乡镇生活垃圾转运智能调控系统的制作方法

本发明涉及环卫产业技术领域，特别涉及一种乡镇生活垃圾转运智能调控系统。

背景技术：

我国环卫产业刚刚步入市场化，处于零散运营，市场化的转运成本优势没有得到充分发挥。因乡镇规模、处置场布局、垃圾种类、处置方式、运输线路及路况等众多因素的影响不同，致使小范围、一刀切的模式造成转运成本的增加。而且国内绝大部分垃圾设备低档简陋、自动化程度低，二次污染严重，极大制约了乡镇环境建设的现代化进程。

技术实现要素：

本发明旨在至少解决上述技术问题之一。

为此，本发明的目的在于提出一种乡镇生活垃圾转运智能调控系统，该系统能够对垃圾转运及设备调度进行优化，并根据收集站、转运站和处置场的运行状况及时采取措施，降低停工和无效作业，规划最优转运策略，从而降低劳动作业负担及成本，提高垃圾转运效率。

为了实现上述目的，本发明的实施例公开了一种乡镇生活垃圾转运智能调控系统，包括：数据采集模块，所述数据采集模块用于获取收集站的运行信息、转运站的运行信息、转运车的运行信息和实时定位信息、区域的地理位置图和交通信息、以及收集站、转运站及处置场的地理坐标、以及处置场的运行信息；服务器，所述服务器与所述数据采集模块相连，用于传输所述收集站的运行信息、转运站的运行信息、转运车的运行信息和实时定位信息、区域的地理位置图和交通信息、以及收集站、转运站及处置场的地理坐标、以及处置场的运行信息；优化调度模块，所述优化调度模块与所述服务器相连，用于根据所述收集站的运行信息、转运站的运行信息、转运车的运行信息和实时定位信息、区域的地理位置图和交通信息、以及收集站、转运站及处置场的地理坐标、以及处置场的运行信息进行优化计算，以得到关于所述转运车的最优转运策略，并将所述最优转运策略发送至控制模块；所述控制模块，所述控制模块与所述优化调度模块相连，用于根据所述最优转运策略生成相应的作业指令；作业终端，所述作业终端与所述控制模块相连，用于接收来自所述控制终端的所述作业指令，并将所述作业指令提供给相关作业人员。

另外，根据本发明上述实施例的乡镇生活垃圾转运智能调控系统还可以具有如下附加的技术特征：

在一些示例中，所述最优转运策略包括：转运车的最优作业路径、所述转运车的进出场时间、进出作业区域时间、重复作业次数、作业停靠位置、作业停靠时间及作业速度。

在一些示例中，所述优化调度模块用于通过线性优化数学模型进行优化计算，以得到所述最优转运策略。

在一些示例中，所述优化调度模块通过如下公式计算所述最优作业路径：

其中，

对于所有i，

对于所有j，

对于所有k，

X_ijk≥0对于所有i，j，k，

其中，X_ijk为单位时间从收集站i经转运站j转运到处置场k的垃圾量，其中X_00k＝0，C_ijk为单位数量垃圾从收集站i运至转运站j的费用，其中C_i0k为直接从转运站运至填埋场的费用，D_ijk为单位数量垃圾从转运站j运至处置场k的费用，F_k为处置单位数量垃圾的费用，W_i为收集站i单位时间内收纳的垃圾总量，T_i为转运站的转运能力，B_k为处置场k的处置能力，N为收集站的数量，M为转运站的数量，K为处置场的数量，为运输费用，为处置费用。

在一些示例中，所述收集站的运行信息至少包括：垃圾的重量、体积及湿度，所述收集站的渗滤液液位、恶臭浓度及扬尘的浓度，所述收集站的运行状态，其中所述收集站的运行状态包括：正常、故障和维护。

在一些示例中，所述转运站的运行信息至少包括：垃圾的重量、体积及湿度，所述转运站的渗滤液液位、恶臭浓度及扬尘的浓度，所述转运站的运行状态，其中所述转运站的运行状态包括：正常、故障和维护。

在一些示例中，所述优化调度模块还用于分别根据所述收集站及转运站的运行状态判断所述收集站及转运站是否存在故障和二次污染问题，并在所述收集站及转运站存在故障和二次污染问题时，向所述控制模块发送报警信息。

在一些示例中，所述优化调度模块还用于根据所述收集站的运行信息、转运站的运行信息及处置场的运行信息，查找无法正常工作的收集站、转运站及处置场，并禁用所述无法正常工作的收集站、转运站及处置场。

