CN116307052A - 一种基于大数据的智慧城市垃圾回收检测系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种基于大数据的智慧城市垃圾回收检测系统，包括前端垃圾回收检测装置、手持终端和数据处理后台，所述系统通过前端垃圾回收检测装置分别检测街道垃圾和社区垃圾的回收情况，并通过手持终端将垃圾回收数据上报到数据处理后台，数据处理后台分别根据街道垃圾回收数据和社区垃圾回收数据对各辖区街道、社区的垃圾情况进行分析，同时能基于历史垃圾回收数据和社会事件信息预测各辖区垃圾数据，根据各辖区垃圾数量对垃圾回收人员进行调度，从而保证城市垃圾能够得到及时的回收处理，保持城市环境的干净整洁。

Description

一种基于大数据的智慧城市垃圾回收检测系统

技术领域

本发明涉及垃圾回收管理系统技术领域，尤其涉及一种基于大数据的智慧城市垃圾回收检测系统。

背景技术

随着全球工业化和城市化的发展，环境问题已经引起了全世界的重视。城市垃圾是城市中固态废物的混合体，包括工业垃圾、建筑垃圾和生活垃圾。在城市化的发展过程中，会产生大量的城市垃圾，垃圾是环境污染的重要原因之一，如果疏于管理，就会对城市环境造成危害，破坏生态环境并影响到人们的身体健康。目前城市环卫公司在收集垃圾的过程中并没有对城市各个地区的垃圾数量进行收集，导致对于城市垃圾的数量变化缺少数据监控和研究，在出现突发的垃圾数量增长时难以及时应对，从而导致未能及时处理的垃圾对城市环境造成负面影响。

发明内容

鉴于此，本发明的目的在于提供一种基于大数据的智慧城市垃圾回收检测系统，通过信息化手段在回收垃圾时收集各个地区的垃圾数量，基于垃圾数量数据对垃圾增长情况进行预测，并在此基础上实现垃圾回收人员调度，确保城市垃圾能够及时回收处理。

为实现上述发明目的，本发明提供一种基于大数据的智慧城市垃圾回收检测系统，所述系统包括前端垃圾回收检测装置、手持终端和数据处理后台，所述前端垃圾回收检测装置包括街道垃圾回收检测装置和社区垃圾回收检测装置，所述街道垃圾回收检测装置、社区垃圾回收检测装置分别与手持终端通信连接，所述手持终端与数据处理后台通信连接，所述街道垃圾回收检测装置用于检测街道垃圾的回收情况，所述社区垃圾回收检测装置用于检测社区垃圾的回收情况，街道垃圾回收检测装置和社区垃圾回收检测装置将街道垃圾回收数据和社区垃圾回收数据通过手持终端上报给数据处理后台，数据处理后台用于基于历史垃圾回收数据和社会事件信息预测各辖区垃圾数量，根据街道垃圾回收数据对各辖区街道垃圾情况进行分析，根据社区垃圾回收数据对各社区垃圾情况进行分析，根据各辖区垃圾数量对垃圾回收人员进行调度，所述手持终端用于查看前端垃圾回收检测装置上报的数据，查看数据处理后台发送的调度指令。

进一步的，所述街道垃圾回收检测装置包括垃圾运输车，所述垃圾运输车上设置有读卡器、若干个垃圾分类回收容器和第一通讯模块，每个垃圾分类回收容器用于回收不同类别的垃圾，每个垃圾分类回收容器中均设置有第一称重传感器，所述读卡器用于读取设置于街道垃圾桶上的电子卡片信息，所述读卡器、第一称重传感器分别与第一通讯模块相连接，所述第一通讯模块用于通过近场通讯技术与手持终端通信连接。

进一步的，所述社区垃圾回收检测装置包括包含多个回收腔的垃圾桶，每个回收腔内均设置有第二称重传感器，所述垃圾桶上设置有人脸识别摄像头、存储器和第二通讯模块，所述第二称重传感器、人脸识别摄像头分别与存储器相连接，所述存储器与第二通讯模块相连接，所述第二通讯模块通过近场通讯技术与手持终端通信连接。

