馮向陽　岳松波　曾　曦　蘇厚勤

1(東華大學計算機科學與技術(shù)學院　上海 200051)2(上海陸杰電子科技有限公司　上海 201316)

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物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在城市垃圾清運監(jiān)管系統(tǒng)中的應(yīng)用研究

馮向陽1岳松波1曾曦2蘇厚勤1

1(東華大學計算機科學與技術(shù)學院上海 200051)2(上海陸杰電子科技有限公司上海 201316)

摘要大型城市垃圾清運監(jiān)管和費用收入清算是一種綜合性技術(shù)集成應(yīng)用系統(tǒng)，隨著城市規(guī)模不斷拓展這種應(yīng)用需求顯得更為迫切?；谖锫?lián)網(wǎng)和計算機信息化管理應(yīng)用技術(shù)，根據(jù)大型城市垃圾清運監(jiān)管和費用清算的實際需求，設(shè)計和描述一種采用RFID射頻、無線通信和嵌入式系統(tǒng)等應(yīng)用技術(shù)，結(jié)合B/S構(gòu)架應(yīng)用模式的城市垃圾運輸車輛智能監(jiān)管系統(tǒng)的軟件構(gòu)架，包括該系統(tǒng)的構(gòu)架模式、功能分解和軟件模塊結(jié)構(gòu)。實際應(yīng)用表明，該系統(tǒng)運行可靠、安全、易修改，達到了設(shè)計預期目標。

關(guān)鍵詞垃圾清運物聯(lián)網(wǎng)車載稱重傳感器射頻識別通用分組無線服務(wù)地理信息系統(tǒng)監(jiān)管系統(tǒng)

0引言

城市垃圾是指城市及鄉(xiāng)鎮(zhèn)居民在日常生活和其他活動中產(chǎn)生的廢棄物質(zhì)，包括可回收物、大件垃圾、廚余垃圾、可堆肥垃圾、有毒有害垃圾、其他垃圾等。垃圾收集運輸環(huán)節(jié)作為連接垃圾產(chǎn)生和末端處理之間的重要環(huán)節(jié)，耗資大，操作過程復雜，已經(jīng)成為當前城市垃圾處理過程中的薄弱環(huán)節(jié)[1]。目前，城市垃圾清運工作雖然取得了一定的進展，但仍存在很多問題，如缺少對垃圾運輸車輛的實時監(jiān)控、缺少對垃圾源和垃圾流向的監(jiān)控、監(jiān)控覆蓋范圍小等。如何利用信息化手段，實現(xiàn)對城市垃圾運輸車輛的智能監(jiān)管，對垃圾清運體系進行精細化管理，從而更高效地清運垃圾，越來越受到各級政府部門的重視和社會各界的關(guān)注。

目前大多數(shù)城市垃圾清運體系方面監(jiān)管系統(tǒng)的設(shè)計和應(yīng)用水平仍與理想的監(jiān)管效果存在較大的差距。尚利堃[2]等人提出了基于地理信息系統(tǒng)GIS和物聯(lián)網(wǎng)IOT技術(shù)的多部門協(xié)同式餐廚垃圾管理系統(tǒng)。該系統(tǒng)使用GIS與物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，雖然實現(xiàn)了對餐飲部門餐廚垃圾清運環(huán)節(jié)的監(jiān)控，但因其主要針對餐飲部門，對居民生活垃圾不具一般性。李祥[3]利用紅外感應(yīng)技術(shù)采集垃圾信息，實現(xiàn)了對再生資源的分類收集、分類運輸、分類處理全程信息化監(jiān)控與管理，但該系統(tǒng)側(cè)重于對垃圾產(chǎn)生源垃圾分類的監(jiān)控，無法實現(xiàn)對垃圾清運環(huán)節(jié)的有效監(jiān)控。