在一些示例中，所述转运车的运行信息至少包括：可继续容纳的垃圾重量、体积及渗滤液体积，以及所述转运车的运行状态。

在一些示例中，所述处置场的运行信息至少包括：所述处置场的运行状态、待作业时间及收费标准。

根据本发明实施例的乡镇生活垃圾转运智能调控系统，具有如下优点：

1、对垃圾转运及设备调度进行优化，得到最优转运策略，并据此实时调控可转运车辆和作业人员的作业内容，避免了无用功和重复作业，从而降低劳动作业负担及成本，提高垃圾转运效率，如作业有效率达可到90％以上，作业成本和设备投资成本则将降低30％以上；

2、可及时上传收集站、转运站的运行状态和二次污染情况，提早调度防治；

3、同时适于环卫系统的市场化运营，政府和公众的监督，充分发挥市场化的优势，因此前瞻性强，易于操作，综合全局，具有集约化功效，可创造显著的环境、社会和经济效益。

本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1是根据本发明实施例的乡镇生活垃圾转运智能调控系统的结构框图；以及

图2是根据本发明一个实施例的乡镇生活垃圾转运智能调控系统具体实现场景示例。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

以下结合附图描述根据本发明实施例的乡镇生活垃圾转运智能调控系统。

图1是根据本发明一个实施例的乡镇生活垃圾转运智能调控系统的结构框图。如图1所示，该系统100包括：数据采集模块110、服务器120、优化调度模块130、控制模块140及作业终端150。

其中，数据采集模块110用于获取收集站的运行信息、转运站的运行信息、转运车的运行信息和实时定位信息、区域的地理位置图和交通信息、以及收集站、转运站及处置场的地理坐标、以及处置场的运行信息。

其中，在本发明的一个实施例中，收集站的运行信息至少包括：垃圾的重量、体积及湿度，收集站的渗滤液液位、恶臭浓度及扬尘的浓度，收集站的运行状态，其中收集站的运行状态包括：正常、故障和维护。具体地，例如，可以在收集站设置传感器、信号处理模块、通信模块和电源，从而可以检测得到收集站的运行信息，并进一步上传这些信息。

在本发明的一个实施例中，转运站的运行信息至少包括：垃圾的重量、体积及湿度，转运站的渗滤液液位、恶臭浓度及扬尘的浓度，转运站的运行状态，其中转运站的运行状态包括：正常、故障和维护。具体地，例如，可以在转运站设置传感器、信号处理模块、通信模块和电源，从而可以检测得到转运站的运行信息，并进一步上传这些信息。

转运车的运行信息至少包括：可继续容纳的垃圾重量、体积及渗滤液体积，以及转运车的运行状态。具体地，例如，可以在转运车上设置传感器、信号处理模块、通信模块和电源，从而可以检测得到转运车的运行信息，并进一步上传这些信息。

处置场(即垃圾处理场)的运行信息至少包括：处置场的运行状态、待作业时间及收费标准。具体地，例如，可以在处置场设置传感器、信号处理模块、通信模块和电源，从而可以检测得到处置场的运行信息，并进一步上传这些信息。

换言之，数据采集模块110收集的信息主要包括收集站的运行状态、转运站的运行状态、转运车的满载情况和实时定位信息，并包括作业区域的地理位置图，收集站、转运站和处置场的地理坐标，车辆和设施的规格和性能等参数。

服务器120与数据采集模块110相连，用于传输收集站的运行信息、转运站的运行信息、转运车的运行信息和实时定位信息、区域的地理位置图和交通信息、以及收集站、转运站和处置场的地理坐标、以及处置场的运行信息。

优化调度模块130与服务器120相连，用于根据收集站的运行信息、转运站的运行信息、转运车的运行信息和实时定位信息、区域的地理位置图和交通信息、以及收集站、转运站及处置场的地理坐标、以及处置场的运行信息进行优化计算，以得到关于转运车的最优转运策略，并将最优转运策略发送至控制模块140。

控制模块140与优化调度模块130相连，用于根据优化调度模块130发送的最优转运策略生成相应的作业指令，并进一步将作业指令传输至作业终端150。

作业终端150与控制模块140相连，用于接收来自控制模块140的作业指令，并将作业指令提供给相关作业人员，以便相关作业人员根据作业指令来操作转运车执行最优转运策略，从而实现合理有效地调度相关作业车辆，提高作业效率，减少能耗，降低转运成本。在一些示例中，作业终端150例如为作业人员手持的平板电脑，这样，当作业终端150接收到控制模块140发送的作业指令后，作业人员即可方便地查看作业指令，进而根据作业指令执行相应的作业任务，例如，控制转运车按照规划的最优作业路径行驶等。

在本发明的一个实施例中，最优转运策略包括：转运车的最优作业路径、转运车的进出场时间、进出作业区域时间、重复作业次数、作业停靠位置、作业停靠时间及作业速度。进一步地，将最优转运策略对应的作业指令及作业效果自动发送至对应作业终端150，以便作业人员查看。

