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  • 環(huán)衛垃圾桶管理數據平臺建設

    智能垃圾監測管理平臺

    1總述

    智能回收助手是一套實(shí)時(shí)監測箱內衣物量的企業(yè)工具。包括物量感知傳感器(硬件部分)、回收助手小程序和回收助手 Web 端(軟件部分)?;厥罩忠怨腆w廢物規劃與管理為理論支持,物聯(lián)網(wǎng)、云計算、互聯(lián)網(wǎng)為技術(shù)支持,為回收企業(yè)優(yōu)化管理,增效降本?;厥罩种械挠布鞲衅鞑糠职惭b至衣物箱內,通過(guò)光學(xué)傳感器實(shí)時(shí)檢測箱內部物量信息,并將信息發(fā)送至云端,通過(guò)云端的數據處理,將數據顯示在微信小程序和 PC 端,幫助管理者管控公司,收運司機規劃路徑,實(shí)現及時(shí)回收,貨物持續增長(cháng);提前回收,保證財物安全;節約成本,不跑空箱。

    1.1硬件

    智能監測傳感器通過(guò)TOF激光測距來(lái)測量垃圾高度,測算出垃圾高度和垃圾桶口高度的比例,得出垃圾量占有百分比。

    硬件滿(mǎn)足方便安裝、結實(shí)牢固、防污防水、測距準確、通信穩定等性能要求,以避免被偷竊、被干擾等問(wèn)題。

    圖1 智能監測傳感器圖

    智能監測傳感器技術(shù)參數:

    (1)電池續航時(shí)間   3年+

    (2)電源   電池

    (3)尺寸4.2*7.7*7.7(高*寬*長(cháng))(單位:cm)

    (4)凈重175g

    (5)測量技術(shù)激光方法

    (6)測量范圍2cm-400cm

    (7)測量頻率   5min/次

    (8)外殼材料ABS+PC高強塑料,具有較好的防污防水效果

    (9)通信網(wǎng)絡(luò )支持 LTE WCDMA 和 GSM 雙標準網(wǎng)絡(luò )

    (10)定位技術(shù)支持基站定位

    (11)運行溫度   -40~80℃

    2.垃圾管理大數據平臺

    2.1技術(shù)穩定

    網(wǎng)絡(luò )平臺性能:要求數據傳輸網(wǎng)絡(luò )暢通、快捷、安全、可擴展。

    系統平臺性能:要求采用通用性好的計算機系統、安全可靠的操作系統以及大型數據庫系統,保證系統良好的性能。

    應用支撐平臺性能:要求應用支撐平臺為業(yè)務(wù)應用系統的開(kāi)發(fā)和運行提供技術(shù)支撐,并具有靈活的可擴充性和高度的可配置管理性。

    應用系統性能:應用系統應滿(mǎn)足用戶(hù)的要求,穩定、可靠、使用。人機界面友好,輸出、輸入方便,圖表生成靈活美觀(guān),檢索、查詢(xún)簡(jiǎn)單快捷。

    安全性能:按照信息密級,在不同的信息安全域實(shí)施相應的安全等級保護,對不同安全等級的信息,通過(guò)身份認證和訪(fǎng)問(wèn)控制,實(shí)現授權訪(fǎng)問(wèn);同時(shí)整個(gè)系統具備數據備份、恢復和應急響應等功能。

    數據質(zhì)量:系統數據應及時(shí)、準確、完整,能夠滿(mǎn)足匯總統計、制表制圖、分析計算、模型測算等要求。

    2.2系統總體架構


    圖2 系統總體架構圖

    2.2.1總體架構說(shuō)明

    應用層

    應用層是直接與用戶(hù)交互的層級,涉及數據監控系統、實(shí)時(shí)決策系統、統計分析系統和信息集成系統四個(gè)主要的系統,是基于數據的環(huán)衛智能化直接體現。

    ?服務(wù)層

    服務(wù)層是以基于微服務(wù)架構(Microservice-Oriented Architecture)和API網(wǎng)關(guān)(API Gateway)的低耦合組件化服務(wù)框架。微服務(wù)框架使得服務(wù)彼此之間獨立靈活地部署和伸縮,不同組件之間的調用模式互不干擾?;谖⒎?wù)架構的系統從自上而下的角度具有了極強的穩定性,對于微服務(wù)的單點(diǎn)故障能夠通過(guò)無(wú)狀態(tài)的通訊進(jìn)行發(fā)現處理,同時(shí)不會(huì )因為單點(diǎn)故障而引起系統問(wèn)題。