物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)具有全面感知、實時傳遞物品信息、智能化控制等特點，運用到城市垃圾清運監(jiān)管系統(tǒng)中，可以實現(xiàn)對垃圾運輸車輛、垃圾產(chǎn)生源和垃圾處理等信息的實時采集和監(jiān)控，方便管理和控制。本文設(shè)計和開發(fā)的城市垃圾清運監(jiān)管系統(tǒng)，采用了IOT、射頻識別RFID、Zigbee、通用分組無線服務(wù)GPRS和GIS等技術(shù)，實現(xiàn)對垃圾源頭垃圾分類、清運、垃圾運輸車輛運輸過程以及垃圾焚燒站點的全程監(jiān)管。大大節(jié)約了監(jiān)管成本，有效提高了城市垃圾的清運效率，在實際應(yīng)用中取得了很好的效果。

1系統(tǒng)和相關(guān)技術(shù)概述

本文描述的城市垃圾清運監(jiān)管系統(tǒng)，在數(shù)據(jù)采集端和數(shù)據(jù)無線傳輸方面充分采用了IOT的相關(guān)技術(shù)予以設(shè)計和實現(xiàn)。系統(tǒng)由嵌入式車載裝置、射頻識別電子標簽RFIDET(electronic tag of RFID)、射頻識別電子標簽讀寫器ETR/Wer(read and writer of RFIDET)、Zigbee、GPRS和計算機信息化管理等相關(guān)技術(shù)和研發(fā)的產(chǎn)品等組成。

物聯(lián)網(wǎng)的出現(xiàn)，使得智能化識別、定位、跟蹤、監(jiān)控和信息化管理的實踐與開發(fā)成為電子商務(wù)第三次浪潮的一個重要應(yīng)用標志[4]。

RFID是一種無線通信調(diào)制解調(diào)應(yīng)用技術(shù)。該技術(shù)的應(yīng)用，不需要在附著RFIDET標的物和ETR/Wer之間通過機械或光學接觸完成相關(guān)數(shù)據(jù)的讀寫。對于無源RFIET應(yīng)用，RFIDET能夠直接把ETR/Wer發(fā)射的無線電信號通過調(diào)制解調(diào)方式完成RFIDET和ETR/Wer的相互認證、實現(xiàn)相關(guān)數(shù)據(jù)交換，從而完成對附著RFIDET標的物的識別和讀寫相關(guān)數(shù)據(jù)[5]。在本系統(tǒng)中，手持ETR/Wer與車載裝置的數(shù)據(jù)交互采用Zigbee技術(shù)及其協(xié)議完成。在車載裝置中設(shè)有數(shù)據(jù)采集單元、數(shù)據(jù)緩存單元，顯示單元和通信單元等模塊組成，能夠根據(jù)預設(shè)參數(shù)，采集手持ETR/Wer的識別數(shù)據(jù)、車載稱重傳感器的數(shù)據(jù)和把數(shù)據(jù)緩存單元中的最新數(shù)據(jù)通過GPRS技術(shù)發(fā)送到智能監(jiān)管系統(tǒng)的后臺管理系統(tǒng)。

GPRS技術(shù)是歐洲電信協(xié)會GSM系統(tǒng)中有關(guān)分組數(shù)據(jù)所規(guī)定的標準。GPRS充分利用現(xiàn)有的無線網(wǎng)絡(luò)，具有資源利用率高、始終在線、傳輸速率高、資費合理等優(yōu)點。在物聯(lián)網(wǎng)環(huán)境下，通常需要使用無線網(wǎng)絡(luò)進行數(shù)據(jù)傳輸。

GIS是用于輸入、存儲、查詢、分析和顯示地理數(shù)據(jù)的計算機信息系統(tǒng)。本智能監(jiān)管系統(tǒng)通過獲取車載裝置的經(jīng)緯度位置信息，顯示其在地圖上的位置。目前有許多開源的Web地圖提供GIS服務(wù)，如本智能監(jiān)管系統(tǒng)使用的百度地圖。垃圾運輸車輛上安裝的嵌入式車載裝置，除采集車載垃圾動態(tài)稱重量數(shù)據(jù)和存儲相關(guān)數(shù)據(jù)外，還具有采集和交互ETR/Wer相關(guān)數(shù)據(jù)的能力，會通過GPRS技術(shù)定期發(fā)送車載裝置的狀態(tài)數(shù)據(jù)和所采集的相關(guān)數(shù)據(jù)信息給后臺管理系統(tǒng)。后臺管理系統(tǒng)接收到這些數(shù)據(jù)后，能夠獲取車載裝置的經(jīng)緯度位置數(shù)據(jù)，然后調(diào)用百度地圖實時定位車輛信息。

