一种分布式自组网智能垃圾箱清运系统和方法技术方案

本发明专利技术提供一种分布式自组网智能垃圾箱清运系统和方法，系统包括多个主机智能垃圾箱、多个从机智能垃圾箱、云端服务器和垃圾清运负责人终端；系统在工作范围内划分多个区域，区域内通信自治，网络自组，每一个所述区域内包含一位或多位垃圾清运负责人、一个主机智能垃圾箱、多个从机智能垃圾箱，每位垃圾清运负责人有一个垃圾清运负责人终端。本发明专利技术将NB‑IoT技术和LoRa技术相结合，采用NB‑IoT通信模块作为主节点、LoRa通信模块作为从节点的星型网络拓扑结构，组成分布式自组网智能垃圾箱网络，为城市环境卫生管理提供一种廉价、低功耗、具有通信能力、可以规划最短路径、且带状态检测功能的智能垃圾清运系统和方法。

【技术实现步骤摘要】
一种分布式自组网智能垃圾箱清运系统和方法
本专利技术涉及物联网领域，智能垃圾箱领域，尤其涉及一种分布式自组网智能垃圾箱清运系统和方法。
技术介绍
随着人民生活的不断提高，城镇化的不断推进以及社会的快速进步，生活垃圾产量不断增加，垃圾的清运量也在逐年增长，因此城市中增加了大量的垃圾箱（桶），现在垃圾箱在路旁随处可见，而垃圾分类和处理一直是城市环境卫生的一个重要管理部分。传统的管理方式是，在城市指定地点存放分类垃圾箱，有专人定时或定点处理垃圾，清空分类垃圾箱，实现环境卫生的管理。在人群集中的地方，如生活社区、旅游景点、商业地带等，容易产生较多的垃圾，而垃圾往往被置放在垃圾箱内，事实上垃圾的数量在时间上和地理上并不是均匀分布。垃圾的处理人员工作时间是定时和定点的，因此很多垃圾不能及时处理，影响市容市貌，甚至影响卫生环境，造成疾病的传播；同时也存在处理人员跑“空车”的现象，造成人力资源上的浪费。窄带物联网NB-IoT(NarrowBandInternetofThings)作为物联网领域的一个新兴技术，支持低功耗设备在广域网的蜂窝数据连接，是万物互联网络的一个重要分支。NB-IoT具有以下特点：支持待机时间长，电池寿命至少10年；支撑海量连接的能力，NB-IoT一个扇区能够支持10万个连接；对网络连接要求较高设备的高效连接，同时还能提供非常全面的室内蜂窝数据连接覆盖；模块成本低。LoRa（LongRangeRadio）技术是近些年物联网技术的一个飞跃，LoRa是创建长距离通讯连接的物理层或无线调制，相较于传统的FSK技术以及稳定性和安全性不足的短距离射频技术，LoRa基于CSS调制技术（ChirpSpreadSpectrum）在保持低功耗的同时极大地增加了通讯范围。LoRa技术适用于传输数据量不大，城市中可以覆盖2公里到15公里之间的典型应用，其电池寿命同样10年以上，具有超级节能的优势，此外，LoRa技术不需要建设基站，一个网关便可控制较多设备，并且布网方式较为灵活，可大幅度降低建设成本。
技术实现思路
本专利技术的目的是通过将NB-IoT技术和LoRa技术相结合，组成分布式自组网智能垃圾箱网络，为城市环境卫生管理提供一种廉价的、低功耗的、具有通信能力、可以规划最短路径、且带状态检测功能的智能垃圾清运系统和方法。为实现上述目的，本专利技术提供的一种分布式自组网智能垃圾箱清运系统，包含多个主机智能垃圾箱、多个从机智能垃圾箱、云端服务器和垃圾清运负责人终端；所述系统，在工作范围内划分多个区域，每一个所述区域内包含一位或多位垃圾清运负责人、一个主机智能垃圾箱、多个从机智能垃圾箱，每位垃圾清运负责人有一个垃圾清运负责人终端。