基三维物联网区域化垃圾分类智监控系统商业计划书
前言
目前限技术理制度等原垃圾分类许弊端例天定时定点投放垃圾需花费量力资源时间成仅群众产生影响时理阶层带困扰目前市面推出智分类垃圾桶存着高成难操作垃圾处理够细致难推广普
基三维物联网区域化垃圾分类智监控系统套三维物联网技术核心监控垃圾分类否正确目系统该系统面企事业单位区物业等封闭性区域理阶层区域理者响应居民垃圾分类政策号召带新型解决方案克服取证执行等难题时优化居民垃圾分类投放体验程降低难度操作时长减少垃圾分类推行程中阻碍监控系统快速做垃圾投放者身份信息确定垃圾分类否正确判断期加配套措施生态理前区域户该系统优化户体验带新推行垃圾分类解决方案压缩硬件成技术求智分类垃圾桶相更利推广
目录
第章 引言 1
第二章 系统相关技术原理介绍 2
21 三维物联网技术 2
22 云计算技术 2
23 Zigbee技术 2
第三章 区域化垃圾分类智监控系统工作程 4
31 系统综述 4
32 数采集实现程 5
321 常规数采集 5
322 身份数预采集 5
323 常规桶环境信息采集 6
33 组网传输实现程 6
331 局域网数传输 6
332 广域网数传输 6
34 数分析处理程 6
341 常规数分析 7
342 常规桶环境数分析 8
343 身份信息预分析 8
35客户数反馈实现程 8
第四章 实现原理 10
41 硬件部分 10
42 数采集模块 10
43 数传输模块 11
431 组网模块 11
432 广域网模块 12
44 数分析算法实现 13
441 基红外结构光见光三维脸识算法 13
442 基视角深度全景图三维形状识 14
44 客户端（操作界面） 17
第五章 市场前景 18
51 时代背景 18
52 前市场分析 18
53 项目优势 18
第六章 总结展 19
参考文献 20
第章 引言
年着国居民生活水显著提高国垃圾产生量急剧增加城市垃圾年812左右增幅快速增长垃圾成分发生较变化垃圾分类回收普遍认解决困境提高资源化利效率关键环节
2017 年中国国家发展改革委住房城乡建设部发布生活垃圾分类制度实施方案中国垃圾分类制度实施制定路线图期省市相继出台强制分类实施方案完善顶层设计开始补齐短板提高垃圾分类法治化水全民参程度国家省市级垃圾分类工作开始全面实施相关工作会开始迈出实质步伐垃圾分类意义进行垃圾分类意义：（1）助末端焚烧（填埋）更害化处理垃圾分类垃圾回家进入端处理通道保证垃圾纯净度提高热值助垃圾焚烧填埋处理害化处理（2）助生资源循环利节约原生资源垃圾分类厨余垃圾进行生化处理资源垃圾进行生资源通道样便资源化利节省原生资源（3）助提升全民文明素质进步改善居环境垃圾分类简单举手劳科学体系综合体现国家文明程度城市理水民众素质高低应放眼长远垃圾分类成文明行方式代表改善日常生活环境
完全统计2018 年垃圾分类总合额达623亿元预计2019年总合额翻倍达 120 亿元2020 年预计总合额达200亿元作环保企业理应抓住垃圾分类业务市场机遇智垃圾分类回收设备创新垃圾分类模式方面迎难垃圾分类攻坚战
鉴垃圾分类处理解决方案应时代求团队提出基三维物联网区域化垃圾分类智监控系统面企事业单位区物业协助理层面进行效垃圾分类理区域范围推行垃圾分类加强科学理形成长效机制时降低垃圾分类推广难度响应国家政策号召
第二章 系统相关技术原理介绍
21 三维物联网技术
