一种基于智慧环卫云平台的智能收集箱体的制作方法

本发明涉及智能化技术领域，尤其涉及到一种基于智慧环卫云平台的智能收集箱体。

背景技术：

环境卫生问题是建设智慧城市过程中不可缺少的一个环节，而智能垃圾箱可以很好的保护环境对垃圾进行妥善的处理运输，智能垃圾箱是一种新型垃圾转运车厢，它与液压钩臂车组成车厢可卸式垃圾车，用于城市街面露天场所定点收集垃圾，提升城市形象，智能垃圾箱外观造型新颖，能够增加城市美感，提升城市形象，具有智能管理、填满通知、实时监控、数据分析等功能，便于加强垃圾收集、清运智能化管理，能有效提升环卫工作效率及效益，垃圾箱通过液压钩臂车自行装卸，在垃圾箱装满垃圾后，由钩臂车运往垃圾处理场倾倒。

综上所述，提供一种智能化程度和安全性较高，可降低工人工作量，管理效率更好的基于智慧环卫云平台的智能收集箱体，是本领域技术人员急需解决的问题。

技术实现要素：

本方案针对上文提到的问题和需求，提出一种基于智慧环卫云平台的智能收集箱体，其由于采取了如下技术方案而能够解决上述技术问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种基于智慧环卫云平台的智能收集箱体，包括：收集箱本体和设置在所述收集箱本体上的箱体智能管理系统；

所述箱体智能管理系统包括实时监测单元、中央调度管理单元、地图导航单元、3d收集箱体模拟单元、无线通信单元和收集状态评估单元；

所述实时监测单元用于对收集箱体的实时容量、重量、位置和投料口及出料口的启闭状态进行实时监测，所述实时监测单元包括传感检测模块、开关检测模块和定位模块；

所述中央调度管理单元包括计时模块、主控制模块、任务进程管理更新模块、智能报警模块和运维记录模块，所述主控制模块用于对收集箱垃圾收集清运过程进行自动化调度管理及过程记录，所述任务进程管理更新模块用于环卫人员查询收集箱填满时间、任务接收时间、清运完成时间、清运任务进展程度、填满通知、任务未接收及未处理原因，所述智能报警模块用于在系统电量异常或者任务定时时间到达时进行报警，所述运维记录模块用于对箱体回收和箱体维修信息进行记录；

所述地图导航单元用于对收集箱体的地理位置和工作路径进行规划和导航，所述地图导航单元包括指令分析模块、路径规划模块、模式切换模块和地图分层管理模块，所述模式切换模块用于静态地图模式和gis地图模式切换选择，所述地图分层管理模块用于分层分块显示子地图内容；

所述3d收集箱体模拟单元用于对收集箱体的实时状态进行模拟演示，所述3d收集箱体模拟单元与所述实时监测单元相连接，所述3d收集箱体模拟单元包括数据预处理模块、建模模块渲染输出模块；

所述收集状态评估单元用于根据智能收集箱的垃圾收集效率、实时垃圾量、实时垃圾变动折线图进行收集状态评估和环卫人员考勤状态评估，所述收集状态评估单元包括箱体状态评估模块、环卫人员考勤评估模块。

进一步地，所述中央调度管理单元通过所述无线通信单元与智慧环卫云平台进行数据交流，所述智慧环卫云平台包括系统管理模块、存储模块、智能收集箱管理列表和监控管理模块，所述系统管理模块用于运行参数修改、查询和设置，所述存储模块用于存储历史运行数据，所述监控管理模块用于接收所述箱体智能管理系统发送的箱体状态数据和进行数据合法性验证，并将所述箱体状态数据根据唯一ip编号关联至所述智能收集箱管理列表。