进一步的，所述数据处理后台具体包括：

数据分流模块，用于接收各个手持终端上传的数据，根据手持终端上传的数据类型将数据分流到街道垃圾数据处理子系统或社区垃圾数据处理子系统；

街道垃圾数据处理子系统，用于处理街道垃圾回收数据，统计不同辖区街道不同时间段内各类型垃圾的回收数量；

社区垃圾数据处理子系统，用于处理社区垃圾回收数据，统计不同社区不同时间段内各类型垃圾的回收数量，基于人脸识别结果和垃圾回收数据对居民垃圾分类意识进行分级。

进一步的，所述街道垃圾数据处理子系统具体包括：

第一数据记录子模块，用于识别手持终端上传的街道垃圾回收数据中的电子卡片信息，基于电子卡片信息判断街道垃圾回收数据归属于哪个街道垃圾桶，对相应街道垃圾桶的垃圾回收数据进行更新；

第一数据计算子模块，用于根据各个街道垃圾桶的垃圾回收数据计算不同时间段内街道垃圾桶各类型垃圾量的数据变化；

第一数据统计子模块，用于根据第一数据计算子模块的计算结果统计不同时期各个街道各类型垃圾的回收情况和变化情况，生成相应的统计报表。

进一步的，所述社区垃圾数据处理子系统具体包括：

第二数据记录子模块，用于识别手持终端上传的社区垃圾回收数据识别编号，根据识别编号判断社区垃圾回收数据归属于哪个社区，对相应社区的垃圾回收数据进行更新；

第二数据计算子模块，用于根据各个社区的垃圾回收数据计算不同时间段内社区垃圾桶各类型垃圾量的数据变化；

第二数据统计子模块，用于根据第二数据计算子模块的计算结果统计不同时期各个社区各类型垃圾的回收情况和变化情况，生成相应的统计报表；

第三数据统计子模块，用于根据人脸识别摄像头的居民人脸识别结果和第二称重传感器的称重数据统计各个社区居民的垃圾分类投放次数，根据各个社区居民的垃圾分类投放次数计算社区居民的垃圾分类意识等级。

进一步的，所述数据处理后台具体还包括：

异常数据检测模块，用于通过局部异常因子检测算法筛选出街道垃圾回收数据或社区垃圾回收数据中的异常数据；

关联因素提取模块，用于根据异常数据的产生时间，通过网络获取同时期相同地区发生的社会事件信息，通过灰色关联分析方法从社会事件信息中提取出影响垃圾数量变化的关键因素；

模型训练模块，用于基于异常数据和关键因素构建成对训练集，通过成对训练集对神经网络模型进行训练；

突发事件监控模块，用于通过网络实时监控各个辖区正在发生和将要发生的社会事件，在出现对应关键因素的社会事件时，获取社会事件并作为参数输入到神经网络模型中，获得关于地区垃圾数量的预测结果。

进一步的，所述数据处理后台具体还包括：

人员监控模块，用于根据各个手持终端的在线状态和定位数据对垃圾回收人员进行监控；

人员调度模块，用于根据地区垃圾数量的预测结果和垃圾回收人员位置生成调度指令并发送至手持终端。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

本发明提供的一种基于大数据的智慧城市垃圾回收检测系统，所述系统通过前端垃圾回收检测装置分别检测街道垃圾和社区垃圾的回收情况，并通过手持终端将垃圾回收数据上报到数据处理后台，数据处理后台分别根据街道垃圾回收数据和社区垃圾回收数据对各辖区街道、社区的垃圾情况进行分析，同时能基于历史垃圾回收数据和社会事件信息预测各辖区垃圾数据，根据各辖区垃圾数量对垃圾回收人员进行调度，从而保证城市垃圾能够得到及时的回收处理，保持城市环境的干净整洁。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的优选实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明实施例提供的一种基于大数据的智慧城市垃圾回收检测系统整体结构示意图。

