智能勾臂垃圾箱智能物联系统技术方案

智能勾臂垃圾箱智能物联系统技术方案

一、系统需求

勾臂箱是垃圾清运环节中重要的一个环节。在当前使用中，存在勾臂箱溢满无法及时获知，导致清理滞后影响环节卫生；以及勾臂箱内部温度和可燃气体等状态无法感知，有可能造成财产损失和不良社会影响。另一方面，由于勾臂箱使用状态信息缺乏，目前勾臂箱清运一般采用固定时间、固定线路和巡逻式清运，经常出现清运滞后、空驶以及耗费大量人力巡检等问题。为此，有必要增加一套勾臂箱控制系统，实时感知勾臂箱使用状态，并将信息发送至运营平台，通过大数据分析，实现垃圾清运流程的智慧化。经沟通，使用单位对勾臂箱控制系统提出了如下需求：

二、系统架构

系统架构如图所示，在勾臂箱增加勾臂箱控制系统，完成相关使用状态的检测和控制，通过无线网络与运营云平台进行通信。

勾臂箱使用监测及运营优化平台完成系统采集、存储和大数据分析，勾臂箱物联终端管理平台实现各终端控制系统的监控及参数设置。

在勾臂式垃圾车上增加勾臂箱射频识别读写器和车辆网跟踪装置，在垃圾站增加勾臂箱和勾臂式垃圾车身份射频识别读写器等装置，并通过无线网络与运营云平台进行通信。

以此可实现垃圾清运流程中信息的全流程实时感知，进而通过大数据分析，可以实现勾臂箱使用的精准监测和垃圾清运的优化调度。

运营云平台采用现有运营平台，在实施上根据现有平台架构可以采用两种方式交互：一种是开发独立模块，完成勾臂箱、垃圾车等信息的采集交互与存储，通过该模块与现有平台进行数据交互。第二种

是在现有平台进行扩展开发，采用相关通信协议与终端控制系统进行通信，获取感知数据，下发控制指令。勾臂箱物联终端管理平台为新开发，管理各终端控制系统运行状态、参数设置和运行维护。

三、勾臂箱控制需求设计

（1）满溢度检测

根据勾臂箱尺寸2米*1.4米*1.1米（长宽高）考虑，至少需配置2个物位传感器，分别在两端进行检测物位，并在控制系统中对物位数据进行采集周期可调以及软件滤波等方式，避免单一区域突然变高等误检测。选择超声波非接触式传感器，量程为选取不超过2米。报警阈值可通过控制系统本地设置，亦可通过云平台远程设置。（2）温度检测

对勾臂箱箱壁和垃圾分别进行温度检测，各布置至少两个点，分别对两端箱壁和垃圾温度进行检测。箱壁温度选择接触式数字式温度传感器，垃圾温度检测采用红外式非接触式测量。报警阈值可通过控

制系统本地设置，亦可通过云平台远程设置。

（3）气体检测

采用可燃气体探测器，并在控制系统采用相关设计，进项常规可燃气体检测和火灾预警。可布置1个点。报警阈值可通过控制系统本地设置，亦可通过云平台远程设置。

（4）喷淋系统

需求是在高温、可燃气体等报警情况下启动。考虑平面表面积约为3平方米，为快速喷淋至少需两个喷淋点，需在勾臂箱相应位置储水，根据储水位置可能还需增加泵等设备，将大大增加勾臂箱的复杂度和后期维护工作量，初期不建议加装。

（5）门禁系统

安装电控门禁系统，当垃圾车识别勾臂箱后，将信息上传云平台，云平台给勾臂箱控制系统下发指令，锁定门禁系统，到达垃圾站识别后，解锁。门禁系统需与垃圾车识别等系统配合使用。

（6）投料口门控制

现有需求是实现开关门的自动控制，为此需要加装电动推杆门，将带来几方面问题，一是投料口门较重，自动感应时投料口门开启次数无法预估，对电池储能设计带来困难。由于数量大，按照高限设计会带来成本上升，按保守设计，对电池充电和维护带来较大工作量。另外一方面，电动推杆属于执行机构，在控制系统属于故障率较高的部件，且一旦故障将无法正常开启投料门，因此在初期不建议采用自动控制。

可配合门禁系统实现半自动开门，即通过人感应、或手动开门按钮解除门禁控制，然后按常规开门流程开启。如果满溢等报警后，无法开启投料口。

（7）定位

控制系统加装GPS模块精确定位，或根据GPRS模块或NB-IoT模块通过基站信息粗定位。亦可通过垃圾清运车自带的GPS定位，以及垃圾清运车对勾臂箱的识别，通过全流程跟踪，实现勾臂车的间接定位。

（8）通信

采用NB-IoT或4G通信，根据区域覆盖情况选择。

（9）电池管理

根据以上功能确定选择电池容量，至少保证一个星期的工作周期。通过控制系统本地或云平台可设置采样及传输周期，实现控制系统低功耗运行，电池电量低阈值报警及推送。

在采用NB-IoT，GPS和电动执行单元不工作时，选用15000mAh 电池，通过调节采样周期，系统工作两年。

四、成本预估

控制系统：