三维物联网运虚拟现实技术构建全三维数字化物联网理台结合互联网技术射频识传感器视频监控系统视频分析系统数仓库技术数挖掘技术突破工理常规园区理模式解决常规理模式中系统独立支离破碎问题时解决传统模式中信息量少流通畅缺乏综合分析难享应突发事件反应迟缓安全隐患较等问题实现物联网时代全面感知种信息常规园区理更加智便捷
22 云计算技术
云计算（Cloud Computing）分布式计算种指通网络云巨数计算处理程序分解成数程序然通部服务器组成系统进行处理分析程序结果返回户
云计算系列动态升级虚拟化资源组成资源云计算户享方便通网络访问户需掌握云计算技术需者团体需租赁云计算资源该项技术进行数务处理时首先整计算程化分干组成部分通数台计算机进行协运行收集数信息组建成云里云计算技术谓云专指数资源汇集池简单理解数运算形式中助网络技术计算力演变种商实现计算机数处理高效性云计算继1980年代型计算机客户端服务器转变种巨变20世纪80年代网格计算90年代公计算21世纪初虚拟化技术SOASaaS应支撑云计算作种新兴资源交付模式逐渐学界产业界认知
23 Zigbee技术
Zigbee名称蜜蜂（bee）互相通信八字舞（zigzag）蜜蜂间群体通信方式种然界通信方式形象描述种距离低复杂度组织低功耗低数速率低成线通信网络
Zigebee技术种新型短距离低速率线网络技术距离线连接2002年8月英国英维斯（Invensys事生产技术源理国际化公司）日三菱电气美国摩托罗拉荷兰飞利浦等公司提出研发具低成体积量消耗少传输速率低线通信技术目技术标准组成zigbee技术联盟
ZigBee种高线数传输网络通信距离达百米甚公里传统移动通信CDMA网GSM网zigbee网络工业现场动化控制需相关系数传输建立具简单方便工作价格低特点zigbee网络节点仅身连接传感器直接进行数采集监控动中转网络节点传数资料外zigbee网络节点信号覆盖范围承担网络信息中转务孤立节点进行线连接
第三章 区域化垃圾分类智监控系统工作程
31 系统综述
该系统分两结构：户数反馈结构垃圾特征信息监测判断结构两块结构分采GPRSZigbee+光纤通信两种传输方式提升户识速度两块数包采识码进行匹配中户数反馈结构运三维结构光采集户生物特征信息通GPRS直接反馈云端云端匹配户反馈回垃圾桶数量传输快垃圾特征信息监测判断结构采传感器采集垃圾特征信息数包形式Zigbee协议通局域网通信网络传输区域终端区域终端通光纤连接互联网数包传送云端服务器垃圾种类进行分析确定投放否正确终信息反馈积分系统相应户积分进行修改反馈公众台供户查询
户数反馈结构示意图
32 数采集实现程
数采集分常规数采集身份数预采集常规桶环境信息采集三部分
321 常规数采集
常规数采集发生次垃圾投放动作数采集
桶外红外传感器检测接时结束休眠进入开启状态唤醒监控系统传感器通信模块进入运行状态
桶外传感器识生物特征原始数桶传感器感应否垃圾投放事件发生产生垃圾投放时间事通信模块桶数包（物体信息原始数）桶外数包（生物特征信息原始数）ZigBee技术传输联网终端
322 身份数预采集
时投放垃圾时需进行身份数预采集避免信息混淆
身份信息预采集采优先原次采集距生物特征传感器数通GPRS传服务器进行数身份信息反馈桶外液晶显示屏
身份信息预采集部分单独进行单独联网进行身份信息采集反馈提示户前垃圾投掷者
323 常规桶环境信息采集
桶环境信息包括垃圾量信息气味信息烟雾信息温湿度信息前垃圾桶垃圾投放事件发生时系统定时采集桶环境信息传输服务器
33 组网传输实现程
该部分分局域网数传输广域网数传输两部分
331 局域网数传输
局域网数传输ZigBee技术实现垃圾桶均数传输ZigBee模块组成完全连接网状结构网状结构优点节点间路径碰撞阻塞减少局部障会影响整网络正常工作性高网络扩充机入网较灵活简单
