采用GPRS技術(shù)餐廚垃圾收集裝置設(shè)計(jì)及實(shí)現(xiàn)

1、采用gprs技術(shù)餐廚垃圾收集裝置設(shè)計(jì)及實(shí)摘要 本文針對(duì)當(dāng)前餐廚垃圾收集過程中市政管理部門無 法實(shí)時(shí)跟蹤監(jiān)控的情況，設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了 一種采用射頻id技 術(shù)的餐廚垃圾收集裝置，可實(shí)現(xiàn)對(duì)其鎖合結(jié)構(gòu)的控制，僅限 部分持有射頻id卡的人才能操作。該裝置根據(jù)其稱重傳感 器，可實(shí)時(shí)對(duì)收集到的餐廚垃圾進(jìn)行稱重，并通過gprs通 信模塊將位置信息、重量等信息上傳至遠(yuǎn)程控制中心，實(shí)現(xiàn) 了遠(yuǎn)程控制中心對(duì)其的實(shí)時(shí)跟蹤與監(jiān)控。經(jīng)過近一年的應(yīng)用 實(shí)踐，表明本文所設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)的智能餐廚垃圾收集系統(tǒng)具有耐 用、實(shí)用性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，減輕了市政管理部門的監(jiān)控工作量， 提高了工作效率。關(guān)鍵詞餐廚垃圾；gprs；射頻id；垃圾收集裝置中圖分類

2、號(hào)f294文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼a文章編號(hào)1674-6708(2012) 81-0138-020引言餐廚垃圾主要來源于餐飲服務(wù)業(yè)和企事業(yè)單位內(nèi)部食 堂產(chǎn)生的食余物。到目前為止，大部分城市的餐廚垃圾尚未 進(jìn)行規(guī)范化管理，收集容器擺放地環(huán)境臟亂，孳生和招引蚊、 蠅、鼠、障螂等害蟲；運(yùn)輸車輛不規(guī)范，易發(fā)生餐廚垃圾外 濺和傾灑，嚴(yán)重影響市容、市貌和交通；餐廚垃圾出城后作 為飼料銷售，未經(jīng)可靠處理即進(jìn)入人類食物鏈，危及人民群 眾的身體健康1-3 o因此，為了加強(qiáng)對(duì)餐廚垃圾的規(guī)范管 理與處理，對(duì)餐廚垃圾的收集裝置進(jìn)行監(jiān)控和管理4-6, 顯得優(yōu)為重要。然而，當(dāng)前國內(nèi)各大城市無法對(duì)餐廚垃圾收 集裝置進(jìn)行有效的管理和跟蹤。

3、為此，本文結(jié)合當(dāng)前應(yīng)用廣 泛的移動(dòng)通信gprs技術(shù)和射頻id識(shí)別技術(shù)7-9,并考慮 到餐廚垃圾的特點(diǎn)，研制出了一種智能餐廚垃圾收集桶，遠(yuǎn) 程監(jiān)控中心可實(shí)時(shí)地了解其位置和狀態(tài)信息，并對(duì)收集到的 餐廚垃圾進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)測，可避免餐廚垃圾收集、運(yùn)輸過程中 的不明去向等情況的發(fā)生。1餐廚垃圾管理中存在的問題為了加強(qiáng)城市餐廚垃圾管理，需要制訂城市餐廚垃圾處置和管理辦法，明確餐廚垃圾的范圍、管理處置的原則、組 織管理體制、各有關(guān)管理部門職責(zé)、市場有償運(yùn)行機(jī)制、餐 飲業(yè)主的責(zé)任和義務(wù)等，對(duì)餐廚垃圾從產(chǎn)生源頭、收運(yùn)過程 及后續(xù)處置進(jìn)行全過程監(jiān)管，實(shí)現(xiàn)依法管理。然而，當(dāng)前餐 廚垃圾管理中還存在收集無序，處置不規(guī)范的

4、問題。據(jù)鄭 州市調(diào)查在餐飲行業(yè)約有82. 5%的餐廚垃圾被直接用來喂豬 等牲畜，二次處理的僅占7. 2%,餐飲業(yè)主自行交由外來人員 拉運(yùn)處理的占88%,其中用人力三輪車方式收運(yùn)的占54. 6%,并且89%的餐飲業(yè)主對(duì)上門收集者不支付任何費(fèi)用，也不過問其去處，而約11%的餐飲業(yè)主向上門收集者支付了 一定的 處置費(fèi)用，約28%餐飲業(yè)主還向上門收集者收取費(fèi)用。然而, 市政管理部分要實(shí)現(xiàn)對(duì)上門收集者進(jìn)行跟蹤和監(jiān)管十分困 難，無法確定其去向。因此，需要建立一個(gè)專業(yè)的餐廚垃圾 收集隊(duì)伍，才能實(shí)現(xiàn)對(duì)餐飲垃圾的規(guī)范管理與處理，從技術(shù) 層面利用當(dāng)前移動(dòng)通信技術(shù)和rfid技術(shù)，構(gòu)建一個(gè)餐廚垃 圾跟蹤監(jiān)測系統(tǒng)顯得尤