更进一步地，还包括太阳能供电单元，太阳能供电单元所述包括光伏阵列、光伏控制器、双向dc-dc变流器、太阳能蓄电池和电池电量动态监测模块，所述光伏阵列依次通过所述光伏控制器和所述双向dc-dc变流器与所述太阳能蓄电池连接，所述电池电量动态监测模块与所述太阳能蓄电池电连接计算蓄电池的动态剩余电量，所述电池电量动态监测模块采用基于开路电压法和电流法相结合的方法计算电池的剩余电量，在无负载和蓄电池电源处于张弛状态的情况下采用开路电压法，当给电池施加负载时则使用电流积分法。

更进一步地，所述监控管理模块通过建立的无线链路接收所述系统管理模块发送的配置指令，并将收集箱体的基本信息和与参数更新记录存储至所述存储模块，通过所述中央调度管理单元对所述收集箱体进行控制，所述中央调度管理单元对所述配置指令执行进行反馈，由所述监控管理模块根据合法性判别规则判断所述收集箱体是否合法，若合法则仅反馈参数更新信息和所述收集箱体的唯一ip标识，否则将所述收集箱体的唯一ip标识和非法信息以帧格式信息反馈至所述系统管理模块。

更进一步地，所述指令分析模块接收所述监控管理模块发送的收集点位置数据并将所述位置数据发送给所述路径规划模块，所述路径规划模块采用启发式搜索方法根据所述位置数据和当前收集箱体的位置数据规划合理路径。

更进一步地，当用户输入模式切换指令时，由所述指令分析模块将切换指令发送至所述模式切换模块，所述模式切换模块根据指令内容进行静态地图模式和gis地图模式切换，所述地图分层管理模块可在上层地图下嵌套多张子地图，通过接收输入的地点查找指令快速搜索并显示所需要的地点和数据以及将当前显示的地图显示内容快速切换到点击所指定的位置。

更进一步地，所述箱体状态评估模块接收所述垃圾收集过程的时间、垃圾重量和填满状态的参数数据并根据规则库中设置的评估规则进行比较判断，采用决策树法完成本次垃圾收集的状态进行在线评估并输出评估报告，所述环卫人员考勤评估模块根据考勤打卡记录和任务完成进度输出周期性评估报告。

更进一步地，所述数据预处理模块获取收集箱体的动态参数并进行滤波、去冗和格式统一预处理后传递至所述建模模块，所述建模模块根据实际收集箱体的尺寸数据在3dsmax中进行等比例三维静态模型建立，再由渲染输出模块在静态模型的基础上完成动态模型制作，并对生成的动画进行视频渲染输出。

进一步地，所述收集箱本体为框架型结构，外形为方形，所有箱体骨架结构在箱体内部，底座的前端支撑点和后端支撑点为钢制滚轮，所述收集箱本体的前端设置有电磁吸附装置用于帮助箱体在完成收集任务时固定于液压钩臂车上，所述收集箱本体的两侧各设置一个投料口，所述收集箱本体的后端设置有一个出料口，所述出料口为自动折叠式。

进一步地，收集箱的投料方式为语音控制开门投递，所述投料口具有缓降防夹装置，不投递垃圾时投料口始终处于关闭状态。

从上述的技术方案可以看出，本发明的有益效果是：本发明智能化程度和安全性较高，降低了工人工作量，管理效率更好，且可对多个智能收集箱体进行远程集中管控，并进行合理收集路径规划。

除了上面所描述的目的、特征和优点之外，下文中将结合附图对实施本发明的最优实施例进行更详尽的描述，以便能容易地理解本发明的特征和优点。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下文将对本发明实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，其中，附图仅仅用于展示本发明的一些实施例，而非将本发明的全部实施例限制于此。

图1为本发明中箱体智能管理系统的组成示意图。

图2为本发明中中央调度管理单元的组成示意图。

图3为本发明中地图导航单元的组成示意图。

图4为本发明中智能收集箱体的立体结构示意图。

附图标记：

收集箱本体1、底座2、钢制滚轮3、电磁吸附装置4、投料口5、出料口6。

具体实施方式

为了使得本发明的技术方案的目的、技术方案和优点更加清楚，下文中将结合本发明具体实施例的附图，对本发明实施例的技术方案进行清楚、完整地描述。附图中相同的附图标记代表相同的部件。需要说明的是，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于所描述的本发明的实施例，本领域普通技术人员在无需创造性劳动的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。

