本發(fā)明涉及車輛路線管理系統(tǒng)，具體地說，涉及一種固廢收運車輛動態(tài)路線優(yōu)化管理方法及系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

1、固廢收運車輛路線優(yōu)化管理技術(shù)是一項重要的技術(shù)，隨著城市化進程的加速和經(jīng)濟的快速發(fā)展，固體廢物的產(chǎn)生量不斷增加，固廢的收運和處理成了一個重要的問題，在固廢收運過程中，如何合理規(guī)劃收運車輛的路線，提高收運效率降低成本，是當前亟待解決的技術(shù)問題。

2、由于傳統(tǒng)固廢收運方法缺乏必要的傳感器和實時監(jiān)控手段，導(dǎo)致垃圾箱位置和裝載狀態(tài)無法準確獲取，因為垃圾箱位置和裝載信息不準確，某些區(qū)域的車輛可能空載運行，而其他區(qū)域的車輛可能超載，容易導(dǎo)致收運車輛的空載率和超載率較高，傳統(tǒng)的路線規(guī)劃方式由于車輛空轉(zhuǎn)、超載或路線不優(yōu)化，導(dǎo)致了額外的能源消耗，進而增加了碳排放和對環(huán)境的污染，浪費資源的同時也增加了運輸成本，此外，對于固廢的識別和定位也存在困難，傳統(tǒng)收運方式缺乏rfid、條形碼或圖像識別等技術(shù)，難以實現(xiàn)精準的固廢定位和分類，從而影響了固廢收運的準確性和及時性，為了解決這一技術(shù)問題，于是我們提供了一種固廢收運車輛動態(tài)路線優(yōu)化管理方法及系統(tǒng)。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的在于提供一種固廢收運車輛動態(tài)路線優(yōu)化管理方法及系統(tǒng)，通過在各個園區(qū)的垃圾箱放置點部署傳感器節(jié)點構(gòu)建無線傳感器網(wǎng)絡(luò)，能夠準確獲取垃圾箱的位置，避免了人工逐個檢查的繁瑣和誤差的問題。

2、為解決背景技術(shù)問題，本發(fā)明目的之一在于提供了一種固廢收運車輛動態(tài)路線優(yōu)化管理方法，包括以下步驟：

3、s1、在各個園區(qū)的垃圾箱放置點部署傳感器節(jié)點，構(gòu)建無線傳感器網(wǎng)絡(luò)，根據(jù)無線傳感網(wǎng)絡(luò)中的信標節(jié)點和傳感器節(jié)點的信號傳遞，獲取垃圾箱的位置；

4、s2、獲取垃圾箱的位置后，通過傳感器節(jié)點的紅外線發(fā)射裝置發(fā)射紅外射線至固廢，傳感器節(jié)點的ccd校測器裝置接收紅外射線和固廢之間的反射線，并對反射線進行分析，獲取角度偏移值，再將角度偏移值代入三角原理求得固廢和傳感器節(jié)點之間的距離，根據(jù)距離判斷垃圾箱的裝載程度；

5、s3、在垃圾箱的正上方安裝攝像頭并采集固廢圖像，通過視覺識別標識技術(shù)對固廢圖像進行識別和灰度化處理，并和固廢特性數(shù)據(jù)庫進行匹配獲取垃圾箱中固廢的固廢標識碼，再引入高斯濾波和canny算法對固廢標識碼進行邊緣提取，獲得固廢標識碼的四邊形，并根據(jù)固廢標識碼的四邊形計算出固廢的位置坐標；

6、s4、將固廢的位置坐標傳輸至指揮中心，指揮中心通過傳感器獲取固廢收運車輛的載重量，并根據(jù)固廢位置坐標、垃圾箱的裝載程度以及固廢收運車輛的剩余載重量制定固廢運輸路線。

7、作為本技術(shù)方案的進一步改進，所述s1中根據(jù)無線傳感網(wǎng)絡(luò)中的信標節(jié)點和傳感器節(jié)點的信號傳遞，獲取垃圾箱的位置的方式，具體包括：

8、無線傳感器中的信標節(jié)點向垃圾箱周圍發(fā)送包含自身位置信息的信號，垃圾箱放置點的傳感器節(jié)點接收信標節(jié)點發(fā)送的信號，并測量接收到的信號強度和信號到達的時間，根據(jù)信號強度和時間等信息，計算傳感器節(jié)點與信標節(jié)點之間的距離，通過與多個信標節(jié)點進行信號傳遞和測量，利用三角定位算法確定傳感器節(jié)點的位置坐標，即垃圾箱的位置坐標。

9、作為本技術(shù)方案的進一步改進，所述s2中通過傳感器節(jié)點的紅外線發(fā)射裝置發(fā)射紅外射線至固廢，傳感器節(jié)點的ccd校測器裝置接收紅外射線和固廢之間的反射線的方式，具體包括：

