基于物联网技术的农村生活垃圾收运系统的设计方案

张利 顾涓涓

摘 要：为了实现安徽省全椒县农村生活垃圾智能化管理，本文利用物联网、GPS导航、GIS等技术来实现农村生活垃圾收运过程信息化，并提出一种基于物联网技术的农村生活垃圾收运系统的设计方案。通过该系统的运行，实现深埋收集站的满桶报警以及收运车辆行驶路线的智能化规划，并实现对运输车辆以及工作人员的实时监管，从而实现农村生活垃圾从收集到运输整个阶段的智能化、信息化。

关键词：农村生活垃圾；物联网；信息化

中图分类号 X799.3 文献标识码 A 文章编号 1007-7731（2016）08-134-03

Abstract：In order to intelligently manage the rural household garbage in Quanjiao County of Anhui Province，we combine the GPS navigation，GIS technology，and the internet of things to realize the informatization of the process of rural garbage collection and transportation. In this paper，we design a rural household garbage collection system using the technology of the internet of things. Our system will automatically activate the alarm when the garbage containers are full at the collection station and will also provide an optimal driven route for the garbage truck. We can also monitor the garbage truck and the workers in real time through this system. The proposed design scheme provides a way to realize the informatization and intelligentialization of the whole procedure of rural household waste collection and transportation.

Key words：Rural living garbage； Internet of things；Informatization

近些年来，基于生活垃圾对人们日常生活、生产的影响越来越明显，各级政府开始高度重视生活垃圾的管理问题，全国各地大中城市陆续兴建了一批生活垃圾处理设施，陆续出台一些关于城市生活垃圾管理的措施，开始对城市居民收取垃圾处理费，城市生活垃圾处理率迅速得到了提高，城市生活环境得到了大大改善[1]。但是，当前对农村生活垃圾处理的关注却远远不够，绝大多数农村地区的生活垃圾还处于无人管理的状态，农村“脏、乱、差”的现象普遍存在，很多村庄甚至出现了“垃圾围村”的现状[2]。

很多农村没有指定的垃圾堆放场所、专门的垃圾处理处置系统，农村生活垃圾随意倾倒于村前屋后的沟道、街道两旁，并且农村生活垃圾处置方式也仅依靠焚烧、掩埋、堆积等简单的措施，这样容易导致有毒、有害物质通过大气、土壤、地表、地下水体等进入生态系统，形成化学物质型污染，不仅破坏了生态环境，而且加大了疫情、疾病的传播风险，危害农民身体健康[3]。

为了进一步推动新农村建设，切实解决“三农问题”，2015年6月安徽省住建厅、环保厅、农委联合印发《安徽省农村生活垃圾3年治理行动方案》。根据这一行动方案，全椒县率先组织开展了“向垃圾宣战”活动，采取PPP模式，打出“政府购买服务+第三方参与治理”的组合拳，对全县农村垃圾开展全区域一体化治理。全县范围内每2～3户配置一个垃圾收集桶，每村至少配备一个深埋收集站，每镇配1台压缩式运输车，对保洁员收运车、深埋收集站、压缩式运输车全程“数字化、视频化”定位监控、平台管理。

基于全椒县生活垃圾数字化管理平台的建立，本文旨在运用物联网技术来解决农村生活垃圾收运过程的信息化问题，利用物联网技术的可追溯性、动态性等优点来加强运输过程的信息收集、动态监控能力，提高收运效率[4]，从而实现农村生后垃圾的信息化管理，为决策部门提供决策依据。

1 垃圾收运系统概述

物联网（Internet of Things，IOT）是通过射频识别（RFID）、红外感应器、传感器、GPS/北斗系统、二维码系统、激光扫描器等信息传感设备，按约定的协议，把任何物品与互联网相连接，进行信息交换和通信，以实现对物品的智能化识别、定位、跟踪、监控和管理的一种网络[5-6]。

本系统旨在利用物联网技术来实现生活垃圾的智能化收运，为深埋收集站配置红外传感器，并通过传感器来监测深埋收集站内生活垃圾的量，当收集站内的生活垃圾量达到收集站容量的80%时，收集站向系统发出满桶预警，系统通过满桶的收集站的位置分布利用GIS系统为运输车辆智能规划行驶路径，从而提高生活垃圾的收运效率，实现收运过程的智能化。该系统的功能覆盖农村生活垃圾从产生到处理或回收利用的全过程，包括为各环节配备的必要设施进行管理、对收运流程进行实时监管以及对工作人员的信息管理等[7-8]。