物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)能夠有效解決城市發(fā)展中遇到的問題。對于城市中龐大的感知信息，通過充分運用RFIDET、ETR/Wer、車載稱重傳感器、嵌入式車載裝置、Zigbee和GPRS通信技術(shù)手段等感測、采集、整合和分析城市垃圾運輸車運輸輛和處理過程中的各項關(guān)鍵信息。有效地將各種技術(shù)及其應(yīng)用集中于一個系統(tǒng)，支持相關(guān)OLTP、OLAP、BI和輔助決策的有效應(yīng)用，從而對民生、環(huán)保、公共安全、城市服務(wù)、工商業(yè)活動在內(nèi)的各種需求做出更科學、更智能化的響應(yīng)[6,7]。

2系統(tǒng)總體設(shè)計

2.1系統(tǒng)實現(xiàn)目標

利用信息技術(shù)對城市垃圾的源頭清運、垃圾運輸車輛的運輸過程和垃圾焚燒站點實現(xiàn)數(shù)字信息化全程監(jiān)管，能夠有效提高垃圾清運的監(jiān)管效果和合理分攤清運費用。系統(tǒng)需實現(xiàn)的目標包括：① 實現(xiàn)對車隊、街道、作業(yè)點等信息的數(shù)據(jù)采集和管理。② 實現(xiàn)對RFIDET、手持ETR/Wer、嵌入式車載裝置的應(yīng)用管理，包括RFIDET、手持ETR/Wer和車載裝置的初始化、注冊登記、安全認證模塊SAM(security authentication module)和車載裝置與車輛的綁定、解除綁定和更改綁定等應(yīng)用管理。③ 實現(xiàn)對垃圾運輸車輛清運交易的監(jiān)控，詳細采集和記錄清運開始時間、結(jié)束時間、開始載重量、運輸過程中載重量動態(tài)變化、結(jié)束載重量、作業(yè)點地址、作業(yè)人員等信息。采用GPRS技術(shù)把車載裝置獲取和緩存的數(shù)據(jù)信息按預設(shè)參數(shù)要求實時傳輸給后臺管理系統(tǒng)。對垃圾運輸車輛進行實時定位，跟蹤垃圾運輸車輛運行軌跡、實時顯示垃圾運輸車輛位置信息以及車輛運行狀態(tài)和當前載重等信息，支持車輛路線定義，支持車輛調(diào)配。④ 實現(xiàn)對交易數(shù)據(jù)的報表查詢，提供系統(tǒng)交易詳細信息和聚合信息，為環(huán)保部門的運輸處理費用合理分配和輔助決策提供充分、有效的科學依據(jù)。

城市垃圾清運監(jiān)管系統(tǒng)的總體應(yīng)用目標是實現(xiàn)環(huán)衛(wèi)部門以及車隊管理人員對垃圾運輸車輛清運交易的實時監(jiān)控、費用分攤、統(tǒng)計報表和輔助決策等應(yīng)用功能。

2.2系統(tǒng)應(yīng)用功能

根據(jù)系統(tǒng)應(yīng)用需求和欲實現(xiàn)的總體應(yīng)用目標，本智能監(jiān)管系統(tǒng)的用戶主要包括：系統(tǒng)管理員、車隊(運輸公司)、政府部門(市環(huán)衛(wèi)局、區(qū)環(huán)衛(wèi)局)和街道(垃圾源頭)。其中系統(tǒng)管理員具有最高權(quán)限，可以做任何操作，包括用戶管理、數(shù)據(jù)管理、系統(tǒng)管理等；車隊用戶有權(quán)限查看車輛的監(jiān)控信息和車輛清運交易的報表以及管理與自己相關(guān)的數(shù)據(jù)；政府部門有權(quán)限查看車輛監(jiān)控信息以及車輛清運交易報表；街道用戶有權(quán)限查看其所在街道的垃圾清運報表。圖1為該系統(tǒng)后臺管理主要功能模塊的分解視圖。

