吳梅

摘 要：文中提出的智慧公廁解決方案基于ZigBee，LoRaWAN等無線通信以及RS 485通信技術，通過智能網(wǎng)關、無線設備、無線采集設備、無線連接及控制設備，搭載相應的設備，如人流計數(shù)攝像頭、溫濕度傳感器、有毒有害氣體傳感器、臭氣氣體傳感器、紅外坑位檢測、一鍵報警、智能除臭噴霧器等，并將獲取的數(shù)據(jù)傳至云平臺，通過后臺綜合管理系統(tǒng)實現(xiàn)對智慧公廁的管理。該方案達到改善公廁保潔服務、降低公廁運營成本、提高應急處理能力、實時掌握一線管理和作業(yè)水平的管理目標，并通過對公廁數(shù)據(jù)的大數(shù)據(jù)收集為環(huán)衛(wèi)管理部門進行經(jīng)營管理和決策提供強有力的數(shù)據(jù)支持。

關鍵詞：智慧公廁;物聯(lián)網(wǎng);ZigBee;LoRaWAN;RS 485;云平臺

中圖分類號：TP212.1文獻標識碼：A文章編號：2095-1302（2019）08-00-03

0 引 言

隨著智慧城市在全國范圍內(nèi)的推廣，隨之而來的“公廁革命”也應聲面出，智慧公廁一詞也成為一個新術語，在各類媒體上也頻繁出現(xiàn)。目前為止智慧公廁一詞官方尚未做出明確定義。

智慧公廁應該包括以下兩方面含義：

（1）公廁改造。結合公廁用戶的需求，通過無線通信、物聯(lián)網(wǎng)、云服務等技術實現(xiàn)公廁的智能通風、智能照明、智能除臭等，以提升公廁服務品質、優(yōu)化管理質量為目標，從設計、應用、管理上實現(xiàn)線下技術應用及線上可視化管理;

（2）公廁智慧管理。智慧管理側重于通過各類傳感器技術采集、無線通信傳輸、云平臺存儲，并實現(xiàn)對公廁運營過程中產(chǎn)生的數(shù)據(jù)進行分析和統(tǒng)計，通過監(jiān)控指揮平臺實時進行遠程管控，以實現(xiàn)對公廁的環(huán)境檢測及控制。

智慧公廁是將公廁改造和智慧管理兩者有機結合，通過改造公廁基礎設施，提升公廁服務質量。通過對公廁各類傳感器數(shù)據(jù)的采集分析可快速發(fā)現(xiàn)問題并解決問題，提升公廁管理品質，為用戶提供良好的如廁環(huán)境。智慧公廁解決方案采用物聯(lián)網(wǎng)技術架構，依托大數(shù)據(jù)、智能傳感、移動互聯(lián)網(wǎng)與PC端云計算技術，對公廁服務所涉及到的人、物、事進行全過程實時管理，合理設計規(guī)劃公廁管理模式，提升公廁保潔作業(yè)質量，降低公廁運營成本，提高應急處理能力，實時掌握一線管理和作業(yè)水平，提高管理效率，為日常經(jīng)營管理和決策提供強有力的數(shù)據(jù)支持。

1 方案概述

1.1 方案設計基本原則

方案設計基本原則如下。

（1）先進性。設計方案中立足先進技術，采用最新的物聯(lián)網(wǎng)相關技術;服務器和網(wǎng)絡方面，以優(yōu)化通信流量，提高系統(tǒng)的管理性和安全性為重點。

（2）成熟性。本方案中的硬件設備、軟件架構、通信技術、設計準則已經(jīng)在全球市場上得到了廣泛的技術應用。

（3）可擴展性。所有推薦的產(chǎn)品均考慮到隨著應用的逐步完善和接入應用的逐漸增加，系統(tǒng)還能夠進行不斷擴展的要求。

（4）集成性。本方案中軟硬件系統(tǒng)之間可以方便實現(xiàn)集成，使用戶無需從事于系統(tǒng)平臺的集成和開發(fā)，而將精力集中到軟件的管理和運維中。集成的應用系統(tǒng)降低了系統(tǒng)維護的難度和要求，方便用戶日后使用和管理。