图2是本发明实施例提供的街道垃圾回收检测装置整体结构示意图。

图3是本发明实施例提供的社区垃圾回收检测装置整体结构示意图。

图4是本发明实施例提供的数据处理后台整体结构示意图。

图中，1手持终端，2数据处理后台，201数据分流模块，202街道垃圾数据处理子系统，2021第一数据记录子模块，2022第一数据计算子模块，2023第一数据统计子模块，203社区垃圾数据处理子系统，2031第二数据记录子模块，2032第二数据计算子模块，2033第二数据统计子模块，2034第三数据统计子模块，204异常数据检测模块，205关联因素提取模块，206模型训练模块，207突发事件监控模块，208人员监控模块，209人员调度模块，3街道垃圾回收检测装置，301读卡器，302第一通讯模块，303第一称重传感器，4社区垃圾回收检测装置，401第二称重传感器，402人脸识别摄像头，403存储器，404第二通讯模块。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的原理和特征进行描述，所列举实施例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。

参照图1，本实施例提供一种基于大数据的智慧城市垃圾回收检测系统，所述系统包括前端垃圾回收检测装置、手持终端1和数据处理后台2。前端垃圾回收检测装置包括街道垃圾回收检测装置3和社区垃圾回收检测装置4。街道垃圾回收检测装置3、社区垃圾回收检测装置4分别与手持终端1通信连接。手持终端1与数据处理后台2通信连接。所述街道垃圾回收检测装置3用于检测街道垃圾的回收情况。所述社区垃圾回收检测装置4用于检测社区垃圾的回收情况。街道垃圾回收检测装置3和社区垃圾回收检测装置4将街道垃圾回收数据和社区垃圾回收数据通过手持终端1上报给数据处理后台2，数据处理后台2用于基于历史垃圾回收数据和社会事件信息预测各辖区垃圾数量，根据街道垃圾回收数据对各辖区街道垃圾情况进行分析，根据社区垃圾回收数据对各社区垃圾情况进行分析，根据各辖区垃圾数量对垃圾回收人员进行调度。所述手持终端1用于查看前端垃圾回收检测装置上报的数据，查看数据处理后台发送的调度指令。示例性的，手持终端1可以是智能手机、掌上终端之类的设备。

参照图2，所述街道垃圾回收检测装置3包括垃圾运输车，所述垃圾运输车上设置有读卡器301、若干个垃圾分类回收容器和第一通讯模块302，每个垃圾分类回收容器用于回收不同类型的垃圾，每个垃圾分类回收容器中均设置有第一称重传感器303，第一称重传感器303用于称量垃圾分类回收容器的质量。读卡器301用于读取设置于街道垃圾桶上的电子卡片信息，本实施例中每个街道垃圾桶上均设置有电子卡片，所述电子卡片内存储有相应垃圾桶的编号信息、所处街道信息。所述读卡器301、第一称重传感器303分别与第一通讯模块302相连接，所述第一通讯模块302用于通过近场通讯技术与手持终端1通信连接。

本实施例中，当垃圾回收人员驾驶垃圾运输车前往各个街道回收垃圾时，当垃圾运输车靠近街道垃圾桶，读卡器301会读取到街道垃圾桶的电子卡片信息，垃圾回收人员将街道垃圾桶内的垃圾装载到垃圾运输车上，此时垃圾运输车上各个垃圾分类回收容器内的第一称重传感器303会检测到垃圾分类回收容器的质量变化，质量的变化量即为本次所回收的相应类型垃圾的量。第一通讯模块302与垃圾回收人员携带的手持终端1建立通信连接，并将电子卡片内的街道垃圾桶信息与本次回收的各类型垃圾量数据发送到手持终端1，手持终端1将数据远程上报到数据处理后台2。

参照图3，社区垃圾回收检测装置4包括包含了多个回收腔的垃圾桶，每个回收腔内均设置有第二称重传感器401。所述垃圾桶上设置有人脸识别摄像头402、存储器403和第二通讯模块404。所述第二称重传感器401、人脸识别摄像头402分别与存储器403相连接。存储器403与第二通讯模块404相连接，第二通讯模块404通过近场通讯技术与手持终端1通信连接。