圖1　系統(tǒng)后臺管理主要功能模塊分解視圖

整個系統(tǒng)主要由下述十三個功能模塊組成，各模塊的具體功能概述如下：

1) 系統(tǒng)管理模塊SYS，提供系統(tǒng)關(guān)鍵日志、配置信息、系統(tǒng)日常作業(yè)、系統(tǒng)備份、數(shù)據(jù)清理、系統(tǒng)后臺控制等方面的管理功能。

2) 設(shè)備管理模塊EMM，對所有垃圾箱房和小壓站的RFIDET進行登記管理，同時提供車載裝置的管理，如設(shè)備ID初始化、車載裝置與車輛的綁定等。

3) 安全管理模塊SEC，提供對數(shù)據(jù)的加密處理功能，如CA(Certificate Authority)秘鑰管理、設(shè)備秘鑰管理、設(shè)備認證管理、消息文件簽名加密、消息文件解密等。

4) 數(shù)據(jù)通信模塊DCM，由兩個功能子模塊組成，分別支持zigbee和GPRS協(xié)議。

5) 設(shè)備通信模塊ECM，負責后臺管理系統(tǒng)與設(shè)備之間的連接管理、FTP管理以及消息隊列的存儲和轉(zhuǎn)發(fā)等。

6) 數(shù)據(jù)采集處理模塊DCP，從ECM獲取數(shù)據(jù)，負責交易數(shù)據(jù)和狀態(tài)數(shù)據(jù)的解析和入庫、數(shù)據(jù)離線傳輸、不可丟失數(shù)據(jù)的自動檢查和恢復等。

7) 數(shù)據(jù)管理模塊DMM，由三個功能子模塊組成。

8) 基礎(chǔ)數(shù)據(jù)管理模塊SDM，負責管理系統(tǒng)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，如用戶、車隊車輛、街道小區(qū)、垃圾房小壓站等基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。

9) 參數(shù)管理模塊CDM，為系統(tǒng)運作提供一系列版本化的可靠參數(shù)，并對各參數(shù)的創(chuàng)建、分發(fā)、激活、實施進行控制等。

10) 數(shù)據(jù)庫管理模塊DBM，負責與數(shù)據(jù)庫相關(guān)的業(yè)務(wù)操作功能，如數(shù)據(jù)庫備份、恢復、歸檔、日志清理、監(jiān)控等。

11) 車輛監(jiān)控模塊SUP，提供對垃圾運輸車輛的狀態(tài)信息、運行數(shù)據(jù)、GIS地理位置信息服務(wù)等功能。通過車輛車載裝置傳輸?shù)慕?jīng)緯度信息，調(diào)用GIS接口，在地圖上實時顯示車輛的位置與狀態(tài)信息。

12) 報表功能模塊REP，提供數(shù)據(jù)報表服務(wù)，如車輛裝載量統(tǒng)計日報、車輛裝載量統(tǒng)計月報、車輛裝載量統(tǒng)計年報、車輛環(huán)比清運月報表、車輛同比清運月報表等。

13) 用戶界面模塊WEB，調(diào)用SDM、SUP、REP、CDM、DBM、SYS等功能模塊，為用戶提供可視化服務(wù)等功能。

2.3系統(tǒng)的構(gòu)架模式

軟件系統(tǒng)的構(gòu)架模式是部署、運行軟件系統(tǒng)的參考模型。它的設(shè)計與實現(xiàn)在很大程度上隱含了軟件系統(tǒng)的相關(guān)質(zhì)量屬性，如可用性、性能、安全性、可修改性?？蓽y試性和易用性等[8]。設(shè)計與實現(xiàn)本系統(tǒng)的構(gòu)架模式如圖2所示。