（5）標準性。在現(xiàn)代綜合信息服務領域，以多業(yè)務、多網(wǎng)絡、多終端融合及價值鏈延伸，努力使信息化成果惠及社會各行業(yè)和廣大群眾，為行業(yè)和企業(yè)提供針對性的信息化解決方案，產(chǎn)品始終嚴格遵守各級標準，在還沒有形成標準的新領域內(nèi)也積極倡導標準的形成。從網(wǎng)絡協(xié)議到操作系統(tǒng)，全部遵循通用的國際或行業(yè)標準。

1.2 系統(tǒng)架構

系統(tǒng)架構如圖1所示。頂層應用使用各路終端實現(xiàn)，采集設備多為傳感器等集成設備，環(huán)境控制設備多為ZigBee控制端;管控中心部署在云端，與所有公廁在公網(wǎng)相連，進行業(yè)務處理;物聯(lián)數(shù)據(jù)云服務器處理所有傳感器數(shù)據(jù)的采集、建模、統(tǒng)計分析以及設施設備的直接動作控制。

1.3 系統(tǒng)功能

系統(tǒng)功能如圖2所示。本解決方案主要通過公廁中的各類傳感器收集環(huán)境、人流、坑位使用、照明、消耗品使用等數(shù)據(jù)，并傳輸?shù)皆破脚_;通過云平臺對數(shù)據(jù)進行分析及管理;通過大屏幕顯示各類數(shù)據(jù)，并可進行廣播提醒，還能夠顯示科普宣傳信息。

1.4 系統(tǒng)硬件

系統(tǒng)硬件如圖3所示。

1.5 網(wǎng)絡拓撲設計

1.5.1 設備網(wǎng)絡拓撲

傳感器設備全部通過ZigBee進行數(shù)據(jù)的傳輸，并通過傳統(tǒng)的互聯(lián)網(wǎng)進行服務及管理[1]，如圖4所示。

1.5.2 管控平臺云拓撲

通過云服務提供高效、安全可靠、處理能力可彈性伸縮的計算服務，如圖5所示。

2 系統(tǒng)優(yōu)勢

2.1 管控平臺云端部署

管控平臺部署在ECS云服務，具有以下優(yōu)點。

（1）性能配置可調整。部署在云端，隨時可以根據(jù)業(yè)務運行情況增加減少配置、存儲量。

（2）云端的部署架構調整相對容易。如果在運行過程中發(fā)現(xiàn)現(xiàn)有的部署架構需要修改，則無須添置硬件服務器，直接在云端進行配置，降低開發(fā)運維的難度和整體IT成本，更專注于核心業(yè)務的創(chuàng)新。

（3）操作系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫的安裝和更新快捷。操作系統(tǒng)的安裝無須人工介入，自動完成。

（4）云端的負載均衡服務優(yōu)異。不涉及硬件的網(wǎng)絡瓶頸，云服務器的負載能力由于本身云端的特性得到了良好的發(fā)揮。

2.2 業(yè)務閉環(huán)與模塊化的建設思路

目前的智慧公廁業(yè)務產(chǎn)生了數(shù)個業(yè)務閉環(huán)[2]。

（1）環(huán)境自檢。氣體傳感檢測到氣體有異常情況，調用管控平臺的監(jiān)控服務，管控平臺根據(jù)設置好的閾值進行控

制/警報觸發(fā)，從而控制公廁內(nèi)的環(huán)境。

（2）設備自檢。公廁內(nèi)的智能設備、傳感器不僅僅能采集數(shù)據(jù)，還能將設備本身的聯(lián)網(wǎng)情況、電量情況向管控平臺發(fā)送，管控平臺可以知道公廁中的每個連接入網(wǎng)的設備的運轉情況。