组成网节点均连接够连接连接广域网终端产生次数采集事件数通网状结构传输连接广域网终端传服务器
332 广域网数传输
广域网数传输GPRS光纤通信两部分实现
连接广域网终端接收节点传数数传服务器该部分通光纤传输需时反馈速度求苛刻
发生身份数预采集时需时反馈该部分采GPRS进行数交换垃圾桶均带GPRS模块均独立连接服务器该部分需通ZigBee传输终端需数传输服务器服务器处理完成接收反馈数反馈液晶屏
34 数分析处理程
数分析程分常规数分析常规桶环境数分析身份信息预分析三部分三部分均分配特殊识码云端服务器根收识码进行类型优先级数分析
341 常规数分析
常规数分析发生次垃圾投放动作传数包分析
发生次垃圾投放动作服务器数采集模块接收原始数包包括桶数包（物体信息原始数）桶外数包（生物特征信息原始数）两部分原始数通生物物体特征识转换生物物体特征数包现生物物体特征库身份信息库形成次垃圾投放动作信息包（身份信息行信息物体信息）该信息包三部分信息进行判断完成次垃圾投放动作否进行垃圾分类
342 常规桶环境数分析
数采集模块定时桶环境数数包形式传输云端服务器云端服务器接收原始数包相应特征数库（气味信息烟雾信息温湿度信息）进行垃圾余量进行分析生成桶环境状况
生成桶环境状况视化数形式反馈客户端
343 身份信息预分析
通GPRS传送云端服务器身份信息优先度高服务器识数包识码优先分配线程该数包进行处理生物特征库身份信息库进行完成立户信息反馈垃圾箱液晶显示屏
35客户数反馈实现程
云端服务器通获取数计算分析出结果结果分析出数分三等级进行反馈
配套理制度建议：月发放定额积分违规投放系统扣积分理者拥积分解释权设置积分额度户达规定额度系统会公众号形式通知户理者户接受垃圾分类知识学教育意义罚款详细措施该系统设备户制定
模块 数反馈面理层
1区域理者查询前理范围群众垃圾投放记录
2理者拥月群众积分余量查询权限接收系统超额户信息提示
模块二 数面垃圾投放户
1户查询积分余量
2次投放垃圾信息记录（时间点垃圾投放错误原）
模块三 针游客数反馈
系统记录违规投放外游客面部特征信息反馈理者
第四章 实现原理
41 硬件部分
硬件部分智监控系统缺组成部分数采集模块数传输模块两部分实现数采集模块智监控系统眼睛数传输模块高速公路二者相互存缺数采集模块种传感器组成负责采集监控区域三维原始数数传输模块线传输线传输组合成负责数传输服务器进行网络计算
42 数采集模块
原始数采集部分桶传感器桶外传感器组成
桶传感器红外传感器超声波传感器烟雾传感器温湿度传感器异味传感器金属传感器桶外传感器深度感知传感器结构光传感器组成
面桶外传感器采基元器件：
红外传感器 超声波传感器
烟雾传感器 温湿度传感器
异味传感器
43 数传输模块
数传输模块分组网模块广域网模块组网模块免费ZigBee线传输协议实现广域网模块收费GPRS技术光纤传输技术实现
431 组网模块
组网模块ZigBee终端组成封闭区域均设置联网终端节点间组成完全网状结构
Zigbee协议满足条件情况协调器会动组网Zigbee组网两鲜明特点：①Zigbee 网络理节点数216次方65536节点远远超蓝牙8Wifi32②网络中意节点间进行数通讯模块加入撤出时网络具动修复功
ZigBee 模块组网设计实现：