具体地，在本发明的一个实施例中，优化调度模块130用于通过线性优化数学模型进行优化计算，以得到最优转运策略，从而实时为每一辆作业车辆规划作业任务。具体地说，各垃圾收集站、转运站向各处置场合理分配和运输垃圾量，提高转运效率，以使总的转运费用达到最小值。结合图2所示，假设垃圾收集站的数量为N，转运站的数量为M，接收垃圾的处置场数量为K，并且在垃圾收集站、转运站和垃圾的处置场没有其他处理设施，为确定最优左右路径，可以通过总的转运费用达到最小值来计算。

具体地，在本发明的一个实施例中，优化调度模块130在计算最优作业路径时，应满足如下约束条件：每个处置场的处置能力是有限的；每个转运站的转运能力是有限的；处置的垃圾总量应等于垃圾的产生总量；以及从每个收集站、转运站转运出的垃圾量应大于或等于零。

更为具体地，结合图2所示，优化调度模块130用于通过如下公式计算最优作业路径：

其中，该公式满足的约束条件如下：

对于所有i，

对于所有j，

对于所有k，

X_ijk≥0对于所有i，j，k，

其中，X_ijk为单位时间从收集站i经转运站j转运到处置场k的垃圾量，其中X_00k＝0，C_ijk为单位数量垃圾从收集站i运至转运站j的费用，其中C_i0k为直接从转运站运至填埋场的费用，D_ijk为单位数量垃圾从转运站j运至处置场k的费用，F_k为处置单位数量垃圾的费用，W_i为收集站i单位时间内收纳的垃圾总量，T_i为转运站的转运能力，B_k为处置场k的处置能力，N为收集站的数量，M为转运站的数量，K为处置场的数量，为运输费用，为处置费用。

由于各处置场的规格、造价与运行费之间的差异，不同处置场的处置费用也会有所不同。

进一步地，在本发明的一个实施例中，优化调度模块130还用于分别根据收集站及转运站的运行状态判断收集站及转运站是否存在故障和二次污染问题，并在收集站及转运站存在故障和二次污染问题时，向控制模块140发送报警信息，以便控制模块140接收到报警信息后，及时调配临近的维护人员前往维修作业，减少故障停运时间，并能及时解决二次污染问题，保证作业环境稳定，提高转运效率。

作为具体的示例，举例说明如下：由某机构统一运营的3个城市的乡镇生活垃圾转运作业，其中，各城市共有乡镇35个，收集站及转运站共52座，处置场11座，转运车60辆，作业人员336人(一线转运人员200人，一线维护人员36人，管理人员100人)。为实现综合调控转运作业及维护收集(转运)站，实现大范围内共享和调度资源，减少设备设施和人员的投入，最大化设备设施和人员的价值，最小化运行费用。通过本发明实施例的乡镇生活垃圾转运智能调控系统计算和模拟后，得到最优转运策略，具体是将收集站及转运站共减少5座，转运车辆减少12辆，作业人员减少150人，因此直接减少投入约20％。运行1年过程中，通过合理规划转运路线，因及时根据处置场运行状态及时调整转运路线，规避无效作业，最小化转运费用，节约转运成本30％；通过统筹调配维护人员，及时维护收集站、转运站和防控二次污染，减少不必要损失10％。

综上，本发明实施例的乡镇生活垃圾转运智能调控系统主要应用于大区域范围，应对乡镇分布散乱、间距大的特点，统筹规划乡镇生活垃圾转运路线，同时兼顾转运站的运行维护的调度。该系统能预知所要转运垃圾的物理特征，转运站和转运车的运行及维护状态，进而优化配置人力资源和设备资源，通过环卫数据实时监控，实现大范围内共享和调度资源合理调控作业目标，从而提高垃圾转运效率。也就是说，该系统可以实现调控中心对转运作业的综合调控及收集站、转运站的运行维护，实现大范围内共享和调度资源，变革零散经营、粗放管理，优化配置资源，实现转运成本最小化，高效运行环卫系统。

根据本发明实施例的乡镇生活垃圾转运智能调控系统，具有如下优点：

1、对垃圾转运及设备调度进行优化，得到最优转运策略，并据此实时调控可转运车辆和作业人员的作业内容，避免了无用功和重复作业，从而降低劳动作业负担及成本，提高垃圾转运效率，如作业有效率达可到90％以上，作业成本和设备投资成本则将降低30％以上；

2、可及时上传收集站、转运站的运行状态和二次污染情况，提早调度防治；

3、同时适于环卫系统的市场化运营，政府和公众的监督，充分发挥市场化的优势，因此前瞻性强，易于操作，综合全局，具有集约化功效，可创造显著的环境、社会和经济效益。