本实施例中，社区垃圾桶内的各个回收腔分别用于收纳不同种类的垃圾，每个回收腔内的第二称重传感器401用于称量相应类型的垃圾重量。当社区居民往垃圾桶内投放垃圾时，人脸识别摄像头402会对社区居民的脸部图像进行识别，同时第二称重传感器401会记录此次投放各个回收腔内垃圾重量的变化，投放垃圾的居民信息和本次投放的垃圾重量、类型会暂时存储在存储器403内。当垃圾回收人员回收社区垃圾桶内的垃圾时，第二通讯模块404会与垃圾回收人员的手持终端1建立通信连接，并将存储器403内暂存的居民信息及其投放的垃圾数量、类型信息发送到手持终端1，以通过手持终端1将这些数据上报给数据处理后台2。

参照图4，所述数据处理后台2具体包括数据分流模块201、街道垃圾数据处理子系统202和社区垃圾数据处理子系统203。

其中，数据分流模块201用于接收各个手持终端1上传的数据，根据手持终端1上传的数据类型将数据分流到街道垃圾数据处理子系统202或社区垃圾数据处理子系统203。

街道垃圾数据处理子系统202用于处理街道垃圾回收数据，统计不同辖区街道不同时间段内各类型垃圾的回收数量。

社区垃圾数据处理子系统203用于处理社区垃圾回收数据，统计不同社区不同时间段内各类型垃圾的回收数量，基于人脸识别结果和垃圾回收数据对居民垃圾分类意识进行分级。

所述街道垃圾数据处理子系统202具体包括第一数据记录子模块2021、第一数据计算子模块2022和第一数据统计子模块2023。

其中，第一数据记录子模块2021用于识别手持终端1上传的街道垃圾回收数据中的电子卡片信息，基于电子卡片信息判断街道垃圾回收数据归属于哪个街道垃圾桶，对相应街道垃圾桶的垃圾回收数据进行更新。手持终端1向数据处理后台2上传的街道垃圾回收数据中包含街道垃圾桶的电子卡片信息、各类型垃圾的重量数据。

第一数据计算子模块2022用于根据各个街道垃圾桶的垃圾回收数据计算不同时间段内街道垃圾桶各类型垃圾量的数据变化。

第一数据统计子模块2023用于根据第一数据计算子模块2022的计算结果统计不同时期各个街道各类型垃圾的回收情况和变化情况，生成相应的统计报表。

所述社区垃圾数据处理子系统203具体包括第二数据记录子模块2031、第二数据计算子模块2032、第二数据统计子模块2033和第三数据统计子模块2034。

其中，第二数据记录子模块2031用于识别手持终端上传的社区垃圾回收数据识别编号，根据识别编号判断社区垃圾回收数据归属于哪个社区，对相应社区的垃圾回收数据进行更新。社区垃圾回收检测装置在向手持终端发送社区垃圾回收数据时，会发送用于唯一识别社区垃圾回收检测装置的识别编号，以及各类型垃圾的重量数据，同时还会根据社区居民人脸图像的识别结果，发送投放垃圾的居民信息以及其投放的各类型垃圾重量信息。

第二数据计算子模块2032用于根据各个社区的垃圾回收数据计算不同时间段内社区垃圾桶各类型垃圾量的数据变化。

第二数据统计子模块2033用于根据第二数据计算子模块的计算结果统计不同时期各个社区各类型垃圾的回收情况和变化情况，生成相应的统计报表。

第三数据统计子模块2034用于根据人脸识别摄像头的居民人脸识别结果和第二称重传感器的称重数据统计各个社区居民的垃圾分类投放次数，根据各个社区居民的垃圾分类投放次数计算社区居民的垃圾分类意识等级。示例性的，社区居民的垃圾分类投放次数越多，其垃圾分类意识等级越高，每一等级可对应不同投放次数区间，根据社区居民的垃圾分类投放次数判断其所处的等级。对于不同垃圾分类意识等级的社区居民，可以采取不同的奖励措施，例如对于较低等级的社区居民，可以采取口头奖励的形式，对于较高等级的社区居民，可以采用物品奖励的形式，从而提高社区居民的垃圾分类意识，提高其参与垃圾分类的积极性。

