全文摘要
本实用新型涉及一种基于物联网的智能环卫箱监控系统，属于物联网技术领域。该系统包括数据采集装置、充电装置、智能控制盒、后台管理平台和终端设备；所述智能控制盒包括MCU、A\/D转换电路、电源转换模块、GPRS\/GPS模块、调试模块和时钟芯片；所述数据采集装置包括温度传感器、超声波探头和雷达，分别用于采集获取垃圾箱内温度、垃圾箱容量状态和垃圾箱所在位置。本实用新型实现了对环卫箱的智能实时监控，提高环卫箱的管理效率。
主设计要求
1.一种基于物联网的智能环卫箱监控系统，其特征在于，该监控系统包括数据采集装置、充电装置、智能控制盒、后台管理平台和终端设备；所述智能控制盒包括微控制单元MCU、A\/D转换电路、电源转换模块、GPRS\/GPS模块、调试模块和时钟芯片；所述数据采集装置通过A\/D转换电路与MCU连接；所述充电装置通过电源转换模块与MCU连接；所述时钟芯片和调试模块分别与MCU连接；所述MCU通过GPRS\/GPS模块与GPRS天线(1)\/GPS天线(2)连接，所述GPRS天线(1)\/GPS天线(2)通过无线网络与后台管理平台连接；所述后台管理平台通过短信或智能环卫管理APP对终端设备发送收运信息；所述智能控制盒分别将监控垃圾箱内温度、垃圾箱容量状态和垃圾箱所在位置信息上传至后台管理平台；所述数据采集装置包括温度传感器、超声波探头和雷达，分别用于采集获取垃圾箱内温度、垃圾箱容量状态和垃圾箱所在位置；所述后台管理平台接收来自智能控制盒的监控信息，并向终端设备发送收运信息；所述充电装置与所述智能控制盒连接，为智能控制盒和数据采集装置供电。
设计方案
1.一种基于物联网的智能环卫箱监控系统，其特征在于，该监控系统包括数据采集装置、充电装置、智能控制盒、后台管理平台和终端设备；所述智能控制盒包括微控制单元MCU、A\/D转换电路、电源转换模块、GPRS\/GPS模块、调试模块和时钟芯片；
所述数据采集装置通过A\/D转换电路与MCU连接；所述充电装置通过电源转换模块与MCU连接；所述时钟芯片和调试模块分别与MCU连接；所述MCU通过GPRS\/GPS模块与GPRS天线(1)\/GPS天线(2)连接，所述GPRS天线(1)\/GPS天线(2)通过无线网络与后台管理平台连接；所述后台管理平台通过短信或智能环卫管理APP对终端设备发送收运信息；
所述智能控制盒分别将监控垃圾箱内温度、垃圾箱容量状态和垃圾箱所在位置信息上传至后台管理平台；
所述数据采集装置包括温度传感器、超声波探头和雷达，分别用于采集获取垃圾箱内温度、垃圾箱容量状态和垃圾箱所在位置；
所述后台管理平台接收来自智能控制盒的监控信息，并向终端设备发送收运信息；
所述充电装置与所述智能控制盒连接，为智能控制盒和数据采集装置供电。
2.根据权利要求1所述的基于物联网的智能环卫箱监控系统，其特征在于，当系统升级时，所述后台管理平台通过群发信息给所有智能控制盒，直接控制智能控制盒服务器IP升级。
3.根据权利要求1所述的基于物联网的智能环卫箱监控系统，其特征在于，所述电源转换模块包括传感器电源、电量检测电量、MCU供电模块和GPRS\/GPS电源；所述传感器电源与A\/D转换电路连接并为其供电；所述MCU供电模块分别与MCU和时钟模块连接，并为其供电；所述GPRS\/GPS电源与GPRS\/GPS模块连接，并为其供电；其中，GPRS\/GPS模块供电和传感器供电由MCU进行开或关的控制，在平时待机模式下，关闭对其的供电以达到节能的目的。
4.根据权利要求1所述的基于物联网的智能环卫箱监控系统，其特征在于，所述雷达包括GPRS天线(1)\/GPS天线(2)安装在垃圾箱的顶部，用于接收和发射信号；所述超声波探头安装在垃圾箱的内部空间的盖子上。
