何克福

摘 要：本文依據(jù)北斗導(dǎo)航定位的基本原理，對(duì)垃圾車進(jìn)行實(shí)時(shí)定位和最短路徑的選擇；利用GIS分析技術(shù)對(duì)時(shí)空數(shù)據(jù)進(jìn)行分析、挖掘和可視化；利用計(jì)算機(jī)科學(xué)建立城市生活區(qū)道路環(huán)衛(wèi)系統(tǒng)，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)生活區(qū)垃圾投放點(diǎn)垃圾的情況；利用智能感應(yīng)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)垃圾車自動(dòng)打開(kāi)垃圾箱蓋，實(shí)現(xiàn)垃圾的智能回收。

關(guān)鍵詞：北斗導(dǎo)航定位；智能化；GIS；環(huán)衛(wèi)系統(tǒng)；計(jì)算機(jī)科學(xué)

1引言

垃圾實(shí)現(xiàn)智能分類，無(wú)人駕駛車智能回收垃圾；GNSS（GPS）/GIS 技術(shù)的集成，可廣泛獲得時(shí)間和空間上的大數(shù)據(jù)；同時(shí)，GIS在對(duì)實(shí)時(shí)復(fù)雜數(shù)據(jù)的管理、整合、建模和可視化能力上的進(jìn)步，都為先進(jìn)的時(shí)空分析和建模、復(fù)雜環(huán)境和社會(huì)系統(tǒng)研究的一體化提供了很好的發(fā)展機(jī)遇。

2系統(tǒng)理論基礎(chǔ)

2.1環(huán)衛(wèi)管理系統(tǒng)

2.1.1垃圾箱位置信息及垃圾箱的實(shí)時(shí)狀況

運(yùn)用GIS系統(tǒng)，將垃圾箱的位置信息（經(jīng)度，緯度，高程）準(zhǔn)確的輸入到地圖中，便于垃圾箱位置的統(tǒng)一規(guī)劃和垃圾車行駛的最短路線規(guī)劃，垃圾箱以點(diǎn)的形式保存，通過(guò)點(diǎn)擊可以顯示出垃圾箱位置信息。

垃圾箱內(nèi)置的傳感器裝置會(huì)自動(dòng)監(jiān)測(cè)箱內(nèi)的垃圾高度。當(dāng)箱內(nèi)垃圾已經(jīng)高于一定高度時(shí)，它就會(huì)提醒工作人員此垃圾箱已滿，需要及時(shí)處理。此外，還能實(shí)時(shí)監(jiān)控垃圾箱的各類異常情況，比如溫度過(guò)高或者是異常的移動(dòng)，防止丟失或者發(fā)生意外情況。

2.1.2垃圾回收車的實(shí)時(shí)狀況

通過(guò)北斗定位系統(tǒng)對(duì)垃圾回收車進(jìn)行實(shí)時(shí)定位監(jiān)控，在電子地圖上顯示各車的實(shí)時(shí)位置，并由系統(tǒng)自動(dòng)規(guī)劃實(shí)時(shí)行駛路線，由導(dǎo)航定位系統(tǒng)指導(dǎo)無(wú)人駕駛垃圾回收車按規(guī)劃路徑行駛。

2.2北斗導(dǎo)航定位系統(tǒng)

2.2.1垃圾回收車導(dǎo)航定位系統(tǒng)

BDS模塊選用國(guó)產(chǎn)的K500/GNSS主板和AT300天線，該板卡優(yōu)點(diǎn)在于支持BDSB1、GPSL1、GLONASSG1三系統(tǒng)聯(lián)合定位或單系統(tǒng)定位，支持單頻RTK。利用RTK技術(shù)實(shí)現(xiàn)車輛的基于北斗導(dǎo)航系統(tǒng)的厘米級(jí)定位，在BDS車載智能終端系統(tǒng)中，將天線放置車頂可以有較好的定位效果。通信網(wǎng)絡(luò)部分中，采用GSM/GPRS通信實(shí)現(xiàn)車與管理中心的聯(lián)系。智能車載終端的內(nèi)置GSM模塊可以方便的利用GSM網(wǎng)進(jìn)行通信，可以實(shí)現(xiàn)無(wú)線數(shù)據(jù)的接收與發(fā)送。智能車載終端利用GSM/GPRS功能負(fù)責(zé)上傳管理中心需要的各種數(shù)據(jù)，也可以接收并分析管理中心發(fā)送的各種命令，并進(jìn)行相應(yīng)的操作。

2.2.2GIS地理信息處理子系統(tǒng)

根據(jù)需求，能夠從地圖數(shù)據(jù)庫(kù)中快速檢索相關(guān)區(qū)域的地圖文件，實(shí)現(xiàn)電子地圖的可視化顯示和各項(xiàng)操作。實(shí)現(xiàn)定位與導(dǎo)航信息的接受、存儲(chǔ)和圖形顯示，根據(jù)需要將垃圾回收車的各類信息分階段加以展現(xiàn)，提供各類信息的定量顯示功能，方便指揮中心的量化查詢需求，并可用多種方式多圖形終端進(jìn)行分類批量的屬性查詢和編輯。