OSI 模型ZigBee网络结构分物理层媒体访问控制层网络层应层中物理层媒体访问控制层IEEE802154标准规定网络层应层ZigBee联盟定义ZigBee网络支持三种拓扑结构：星型树型网状型结构文选择星型网作 ZigBee 终端节点模块拓扑结构组网程：ZigBee协调器配置属性值复制网络理象然前设置信道开始扫描扫描完毕协调器需较中选择出附没信道根配置属性NIB属性值配置参数选定信道启动ZigBee网络实现接受设备加入网络响应设备请求服务发现支持ZigBee设备间绑定等功
ZigBee 路器首先完成配置属性值复制网络理象然开始执行网络发现工作获取该覆盖范围中 PAN 设备基情况选择合适协调器路器建立连接设备便作路器启动转入正常工作状态实现允许设备网络建立连接接受执行某设备网络中移命令等功
ZigBee终端设备首先工作中需参数设置初始值然开始发现网络操作筛选出符合设定网络建立连接前设定IEEE址网络址发出终端设备通知信息接受协调器发出通知信息检查绑定表中否存匹配项等功
432 广域网模块
GPRS英文简称 General packet radio service中文名称通线分组业务种基GSM系统线分组交换技术提供端端广域线IP连接相GSM拨号方式电路交换数传送方式GPRS分组交换技术具实时线量计费快捷登录高速传输切换优点通俗讲GPRS项高速数处理技术方法分组形式传送资料户手GPRSGSM网络第三代移动通信系统渡项25代通信技术许方面具显著优势GPRS全国覆盖范围极广费相较低廉非常适合做简单数交换
光纤传输光导纤维介质进行数信号传输光导纤维仅传输模拟信号数字信号满足视频传输需求光纤传输般光缆进行单根光导纤维数传输速率达Gbps中继器情况传输距离达十公里垃圾分类智监控系统需云端完成运算传输速率求非常苛刻目前市场光纤传输外没更加合适解决方案部分采光纤传输
GPRS模块 光导纤维
44 数分析算法实现
441 基红外结构光见光三维脸识算法
算法步骤示 (1)设N脸模型参训练脸模型模型
m × n 脸图转换D( D m × n )维列量均化D×N矩阵A
(2)脸样转化列量方差矩阵C
(3)计算矩阵C征值λi特征量Vi序重新排列λi特征量Vi根特征值选择前d特征量非零特征值数rδ般等085具体公式示
(4)脸模型量xi转换ω定义子空间中Ω子空间中xi应脸图特征量yi样D维空间降d维空间方差变换低维空间具脸表达力相应特征脸特征脸已知脸模型进行相似性匹配分分越高说明两图更相设图xi特征量
yixj特征量yj图匹配分余弦距离计算公式
普遍生物特征识系统中数融合分4步分传感器层素层融合特征层融合分层融合决策层融合分层融合单特征分输入分类器特征匹配分匹配分进行综合融合算法综合分终判文基简单组合策略加权求方法进行融合
文前文已描述见光三维模型红外光三维模型方法根模型相应脸子空间特征量分见光参系红外光参系模板 进行匹配获匹配分SVijSNij基简单组合策略设SFij融合分
中α+β1α≥0β≥0αβ取值范围00～10
SVijSNij采值—值进行化处理通SFijSFij时应SVijSNij应接受率αβ作出决策进行脸识
442 基视角深度全景图三维形状识
柱面投影程图1示许密集网格点离散表示圆柱体侧面 坐标集合{(θuhv)}{(θuhv)}表示点中θ表示极角h表示高度 u v0 1 2 …网格点p(θuhv)p(θuhv) 物体通坐标(x0y0h0)(x0y0h0)找相应点q 点标记轴p点高度相位置作条qp射线 会三维物体三角面片零交点 记交点q点间距离D{d1d2⋯di}i123⋯D{d1d2⋯di}i123⋯d记录D值 转换灰度值存应网格素中D空集合时 d
图1 柱面投影示意图