圖2　系統(tǒng)的構(gòu)架模式視圖

系統(tǒng)的構(gòu)架模式主要由兩層組成：

(1) 設(shè)備層，該層又可劃分為車載設(shè)備和后臺設(shè)備兩部分。

? 車載設(shè)備VEM。它指安裝在車輛上的嵌入式車載稱重和信息采集裝置。垃圾采集源包括垃圾房、小壓站和放水點等。車載設(shè)備的應(yīng)用功能是通過傳感器自動采集車輛載重數(shù)據(jù)和車輛位置等相關(guān)信息，并與后臺管理系統(tǒng)進行數(shù)據(jù)交互。車載設(shè)備包含數(shù)據(jù)存儲、通信單元和采集單元等嵌入式模塊。采集單元主要負責接收傳感器傳遞的稱重數(shù)據(jù)。通信單元具有兩方面技術(shù)背景的通信傳輸能力：① 基于Zigbee協(xié)議與手持ETR/Wer交互數(shù)據(jù)，采集ETR/Wer認證和讀入RFIDET的相關(guān)數(shù)據(jù)；② 根據(jù)預設(shè)的通信傳輸參數(shù)，把采集和緩存在數(shù)據(jù)存儲單元的最新數(shù)據(jù)封裝成GPRS分組消息包發(fā)送給后臺管理系統(tǒng)。數(shù)據(jù)存儲主要負責存儲稱重和狀態(tài)信息，可以用于回溯和要求二次發(fā)送相關(guān)數(shù)據(jù)。

? 后臺設(shè)備。該設(shè)備安裝在后臺管理系統(tǒng)機房，主要完成對RFIDET、ETR/Wer和車載設(shè)備等裝置的初始化工作。后臺初始化設(shè)備帶有標簽打印機，可打印RFIDET卡，用于標識垃圾桶型號、生產(chǎn)廠家、管理單位、垃圾種類等信息。每張RFIDET卡上均貼有RFIDET，RFIDET卡被安裝在各個垃圾房、焚燒站等作業(yè)點。操作人員通過手持ETR/Wer非接觸讀寫RFIDET，將RFIDET的相關(guān)識別信息傳送給車載裝置，經(jīng)車載裝置通過GPRS網(wǎng)絡(luò)將信息傳送到后臺管理系統(tǒng)。

(2) 后臺管理系統(tǒng)層主要由一系列服務(wù)器、工作站和Web客戶端等組成，用于提供對設(shè)備層的監(jiān)控、管理和數(shù)據(jù)采集等功能，并把采集到的數(shù)據(jù)以界面和報表的形式顯示給最終用戶。其中：① 數(shù)據(jù)備份服務(wù)器用于提供整個系統(tǒng)的數(shù)據(jù)備份方案，包括系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫和文件等級別的備份。數(shù)據(jù)備份服務(wù)器還用于控制外部存儲設(shè)備，例如磁帶機的寫入寫出等。② 前置通信服務(wù)器用于對前端數(shù)據(jù)進行采集和處理。③ 對外通信服務(wù)器用于對外部系統(tǒng)數(shù)據(jù)進行采集和處理。④ 數(shù)據(jù)庫服務(wù)器用于整個系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫存儲管理。⑤ 系統(tǒng)操作工作站用于C/S模式下的系統(tǒng)操作。⑥ CA證書中心用于對整個系統(tǒng)安全密鑰進行管理以及證書的頒發(fā)。⑦ 監(jiān)控工作站對C/S模式下的系統(tǒng)的運行狀態(tài)實行監(jiān)控。⑧ 網(wǎng)絡(luò)管理工作站對網(wǎng)絡(luò)的運行狀態(tài)進行監(jiān)管，并可監(jiān)控各服務(wù)器的運行情況，如CPU、內(nèi)存狀態(tài)等。⑨ 網(wǎng)絡(luò)客戶群通過Internet網(wǎng)絡(luò)接入，提供網(wǎng)絡(luò)上的客戶端操作和訪問等功能。

2.4數(shù)據(jù)接口

整個系統(tǒng)主要分為設(shè)備層與系統(tǒng)的后臺管理層。后臺管理系統(tǒng)和車載設(shè)備層之間的實時數(shù)據(jù)交互采用基于TCP/IP協(xié)議的GPRS通信方式實現(xiàn)。交互數(shù)據(jù)包括：交易數(shù)據(jù)、車載設(shè)備狀態(tài)數(shù)據(jù)和控制數(shù)據(jù)。后臺管理系統(tǒng)層和后臺設(shè)備層之間的非實時數(shù)據(jù)傳輸基于FTP協(xié)議實現(xiàn)，主要包括參數(shù)數(shù)據(jù)等。車載設(shè)備層主要負責交易數(shù)據(jù)上傳和車載設(shè)備狀態(tài)數(shù)據(jù)上傳，后臺管理系統(tǒng)層負責發(fā)送控制命令和參數(shù)數(shù)據(jù)。后臺管理層與車載設(shè)備層之間交互數(shù)據(jù)的接口類型如圖3所示。

