随着人类社会经济的飞速发展和人民生活水平的提高，环保问题成为人们越来越关注的问题，垃圾箱垃圾站是城市环保管理所必不可少的组成部分，用于储存垃圾，避免环境杂乱。但垃圾箱垃圾站的管理一直都是城市管理难点，主要存在以下问题： 1、经常会出现内部垃圾过多，过多的垃圾溢出垃圾桶，导致垃圾杂乱，并且飘散，影响城市容貌； 2、随着天气不断变热，垃圾桶内部温度过高若有烟头等容易产生垃圾自燃的情况，存在一定的火灾隐患，危害公共安全； 3、垃圾桶满溢状态主要靠人工定时巡查，无法及时获知，存在清理滞后或人工、垃圾收运车白跑一趟，浪费人力、物力 以上问题急需技术改进，帮助城市管理者根据每个垃圾箱的废物水平和条件更好地管理其服务
一、 方案概述
本方案通过在城市垃圾桶内部安装LoRa无线传感器，实时监测垃圾桶的满溢状态、内部温度等关键数据，并利用LoRaWAN网络将数据远距离传输至云平台。平台对数据进行分析处理，实现垃圾桶状态的实时可视化、清运路线的智能规划以及异常情况（如满溢、着火）的自动告警，从而显著提升环卫作业效率，降低运营成本，打造智慧化、精细化的城市环卫管理系统。
二、 系统架构
系统采用三层逻辑架构，清晰稳定。
图表
工作原理：
四、效益分析
| 指标 |
传统方式 |
LoRaWAN方案 |
优化效果 |
| 清运效率 |
固定路线，空跑率高 |
动态调度，按需清运 |
减少30%无效行驶5 |
| 人工成本 |
需人工巡检 |
自动告警，减少巡检 |
降低50%人力7 |
| 环保影响 |
垃圾堆积导致异味 |
及时清理，减少污染 |
投诉率下降60%5 |
五、扩展功能
- 太阳能供电：适用于无市电区域（如公园、景区）6
- 垃圾分类监测：通过 图像识别 判断投放合规性7
- 政府数据对接：符合 智慧城市 标准（如GB/T 36620-2018）4
六、典型应用案例
图表：
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感知层
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核心设备：集成LoRa模块的智能监测终端。
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部署位置：安装在垃圾桶内侧顶部或壁面。
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功能：采集垃圾桶的满溢度、温度、姿态等数据。
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网络层
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核心设备：LoRaWAN网关/基站。
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平台应用层
三、 核心硬件功能与选型
| 监测类型 |
传感器技术 |
功能描述 |
技术参数建议 |
| 满溢度监测 |
超声波测距 |
发射超声波测量垃圾表面到桶顶的距离，精确计算满溢百分比。 |
- 量程：0.3-2m
- 精度：±1cm
- 防护等级：IP67/IP68 |
| 温度监测 |
数字温度传感器 |
监测桶内温度，预防因易燃垃圾自燃或烟头引发的火灾。 |
- 范围：-40℃ ~ +80℃
- 精度：±0.5℃ |
| 姿态监测 |
三轴加速度计 |
检测垃圾桶是否被撞倒、翻覆或移位。 |
- 检测倾角、碰撞事件 |
| 通用特性 |
LoRa通信模块 |
负责数据无线传输。 |
- 协议：LoRaWAN
- 频段：CN470, EU868等
- 发射功率：可调 |
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供电单元 |
为传感器供电。 |
- 锂亚电池 + 太阳能电池板辅助供电
- 电池寿命：3-5年（依上报频率而定） |
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外壳 |
保护内部元器件。 |
- 材质：ABS/PC塑料
- 耐腐蚀、抗冲击 |
四、 LoRa技术在本方案中的核心优势
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远距离传输：单网关在 urban 环境下的覆盖半径可达 2-5公里，极大减少网关数量，降低网络部署成本。
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低功耗：传感器大部分时间处于休眠状态，仅在特定时刻（如定时上报、触发报警）唤醒发送数据，保障电池超长寿命。
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强穿透性：相较于Wi-Fi、ZigBee，LoRa信号穿透力更强，能有效覆盖地下室、绿化带等信号复杂区域。
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大容量连接：一个LoRa网关可轻松接入上千个垃圾桶传感器，非常适合大规模、高密度的城市物联网应用。
五、 软件平台核心功能
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一张图可视化管理
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智能清运调度
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多级预警与报警
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满溢报警：当满溢度 > 90%时，系统自动标记并推送报警。
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火灾预警：当温度 > 60℃时，触发高温报警，防范火灾。
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设备异常报警：垃圾桶被撞倒、移位或传感器发生故障时，系统立即通知运维人员。
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数据分析与决策支持
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满溢规律分析：分析不同区域、不同类别垃圾桶的满溢规律，为垃圾桶的合理布点、数量配置提供数据支撑。
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清运效能分析：统计清运车辆的工作时长、里程、垃圾桶清运数量，量化考核绩效。
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报表导出：自动生成各类运营报表，用于工作汇报和数据分析。
六、 工作流程
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数据采集：传感器按预设间隔（如每30分钟）或触发条件（如满溢度变化超过10%）采集数据。
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数据传输：数据通过LoRaWAN网络发送至就近网关，再由网关转发至云平台。
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平台分析：平台接收数据，更新垃圾桶状态，并判断是否触发报警或生成清运任务。
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告警与调度：管理人员和清运司机通过PC/APP接收信息，并按优化路线进行清运作业。
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确认与反馈：清运完成后，司机可在APP上手动确认，或系统通过满溢度骤降自动判断清运完成，更新状态。
七、 方案价值
| 传统管理模式痛点 |
本方案带来的价值 |
| 固定路线清运：无论桶满与否都按固定路线跑，效率低下，油料、人力浪费严重。 |
按需清运：只清运已满的垃圾桶，提升清运效率30%以上，降低运营成本20%以上。 |
| 人工巡检：依赖环卫工人逐个检查，耗时耗力，且无法及时发现问题。 |
无人化自动巡检：7x24小时自动监测，解放人力，实现精细化管理。 |
| 响应滞后：垃圾桶满溢造成环境污染后才发现和处理，影响市容。 |
事前预警：在满溢前及时预警，从源头避免垃圾落地，提升城市形象。 |
| 火灾隐患：无法及时发现垃圾桶内易燃物阴燃，存在安全隐患。 |
安全防范：温度监测提供早期火灾预警，防患于未然。 |
| 缺乏数据支撑：垃圾桶布局、数量配置凭经验，缺乏科学依据。 |
数据驱动决策：通过大数据分析，为城市规划和管理提供科学的数据支持。 |
总结：本方案以LoRa物联网技术为核心，构建了一个经济、高效、可靠的智能垃圾桶监测网络。它不仅是环卫工具的升级，更是城市管理模式的一次革新，为实现“智慧城市”和“无废城市”的目标提供了重要的基础设施。
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