5.根据权利要求3所述的基于物联网的智能环卫箱监控系统，其特征在于，每个环卫箱安装6个超声波探头，2个为1组，安装时需要按组来安装。
设计说明书
技术领域
本实用新型涉及物联网技术领域，涉及一种基于物联网的环卫箱智能监控系统。
背景技术
随着科技的发展，生活垃圾已经成为影响环境，影响人类生活，甚至影响人类生存环境的重要因素。大街小巷、旅游景点、校园内部到处充斥着人类的生活垃圾，从而垃圾桶也成为了人们日常生活中常见的必备品，每天成千上万个环卫工人，垃圾回收车辆忙碌在回收处理垃圾的第一线。回收处理垃圾是一件费时费力的工作，每天需耗费大量的人力物力，然而有些垃圾桶在不一定装满的情况下被回收，由此造成了车辆人员油料的极大浪费，也降低了回收处理的效率。
目前，虽然已有少量智能垃圾控制系统使用，但是该类系统在升级过程中，工作人员必须到现场垃圾箱处，现场对安装在垃圾箱上的控制器进行IP的更新，因此不具有适用性。
实用新型内容
有鉴于此，本实用新型的目的在于提供一种基于物联网的环卫箱智能监控系统及方法，实现对环卫箱的智能实时监控和系统升级，提高环卫箱的管理效率，并降低垃圾回收管理成本。
为达到上述目的，本实用新型提供如下技术方案：
一种基于物联网的智能环卫箱监控系统，包括数据采集装置、充电装置、智能控制盒、后台管理平台和终端设备；所述智能控制盒包括微控制单元(Microcontroller Unit，MCU)、A\/D 转换电路、电源转换模块、GPRS\/GPS模块、调试模块和时钟芯片；
所述数据采集装置通过A\/D转换电路与MCU连接；所述充电装置通过电源转换模块与 MCU连接；所述时钟芯片和调试模块分别与MCU连接；所述MCU通过GPRS\/GPS模块与GPRS\/GPS天线连接，所述GPRS\/GPS天线通过无线网络与后台管理平台连接；所述后台管理平台通过短信或智能环卫管理APP对终端设备发送收运信息；
所述智能控制盒分别将监控垃圾箱内温度、垃圾箱容量状态和垃圾箱所在位置信息上传至后台管理平台；
所述数据采集装置包括温度传感器、超声波探头和雷达，分别用于采集获取垃圾箱内温度、垃圾箱容量状态和垃圾箱所在位置；
所述后台管理平台接收来自智能控制盒的监控信息，并向终端设备发送收运信息；
所述充电装置与所述智能控制盒连接，为智能控制盒和数据采集装置供电。
进一步，当系统升级时，所述后台管理平台通过群发信息给所有智能控制盒，直接控制智能控制盒服务器IP升级。
进一步，所述电源转换模块包括传感器电源、电量检测电量、MCU供电模块和GPRS\/GPS 电源；所述传感器电源与A\/D转换电路连接并为其供电；所述MCU供电模块分别与MCU和时钟模块连接，并为其供电；所述GPRS\/GPS电源与GPRS\/GPS模块连接，并为其供电；其中，GPRS\/GPS模块供电和传感器供电由MCU进行开或关的控制，在平时待机模式下，关闭对其的供电以达到节能的目的。
进一步，所述雷达包括GPRS\/GPS天线安装在垃圾箱的顶部，用于接收和发射信号；所述超声波探头安装在垃圾箱的内部空间的盖子上。
进一步，每个环卫箱安装6个超声波探头，2个为1组，安装时需要按组来安装。
进一步，所述后台管理平台包括展示模块、告警模块和设备管理模块；所述后台管理平台由超级管理员、区域管理员和设备管理员共同管理；
所述展示模块展示设备管理员管理的区域名称、设备管理员管理的设备数量、正常设备数量、报警设备数量、月度业务报警次数和月度故障报警次数等统计信息；
所述告警模块展示正在报警或者预警的智能环卫箱的信息；
所述设备管理模块管理职能环卫箱的设备信息，包括设备名、位置信息、区域信息、区域管理员、设备管理员、运营商和SIM卡编码地址(即ICCID号)。
进一步，所述报警分为业务报警和故障报警，所述业务报警包括电量报警和容量报警，所述故障报警包括温度报警、巡检报警和新设备报警；