作为一种优选的示例，所述数据处理后台2具体还包括异常数据检测模块204、关联因素提取模块205、模型训练模块206和突发事件监控模块207。

其中，异常数据检测模块204用于通过局部异常因子检测算法筛选出街道垃圾回收数据或社区垃圾回收数据中的异常数据。本实施例中，可以预先设置一垃圾重量基准值，将街道垃圾回收数据/社区垃圾回收数据与垃圾重量基准值的差值作为其距离值，将距离值作为参数输入到局部异常因子检测算法中，筛选出异常数据。

关联因素提取模块205用于根据异常数据的产生时间，通过网络获取同时期相同地区发生的社会事件信息，通过灰色关联分析方法从社会事件信息中提取出影响垃圾数量变化的关键因素。一般情况而言，某个地区垃圾的突然增多，都会跟发生在该地区的某种社会事件产生联系，例如某时期某地正在举办演唱会，受突增的人流量影响，该地区在该时期中街道上的垃圾数量会显著增大。本实施例通过灰色关联分析方法从网络上截取的社会事件信息中提取出影响垃圾数量增长的关键因素，以便于通过监测关键因素分析社会垃圾数量的变化趋势。

模型训练模块206用于基于异常数据和关键因素构建成对训练集，通过成对训练集对神经网络模型进行训练。所述成对训练集中包括多对成对的关键因素和异常数据，神经网络模型根据输入的关键因素输出相应的垃圾数量预测结果，神经网络模型通过成对训练集进行多次有监督迭代训练，使其能够根据输入的关键因素输出准确的垃圾重量预测结果。

突发事件监控模块207用于通过网络实时监控各个辖区正在发生和将要发生的社会事件，在出现对应关键因素的社会事件时，获取社会事件并作为参数输入到神经网络模型中，获得关于地区垃圾数量的预测结果。

在此基础上，数据处理后台2还包括人员监控模块208和人员调度模块209。

其中，人员监控模块208用于根据各个手持终端1的在线状态和定位数据对垃圾回收人员进行监控。

人员调度模块209用于根据地区垃圾数量的预测结果和垃圾回收人员位置生成调度指令并发送至手持终端1。

本实施例中，数据处理后台2通过监测各个辖区正在发生和将要发生的社会事件，借助神经网络模型来对相应辖区的垃圾数量变化情况进行预测，当预测到某个地区的垃圾数量将要出现增长时，数据处理后台2能够根据垃圾回收人员所使用的手持终端1抽调在线且位置靠近目标辖区的垃圾回收人员前往相应辖区回收垃圾，避免大量的垃圾无法得到及时回收而影响城市环境。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种基于大数据的智慧城市垃圾回收检测系统，其特征在于，所述系统包括前端垃圾回收检测装置、手持终端和数据处理后台，所述前端垃圾回收检测装置包括街道垃圾回收检测装置和社区垃圾回收检测装置，所述街道垃圾回收检测装置、社区垃圾回收检测装置分别与手持终端通信连接，所述手持终端与数据处理后台通信连接，所述街道垃圾回收检测装置用于检测街道垃圾的回收情况，所述社区垃圾回收检测装置用于检测社区垃圾的回收情况，街道垃圾回收检测装置和社区垃圾回收检测装置将街道垃圾回收数据和社区垃圾回收数据通过手持终端上报给数据处理后台，数据处理后台用于基于历史垃圾回收数据和社会事件信息预测各辖区垃圾数量，根据街道垃圾回收数据对各辖区街道垃圾情况进行分析，根据社区垃圾回收数据对各社区垃圾情况进行分析，根据各辖区垃圾数量对垃圾回收人员进行调度，所述手持终端用于查看前端垃圾回收检测装置上报的数据，查看数据处理后台发送的调度指令。

2.根据权利要求1所述的一种基于大数据的智慧城市垃圾回收检测系统，其特征在于，所述街道垃圾回收检测装置包括垃圾运输车，所述垃圾运输车上设置有读卡器、若干个垃圾分类回收容器和第一通讯模块，每个垃圾分类回收容器用于回收不同类别的垃圾，每个垃圾分类回收容器中均设置有第一称重传感器，所述读卡器用于读取设置于街道垃圾桶上的电子卡片信息，所述读卡器、第一称重传感器分别与第一通讯模块相连接，所述第一通讯模块用于通过近场通讯技术与手持终端通信连接。