2.3智能垃圾回收車及配套垃圾分類垃圾箱

2.3.1帶有機(jī)械手的智能垃圾回收車

智能垃圾回收車的機(jī)械手采用側(cè)式導(dǎo)軌式，主要由末端手爪， X向?qū)к墮C(jī)構(gòu)、Y向?qū)к墮C(jī)構(gòu)、Z向?qū)к墮C(jī)構(gòu)、液壓系統(tǒng)和控制系統(tǒng)組成。垃圾回收車上分四部分，其中左上和右上分別為街道的可回收和不可回收垃圾的裝載處，左下和右下分別為居民區(qū)可回收和不可回收垃圾的裝載處。

2.3.2智能垃圾箱

當(dāng)人或物體接近感應(yīng)區(qū)范圍內(nèi)（應(yīng)感窗），箱蓋便會(huì)自動(dòng)開(kāi)啟，待垃圾投入3-4秒后箱蓋便會(huì)自動(dòng)關(guān)閉。垃圾袋發(fā)放機(jī)上具有特定的二維碼，只要掃一掃分發(fā)垃圾袋設(shè)備上面的二維碼，身份審核通過(guò)后，就會(huì)自動(dòng)吐出垃圾袋。垃圾分類僅靠自覺(jué)還不夠，因此，在發(fā)放的垃圾袋上有相應(yīng)的二維碼圖標(biāo)，住戶的信息和二維碼會(huì)綁定在一起，每投遞成功一次，就贈(zèng)與積分，每個(gè)月內(nèi)積分最高的用戶給予一定的獎(jiǎng)勵(lì)。

3系統(tǒng)平臺(tái)構(gòu)架

信號(hào)接收與數(shù)據(jù)處理中心是整個(gè)系統(tǒng)的核心，處理中心可以接受屬于其管理范圍的垃圾回收車的位置信息及車的狀況信息，也能接受垃圾箱的反饋信息（垃圾箱是否裝滿的信息及垃圾箱異常信息），該部分包括信息傳輸模塊、服務(wù)模塊和系統(tǒng)維護(hù)模塊。

通過(guò)Web發(fā)布到環(huán)衛(wèi)系統(tǒng)上，環(huán)衛(wèi)工作人員通過(guò)Internet瀏覽器實(shí)現(xiàn)操作與查看等功能，環(huán)衛(wèi)管理員接入環(huán)衛(wèi)系統(tǒng)的管理端。選擇Web端作為用戶端是因其具有平臺(tái)無(wú)關(guān)性，無(wú)論是何種操作系統(tǒng)，只要支持通用標(biāo)準(zhǔn)的Internet瀏覽器就可以訪問(wèn)服務(wù)器中的數(shù)據(jù)和實(shí)現(xiàn)其功能。同時(shí)其具有較強(qiáng)的互操作性，一個(gè)系統(tǒng)可以調(diào)用另一個(gè)系統(tǒng)的功能實(shí)現(xiàn)邏輯上的統(tǒng)一。另外在系統(tǒng)建設(shè)上成本較低，操作簡(jiǎn)單。

4技術(shù)設(shè)計(jì)

4.1數(shù)據(jù)的接收解譯與存儲(chǔ)

服務(wù)器接收數(shù)據(jù)包后解析包，得到位置數(shù)據(jù)包和垃圾分類數(shù)據(jù)包，位置數(shù)據(jù)包為經(jīng)緯度數(shù)據(jù)無(wú)需進(jìn)一步加工，垃圾分類數(shù)據(jù)包需對(duì)照環(huán)衛(wèi)系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)中居民用戶對(duì)照表來(lái)確定居民用戶信息。

4.2 數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)

本系統(tǒng)的數(shù)據(jù)可分為空間數(shù)據(jù)和專題屬性數(shù)據(jù)?？臻g數(shù)據(jù)包括定位點(diǎn)的位置數(shù)據(jù)、城市生活區(qū)平面圖、各種路徑或軌跡的可視化數(shù)據(jù)等，采用關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)存儲(chǔ)，利用GIS軟件編輯處理，通過(guò)ArcSDE與數(shù)據(jù)庫(kù)連接。專題屬性數(shù)據(jù)主要包括垃圾車基本情況數(shù)據(jù)（系統(tǒng)ID號(hào)）、居民用戶基本情況數(shù)據(jù)（電話號(hào)、地址，單元號(hào)、房號(hào)、姓名）、各種統(tǒng)計(jì)分析數(shù)據(jù)等，通過(guò)關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)管理。

4.3 信息發(fā)布

利用ArcGIS Server 發(fā)布相關(guān)結(jié)果。ArcGIS Server提供了三種應(yīng)用程序接口，服務(wù)器API、.NET Web控件和Java Web控件。服務(wù)器API是一組包含連接GIS Server以及調(diào)用服務(wù)器對(duì)象的ArcObjects組件對(duì)象庫(kù)，同時(shí)提供了面向.NET和Java的Web控件，以及應(yīng)用開(kāi)發(fā)框架。

5應(yīng)用

環(huán)衛(wèi)管理者可以通過(guò)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)：（1）從時(shí)刻、地點(diǎn)、回收車三個(gè)方面的定向查詢；（2）通過(guò)位置定位功能，可以隨時(shí)查詢垃圾車的位置信息。（3）在垃圾回收車發(fā)生意外情況下，可以很清楚的查詢到垃圾回收車的路徑和位置點(diǎn)，便于環(huán)衛(wèi)工作人員去處理故障；（4）通過(guò)系統(tǒng)可以查詢垃圾的分類情況，能了解到哪些用戶是垃圾分類表現(xiàn)良好者，哪些用戶不按要求分類垃圾。

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