    服務(wù)層的微服務(wù)架構模式通過(guò)分解單體式應用為多個(gè)微服務(wù)方法解決了復雜性問(wèn)題。在功能不變的情況下,應用被分解為多個(gè)可管理的分支或服務(wù)。每個(gè)服務(wù)都有一個(gè)用RPC-或者消息驅動(dòng)API定義清楚的邊界。單個(gè)服務(wù)便于理解和維護,能夠支持每一個(gè)微服務(wù)運行于不同系統(如Windows或Linux),不同配置(如單片機和高性能計算機)的物理主機,不僅支持常見(jiàn)的Java/C++/Python等語(yǔ)言甚至可以支持任意的框架和編程語(yǔ)言,提供實(shí)現環(huán)境無(wú)關(guān)的API服務(wù)。每個(gè)微服務(wù)能夠獨立的部署,避免了其它服務(wù)部署對本服務(wù)的影響,能夠有效加快部署速度,使得持續化部署成為可能。

    ?數據服務(wù)層

    數據層是基于NoSQL的文檔型數據存儲集群,包含主查詢(xún)數據集群、查詢(xún)副本集和包含環(huán)衛監控數據庫、地理信息數據庫主要用于進(jìn)行數據采集和更新的實(shí)時(shí)數據庫。

    NoSQL是非關(guān)系型的數據庫系統,能夠提供低延遲的讀寫(xiě)速度,支撐海量的數據和流量,便于進(jìn)行大規模集群的管理,尤其是在針對海量數據時(shí)NoSQL能夠提供非常高效的Map-Reduce實(shí)現。對于在長(cháng)期運行條件下的統計分析,具備MapReduce能夠有效地提供數據計算效率和滿(mǎn)足數據分析需求。

    ?軟件支撐層

    提供基礎公共的軟件,是系統運行于硬件之上的基礎,如操作系統軟件、數據庫軟件和消息中間件、負載均衡器、GIS服務(wù)系統等。

    ?基礎設施層

    基礎設施主要為定位服務(wù),云平臺計算服務(wù)和無(wú)線(xiàn)傳輸系統和存儲的設計等。

    3.軟件服務(wù)

    3.1.1.實(shí)時(shí)顯示垃圾桶位點(diǎn)及垃圾量

    政府監督人員可以通過(guò)云端系統查看城市垃圾桶分布位點(diǎn)及實(shí)時(shí)垃圾量產(chǎn)生情況,可以點(diǎn)擊垃圾桶,查看任意垃圾桶編號、當前垃圾量數據及歷史垃圾量產(chǎn)生數據。垃圾清運人員能夠通過(guò)手機地圖實(shí)時(shí)了解垃圾桶垃圾量情況,并根據垃圾量大小分層級標準,一目了然。另外也可以點(diǎn)擊垃圾桶,查看任意垃圾桶編號,當前垃圾量數據;也可以通過(guò)表格直接查看自己管理區域內哪些垃圾桶最滿(mǎn),哪些垃圾桶最空。垃圾量一旦達到警戒線(xiàn)(比如90%),則需要立即通知垃圾清運人員前去清理。

    3.1.2.規劃最優(yōu)垃圾清運路線(xiàn)

    垃圾清運人員在進(jìn)行工作的時(shí)候,可以根據地圖規劃好的最優(yōu)路徑完成垃圾清運,以一天內最少的路程保證垃圾桶不溢滿(mǎn)。最優(yōu)路徑需要明確清晰地標注在地圖上,當垃圾清運人員點(diǎn)擊開(kāi)始工作,能直接顯示出規劃好的路徑。

    3.1.3方便政府監督人員監管垃圾清運人員

    政府監督人員可以在云端系統監管垃圾清運人員的工作,查看垃圾清運人員工作量,清運車(chē)輛行駛路徑,垃圾量產(chǎn)生量變化圖。

    3.1.4.對垃圾桶垃圾量進(jìn)行分析對比和預測

    根據垃圾桶每時(shí)、日、周的垃圾量進(jìn)行對比分析,管理者能很快的看出管理范圍內哪一處的垃圾量最多,哪些地方需要多鋪設垃圾桶,哪些地方需要減少垃圾桶數量。并且根據歷史數據,對每個(gè)垃圾桶未來(lái)的垃圾量進(jìn)行預測,幫助垃圾清運人員了解垃圾量走勢。

    3.2應用平臺

    應用平臺面向三類(lèi)人群,第一類(lèi)是政府監督人員,第二類(lèi)是村級管理人員,第三類(lèi)是清運人員。


    圖3 應用平臺

    3.3應用平臺基本功能

    應用平臺基于GIS系統,具有以下基本功能:

    垃圾桶點(diǎn)位分布與垃圾量查詢(xún)

    在地圖界面上顯示出所有垃圾桶的位點(diǎn),并可以切換顯示較滿(mǎn)的垃圾桶和較空的垃圾桶。在點(diǎn)擊某個(gè)垃圾桶圖標時(shí),在左側顯示出該垃圾桶目前的溢滿(mǎn)情況以及歷史數據。應用平臺還會(huì )為清運人員提供最優(yōu)的路徑規劃,減少清運人員不必要的下車(chē)查看,選擇合理的時(shí)間進(jìn)行清運工作。

    人員管理分組

    各級人員可以查詢(xún)自己所在的小組及管理區域,政府監督人員具有分配低層級人員工作區域、工作內容等權限,并可以實(shí)時(shí)查看低層級人員的工作情況。