5、為重要。2智能餐廚垃圾收集裝置在餐廚垃圾收集、運(yùn)輸過程中，關(guān)鍵在于實(shí)現(xiàn)對(duì)餐廚垃 圾收集裝置的跟蹤與定位。這里，本文設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了一個(gè)智 能餐廚垃圾收集裝置，安裝有agps定位模塊、rfid智能模 塊、以及超聲波測位儀等傳感器部件，可實(shí)現(xiàn)對(duì)餐廚垃圾收 集裝置中的池水量進(jìn)行實(shí)時(shí)的監(jiān)控并根據(jù)相應(yīng)的情況提供 提示報(bào)警信息。2.1智能餐廚垃圾收集裝置的結(jié)構(gòu)餐廚垃圾收集裝置，包含“沿水桶”和“承載小車”等 兩部分，其中冊(cè)水桶的容置腔是用于收集池水的容器，并且 容置腔上蓋與泄水桶間設(shè)有“鎖合結(jié)構(gòu)”，能使上蓋鎖合在 汩水桶上并保持汩水桶的密封。而承載小車的承載板下方設(shè) 安裝滾輪，承載板上方設(shè)有推把和冊(cè)水桶固定的

6、裝置，沿水 桶可穩(wěn)定地放置在汩水桶的固定裝置上。這樣，工作人員可 隨意移動(dòng)淚水桶的位置，以便淚水的收集。2.2餐廚垃圾收集裝置的智能控制系統(tǒng)在冊(cè)水桶上安裝有智能控制系統(tǒng)，記錄沿水桶的重量和 編號(hào)等信息，通過鎖合機(jī)構(gòu)控制容置腔上蓋的開啟與閉合。 該智能控制系統(tǒng)包括稱重傳感器、超聲波物位測量模塊、 agps模塊、id卡系統(tǒng)、gprs通信模塊、數(shù)據(jù)斷電存儲(chǔ)系統(tǒng)、 電池電量監(jiān)測系統(tǒng)、操作面板、電源等部分，如圖1所示。圖1汩水桶上的智能控制系統(tǒng)實(shí)際上，智能控制系統(tǒng)可安裝在池水桶或承載小車上， 將鎖合結(jié)構(gòu)與控制單元連接，以便用電子鑰匙打開鎖閉的汩 水桶，將通過遠(yuǎn)程通訊模塊，實(shí)時(shí)地將監(jiān)測數(shù)據(jù)傳送到遠(yuǎn)程 監(jiān)測

7、控制中心。同時(shí)，冊(cè)水桶安裝有射頻id標(biāo)簽，通過手 持射頻讀寫裝置，可實(shí)現(xiàn)對(duì)汩水桶上蓋的閉合控制，其他各 主要功能模塊的作用可描述如下。2.2. 1操作系統(tǒng)汨水桶的智能控制系統(tǒng)需要多種硬件、軟件的協(xié)同工 作，需要一個(gè)嵌入式操作系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)對(duì)硬件資源的數(shù)據(jù)采集與 發(fā)送（如：gprs遠(yuǎn)程通信模塊、gps定位數(shù)據(jù)的獲取等）， 作為上層智能控制程序的底層支撐平臺(tái)。這樣，智能控制程 序可作為嵌入式操作系統(tǒng)中的一個(gè)子程序?qū)崿F(xiàn)對(duì)整個(gè)智能 控制系統(tǒng)的監(jiān)測與控制。這樣，本文采用uclinux操作系統(tǒng)作為嵌入式遠(yuǎn)程控制 端的軟件平臺(tái)，其源代碼開放、內(nèi)核小，非常適合運(yùn)行在沒 有mcu的嵌入式微處理器上，并且uclinux

