隨著人類社會經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展和人民生活水平的提高，環(huán)保問題成為人們越來越關(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，主要存在以下問題： 1、經(jīng)常會出現(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)主要靠人工定時巡查，無法及時獲知，存在清理滯后或人工、垃圾收運車白跑一趟，浪費人力、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，實時監(jiān)測垃圾桶的滿溢狀態(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。平臺對數(shù)據(jù)進(jìn)行分析處理，實現(xiàn)垃圾桶狀態(tài)的實時可視化、清運路線的智能規(guī)劃以及異常情況（如滿溢、著火）的自動告警，從而顯著提升環(huán)衛(wèi)作業(yè)效率，降低運營成本，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 |
| 清運效率 |
固定路線，空跑率高 |
動態(tài)調(diào)度，按需清運 |
減少30%無效行駛5 |
| 人工成本 |
需人工巡檢 |
自動告警，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：通過 圖像識別 判斷投放合規(guī)性7
- 政府?dāng)?shù)據(jù)對接：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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平臺應(yīng)用層
三、 核心硬件功能與選型
| 監(jiān)測類型 |
傳感器技術(shù) |
功能描述 |
技術(shù)參數(shù)建議 |
| 滿溢度監(jiān)測 |
超聲波測距 |
發(fā)射超聲波測量垃圾表面到桶頂?shù)木嚯x，精確計算滿溢百分比。 |
- 量程：0.3-2m
- 精度：±1cm
- 防護(hù)等級：IP67/IP68 |
| 溫度監(jiān)測 |
數(shù)字溫度傳感器 |
監(jiān)測桶內(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 |
三軸加速度計 |
檢測垃圾桶是否被撞倒、翻覆或移位。 |
- 檢測傾角、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
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遠(yuǎn)距離傳輸：單網(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：傳感器大部分時間處于休眠狀態(tài)，僅在特定時刻（如定時上報、觸發(fā)報警）喚醒發(fā)送數(shù)據(jù)，保障電池超長壽命。
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強穿透性：相較于Wi-Fi、ZigBee，LoRa信號穿透力更強，能有效覆蓋地下室、綠化帶等信號復(fù)雜區(qū)域。
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大容量連接：一個LoRa網(wǎng)關(guān)可輕松接入上千個垃圾桶傳感器，非常適合大規(guī)模、高密度的城市物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用。
五、 軟件平臺核心功能
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一張圖可視化管理
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智能清運調(diào)度
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多級預(yù)警與報警
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滿溢報警：當(dāng)滿溢度 > 90%時，系統(tǒng)自動標(biāo)記并推送報警。
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火災(zāi)預(yù)警：當(dāng)溫度 > 60℃時，觸發(fā)高溫報警，防范火災(zāi)。
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設(shè)備異常報警：垃圾桶被撞倒、移位或傳感器發(fā)生故障時，系統(tǒng)立即通知運維人員。
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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、數(shù)量配置提供數(shù)據(jù)支撐。
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清運效能分析：統(tǒng)計清運車輛的工作時長、里程、垃圾桶清運數(shù)量，量化考核績效。
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報表導(dǎo)出：自動生成各類運營報表，用于工作匯報和數(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。
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平臺分析：平臺接收數(shù)據(jù)，更新垃圾桶狀態(tài)，并判斷是否觸發(fā)報警或生成清運任務(wù)。
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告警與調(diào)度：管理人員和清運司機通過PC/APP接收信息，并按優(yōu)化路線進(jìn)行清運作業(yè)。
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確認(rèn)與反饋：清運完成后，司機可在APP上手動確認(rèn)，或系統(tǒng)通過滿溢度驟降自動判斷清運完成，更新狀態(tài)。
七、 方案價值
| 傳統(tǒng)管理模式痛點 |
本方案帶來的價值 |
| 固定路線清運：無論桶滿與否都按固定路線跑，效率低下，油料、人力浪費嚴(yán)重。 |
按需清運：只清運已滿的垃圾桶，提升清運效率30%以上，降低運營成本20%以上。 |
| 人工巡檢：依賴環(huán)衛(wèi)工人逐個檢查，耗時耗力，且無法及時發(fā)現(xiàn)問題。 |
無人化自動巡檢：7x24小時自動監(jiān)測，解放人力，實現(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，缺乏科學(xué)依據(jù)。 |
數(shù)據(jù)驅(qū)動決策：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)建了一個經(jīng)濟(jì)、高效、可靠的智能垃圾桶監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)。它不僅是環(huán)衛(wèi)工具的升級，更是城市管理模式的一次革新，為實現(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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