投影完成 圆柱侧面θ0°角度展开形成二维全景图 素值应圆柱体侧面网格点素值选择圆柱体高度三维物体相 进步处理中 全景图减均值标准偏差 构造全景图避免受尺度变化影响
单柱面投影全景图表示物体形状全部信息 物体部凹陷部分 单侧面观察凹陷信息构建全景图时 记行三维物体直立状态坐标轴方z轴 根笛卡尔坐标系 三维模型分行x y z轴方模型投影行物体轴圆柱体侧面 3幅全景图图2示
图2 3视角全景图
基三视图原理 三幅全景图基描述三维物体全部形状信息副全景图提取出二维特征描述三维物体形状 物体具描述符时 时结果 然低效便需三幅全景图提取信息聚合成更紧凑三维形状描述子采三分支卷积神网络框架 输入三视角全景图进行训练 中提取特征首先 三视角全景图输入训练框架第部分网络分支中 视图池化层Viewpooling层聚合成特征量传入层网络2中中第部分网络CNN分支权重参数相 简化网络复杂度实验证明 Viewpooling层放置卷积层 (conv5) 附 获佳分类性Viewpoolingmaxpooling层
maxout层类似 唯区维度三分支卷积神网络框架环图 机梯度降法反传播方法进行训练微调
44 客户端（操作界面）
第五章 市场前景
51 时代背景
垃圾强制分类中理约束困难重重社区体层次复杂居住分散难免出现监盲区执法取证两难题需理层必须加执法力度垃圾强制分类项十分复杂工作涉面广头绪监执法面巨困难执法成代价巨部分区已鼓励强制阶段果建设垃圾分类投放生态高度加落实真正垃圾强制分类遥遥期令担忧法垃圾分类措施变成摆设旦垃圾强制分类关注度会降低垃圾分类中违规者痛感时想推广全民垃圾分类难进行
52 前市场分析
目前社会垃圾分类设备传统垃圾桶群众觉意识强制理垃圾分类条例区会专门监督员定时定点监督检查居民垃圾投放样做法耗时耗力居民生活带前没麻烦增加生活压力推行垃圾分类程中带阻力型社区引进智垃圾分类箱设备成高操作复杂做真正意义智垃圾分类相反居民丢垃圾程变耗时失便利性
53 项目优势
项目区域化垃圾分类智监控系统辟蹊径没采市场流思想研发智垃圾分类箱理层次出发面企事业单位区物业等封闭性区域范围理者需做投放垃圾程中物信息数采集判断投放垃圾分类否准确两信息模块样垃圾分类监控系统相智垃圾箱技术难度降成缩更利推广普解决掉前时代背景理阶级执行取证两难题建立起完善奖惩措施观培养居民垃圾分类意识利企事业单位区物业响应政府号召降低垃圾分类推广难度构建谐社会
第六章 总结展
区域化垃圾分类智监控系统系统解决垃圾分类问题辟蹊径解决理难目提供方案时弥补市场现智分类垃圾桶操作复杂耗时足提高户体验配套生态增强家垃圾分类意识动性成低安装方便优点更易推广普团队调研分析目前市场没类产品前相似产品（智分类垃圾桶）面客户存差异利项目进入市场取市场份额时区域化垃圾分类智监控系统系统处测试阶段需克服技术问题继续压缩成空间增强项目竞争力
未拥较户数量优势前提开发延伸功进行团队生态建设数技术分析户数线户日垃圾制造总量预测完善理制度防止群众垃圾私处理更建设垃圾分类投放生态
二扩识范围更新传感器设施开放垃圾中敏感信息检测凶器赃物进行甄加强区域治安建设构建谐社会日会结合气味传感器等技术配套硬件设备垃圾桶周围空气数进行分析动净化空气质量处理火灾等险情保障社区居民生活幸福度
第三获足够资金支持前提会进步完善开发系统功范围推广时考虑利户优势发展公场业务封闭式环境扩展开放式环境中考虑纳入征信系统代积分系统更引导进行垃圾分类建设垃圾分类投放生态
参考文献
[1] 史秋阳李浩石凤蕊杨凯基红外结构光见光三维脸识算法[J]线互联科技201916(04)124125
