隨著人類社會(huì)經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展和人民生活水平的提高，環(huán)保問題成為人們?cè)絹碓疥P(guān)注的問題，垃圾箱垃圾站是城市環(huán)保管理所必不可少的組成部分，用于儲(chǔ)存垃圾，避免環(huán)境雜亂。但垃圾箱垃圾站的管理一直都是城市管理難點(diǎn)，主要存在以下問題： 1、經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)內(nèi)部垃圾過多，過多的垃圾溢出垃圾桶，導(dǎo)致垃圾雜亂，并且飄散，影響城市容貌； 2、隨著天氣不斷變熱，垃圾桶內(nèi)部溫度過高若有煙頭等容易產(chǎn)生垃圾自燃的情況，存在一定的火災(zāi)隱患，危害公共安全； 3、垃圾桶滿溢狀態(tài)主要靠人工定時(shí)巡查，無法及時(shí)獲知，存在清理滯后或人工、垃圾收運(yùn)車白跑一趟，浪費(fèi)人力、物力 以上問題急需技術(shù)改進(jìn)，幫助城市管理者根據(jù)每個(gè)垃圾箱的廢物水平和條件更好地管理其服務(wù)
一、 方案概述
本方案通過在城市垃圾桶內(nèi)部安裝LoRa無線傳感器，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)垃圾桶的滿溢狀態(tài)、內(nèi)部溫度等關(guān)鍵數(shù)據(jù)，并利用LoRaWAN網(wǎng)絡(luò)將數(shù)據(jù)遠(yuǎn)距離傳輸至云平臺(tái)。平臺(tái)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析處理，實(shí)現(xiàn)垃圾桶狀態(tài)的實(shí)時(shí)可視化、清運(yùn)路線的智能規(guī)劃以及異常情況（如滿溢、著火）的自動(dòng)告警，從而顯著提升環(huán)衛(wèi)作業(yè)效率，降低運(yùn)營成本，打造智慧化、精細(xì)化的城市環(huán)衛(wèi)管理系統(tǒng)。
二、 系統(tǒng)架構(gòu)
系統(tǒng)采用三層邏輯架構(gòu)，清晰穩(wěn)定。
圖表
工作原理：
四、效益分析
| 指標(biāo) |
傳統(tǒng)方式 |
LoRaWAN方案 |
優(yōu)化效果 |
| 清運(yùn)效率 |
固定路線，空跑率高 |
動(dòng)態(tài)調(diào)度，按需清運(yùn) |
減少30%無效行駛5 |
| 人工成本 |
需人工巡檢 |
自動(dòng)告警，減少巡檢 |
降低50%人力7 |
| 環(huán)保影響 |
垃圾堆積導(dǎo)致異味 |
及時(shí)清理，減少污染 |
投訴率下降60%5 |
五、擴(kuò)展功能
- 太陽能供電：適用于無市電區(qū)域（如公園、景區(qū)）6
- 垃圾分類監(jiān)測(cè)：通過 圖像識(shí)別 判斷投放合規(guī)性7
- 政府?dāng)?shù)據(jù)對(duì)接：符合 智慧城市 標(biāo)準(zhǔn)（如GB/T 36620-2018）4
六、典型應(yīng)用案例
圖表：
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感知層
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核心設(shè)備：集成LoRa模塊的智能監(jiān)測(cè)終端。
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部署位置：安裝在垃圾桶內(nèi)側(cè)頂部或壁面。
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功能：采集垃圾桶的滿溢度、溫度、姿態(tài)等數(shù)據(jù)。
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網(wǎng)絡(luò)層
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核心設(shè)備：LoRaWAN網(wǎng)關(guān)/基站。
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平臺(tái)應(yīng)用層
三、 核心硬件功能與選型
| 監(jiān)測(cè)類型 |
傳感器技術(shù) |
功能描述 |
技術(shù)參數(shù)建議 |
| 滿溢度監(jiān)測(cè) |
超聲波測(cè)距 |
發(fā)射超聲波測(cè)量垃圾表面到桶頂?shù)木嚯x，精確計(jì)算滿溢百分比。 |
- 量程：0.3-2m
- 精度：±1cm
- 防護(hù)等級(jí)：IP67/IP68 |
| 溫度監(jiān)測(cè) |
數(shù)字溫度傳感器 |
監(jiān)測(cè)桶內(nèi)溫度，預(yù)防因易燃垃圾自燃或煙頭引發(fā)的火災(zāi)。 |
- 范圍：-40℃ ~ +80℃
- 精度：±0.5℃ |
| 姿態(tài)監(jiān)測(cè) |
三軸加速度計(jì) |
檢測(cè)垃圾桶是否被撞倒、翻覆或移位。 |
- 檢測(cè)傾角、碰撞事件 |
| 通用特性 |
LoRa通信模塊 |
負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)無線傳輸。 |
- 協(xié)議：LoRaWAN
- 頻段：CN470, EU868等
- 發(fā)射功率：可調(diào) |
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供電單元 |
為傳感器供電。 |
- 鋰亞電池 + 太陽能電池板輔助供電
- 電池壽命：3-5年（依上報(bào)頻率而定） |
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外殼 |
保護(hù)內(nèi)部元器件。 |
- 材質(zhì)：ABS/PC塑料
- 耐腐蝕、抗沖擊 |
四、 LoRa技術(shù)在本方案中的核心優(yōu)勢(shì)
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遠(yuǎn)距離傳輸：?jiǎn)尉W(wǎng)關(guān)在 urban 環(huán)境下的覆蓋半徑可達(dá) 2-5公里，極大減少網(wǎng)關(guān)數(shù)量，降低網(wǎng)絡(luò)部署成本。
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低功耗：傳感器大部分時(shí)間處于休眠狀態(tài)，僅在特定時(shí)刻（如定時(shí)上報(bào)、觸發(fā)報(bào)警）喚醒發(fā)送數(shù)據(jù)，保障電池超長壽命。