10、在垃圾箱的傳感器節(jié)點上安裝紅外線發(fā)射裝置和ccd校測器裝置，所述紅外線發(fā)射裝置用于向垃圾箱內(nèi)的固廢發(fā)射紅外線，所述ccd校測器裝置用于接收紅外射線和固廢之間的反射線，通過傳感器內(nèi)部的測量機制，確定反射線的入射角度，將反射線的入射角度與紅外射線的發(fā)射角度進行比較，并根據(jù)入射角度和發(fā)射角度的差異，計算出反射線的角度偏移值。

11、作為本技術(shù)方案的進一步改進，所述s2中通過三角原理求得固廢和傳感器節(jié)點之間的距離，根據(jù)距離判斷垃圾箱的裝載程度的方式，具體包括：

12、將傳感器節(jié)點的紅外線發(fā)射裝置發(fā)射紅外射線的角度記為θf，通過傳感器節(jié)點的ccd校測器裝置獲取到的反射線角度偏移值，結(jié)合發(fā)射角度可得到反射角度，記為θr，傳感器節(jié)點到垃圾箱底部的垂直距離記為h，以傳感器節(jié)點為頂點，向固廢發(fā)射的紅外射線和傳感器節(jié)點到垃圾箱底部的垂線構(gòu)成一個三角形，根據(jù)正弦定理計算出傳感器節(jié)點到固廢的距離d，所述傳感器節(jié)點到固廢的距離d的計算公式為d＝h×tan(θf+θr)；

13、根據(jù)歷史經(jīng)驗設(shè)定d1、d2、d3三個距離閾值將垃圾箱裝載程度分成高、中、低三個等級，且d1＜d2＜d3，當d＜d1時，判斷垃圾箱為高裝載程度，當d1＜d＜d2時，判斷垃圾箱為中等裝載程度，當d2＜d＜d3時，判斷垃圾箱為低裝載程度，當d3＜d時，判斷為垃圾箱剛投入使用或者沒有固廢。

14、作為本技術(shù)方案的進一步改進，所述s3中通過視覺識別標識技術(shù)對固廢圖像進行灰度化處理，并和固廢特性數(shù)據(jù)庫進行匹配獲取垃圾箱中固廢的固廢標識碼的方式，具體包括：

15、通過垃圾箱正上方的攝像頭，對高裝載程度、中等裝載程度以及低裝載程度的垃圾箱進行視頻采集，獲取垃圾箱中的固廢視頻流，按照相同的時間間隔從固廢視頻流中提取固廢單幀圖像，并采用最大值法對固廢單幀圖像進行灰度化處理，對灰度化后的固廢單幀圖像進行特征提取，獲得固廢的紋理特征、顏色特征以及形狀特征；

16、收集不同類型的固廢圖像，根據(jù)歷史經(jīng)驗對固廢的紋理特征、顏色特征以及形狀特征進行權(quán)重調(diào)整，獲得固廢的綜合特征，將固廢的綜合特征轉(zhuǎn)換成向量表示，記為f＝(t1，t2，t3)，其中，f表示為固廢的綜合特征向量，t1表示為固廢的紋理特征，t2表示為顏色特征，t3表示為形狀特征，計算待識別固廢的綜合特征向量與固廢特性數(shù)據(jù)庫中每個固廢類型的綜合特征向量之間的相似度，選擇相似度最高的固廢類型作為匹配結(jié)果，并將其對應(yīng)的標識碼確定為固廢的標識碼。

17、作為本技術(shù)方案的進一步改進，所述s3中引入高斯濾波對固廢標識碼進行邊緣提取，獲得固廢標識碼的四邊形，并根據(jù)固廢標識碼的四邊形，得到固廢的位置坐標的方式，具體包括：

18、使用高斯濾波對固廢標識碼圖像進行平滑處理，并根據(jù)canny算法對固廢標識碼圖像進行非極大值抑制和雙閾值檢測，獲得固廢標識碼邊緣圖像，再使用輪廓檢測算法檢測固廢標識碼邊緣圖像中的所有輪廓，得出輪廓的凸包數(shù)量，并檢查輪廓的凸包數(shù)量是否為4，若是則為四邊形輪廓，并提取該輪廓區(qū)域的圖像，即得到固廢標識碼的四邊形；

19、設(shè)攝像頭的光心坐標為(cx，cy，cz)，攝像頭的焦距為j，標識碼四邊形中的一個頂點在圖像中的坐標為(u1，v1)，則標識碼四邊形中的一個頂點在實際空間中的坐標(x1，y1，z)通過以下公式計算：