[2] 黄宁宁方美娥基视角深度全景图三维形状识[J]杭州电子科技学学报(然科学版)201939(02)3539
[3] 马千里LED灯光远程分布式控制系统——基GPRSZigBee技术[J]科技济导刊2015(16)3940
[4] 潘磊尹义龙李徐周基分红外线见光图融合算法[J]计算机工程2013(4)226230
[5] 李杰见光红外脸识方法研究实现[D]北京交通学2016
[6] 文档香网(httpswwwxiangdangnet)户传
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前言
目前限技术理制度等原垃圾分类许弊端例天定时定点投放垃圾需花费量力资源时间成仅群众产生影响时理阶层带困扰目前市面推出智分类垃圾桶存着高成难操作垃圾处理够细致难推广普
基三维物联网区域化垃圾分类智监控系统套三维物联网技术核心监控垃圾分类否正确目系统该系统面企事业单位区物业等封闭性区域理阶层区域理者响应居民垃圾分类政策号召带新型解决方案克服取证执行等难题时优化居民垃圾分类投放体验程降低难度操作时长减少垃圾分类推行程中阻碍监控系统快速做垃圾投放者身份信息确定垃圾分类否正确判断期加配套措施生态理前区域户该系统优化户体验带新推行垃圾分类解决方案压缩硬件成技术求智分类垃圾桶相更利推广
目录
第章 引言 1
第二章 系统相关技术原理介绍 2
21 三维物联网技术 2
22 云计算技术 2
23 Zigbee技术 2
第三章 区域化垃圾分类智监控系统工作程 4
31 系统综述 4
32 数采集实现程 5
321 常规数采集 5
322 身份数预采集 5
323 常规桶环境信息采集 6
33 组网传输实现程 6
331 局域网数传输 6
332 广域网数传输 6
34 数分析处理程 6
341 常规数分析 7
342 常规桶环境数分析 8
343 身份信息预分析 8
35客户数反馈实现程 8
第四章 实现原理 10
41 硬件部分 10
42 数采集模块 10
43 数传输模块 11
431 组网模块 11
432 广域网模块 12
44 数分析算法实现 13
441 基红外结构光见光三维脸识算法 13
442 基视角深度全景图三维形状识 14
44 客户端（操作界面） 17
第五章 市场前景 18
51 时代背景 18
52 前市场分析 18
53 项目优势 18
第六章 总结展 19
参考文献 20
第章 引言
年着国居民生活水显著提高国垃圾产生量急剧增加城市垃圾年812左右增幅快速增长垃圾成分发生较变化垃圾分类回收普遍认解决困境提高资源化利效率关键环节
2017 年中国国家发展改革委住房城乡建设部发布生活垃圾分类制度实施方案中国垃圾分类制度实施制定路线图期省市相继出台强制分类实施方案完善顶层设计开始补齐短板提高垃圾分类法治化水全民参程度国家省市级垃圾分类工作开始全面实施相关工作会开始迈出实质步伐垃圾分类意义进行垃圾分类意义：（1）助末端焚烧（填埋）更害化处理垃圾分类垃圾回家进入端处理通道保证垃圾纯净度提高热值助垃圾焚烧填埋处理害化处理（2）助生资源循环利节约原生资源垃圾分类厨余垃圾进行生化处理资源垃圾进行生资源通道样便资源化利节省原生资源（3）助提升全民文明素质进步改善居环境垃圾分类简单举手劳科学体系综合体现国家文明程度城市理水民众素质高低应放眼长远垃圾分类成文明行方式代表改善日常生活环境