8、操作系統(tǒng)具有強(qiáng) 大的網(wǎng)絡(luò)功能。同時(shí)，該操作系統(tǒng)也支持多任務(wù)并發(fā)運(yùn)行， 可采用多任務(wù)編程方法。這樣，遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)的每個(gè)功能可 作為一個(gè)獨(dú)立的任務(wù)來實(shí)現(xiàn)，這大大地增強(qiáng)了系統(tǒng)軟件的可 靠性、穩(wěn)定性，也便于以后的維護(hù)和升級(jí)，并提供了圖形用 戶接口（gui）、并擴(kuò)展操作面板的控制按鍵。2. 2.2智能控制模塊作為嵌入式操作系統(tǒng)的一個(gè)子程序，通過操作系統(tǒng)的底 層硬件支持，可實(shí)現(xiàn)對(duì)gprs、agps、稱重測量、超聲波物位 測量模塊、電池狀態(tài)監(jiān)測模塊、id卡讀卡器等模塊的數(shù)據(jù)采 集、遠(yuǎn)程通信。同時(shí)，作為智能控制系統(tǒng)中的控制指揮中心, 通過擴(kuò)展的操作面板提供了人機(jī)接口介面。2. 2. 3操作面板操作面板所有功能

9、的實(shí)現(xiàn)均是在這個(gè)嵌入式系統(tǒng)中實(shí) 現(xiàn)，控制面板，包括顯示屏、上蓋開關(guān)按鈕、鎖緊按鈕、警 示燈及揚(yáng)聲器，顯示屏與所述智能控制模塊連接，顯示該智 能汩水桶的各項(xiàng)數(shù)據(jù)，便于使用者觀察。2. 2.4稱重系統(tǒng)采用稱重傳感器實(shí)現(xiàn)，可檢測汩水桶中餐廚垃圾的重 量，并結(jié)合超聲波物位傳感器，確定油水桶中的餐廚垃圾重 量，以避免超過汩水桶的負(fù)荷造成對(duì)汩水桶的損壞。稱重傳 感器設(shè)置于泄水桶的底部，并將相關(guān)的檢測信號(hào)輸送至功能 控制單元中。2. 2.5 id卡系統(tǒng)id卡系統(tǒng)安裝在池水桶上，用于實(shí)現(xiàn)對(duì)汩水桶上蓋的鎖 合控制，即用作電子鑰匙，并作為對(duì)活水桶的標(biāo)識(shí)，當(dāng)油水 桶在盛滿活水被送往汩水收集處或者需要臨時(shí)打開冊(cè)水桶

10、時(shí)，通過射頻id標(biāo)簽對(duì)應(yīng)配置的電子鑰匙，直接打開被鎖 閉的活水桶。2. 2. 6電池電量監(jiān)測系統(tǒng)電池電量監(jiān)測系統(tǒng)實(shí)際上是一個(gè)控制面板的小程序，可 能實(shí)時(shí)獲得電池的電量信息，類似于筆記本中的電池管理軟 件，當(dāng)電池電量小于特定的數(shù)值時(shí)，提供提示信息，并且遠(yuǎn) 程的監(jiān)控中心也可觀察到其電量的變化。2. 2.7超聲波物位測量模塊采用超聲波物位測量模塊檢測汩水桶內(nèi)汩水物位，當(dāng)汩 水物位達(dá)到設(shè)定值，鎖閉所述上蓋。在收集人員將沿水倒入 汩水桶收集的過程中，如果檢測到淚水桶內(nèi)的物位已經(jīng)到達(dá) 設(shè)定滿物位的位置時(shí)，該汩水桶的上蓋將鎖閉，而無法被打 開。2.2.8遠(yuǎn)程定位模塊agps淚水桶上安裝有agps遠(yuǎn)程定位系統(tǒng)

11、，可對(duì)汨水桶進(jìn)行 全程定位，防止沿水桶在收集和運(yùn)輸回收的整個(gè)過程當(dāng)中出 現(xiàn)丟失或失竊的情況。2. 2. 9 gprs通信模塊用于和遠(yuǎn)程控制中心的數(shù)據(jù)通信，將冊(cè)水桶的位置信 息、重量、標(biāo)識(shí)信息、電池電量等信息上傳到的遠(yuǎn)程控制中 心，實(shí)現(xiàn)對(duì)冊(cè)水桶的實(shí)時(shí)跟蹤與監(jiān)測，避免其他意外情況的 發(fā)生。2. 2. 10數(shù)據(jù)斷電存儲(chǔ)系統(tǒng)為了避免意外斷電，造成泄水桶相關(guān)數(shù)據(jù)信息的丟失， 系統(tǒng)設(shè)為備用電池，在意外情況下提供特定時(shí)間的電量，將 監(jiān)測的汩水桶保存其本身的存儲(chǔ)器上，以待系統(tǒng)重啟時(shí)，恢 復(fù)監(jiān)測到的數(shù)據(jù)信息。2. 2. 11電源系統(tǒng)為沿水桶上的智能控制單元提供電源，可隨時(shí)查詢電量 并即時(shí)提示，該電源系可采用蓄電