所述预警包括电量预警和容量预警；
当智能环卫箱的电量、容量或者温度值超过系统设定的报警值(后台设置)，则给设备管理员推送一条报警消息，通知设备管理员尽快处理；
如果设备管理员超过一定的时间(后台设置)没有处理该条报警信息，则系统自动给设备管理员发送的一条报警短信。
本实用新型的有益效果在于：
(1)本实用新型所述系统采用低功耗设计和节能的管理，使得整个电路系统的供电需求被降到了最低，蓄电池能够续航更长的时间。
(2)本实用新型所述系统将GPRS\/GPS天线全部集成到智能控制盒上，只留出了传感器的安装接口，供电接口，调试接口，使得系统更小巧能活，集成度高，便于安装。
(3)本实用新型所述的智能控制盒全部采用金属外壳和航空接插件，具有更高的可靠性和抗干扰性，具有较好的EMI\/EMC，具有防震指标。
(4)本实用新型能够及时的以短讯的方式通知环卫人员垃圾站点的状态，并且通过APP 快速导航，使得环卫工人能够尽快准确的定位垃圾站点，及时处理垃圾。
附图说明
为了使本实用新型的目的、技术方案和有益效果更加清楚，本实用新型提供如下附图进行说明：
图1为本实用新型所述监控系统的整体架构图；
图2为本实用新型所述监控系统内部结构图；
图3为本实用新型所述智能监控盒的整体结构图；
附图标记：1-GPRS天线；2-GPS天线；3-电源接口。
具体实施方式
下面将结合附图，对本实用新型的优选实施例进行详细的描述。
如图1～图3所示，本实用新型所述的基于物联网的智能环卫箱监控系统，包括数据采集装置、充电装置、智能控制盒、后台管理平台和终端设备；所述智能控制盒包括微控制单元 MCU、A\/D转换电路、电源转换模块、GPRS\/GPS模块、调试模块和时钟芯片；
数据采集装置通过A\/D转换电路与MCU连接；所述充电装置通过电源转换模块与MCU 连接；所述时钟芯片和调试模块分别与MCU连接；MCU通过GPRS\/GPS模块与GPRS\/GPS 天线连接，GPRS\/GPS天线通过无线网络与后台管理平台连接；所述后台管理平台通过短信或智能环卫管理APP对终端设备发送收运信息；智能控制盒分别将监控垃圾箱内温度、垃圾箱容量状态和垃圾箱所在位置信息上传至后台管理平台；当系统升级时，所述后台管理平台通过群发信息给所有智能控制盒，直接控制智能控制盒服务器IP升级；
数据采集装置包括温度传感器、超声波探头和雷达，分别用于采集获取垃圾箱内温度、垃圾箱容量状态和垃圾箱所在位置；后台管理平台接收来自智能控制盒的监控信息，并向终端设备发送收运信息；充电装置与所述智能控制盒连接，为智能控制盒和数据采集装置供电；所述充电装置采用蓄电池方式供电，还可采用太阳能充电方式供电。
电源转换模块包括传感器电源、电量检测电量、MCU供电模块和GPRS\/GPS电源；所述传感器电源与A\/D转换电路连接并为其供电；所述MCU供电模块分别与MCU和时钟模块连接，并为其供电；所述GPRS\/GPS电源与GPRS\/GPS模块连接，并为其供电；其中，GPRS\/GPS 模块供电和传感器供电由MCU进行开或关的控制，在平时待机模式下，关闭对其的供电以达到节能的目的。
所述雷达包括GPRS\/GPS天线安装在垃圾箱的顶部，用于接收和发射信号；所述超声波探头安装在垃圾箱的内部空间的盖子上。每个环卫箱安装6个超声波探头，2个为1组，安装时需要按组来安装。本实用新型所述的智能环卫箱站点需要进行编号分组，以及区域划分，便于后期的伟豪管理。
后台管理平台包括展示模块、告警模块和设备管理模块；所述后台管理平台由超级管理员、区域管理员和设备管理员共同管理；超级管理员可以登录后台管理系统，管理区域管理员，设备管理员，智能垃圾箱设备；一个区域管理员可以给自己权限区域内的设备管理员分配他们管理的设备，也可以查看他所管理区域的设备情况；设备管理员可以登录智能垃圾箱管理APP 查看智能垃圾箱的设备情况。