    1.政府監督人員可以在數據界面一目了然地看到每個(gè)清運人員每天所清理的垃圾量、工作時(shí)間、工作效率以及各個(gè)行政區域內垃圾桶的密度和滿(mǎn)溢頻率,為政府監督人員提供決策支持。同時(shí)系統還可以根據收集到的歷史數據,提出合理的垃圾桶分布方案。

    4.政府監督人員權限(小程序)

    政府監督人員具有一級權限,具體有以下功能:

    4.1.垃圾桶溢滿(mǎn)APP彈窗提醒:“xx路段有垃圾桶需要清理”,點(diǎn)擊后進(jìn)入規劃好路徑的地圖界面。

    4.2.垃圾桶狀態(tài)顯示:在地圖上顯示:綠色50%以下、黃色50%-80%、紅色80%以上,點(diǎn)擊后顯示垃圾桶編號、當前垃圾量。同時(shí)在旁邊表格上顯示所有自己管理的垃圾桶的垃圾量,并且分垃圾量統計,如:未滿(mǎn)5個(gè)、較滿(mǎn)3個(gè)、已滿(mǎn)2個(gè)(垃圾量按從高到低排序)。

    4.3.各個(gè)垃圾桶每日垃圾量走勢及預測。

    4.4.垃圾桶報錯功能:垃圾量不準、定位不準、設備損壞或丟失、其他。

    5運行維護

    運行維護內容包括網(wǎng)絡(luò )管理、系統(主機系統、數據庫系統、中間件系統)和應用管理、安全管理、存儲備份管理、故障管理、技術(shù)支持管理等。

    網(wǎng)絡(luò )管理主要實(shí)現網(wǎng)絡(luò )的配置管理、性能管理和可靠性管理。網(wǎng)絡(luò )管理主要基于網(wǎng)絡(luò )管理平臺和設備管理軟件實(shí)現。網(wǎng)絡(luò )配置主要對網(wǎng)絡(luò )拓撲結構和網(wǎng)絡(luò )設備參數進(jìn)行配置,網(wǎng)絡(luò )性能管理主要通過(guò)對被管理設備的監控和輪詢(xún),獲取有關(guān)網(wǎng)絡(luò )運行的信息及統計數據,并在所收集的數據的基礎上,提供網(wǎng)絡(luò )的性能統計;網(wǎng)絡(luò )可靠性管理主要對網(wǎng)絡(luò )的運行狀況進(jìn)行監控和檢查,及時(shí)察覺(jué)可能的故障,從而保證網(wǎng)絡(luò )的正常運行。

    系統管理主要實(shí)現對系統(主機系統、數據庫系統、中間件系統)的配置管理、性能管理和可靠性管理。配置管理包括對系統資源的發(fā)現、提供、配置和控制;性能及可靠性管理主要對各系統的關(guān)鍵參數或重要資源進(jìn)行監控和檢查,了解系統運行情況,及時(shí)察覺(jué)系統可能的故障,從而保證系統的正常運行,提高系統可靠性。應用管理實(shí)現對各應用系統的性能管理、可靠性管理、版本管理和數據管理。性能管理包括對應用系統性能的監控和優(yōu)化;可靠性管理包括及時(shí)監控應用系統運行情況,及時(shí)發(fā)現潛在的問(wèn)題,保證正常運行;版本管理包括對應用系統的版本/補丁的管理、發(fā)布及升級,配合相關(guān)部門(mén)進(jìn)行應用系統的相關(guān)測試、試運行和推廣;數據管理包括按照有關(guān)規定及工作流程對后臺數據必要的修改。

    安全管理對象包括網(wǎng)絡(luò )安全、系統(主機系統、數據庫系統、中間件系統)和應用安全、存儲備份安全。管理內容可分為安全管理制度的制定和落實(shí)、安全設備的配置以及管理與監控、安全管理故障的處理等。

    存儲備份系統運行維護管理的主要內容是備份策略管理、備份軟件管理、備份數據管理及存儲硬件管理。備份策略的選擇,要統籌考慮需備份的總數據量、線(xiàn)路帶寬、數據吞吐量、時(shí)間窗口以及對恢復時(shí)間的要求等因素,根據不同業(yè)務(wù)對數據備份的時(shí)間窗口和災難恢復的要求,選擇不同的備份方式,亦可將幾種備份方式組合應用,以得到最佳的備份效果。數據管理包括數據的備份、異地轉儲、數據的歸檔和數據的識讀等。

    故障管理包括網(wǎng)絡(luò )、系統和應用、安全、存儲備份的故障發(fā)現、故障分類(lèi)、故障轉發(fā)、故障診斷、故障處理、故障及處理記錄和統計等過(guò)程。

    技術(shù)支持管理包括對運行維護技術(shù)支持平臺中的技術(shù)支持手段和工具、技術(shù)支持人員等的管理。

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