2 系统模块功能

本收运系统包括基础数据采集模块、基础数据管理模块、车辆调度管理模块以及系统管理模块，如图1所示。

2.1 基础数据采集模块 本系统中所要采集数据主要包括包含深埋收集站的基本信息、车辆的基础信息、车辆在收运过程中的状态、运输人员的基本信息。由于数据是系统正常运作的基础，因此要求数据的采集具有实时性和准确行。将深埋收集站的地理位置、车辆的车牌号以及所归属的管理区域、运输人员的基本信息等写入RFID标签中，并给深埋收集站、运输车辆、运输人员分配相应的RFID标签，并通过读取RFID标签的方式来完成数据的采集[9]。通过GPS定位、摄像装置等来实现车辆的实时监控。

2.2 基础数据管理模块 本模块包括了对深埋收集站的信息管理、运输车辆信息管理、运输人员信息管理和对收运途中的其他相关信息的管理[10]。

2.2.1 深埋收集站的信息管理 深埋收集站作为生活垃圾的起源点，是对农村生活垃圾管理信息化的源头，通过传感器来实现填埋桶的预警功能，当垃圾收集量达到收集桶容积的80%的时候，填埋桶通过无线通信向系统发出满桶预警信息，系统通过判断需要转运垃圾的收集站的位置进行车辆及人员的调度以及车辆收集路线的规划。

2.2.2 运输车辆信息管理 运输车辆在运输过程中是动态的，通过GPS对车辆的位置信息进行管理[11]，同时通过对车辆行驶速度、油耗、载重等信息的监管来实现对车辆的监管。当车辆不在规定的形式路线行驶时系统会提示管理人员对车辆状态进行查看，以规范运输车辆的管理，减少运输成本。

2.2.3 运输人员的管理 每个运输人员由管理员进行驾驶车辆的分配，在车辆进行调度时，根据运输人员的工作状态来进行人员的调度，当驾驶员在同一天驾驶时间达到设定值时，系统将不会给该工作人员进行任务分派，从而避免驾驶员疲劳驾驶[12]。

2.3 车辆调度管理模块 本模块包括地图信息管理、车辆运输历史路线信息管理、运输车辆动态信息管理、运输车辆报警信息管理等功能。

2.3.1 地图信息管理 主要包括地图的扩大或缩小的管理，在后期运营中随着填埋式收集桶的增多或减少，地图信息会发生变化，管理人员可在此模块中进行地图的修改[13]。

2.3.2 车辆运输历史路线信息管理 通过对历史路线的查询，可实时掌控运输人员是否按规操作，加强车辆及运输人员的规范性管理，为管理部门提供科学的管理依据。

2.3.3 运输车辆动态信息管理 清运车的动态管理实现对清运车辆的远程实时监控，需要借助现代信息技术，调度中心向车载终端发出指令，终端会依照指令不间断的传输定位数据给调度中心，经GIS做必要处理后，将车辆的实时位置显示于电子地图上，以达到对车辆的跟踪定位[14-15]。

2.3.4 运输车辆报警信息管理 运输车辆在遇到紧急情况时，会向系统发出警报信号，后台管理人员根据实际情况向车辆发出相应的指令，这样有利于车辆运输过程中的安全管理[16]。

2.4 系统管理模块 本模块是为了方便后台管理而设计的，工作人员考勤信息管理主要是为了考察工作人员是否按时上下班以及在上班时间是否在自己的工作区域内，以此来对工作人员进行监管。上层管理人员可在此模块中对下级管理人员的权限进行设置[17]。

上述系统功能在技术上采用“平台化、组件化”的设计思路，集成并综合利用“3S”（GIS、GPS、RS）、智能手机嵌入式开发、无线视频监控、多源数据交换、物联网、传感网、SCADA等关键技术进行设计开发，形成集多媒体展示、动态交互、无线数据采集、可视化管理、远程监控、智能引导、应急指挥调度、统计查询、决策分析等诸多功能于一体的收运数字监控系统[18-20]，为进一步实现农村生活垃圾收运信息化提供了技术上的支持。

3 结语

运用物联网技术建立智能化的生活垃圾收运体系，不仅能够对生活垃圾处理的基础数据资料的进行智能化采集、统计、分析保存，还能为生活垃圾处置的综合调度、运行管理、远程监控、辅助决策、处理经费提供可靠可信的依据，为各级领导提供决策支持，为生活垃圾运输车辆规范化管理提供科技手段，提高垃圾运输处理监管水平和垃圾调度的科学性、合理性。

参考文献

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