基于物聯(lián)網(wǎng)智慧公廁解決方案

吳梅

摘 要：文中提出的智慧公廁解決方案基于ZigBee，LoRaWAN等無(wú)線通信以及RS 485通信技術(shù)，通過(guò)智能網(wǎng)關(guān)、無(wú)線設(shè)備、無(wú)線采集設(shè)備、無(wú)線連接及控制設(shè)備，搭載相應(yīng)的設(shè)備，如人流計(jì)數(shù)攝像頭、溫濕度傳感器、有毒有害氣體傳感器、臭氣氣體傳感器、紅外坑位檢測(cè)、一鍵報(bào)警、智能除臭噴霧器等，并將獲取的數(shù)據(jù)傳至云平臺(tái)，通過(guò)后臺(tái)綜合管理系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)對(duì)智慧公廁的管理。該方案達(dá)到改善公廁保潔服務(wù)、降低公廁運(yùn)營(yíng)成本、提高應(yīng)急處理能力、實(shí)時(shí)掌握一線管理和作業(yè)水平的管理目標(biāo)，并通過(guò)對(duì)公廁數(shù)據(jù)的大數(shù)據(jù)收集為環(huán)衛(wèi)管理部門進(jìn)行經(jīng)營(yíng)管理和決策提供強(qiáng)有力的數(shù)據(jù)支持。

關(guān)鍵詞：智慧公廁;物聯(lián)網(wǎng);ZigBee;LoRaWAN;RS 485;云平臺(tái)

中圖分類號(hào)：TP212.1文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：2095-1302（2019）08-00-03

0 引 言

隨著智慧城市在全國(guó)范圍內(nèi)的推廣，隨之而來(lái)的“公廁革命”也應(yīng)聲面出，智慧公廁一詞也成為一個(gè)新術(shù)語(yǔ)，在各類媒體上也頻繁出現(xiàn)。目前為止智慧公廁一詞官方尚未做出明確定義。

智慧公廁應(yīng)該包括以下兩方面含義：

（1）公廁改造。結(jié)合公廁用戶的需求，通過(guò)無(wú)線通信、物聯(lián)網(wǎng)、云服務(wù)等技術(shù)實(shí)現(xiàn)公廁的智能通風(fēng)、智能照明、智能除臭等，以提升公廁服務(wù)品質(zhì)、優(yōu)化管理質(zhì)量為目標(biāo)，從設(shè)計(jì)、應(yīng)用、管理上實(shí)現(xiàn)線下技術(shù)應(yīng)用及線上可視化管理;

（2）公廁智慧管理。智慧管理側(cè)重于通過(guò)各類傳感器技術(shù)采集、無(wú)線通信傳輸、云平臺(tái)存儲(chǔ)，并實(shí)現(xiàn)對(duì)公廁運(yùn)營(yíng)過(guò)程中產(chǎn)生的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析和統(tǒng)計(jì)，通過(guò)監(jiān)控指揮平臺(tái)實(shí)時(shí)進(jìn)行遠(yuǎn)程管控，以實(shí)現(xiàn)對(duì)公廁的環(huán)境檢測(cè)及控制。

智慧公廁是將公廁改造和智慧管理兩者有機(jī)結(jié)合，通過(guò)改造公廁基礎(chǔ)設(shè)施，提升公廁服務(wù)質(zhì)量。通過(guò)對(duì)公廁各類傳感器數(shù)據(jù)的采集分析可快速發(fā)現(xiàn)問(wèn)題并解決問(wèn)題，提升公廁管理品質(zhì)，為用戶提供良好的如廁環(huán)境。智慧公廁解決方案采用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)架構(gòu)，依托大數(shù)據(jù)、智能傳感、移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)與PC端云計(jì)算技術(shù)，對(duì)公廁服務(wù)所涉及到的人、物、事進(jìn)行全過(guò)程實(shí)時(shí)管理，合理設(shè)計(jì)規(guī)劃公廁管理模式，提升公廁保潔作業(yè)質(zhì)量，降低公廁運(yùn)營(yíng)成本，提高應(yīng)急處理能力，實(shí)時(shí)掌握一線管理和作業(yè)水平，提高管理效率，為日常經(jīng)營(yíng)管理和決策提供強(qiáng)有力的數(shù)據(jù)支持。

1 方案概述

1.1 方案設(shè)計(jì)基本原則

方案設(shè)計(jì)基本原則如下。

（1）先進(jìn)性。設(shè)計(jì)方案中立足先進(jìn)技術(shù)，采用最新的物聯(lián)網(wǎng)相關(guān)技術(shù);服務(wù)器和網(wǎng)絡(luò)方面，以優(yōu)化通信流量，提高系統(tǒng)的管理性和安全性為重點(diǎn)。

（2）成熟性。本方案中的硬件設(shè)備、軟件架構(gòu)、通信技術(shù)、設(shè)計(jì)準(zhǔn)則已經(jīng)在全球市場(chǎng)上得到了廣泛的技術(shù)應(yīng)用。

（3）可擴(kuò)展性。所有推薦的產(chǎn)品均考慮到隨著應(yīng)用的逐步完善和接入應(yīng)用的逐漸增加，系統(tǒng)還能夠進(jìn)行不斷擴(kuò)展的要求。