可选的，所述主机智能垃圾箱，包括主控模块、NB-IoT通信模块、LoRa通信模块、GPS定位模块、容量检测模块、太阳能能源模块；所述NB-IoT通信模块，用于将主机智能垃圾箱收集到的区域内主从机智能垃圾箱状态信息上传至云端服务器，并与云端服务器进行数据交互；所述LoRa通信模块，用于与系统划分区域内的从机智能垃圾箱的LoRa通信模块进行数据交互；所述GPS定位模块，用于定位所述主机智能垃圾箱所在地的经纬度信息；所述容量检测模块，用于检测主机智能垃圾箱的箱内容量；所述太阳能能源模块，用于给主机智能垃圾箱各模块提供电源电能，由太阳能收集板和蓄电池组成；所述太阳能收集板置于主机智能垃圾箱顶部，用于收集太阳能，并给蓄电池充电，蓄电池连接各个模块的电源，提供电能；所述主控模块，用于与各模块电连接，负责协调各个所述模块的正常工作，控制数据在各个所述模块间的交互。可选的，所述从机智能垃圾箱，包括主控模块、LoRa通信模块、GPS定位模块、容量检测模块、太阳能能源模块；所述LoRa通信模块，用于与系统划分区域内的主机智能垃圾箱的LoRa通信模块进行数据交互；所述GPS定位模块，用于定位所述从机智能垃圾箱所在地的经纬度信息；所述容量检测模块，用于检测从机智能垃圾箱的箱内容量；所述太阳能能源模块，用于给从机智能垃圾箱各模块提供电源电能，由太阳能收集板和蓄电池组成；所述太阳能收集板置于从机智能垃圾箱顶部，用于收集太阳能，并给蓄电池充电，蓄电池连接各个模块的电源，提供电能；所述主控模块，用于与各模块电连接，负责协调各个所述模块的正常工作，控制数据在各个所述模块间的交互。可选的，所述主机智能垃圾箱和从机智能垃圾箱还为分类垃圾箱，种类至少包括可回收垃圾箱、有害垃圾箱、湿垃圾箱和干垃圾箱。可选的，所述垃圾清运负责人终端，用于帮助垃圾清运负责人查询区域内智能垃圾箱状态、垃圾清运线路规划，完成垃圾清运工作。可选的，所述云端服务器，用于接收来自系统工作范围内各个主机智能垃圾箱发送的主从机智能垃圾箱状态信息，根据各个主机智能垃圾箱所在位置划分区域，判定各个区域内需要清运的主从机智能垃圾箱，按照主从机智能垃圾箱所属的分类垃圾箱类别，分类地计算各个区域内各条由需要清运的同类别的主从机智能垃圾箱作为节点所组成的最短路径规划，并按区域将各条路径规划推送至相应的垃圾清运负责人终端。可选的，所述主从机智能垃圾箱状态信息，包括主从机智能垃圾箱的智能垃圾箱编号信息、智能垃圾箱容量信息、智能垃圾箱GPS位置信息和智能垃圾箱所属的分类垃圾箱类别。本专利技术还提供了一种分布式自组网智能垃圾箱清运方法，所述方法步骤如下：S100：从机智能垃圾箱的容量检测模块测量箱内容量，GPS定位模块测量从机智能垃圾箱的GPS定位；S200：从机智能垃圾箱将自身的编号信息、容量信息、GPS位置信息和所属的分类垃圾箱类别通过LoRa通信模块循环发送至主机智能垃圾箱；S300：主机智能垃圾箱通过LoRa通信模块接收来自各个从机智能垃圾箱的信息并通过LoRa通信模块发送已经接收到的信息内的从机智能垃圾箱编号；S400：从机智能垃圾箱通过LoRa通信模块接收到主机智能垃圾箱发来的属于自身的从机智能垃圾箱的编号后，停止发送数据，进入睡眠状态并等待下一个发送周期的到来；S500：主机智能垃圾箱测量自身垃圾箱容量和GPS定位，周期性的将收集到的主从机智能垃圾箱的编号信息、容量信息、GPS位置信息和所属的分类垃圾箱类别信息通过NB-IoT通信模块发送至云端服务器。可选的，所述方法步骤S500后包括如下步骤：S600：云端服务器根据收到的主从机智能垃圾箱状态信息，划分区域，判定各个区域内需要清运的主从机智能垃圾箱，按照主从机智能垃圾箱所属的分类垃圾箱类别，分类地计算各个区域内各条由需要清运的同类别的主从机智能垃圾箱作为节点所组成的最短路径规划，并按区域将各条路径规划推送至相应的垃圾清运负责人终端；S700：对应区域的垃圾清运负责人员根据收到的推送，清运区域内需要清运的主从机智能垃圾箱。与现有技术相比，本专利技术将NB-IoT技术与LoRa技术相结合，这两项通信技术都为物联本文档来自技高网...