12、池供電，可采用常規(guī)電池 充電。2.3操作步驟本文所設(shè)計(jì)的餐廚垃圾收集裝置，具有操作簡單、實(shí)用 性好等優(yōu)點(diǎn)，其操作步驟可簡單的描述如下：1）在餐館或其他冊(cè)水收集場合下，操作人員打開池水 桶上蓋，將油水倒入該汩水桶中，然后關(guān)閉上蓋。冊(cè)水桶設(shè) 有沿水桶重量的測量裝置，若沿水異常外流且外流量超過設(shè) 定的數(shù)值時(shí)，冊(cè)水桶上蓋將自動(dòng)鎖閉，無法被操作人員打開。 同時(shí)，冊(cè)水桶測量裝置記錄異常情況，儲(chǔ)存后并遠(yuǎn)程傳送監(jiān) 測中心；2）當(dāng)冊(cè)水重量達(dá)到設(shè)定值時(shí)，汩水量達(dá)到沿水桶的容 量，鎖合機(jī)構(gòu)鎖閉上蓋；3）工作人員將汩水桶運(yùn)至汩水收集處，由監(jiān)管人員使 用與各個(gè)冊(cè)水桶對(duì)應(yīng)的電子鑰匙分別開啟淚水桶，并將汩水 桶中的汨水倒出

13、，完成淚水的收集作業(yè)。在餐廚垃圾采集、運(yùn)輸?shù)倪^程中，本系統(tǒng)可有效地避免 了沿水出現(xiàn)異常流失的情況，并可實(shí)現(xiàn)對(duì)監(jiān)控餐廚垃圾的實(shí) 時(shí)跟蹤。2.4智能餐廚垃圾收集裝置的特點(diǎn)本文設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)的智能餐廚垃圾收集裝置，具有結(jié)實(shí)耐 用、密封好、實(shí)用性強(qiáng)、易沖洗、可量化定制等優(yōu)點(diǎn)，便于 大規(guī)模的推廣應(yīng)用。該收集裝置可根據(jù)容量大小分為大號(hào)、 中號(hào)、小號(hào)類型，滿足不同單位的需要。同時(shí)，該智能化 的收集裝置可以采用當(dāng)前液化氣瓶子管理機(jī)制，由餐廚垃 圾產(chǎn)生單位向?qū)I(yè)收運(yùn)單位租用，以降低從業(yè)者的經(jīng)濟(jì)負(fù) 擔(dān)，從而減小推廣難度。經(jīng)過近一年的應(yīng)用效果，本文設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)的智能餐廚垃 圾收集裝置并沒有出現(xiàn)損壞、故障，導(dǎo)致餐廚垃圾外漏等

14、情 況。同時(shí)，冊(cè)水桶所配備的智能化控制單元，能夠及時(shí)地將 餐廚垃圾收集裝置的實(shí)時(shí)信息傳送到遠(yuǎn)程監(jiān)控中心，極大地 減少了市政環(huán)衛(wèi)部門的管理難度，提高了工作效率。3結(jié)論本文利用agps、射頻id和gprs通信等技術(shù)，設(shè)計(jì)并實(shí) 現(xiàn)了一個(gè)智能化的餐廚垃圾收集裝置，可實(shí)時(shí)地將其相關(guān)的 位置、重量等相關(guān)信息上傳到遠(yuǎn)程控制中心，實(shí)現(xiàn)了對(duì)餐廚 垃圾的跟蹤和監(jiān)控，減少環(huán)衛(wèi)管理部門的工作量，提高了管 理效率，從而避免餐廚垃圾再次進(jìn)入食品領(lǐng)域事件的發(fā)生。參考文獻(xiàn)1 彭霞.北京市餐廚垃圾收集運(yùn)輸處理管理辦法解 讀.城市管理與科技,2009 (2)： 49.2 邢汝明，吳文偉，王建民，李?，摫本┦胁蛷N垃圾 管理對(duì)策探討j.環(huán)境衛(wèi)生工程,2006, 12, 14 (6)： 58-61.3 方戰(zhàn)強(qiáng)，吳堅(jiān)，鮑倫軍.餐廚垃圾處置方法探討j. 華南師范大學(xué)學(xué)報(bào)：自然科學(xué)版，2007, 2 (1)： 70-74.4 沈雪海，俞覬覦.餐廚垃圾的管理和處置j.今日科 技，2003, 10： 43-44.5 梁順文，喬瑋，吳學(xué)龍深圳市城市有機(jī)垃圾處置現(xiàn) 狀與資源化利用研究j.環(huán)境衛(wèi)生工程，2009, 17(6)：