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強(qiáng)穿透性：相較于Wi-Fi、ZigBee，LoRa信號(hào)穿透力更強(qiáng)，能有效覆蓋地下室、綠化帶等信號(hào)復(fù)雜區(qū)域。
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大容量連接：一個(gè)LoRa網(wǎng)關(guān)可輕松接入上千個(gè)垃圾桶傳感器，非常適合大規(guī)模、高密度的城市物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用。
五、 軟件平臺(tái)核心功能
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一張圖可視化管理
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智能清運(yùn)調(diào)度
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多級(jí)預(yù)警與報(bào)警
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滿溢報(bào)警：當(dāng)滿溢度 > 90%時(shí)，系統(tǒng)自動(dòng)標(biāo)記并推送報(bào)警。
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火災(zāi)預(yù)警：當(dāng)溫度 > 60℃時(shí)，觸發(fā)高溫報(bào)警，防范火災(zāi)。
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設(shè)備異常報(bào)警：垃圾桶被撞倒、移位或傳感器發(fā)生故障時(shí)，系統(tǒng)立即通知運(yùn)維人員。
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數(shù)據(jù)分析與決策支持
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滿溢規(guī)律分析：分析不同區(qū)域、不同類別垃圾桶的滿溢規(guī)律，為垃圾桶的合理布點(diǎn)、數(shù)量配置提供數(shù)據(jù)支撐。
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清運(yùn)效能分析：統(tǒng)計(jì)清運(yùn)車輛的工作時(shí)長、里程、垃圾桶清運(yùn)數(shù)量，量化考核績(jī)效。
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報(bào)表導(dǎo)出：自動(dòng)生成各類運(yùn)營報(bào)表，用于工作匯報(bào)和數(shù)據(jù)分析。
六、 工作流程
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數(shù)據(jù)采集：傳感器按預(yù)設(shè)間隔（如每30分鐘）或觸發(fā)條件（如滿溢度變化超過10%）采集數(shù)據(jù)。
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數(shù)據(jù)傳輸：數(shù)據(jù)通過LoRaWAN網(wǎng)絡(luò)發(fā)送至就近網(wǎng)關(guān)，再由網(wǎng)關(guān)轉(zhuǎn)發(fā)至云平臺(tái)。
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平臺(tái)分析：平臺(tái)接收數(shù)據(jù)，更新垃圾桶狀態(tài)，并判斷是否觸發(fā)報(bào)警或生成清運(yùn)任務(wù)。
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告警與調(diào)度：管理人員和清運(yùn)司機(jī)通過PC/APP接收信息，并按優(yōu)化路線進(jìn)行清運(yùn)作業(yè)。
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確認(rèn)與反饋：清運(yùn)完成后，司機(jī)可在APP上手動(dòng)確認(rèn)，或系統(tǒng)通過滿溢度驟降自動(dòng)判斷清運(yùn)完成，更新狀態(tài)。
七、 方案價(jià)值
| 傳統(tǒng)管理模式痛點(diǎn) |
本方案帶來的價(jià)值 |
| 固定路線清運(yùn)：無論桶滿與否都按固定路線跑，效率低下，油料、人力浪費(fèi)嚴(yán)重。 |
按需清運(yùn)：只清運(yùn)已滿的垃圾桶，提升清運(yùn)效率30%以上，降低運(yùn)營成本20%以上。 |
| 人工巡檢：依賴環(huán)衛(wèi)工人逐個(gè)檢查，耗時(shí)耗力，且無法及時(shí)發(fā)現(xiàn)問題。 |
無人化自動(dòng)巡檢：7x24小時(shí)自動(dòng)監(jiān)測(cè)，解放人力，實(shí)現(xiàn)精細(xì)化管理。 |
| 響應(yīng)滯后：垃圾桶滿溢造成環(huán)境污染后才發(fā)現(xiàn)和處理，影響市容。 |
事前預(yù)警：在滿溢前及時(shí)預(yù)警，從源頭避免垃圾落地，提升城市形象。 |
| 火災(zāi)隱患：無法及時(shí)發(fā)現(xiàn)垃圾桶內(nèi)易燃物陰燃，存在安全隱患。 |
安全防范：溫度監(jiān)測(cè)提供早期火災(zāi)預(yù)警，防患于未然。 |
| 缺乏數(shù)據(jù)支撐：垃圾桶布局、數(shù)量配置憑經(jīng)驗(yàn)，缺乏科學(xué)依據(jù)。 |
數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)決策：通過大數(shù)據(jù)分析，為城市規(guī)劃和管理提供科學(xué)的數(shù)據(jù)支持。 |
總結(jié)：本方案以LoRa物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)為核心，構(gòu)建了一個(gè)經(jīng)濟(jì)、高效、可靠的智能垃圾桶監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)。它不僅是環(huán)衛(wèi)工具的升級(jí)，更是城市管理模式的一次革新，為實(shí)現(xiàn)“智慧城市”和“無廢城市”的目標(biāo)提供了重要的基礎(chǔ)設(shè)施。
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