn)APP彈窗提醒：“xx路段有垃圾桶需要清理”，點(diǎn)擊后進(jìn)入規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(diǎn)擊后顯示垃圾桶編號、當前垃圾量。同時(shí)在旁邊表格上顯示所有自己管理的垃圾桶的垃圾量，并且分垃圾量統計，如：未滿(mǎn)5個(gè)、較滿(mǎn)3個(gè)、已滿(mǎn)2個(gè)（垃圾量按從高到低排序）。

4.3.各個(gè)垃圾桶每日垃圾量走勢及預測。

4.4.垃圾桶報錯功能：垃圾量不準、定位不準、設備損壞或丟失、其他。

5運行維護

運行維護內容包括網(wǎng)絡(luò )管理、系統（主機系統、數據庫系統、中間件系統）和應用管理、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(shí)現網(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 )管理平臺和設備管理軟件實(shí)現。網(wǎng)絡(luò )配置主要對網(wǎng)絡(luò )拓撲結構和網(wǎng)絡(luò )設備參數進(jìn)行配置，網(wǎng)絡(luò )性能管理主要通過(guò)對被管理設備的監控和輪詢(xún)，獲取有關(guān)網(wǎng)絡(luò )運行的信息及統計數據，并在所收集的數據的基礎上，提供網(wǎng)絡(luò )的性能統計；網(wǎng)絡(luò )可靠性管理主要對網(wǎng)絡(luò )的運行狀況進(jìn)行監控和檢查，及時(shí)察覺(jué)可能的故障，從而保證網(wǎng)絡(luò )的正常運行。

系統管理主要實(shí)現對系統（主機系統、數據庫系統、中間件系統）的配置管理、性能管理和可靠性管理。配置管理包括對系統資源的發(fā)現、提供、配置和控制；性能及可靠性管理主要對各系統的關(guān)鍵參數或重要資源進(jìn)行監控和檢查，了解系統運行情況，及時(shí)察覺(jué)系統可能的故障，從而保證系統的正常運行，提高系統可靠性。應用管理實(shí)現對各應用系統的性能管理、可靠性管理、版本管理和數據管理。性能管理包括對應用系統性能的監控和優(yōu)化；可靠性管理包括及時(shí)監控應用系統運行情況，及時(shí)發(fā)現潛在的問(wèn)題，保證正常運行；版本管理包括對應用系統的版本/補丁的管理、發(fā)布及升級，配合相關(guān)部門(mén)進(jìn)行應用系統的相關(guān)測試、試運行和推廣；數據管理包括按照有關(guān)規定及工作流程對后臺數據必要的修改。

安全管理對象包括網(wǎng)絡(luò )安全、系統（主機系統、數據庫系統、中間件系統）和應用安全、存儲備份安全。管理內容可分為安全管理制度的制定和落實(shí)、安全設備的配置以及管理與監控、安全管理故障的處理等。

存儲備份系統運行維護管理的主要內容是備份策略管理、備份軟件管理、備份數據管理及存儲硬件管理。備份策略的選擇，要統籌考慮需備份的總數據量、線(xiàn)路帶寬、數據吞吐量、時(shí)間窗口以及對恢復時(shí)間的要求等因素，根據不同業(yè)務(wù)對數據備份的時(shí)間窗口和災難恢復的要求，選擇不同的備份方式，亦可將幾種備份方式組合應用，以得到最佳的備份效果。數據管理包括數據的備份、異地轉儲、數據的歸檔和數據的識讀等。

故障管理包括網(wǎng)絡(luò )、系統和應用、安全、存儲備份的故障發(fā)現、故障分類(lèi)、故障轉發(fā)、故障診斷、故障處理、故障及處理記錄和統計等過(guò)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。