本发明提供了一种智能化程度和安全性较高，可降低工人工作量，管理效率更好的基于智慧环卫云平台的智能收集箱体。如图1至图4所示，该系统包括：收集箱本体1和设置在所述收集箱本体1上的箱体智能管理系统，如图4所示，所述收集箱本体1为框架型结构，外形为方形，所有箱体骨架结构在箱体内部，所述收集箱本体1包括底座2，底座2的前端支撑点和后端支撑点为钢制滚轮3，所述收集箱本体1的前端设置有电磁吸附装置4用于帮助箱体在完成收集任务时固定于液压钩臂车上，所述收集箱本体1的两侧各设置一个投料口5，所述收集箱本体1的后端设置有一个出料口6，所述出料口为自动折叠式。收集箱的投料方式为语音控制开门投递，所述投料口5具有缓降防夹装置，不投递垃圾时投料口5始终处于关闭状态。

所述箱体智能管理系统包括实时监测单元、中央调度管理单元、地图导航单元、3d收集箱体模拟单元、无线通信单元和收集状态评估单元。所述实时监测单元用于对收集箱体的实时容量、重量、位置和投料口5及出料口6的启闭状态进行实时监测，所述实时监测单元包括传感检测模块、开关检测模块和定位模块，在本实施例中，所述传感检测模块包括重量传感器、超声波容量传感器和刺激性气味传感器以及红外传感器、北斗定位模块等，所述无线通信单元包括nb-iot模块和wifi模块、蓝牙模块等。

所述中央调度管理单元包括计时模块、主控制模块、任务进程管理更新模块、智能报警模块和运维记录模块，所述主控制模块用于对收集箱垃圾收集清运过程进行自动化调度管理及过程记录，所述任务进程管理更新模块用于环卫人员查询收集箱填满时间、任务接收时间、清运完成时间、清运任务进展程度、填满通知、任务未接收及未处理原因，所述智能报警模块用于在系统电量异常或者任务定时时间到达时进行报警，所述运维记录模块用于对箱体回收和箱体维修信息进行记录。在本实施例中，所述主控制模块采用ram11控制板，所述任务进程管理更新模块包括mcu控制器和智能显示板，所述智能报警模块包括语音报警装置和声光报警装置。

所述地图导航单元用于对收集箱体的地理位置和工作路径进行规划和导航，所述地图导航单元包括指令分析模块、路径规划模块、模式切换模块和地图分层管理模块，所述模式切换模块用于静态地图模式和gis地图模式切换选择，所述地图分层管理模块用于分层分块显示子地图内容。所述指令分析模块接收所述监控管理模块发送的收集点位置数据并将所述位置数据发送给所述路径规划模块，所述路径规划模块采用启发式搜索方法根据所述位置数据和当前收集箱体的位置数据规划合理路径。另外，当用户输入模式切换指令时，由所述指令分析模块将切换指令发送至所述模式切换模块，所述模式切换模块根据指令内容进行静态地图模式和gis地图模式切换，所述地图分层管理模块可在上层地图下嵌套多张子地图，通过接收输入的地点查找指令快速搜索并显示所需要的地点和数据以及将当前显示的地图显示内容快速切换到点击所指定的位置。