3.根据权利要求1所述的一种基于大数据的智慧城市垃圾回收检测系统，其特征在于，所述社区垃圾回收检测装置包括包含多个回收腔的垃圾桶，每个回收腔内均设置有第二称重传感器，所述垃圾桶上设置有人脸识别摄像头、存储器和第二通讯模块，所述第二称重传感器、人脸识别摄像头分别与存储器相连接，所述存储器与第二通讯模块相连接，所述第二通讯模块通过近场通讯技术与手持终端通信连接。

4.根据权利要求1所述的一种基于大数据的智慧城市垃圾回收检测系统，其特征在于，所述数据处理后台具体包括：

数据分流模块，用于接收各个手持终端上传的数据，根据手持终端上传的数据类型将数据分流到街道垃圾数据处理子系统或社区垃圾数据处理子系统；

街道垃圾数据处理子系统，用于处理街道垃圾回收数据，统计不同辖区街道不同时间段内各类型垃圾的回收数量；

社区垃圾数据处理子系统，用于处理社区垃圾回收数据，统计不同社区不同时间段内各类型垃圾的回收数量，基于人脸识别结果和垃圾回收数据对居民垃圾分类意识进行分级。

5.根据权利要求4所述的一种基于大数据的智慧城市垃圾回收检测系统，其特征在于，所述街道垃圾数据处理子系统具体包括：

第一数据记录子模块，用于识别手持终端上传的街道垃圾回收数据中的电子卡片信息，基于电子卡片信息判断街道垃圾回收数据归属于哪个街道垃圾桶，对相应街道垃圾桶的垃圾回收数据进行更新；

第一数据计算子模块，用于根据各个街道垃圾桶的垃圾回收数据计算不同时间段内街道垃圾桶各类型垃圾量的数据变化；

第一数据统计子模块，用于根据第一数据计算子模块的计算结果统计不同时期各个街道各类型垃圾的回收情况和变化情况，生成相应的统计报表。

6.根据权利要求4所述的一种基于大数据的智慧城市垃圾回收检测系统，其特征在于，所述社区垃圾数据处理子系统具体包括：

第二数据记录子模块，用于识别手持终端上传的社区垃圾回收数据识别编号，根据识别编号判断社区垃圾回收数据归属于哪个社区，对相应社区的垃圾回收数据进行更新；

第二数据计算子模块，用于根据各个社区的垃圾回收数据计算不同时间段内社区垃圾桶各类型垃圾量的数据变化；

第二数据统计子模块，用于根据第二数据计算子模块的计算结果统计不同时期各个社区各类型垃圾的回收情况和变化情况，生成相应的统计报表；

第三数据统计子模块，用于根据人脸识别摄像头的居民人脸识别结果和第二称重传感器的称重数据统计各个社区居民的垃圾分类投放次数，根据各个社区居民的垃圾分类投放次数计算社区居民的垃圾分类意识等级。

7.根据权利要求4所述的一种基于大数据的智慧城市垃圾回收检测系统，其特征在于，所述数据处理后台具体还包括：

异常数据检测模块，用于通过局部异常因子检测算法筛选出街道垃圾回收数据或社区垃圾回收数据中的异常数据；

关联因素提取模块，用于根据异常数据的产生时间，通过网络获取同时期相同地区发生的社会事件信息，通过灰色关联分析方法从社会事件信息中提取出影响垃圾数量变化的关键因素；

模型训练模块，用于基于异常数据和关键因素构建成对训练集，通过成对训练集对神经网络模型进行训练；

突发事件监控模块，用于通过网络实时监控各个辖区正在发生和将要发生的社会事件，在出现对应关键因素的社会事件时，获取社会事件并作为参数输入到神经网络模型中，获得关于地区垃圾数量的预测结果。

8.根据权利要求7所述的一种基于大数据的智慧城市垃圾回收检测系统，其特征在于，所述数据处理后台具体还包括：

人员监控模块，用于根据各个手持终端的在线状态和定位数据对垃圾回收人员进行监控；

人员调度模块，用于根据地区垃圾数量的预测结果和垃圾回收人员位置生成调度指令并发送至手持终端。

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