圖3　后臺管理層與車載設(shè)備層之間交互數(shù)據(jù)類型示意圖

2.5軟件結(jié)構(gòu)

整個后臺管理系統(tǒng)基于B/S的構(gòu)架模式實現(xiàn)，應(yīng)用軟件系統(tǒng)采用模塊化設(shè)計，每個模塊具有特定應(yīng)用功能的子系統(tǒng)組成。同時，本系統(tǒng)還是一個基于SOA的系統(tǒng)，采用了面向服務(wù)的體系結(jié)構(gòu)。各個模塊都可作為單獨的服務(wù)部署在不同的服務(wù)器上，模塊之間通過接口相互調(diào)用。從而降低了系統(tǒng)的耦合度，增加了系統(tǒng)的靈活性。同時，由于各模塊采用分布式部署，可以很容易的構(gòu)建服務(wù)器集群，大大提升了后臺管理系統(tǒng)的故障應(yīng)急和負載平衡能力。后臺管理系統(tǒng)的軟件模塊結(jié)構(gòu)視圖如圖4所示。

圖4　后臺管理系統(tǒng)軟件模塊的結(jié)構(gòu)視圖

按照邏輯劃分，后臺管理系統(tǒng)可分為以下幾層：

? 通信傳輸層：主要通過ECM模塊來實現(xiàn)，負責與設(shè)備和外部系統(tǒng)進行通信。ECM和與SEC、DCP和SUP等通過接口相連接。SEC主要負責對請求連接的設(shè)備進行校驗。ECM有一個消息分發(fā)的映射，通過這個映射關(guān)系，程序?qū)⑾鄳?yīng)消息分發(fā)給相應(yīng)模塊進行處理。其中，DCP主要負責接收處理交易數(shù)據(jù)，SUP負責接收處理狀態(tài)數(shù)據(jù)。

? 業(yè)務(wù)處理層：主要通過模塊SEC、SYS、SUP和DCP等來實現(xiàn)。業(yè)務(wù)層被嵌套在各個子模塊中間，用于提供一些業(yè)務(wù)服務(wù)等功能。其中，SEC主要提供秘鑰管理、設(shè)備連接驗證等功能的接口；SYS主要提供系統(tǒng)的一些運行信息接口，供其他模塊調(diào)用；SUP模塊主要提供設(shè)備實時狀態(tài)信息接口；DCP模塊通過調(diào)用ECM接口向設(shè)備推送命令消息，同時提供接口供ECM調(diào)用。

? 數(shù)據(jù)持久層：主要通過模塊DBM、CDM和SDM來實現(xiàn)。其中，DBM模塊安裝在數(shù)據(jù)庫服務(wù)器上，負責數(shù)據(jù)庫的管理、備份、恢復等功能，同時提供接口供其他模塊調(diào)用；CDM模塊通過調(diào)用ECM模塊的接口向設(shè)備下發(fā)參數(shù)； SDM模塊調(diào)用SEC模塊接口，用于生成設(shè)備秘鑰，同時調(diào)用DBM接口將IC卡、設(shè)備等初始化信息寫入數(shù)據(jù)庫。

? 表示層：指工作站和Web客戶端的前端展示。表現(xiàn)層的實現(xiàn)模塊包括REP(報表)、EMM(C/S界面)和WEB(Web界面)等。其中，REP模塊主要調(diào)用DBM模塊接口，展示報表信息；EMM模塊主要調(diào)用SDM接口，用于展示IC卡、設(shè)備等初始化操作的界面；WEB是系統(tǒng)的主界面，通過調(diào)用REP、SUP、SDM、CDM、DBM、SYS等模塊接口，向用戶展示報表、設(shè)備狀態(tài)、初始化信息、參數(shù)信息、交易信息、系統(tǒng)信息等各類信息。