所述3d收集箱体模拟单元用于对收集箱体的实时状态进行模拟演示，所述3d收集箱体模拟单元与所述实时监测单元相连接，所述3d收集箱体模拟单元包括数据预处理模块、建模模块渲染输出模块。所述数据预处理模块获取收集箱体的动态参数并进行滤波、去冗和格式统一预处理后传递至所述建模模块，所述建模模块根据实际收集箱体的尺寸数据在3dsmax中进行等比例三维静态模型建立，再由渲染输出模块在静态模型的基础上完成动态模型制作，并对生成的动画进行视频渲染输出。在本实施例中，利用3dsmax的“噪波”修改工具，在所建立的未投料箱体“平面”基础上修改生成“投料期”的三维模型，根据收集箱体的尺寸数据生成晕渲图，创建模型，并进行子物体贴图表现箱体和垃圾的自然视觉，设置用于模拟垃圾的“粒子系统”的运动开始和结束时间，同时用“几何体大小参数动态修改”方法动态改变垃圾的大小，并建立若干个“导向板”和“导向物体”以保证“粒子”仅在箱体内移动。再采用布尔动画利用箱体的动态模型进行仿真动画，将动画画面进行渲染输出同时设置帧速为15帧每秒以保证动画没有明显的停顿感。

所述收集状态评估单元用于根据智能收集箱的垃圾收集效率、实时垃圾量、实时垃圾变动折线图进行收集状态评估和环卫人员考勤状态评估，所述收集状态评估单元包括箱体状态评估模块、环卫人员考勤评估模块，其中，所述箱体状态评估模块接收所述垃圾收集过程的时间、垃圾重量和填满状态的参数数据并根据规则库中设置的评估规则进行比较判断，采用决策树法完成本次垃圾收集的状态进行在线评估并输出评估报告，所述环卫人员考勤评估模块根据考勤打卡记录和任务完成进度输出周期性评估报告。

在本系统中，所述中央调度管理单元通过所述无线通信单元与智慧环卫云平台进行数据交流，所述智慧环卫云平台包括系统管理模块、存储模块、智能收集箱管理列表和监控管理模块，所述系统管理模块用于运行参数修改、查询和设置，所述存储模块用于存储历史运行数据，所述监控管理模块用于接收所述箱体智能管理系统发送的箱体状态数据和进行数据合法性验证，并将所述箱体状态数据根据唯一ip编号关联至所述智能收集箱管理列表。

在本实施例中，所述中央调度管理单元与智慧环卫云平台的数据交流过程如下：所述监控管理模块通过建立的无线链路接收所述系统管理模块发送的配置指令，并将收集箱体的基本信息和与参数更新记录存储至所述存储模块，通过所述中央调度管理单元对所述收集箱体进行控制，所述中央调度管理单元对所述配置指令执行进行反馈，由所述监控管理模块根据合法性判别规则判断所述收集箱体是否合法，若合法则仅反馈参数更新信息和所述收集箱体的唯一ip标识，否则将所述收集箱体的唯一ip标识和非法信息以帧格式信息反馈至所述系统管理模块。

为了保证使用的环保性和持续蓄电能力，本系统采用了太阳能供电，该太阳能供电单元所述包括光伏阵列、光伏控制器、双向dc-dc变流器、太阳能蓄电池和电池电量动态监测模块，所述光伏阵列依次通过所述光伏控制器和所述双向dc-dc变流器与所述太阳能蓄电池连接，所述电池电量动态监测模块与所述太阳能蓄电池电连接计算蓄电池的动态剩余电量，所述电池电量动态监测模块采用基于开路电压法和电流法相结合的方法计算电池的剩余电量，在无负载和蓄电池电源处于张弛状态的情况下采用开路电压法，当给电池施加负载时则使用电流积分法。因为开路电压与soc(stateofcharge)电池荷电状态之间存在非常精确的相关性，所以在无负载和电源处于张弛状态的情况下，这种方法可以实现精确的soc估算。此外，该方法也使得有机会利用不工作期来寻找soc确切的“起始位置”。由于用电系统接通时可以知道精确的soc，所以该方法免除了在不工作期对自放电校正的需求。当用电系统进入工作状态并且给电池施加负载时，则转而使用电流积分法，该方法无需对负载下的压降进行复杂且不精确的补偿。

应当说明的是，本发明所述的实施方式仅仅是实现本发明的优选方式，对属于本发明整体构思，而仅仅是显而易见的改动，均应属于本发明的保护范围之内。