【技术保护点】
1. 一种分布式自组网智能垃圾箱清运系统，其特征在于，包含多个主机智能垃圾箱、多个从机智能垃圾箱、 云端服务器和垃圾清运负责人终端，/n所述系统，在工作范围内划分多个区域，每一个所述区域内包含一位或多位垃圾清运负责人、一个主机智能垃圾箱、多个从机智能垃圾箱，每位垃圾清运负责人有一个垃圾清运负责人终端。/n

【技术特征摘要】
1.一种分布式自组网智能垃圾箱清运系统，其特征在于，包含多个主机智能垃圾箱、多个从机智能垃圾箱、云端服务器和垃圾清运负责人终端，
所述系统，在工作范围内划分多个区域，每一个所述区域内包含一位或多位垃圾清运负责人、一个主机智能垃圾箱、多个从机智能垃圾箱，每位垃圾清运负责人有一个垃圾清运负责人终端。


2.根据权利要求1所述的分布式自组网智能垃圾箱清运系统，其特征在于，
所述主机智能垃圾箱，包括主控模块、NB-IoT通信模块、LoRa通信模块、GPS定位模块、容量检测模块、太阳能能源模块；
所述NB-IoT通信模块，用于将主机智能垃圾箱收集到的区域内主从机智能垃圾箱状态信息上传至云端服务器，并与云端服务器进行数据交互；
所述LoRa通信模块，用于与系统划分区域内的从机智能垃圾箱的LoRa通信模块进行数据交互；
所述GPS定位模块，用于定位所述主机智能垃圾箱所在地的经纬度信息；
所述容量检测模块，用于检测主机智能垃圾箱的箱内容量；
所述太阳能能源模块，用于给主机智能垃圾箱各模块提供电源电能，由太阳能收集板和蓄电池组成；
所述太阳能收集板置于主机智能垃圾箱顶部，用于收集太阳能，并给蓄电池充电，蓄电池连接各个模块的电源，提供电能；
所述主控模块，用于与各模块电连接，负责协调控制各个所述模块的正常工作。


3.根据权利要求1所述的分布式自组网智能垃圾箱清运系统，其特征在于，
所述从机智能垃圾箱，包括主控模块、LoRa通信模块、GPS定位模块、容量检测模块、太阳能能源模块；
所述LoRa通信模块，用于与系统划分区域内的主机智能垃圾箱的LoRa通信模块进行数据交互；
所述GPS定位模块，用于定位所述从机智能垃圾箱所在地的经纬度信息；
所述容量检测模块，用于检测从机智能垃圾箱的箱内容量；
所述太阳能能源模块，用于给从机智能垃圾箱各模块提供电源电能，由太阳能收集板和蓄电池组成；
所述太阳能收集板置于从机智能垃圾箱顶部，用于收集太阳能，并给蓄电池充电，蓄电池连接各个模块的电源，提供电能；
所述主控模块，用于与各模块电连接，负责协调控制各个所述模块的正常工作。


4.根据权利要求1所述的分布式自组网智能垃圾箱清运系统，其特征在于，
所述主机智能垃圾箱和从机智能垃圾箱还为分类垃圾箱，种类至少包括可回收垃圾箱、有害垃圾箱、湿垃圾箱和干垃圾箱。


5.根据权利要求1所述的分布式自组网智能垃圾箱清运系统，其特征在于，

【专利技术属性】
技术研发人员：王鑫硕，李珂瑶，郑一，贾鹏，
申请(专利权)人：王鑫硕，郑一，李珂瑶，
类型：发明
国别省市：重庆;50