（4）集成性。本方案中軟硬件系統(tǒng)之間可以方便實(shí)現(xiàn)集成，使用戶無(wú)需從事于系統(tǒng)平臺(tái)的集成和開發(fā)，而將精力集中到軟件的管理和運(yùn)維中。集成的應(yīng)用系統(tǒng)降低了系統(tǒng)維護(hù)的難度和要求，方便用戶日后使用和管理。

（5）標(biāo)準(zhǔn)性。在現(xiàn)代綜合信息服務(wù)領(lǐng)域，以多業(yè)務(wù)、多網(wǎng)絡(luò)、多終端融合及價(jià)值鏈延伸，努力使信息化成果惠及社會(huì)各行業(yè)和廣大群眾，為行業(yè)和企業(yè)提供針對(duì)性的信息化解決方案，產(chǎn)品始終嚴(yán)格遵守各級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，在還沒(méi)有形成標(biāo)準(zhǔn)的新領(lǐng)域內(nèi)也積極倡導(dǎo)標(biāo)準(zhǔn)的形成。從網(wǎng)絡(luò)協(xié)議到操作系統(tǒng)，全部遵循通用的國(guó)際或行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。

1.2 系統(tǒng)架構(gòu)

系統(tǒng)架構(gòu)如圖1所示。頂層應(yīng)用使用各路終端實(shí)現(xiàn)，采集設(shè)備多為傳感器等集成設(shè)備，環(huán)境控制設(shè)備多為ZigBee控制端;管控中心部署在云端，與所有公廁在公網(wǎng)相連，進(jìn)行業(yè)務(wù)處理;物聯(lián)數(shù)據(jù)云服務(wù)器處理所有傳感器數(shù)據(jù)的采集、建模、統(tǒng)計(jì)分析以及設(shè)施設(shè)備的直接動(dòng)作控制。

1.3 系統(tǒng)功能

系統(tǒng)功能如圖2所示。本解決方案主要通過(guò)公廁中的各類傳感器收集環(huán)境、人流、坑位使用、照明、消耗品使用等數(shù)據(jù)，并傳輸?shù)皆破脚_(tái);通過(guò)云平臺(tái)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析及管理;通過(guò)大屏幕顯示各類數(shù)據(jù)，并可進(jìn)行廣播提醒，還能夠顯示科普宣傳信息。

1.4 系統(tǒng)硬件

系統(tǒng)硬件如圖3所示。

1.5 網(wǎng)絡(luò)拓?fù)湓O(shè)計(jì)

1.5.1 設(shè)備網(wǎng)絡(luò)拓?fù)?/p>

傳感器設(shè)備全部通過(guò)ZigBee進(jìn)行數(shù)據(jù)的傳輸，并通過(guò)傳統(tǒng)的互聯(lián)網(wǎng)進(jìn)行服務(wù)及管理[1]，如圖4所示。

1.5.2 管控平臺(tái)云拓?fù)?/p>

通過(guò)云服務(wù)提供高效、安全可靠、處理能力可彈性伸縮的計(jì)算服務(wù)，如圖5所示。

2 系統(tǒng)優(yōu)勢(shì)

2.1 管控平臺(tái)云端部署

管控平臺(tái)部署在ECS云服務(wù)，具有以下優(yōu)點(diǎn)。

（1）性能配置可調(diào)整。部署在云端，隨時(shí)可以根據(jù)業(yè)務(wù)運(yùn)行情況增加減少配置、存儲(chǔ)量。

（2）云端的部署架構(gòu)調(diào)整相對(duì)容易。如果在運(yùn)行過(guò)程中發(fā)現(xiàn)現(xiàn)有的部署架構(gòu)需要修改，則無(wú)須添置硬件服務(wù)器，直接在云端進(jìn)行配置，降低開發(fā)運(yùn)維的難度和整體IT成本，更專注于核心業(yè)務(wù)的創(chuàng)新。

（3）操作系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫(kù)的安裝和更新快捷。操作系統(tǒng)的安裝無(wú)須人工介入，自動(dòng)完成。

（4）云端的負(fù)載均衡服務(wù)優(yōu)異。不涉及硬件的網(wǎng)絡(luò)瓶頸，云服務(wù)器的負(fù)載能力由于本身云端的特性得到了良好的發(fā)揮。

2.2 業(yè)務(wù)閉環(huán)與模塊化的建設(shè)思路

目前的智慧公廁業(yè)務(wù)產(chǎn)生了數(shù)個(gè)業(yè)務(wù)閉環(huán)[2]。

（1）環(huán)境自檢。氣體傳感檢測(cè)到氣體有異常情況，調(diào)用管控平臺(tái)的監(jiān)控服務(wù)，管控平臺(tái)根據(jù)設(shè)置好的閾值進(jìn)行控

制/警報(bào)觸發(fā)，從而控制公廁內(nèi)的環(huán)境。

（2）設(shè)備自檢。公廁內(nèi)的智能設(shè)備、傳感器不僅僅能采集數(shù)據(jù)，還能將設(shè)備本身的聯(lián)網(wǎng)情況、電量情況向管控平臺(tái)發(fā)送，管控平臺(tái)可以知道公廁中的每個(gè)連接入網(wǎng)的設(shè)備的運(yùn)轉(zhuǎn)情況。