20、

21、

22、其中，z由固廢的實際尺寸和在固廢圖像中的尺寸比例計算所得，同理可得標識碼四邊形其余三個頂點的在實際空間中的坐標，并通過計算標識碼四邊形四個頂點坐標的平均值作為標識碼中心的坐標(x0，y0，z0)，設(shè)標識碼中心在固廢上的坐標相對于固廢中心的偏移量為(ex，ey，ez)，則固廢的中心坐標為(x0+ex，y0+ey，z0+ez)，在平面上的位置即為(x0+ex，y0+ey)。

23、作為本技術(shù)方案的進一步改進，所述s4中指揮中心通過傳感器獲取固廢收運車輛的載重量，并根據(jù)固廢位置坐標和固廢收運車輛的載重量制定固廢運輸路線的方式，具體包括：

24、在固廢收運車輛的底部安裝載重量傳感器，所述載重量傳感器用于實時獲取固廢收運車輛的載重量，并反饋至指揮中心，將各個園區(qū)的固廢位置坐標導(dǎo)入gis軟件中，并根據(jù)各個園區(qū)的固廢位置的垃圾箱裝載程度進行顏色標注，定義紅色為高裝載程度、藍色為中等裝載程度、綠色為低裝載程度，根據(jù)固廢收運車輛的載重量和各個園區(qū)的固廢位置的垃圾箱裝載程度制定固廢運輸路線；

25、指揮中心通過載重傳感器獲取全部固廢收運車輛的剩余載重量，所述剩余載重量由固廢收運車輛的最大載重量減去已裝載載重量獲得，并計算gis地圖中紅色標記的固廢位置坐標和固廢收運車輛位置坐標的距離，找出與紅色標記的固廢距離最近的固廢收運車輛，優(yōu)先安排剩余載重量最大且距離最近的固廢收運車輛進行固廢收集，完成固廢收集后，指揮中心通過載重傳感器重新獲取固廢收運車輛的剩余載重量，并通過gis地圖獲取其余園區(qū)的顏色標記，優(yōu)先安排距離最近且剩余載重量最大的固廢收運車輛收運紅色標記處的固廢。

26、本發(fā)明目的之二在于，提供了一種用于實現(xiàn)包括上述任意一項所述的一種固廢收運車輛動態(tài)路線優(yōu)化管理方法的系統(tǒng)，包括：

27、位置獲取單元通過在各個園區(qū)的垃圾箱放置點部署傳感器節(jié)點，構(gòu)建無線傳感器網(wǎng)絡(luò)，并根據(jù)無線傳感網(wǎng)絡(luò)中的信標節(jié)點和傳感器節(jié)點的信號傳遞，獲取垃圾箱的位置坐標；

28、分析判斷單元通過分析傳感器節(jié)點發(fā)射的紅外線和固廢之間形成的反射線，獲取角度偏移值，再將角度偏移值代入三角原理中進行分析，判斷垃圾箱的裝載程度；

29、識別坐標單元包括視覺識別模塊和坐標獲取模塊；

30、所述視覺識別模塊通過視覺識別標識技術(shù)對固廢圖像進行識別和灰度化處理，并和固廢特性數(shù)據(jù)庫進行匹配獲取固廢標識碼；

31、所述坐標獲取模塊引入高斯濾波和canny算法對固廢標識碼進行邊緣提取，獲得固廢標識碼的四邊形，并根據(jù)固廢標識碼的四邊形計算出固廢的位置坐標；

32、固廢收運單元接收固廢位置坐標和垃圾箱的裝載程度，并根據(jù)固廢位置坐標、垃圾箱的裝載程度以及固廢收運車輛的剩余載重量制定固廢運輸路線。

33、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果：

34、本發(fā)明通過在各個園區(qū)的垃圾箱放置點部署傳感器節(jié)點構(gòu)建無線傳感器網(wǎng)絡(luò)，能夠準確獲取垃圾箱的位置，避免了人工逐個檢查的繁瑣和誤差。同時，利用傳感器節(jié)點的紅外線發(fā)射裝置和ccd校測器裝置，能夠精確判斷垃圾箱的裝載程度，相比傳統(tǒng)依靠人工觀察或簡單傳感器的方式，更加準確可靠，采用視覺識別標識技術(shù)對固廢圖像進行處理，并與固廢特性數(shù)據(jù)庫進行匹配獲取固廢標識碼，再通過高斯濾波和canny算法進行邊緣提取，能夠準確獲得固廢的位置坐標，這種方式提高了固廢識別的效率和準確性，有助于優(yōu)化固廢收運路線的制定，指揮中心根據(jù)固廢位置坐標、垃圾箱的裝載程度以及固廢收運車輛的剩余載重量制定固廢運輸路線，能夠優(yōu)先安排剩余載重量最大且距離最近的固廢收運車輛進行固廢收集，避免了車輛的空載和超載，提高了運輸效率，降低了運輸成本。