3應(yīng)用示例

目前該系統(tǒng)已在上海市部分地區(qū)使用，并在實踐中取得了很好的效果。部分垃圾運載量環(huán)比統(tǒng)計數(shù)據(jù)如表1所示。用戶可通過該系統(tǒng)查看某車輛清運垃圾總量的環(huán)比增長幅度，這為實現(xiàn)垃圾減量化提供了參考依據(jù)。在此之前，要實現(xiàn)對垃圾清運重量的統(tǒng)計和對比，需要每天人工記錄載重量，然后再錄入EXCEL，到月底進行統(tǒng)計對比，不僅工作量大、效率低而且數(shù)據(jù)也并不精確。通過該系統(tǒng)可將每天每一筆作業(yè)數(shù)據(jù)實時記錄下來，并自動生成每月的環(huán)比增長報表，不僅節(jié)約了時間提高了效率，準確率也大大提高。

表1　車輛環(huán)比清運報表

圖5展示的是車輛監(jiān)控模塊的功能。該模塊采用GIS技術(shù)，可以實時刷新車輛的最新位置，當用戶點擊車輛時，可以查看到車輛的當前位置、載重量以及設(shè)備狀態(tài)等信息。該模塊還可以顯示該車輛的歷史軌跡，用戶可查看到車輛的運輸行程。此前的垃圾運輸車輛無法進行實時監(jiān)控，一旦車輛中途出現(xiàn)故障也難以快速應(yīng)對。該系統(tǒng)可實現(xiàn)車輛招援功能，即在車輛出現(xiàn)不能按照計劃完成任務(wù)時，車載設(shè)備可發(fā)送招援請求，由后臺管理系統(tǒng)操作人員發(fā)送指令，臨時指派其他車輛繼續(xù)完成任務(wù)。實踐證明，該系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)對垃圾運輸車輛的實時監(jiān)控，大大節(jié)約了監(jiān)管成本。

圖5　車輛位置信息

4結(jié)語

本文針對城市垃圾的清運監(jiān)管和費用清算等應(yīng)用目標，基于物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用技術(shù)，描述了一種采用RFID射頻技術(shù)、無線通信技術(shù)、嵌入式系統(tǒng)技術(shù)和混合C/S、B/S構(gòu)架模式的城市垃圾運輸車輛智能監(jiān)管系統(tǒng)的軟件構(gòu)架設(shè)計[8]。涉及該系統(tǒng)軟件構(gòu)架的構(gòu)架模式、功能劃分和軟件結(jié)構(gòu)，并給出部份應(yīng)用實例。

該系統(tǒng)被部署運行后的實際證明，系統(tǒng)運行可靠、安全、易修改，達到了設(shè)計目標，為城市垃圾清運監(jiān)管和費用分攤清算取得顯著的社會和經(jīng)濟效益。

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ON APPLICATION OF IOT TECHNOLOGY IN URBAN WASTE COLLECTION SUPERVISION SYSTEM

Feng Xiangyang1Yue Songbo1Zeng Xi2Su Houqin1

1(SchoolofComputerScienceandTechnology,DonghuaUniversity,Shanghai200051,China)2(ShanghaiLujieElectronicScienceandTechnologyCo.,Ltd.,Shanghai201316,China)

AbstractSupervision of waste collection and liquidation of fee income in metropolises is an integrated application system of comprehensive technologies, such application requirement becomes more pressing along with the constant expansion of city scale. Based on Internet of Things and applied technology of computer informatisation management, and according to the practical requirement of metropolises waste collection supervision and fee liquidation, we designed and described a software architecture of intelligent supervision system for urban garbage transport vehicles, which employs the application technologies such as RFID frequency, wireless communication and embedded system, and combines B/S architecture application pattern, including the architecture pattern, the function decomposition and software module structure. Practical application indicated that the system operated reliably, safely and was easy to be modified, and achieved the expected target of design.

KeywordsWaste collectionInternet of ThingsVehicular weighing sensorRFIDGPRSGISSupervision system

收稿日期：2014-11-17。馮向陽，副教授，主研領(lǐng)域：智能分析系統(tǒng)，計算機應(yīng)用技術(shù)。岳松波，碩士生。曾曦，高工。蘇厚勤，教授級高工。

中圖分類號TP3

文獻標識碼A

DOI:10.3969/j.issn.1000-386x.2016.05.023