所述展示模块展示设备管理员管理的区域名称、设备管理员管理的设备数量、正常设备数量、报警设备数量、月度业务报警次数和月度故障报警次数等统计信息。
所述告警模块展示正在报警或者预警的智能环卫箱的信息；所述报警分为业务报警和故障报警，所述业务报警包括电量报警和容量报警，所述故障报警包括温度报警、巡检报警和新设备报警；所述预警包括电量预警和容量预警；当智能环卫箱的电量、容量或者温度值超过系统设定的报警值(后台设置)，则给设备管理员推送一条报警消息，通知设备管理员尽快处理；如果设备管理员超过一定的时间(后台设置)没有处理该条报警信息，则系统自动给设备管理员发送的一条报警短信。所有的报警和预警信息，都在该设备返回的数据正常之后自动清除。
所述设备管理模块管理职能环卫箱的设备信息，包括设备名、位置信息、区域信息、区域管理员、设备管理员、运营商和SIM卡编码地址(即ICCID号)。设备管理员可以根据智能垃圾箱的设备ID和设备名查询某个智能垃圾箱。
所述智能环卫箱监控系统整体工作流程为：蓄电池为智能控制盒以及多路传感器供电，智能控制盒对垃圾箱内的容量和温度进行采集，与GPS位置信号一同通过无线传输至基站，基站再传输至后台数据管理管理中心。后台数据中心对每个垃圾箱站点的上报数据进行监控，当垃圾箱容量已经装满，或者垃圾箱温度上报异常时，通过手机短信或者手机APP以及PC机登录刷新查看等方式通知环卫人员对垃圾箱进行实时的管理。
实施例：
MCU选型及工作模式的选定：为达到低功耗节能省电的目的，MCU选用mps430系列低功耗单片机，通过外部定时器来控制mps430的工作模式切换：暂时拟定以每两个小时通过定时器中断来唤醒MCU到工作模式，上报完容量、温度、GPS数据之后又重新返回到低功耗待机模式。 (当遇到温度过高时，也可直接唤醒MCU报警)。在满足设计性能的前提下，尽量采用低功耗元器件。
检测雷达选型：5CM-8M倒车雷达防水型超声波探头，采用收发一体的防水带线探头，运用非接触试超声波探测技术设计而成，在20cm至800cm范围内，能够准确探测出与平面物体间的距离。体积小，使用便捷；功耗低,先择低功耗模式时<20ua；使用电压宽3-5.5V工作电压，测量精度高最高分辨率1mm精度，抗干扰强，一体化封闭式防水带线探头，适用于潮湿、恶劣的测量场。
温度传感器选型：选用精密铂电阻测温探头PT100热电偶，防水，耐高温200度。
GPRS\/GPS模块选型：选用SIM808,支持收发短信、电话、GPRS数据、GPS，支持HTTP协议，支持DTMF解码和支持彩信等；
智能控制盒与后台数据管理中心的数据传输协议选择：传输协议选择一个数据帧为单位的方式进行传输，每帧9个字节，格式如表1所示：
表1一个数据帧的9个字节表示
申请码:申请号:CN201920050212.9 申请日:2019-01-11 公开号:公开日:国家:CN 国家/省市:85(重庆) 授权编号:CN209486484U 授权时间:20191011 主分类号:G05B 19/042 专利分类号:G05B19/042 范畴分类:40E; 申请人:重庆彬田科技有限公司 第一申请人:重庆彬田科技有限公司 申请人地址:400060 重庆市南岸区环湖路14号聚丰花园A1-2-6 发明人:罗显彬;胡梦江;廖明燚;邓宜荣 第一发明人:罗显彬 当前权利人:重庆彬田科技有限公司 代理人:杨柳岸 代理机构:11275 代理机构编号:北京同恒源知识产权代理有限公司 优先权:关键词:当前状态:审核中 类型名称:外观设计
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