完全统计2018 年垃圾分类总合额达623亿元预计2019年总合额翻倍达 120 亿元2020 年预计总合额达200亿元作环保企业理应抓住垃圾分类业务市场机遇智垃圾分类回收设备创新垃圾分类模式方面迎难垃圾分类攻坚战
鉴垃圾分类处理解决方案应时代求团队提出基三维物联网区域化垃圾分类智监控系统面企事业单位区物业协助理层面进行效垃圾分类理区域范围推行垃圾分类加强科学理形成长效机制时降低垃圾分类推广难度响应国家政策号召
第二章 系统相关技术原理介绍
21 三维物联网技术
三维物联网运虚拟现实技术构建全三维数字化物联网理台结合互联网技术射频识传感器视频监控系统视频分析系统数仓库技术数挖掘技术突破工理常规园区理模式解决常规理模式中系统独立支离破碎问题时解决传统模式中信息量少流通畅缺乏综合分析难享应突发事件反应迟缓安全隐患较等问题实现物联网时代全面感知种信息常规园区理更加智便捷
22 云计算技术
云计算（Cloud Computing）分布式计算种指通网络云巨数计算处理程序分解成数程序然通部服务器组成系统进行处理分析程序结果返回户
云计算系列动态升级虚拟化资源组成资源云计算户享方便通网络访问户需掌握云计算技术需者团体需租赁云计算资源该项技术进行数务处理时首先整计算程化分干组成部分通数台计算机进行协运行收集数信息组建成云里云计算技术谓云专指数资源汇集池简单理解数运算形式中助网络技术计算力演变种商实现计算机数处理高效性云计算继1980年代型计算机客户端服务器转变种巨变20世纪80年代网格计算90年代公计算21世纪初虚拟化技术SOASaaS应支撑云计算作种新兴资源交付模式逐渐学界产业界认知
23 Zigbee技术
Zigbee名称蜜蜂（bee）互相通信八字舞（zigzag）蜜蜂间群体通信方式种然界通信方式形象描述种距离低复杂度组织低功耗低数速率低成线通信网络
Zigebee技术种新型短距离低速率线网络技术距离线连接2002年8月英国英维斯（Invensys事生产技术源理国际化公司）日三菱电气美国摩托罗拉荷兰飞利浦等公司提出研发具低成体积量消耗少传输速率低线通信技术目技术标准组成zigbee技术联盟
ZigBee种高线数传输网络通信距离达百米甚公里传统移动通信CDMA网GSM网zigbee网络工业现场动化控制需相关系数传输建立具简单方便工作价格低特点zigbee网络节点仅身连接传感器直接进行数采集监控动中转网络节点传数资料外zigbee网络节点信号覆盖范围承担网络信息中转务孤立节点进行线连接
第三章 区域化垃圾分类智监控系统工作程
31 系统综述
该系统分两结构：户数反馈结构垃圾特征信息监测判断结构两块结构分采GPRSZigbee+光纤通信两种传输方式提升户识速度两块数包采识码进行匹配中户数反馈结构运三维结构光采集户生物特征信息通GPRS直接反馈云端云端匹配户反馈回垃圾桶数量传输快垃圾特征信息监测判断结构采传感器采集垃圾特征信息数包形式Zigbee协议通局域网通信网络传输区域终端区域终端通光纤连接互联网数包传送云端服务器垃圾种类进行分析确定投放否正确终信息反馈积分系统相应户积分进行修改反馈公众台供户查询
户数反馈结构示意图
32 数采集实现程
数采集分常规数采集身份数预采集常规桶环境信息采集三部分
321 常规数采集
常规数采集发生次垃圾投放动作数采集
桶外红外传感器检测接时结束休眠进入开启状态唤醒监控系统传感器通信模块进入运行状态
桶外传感器识生物特征原始数桶传感器感应否垃圾投放事件发生产生垃圾投放时间事通信模块桶数包（物体信息原始数）桶外数包（生物特征信息原始数）ZigBee技术传输联网终端
322 身份数预采集
时投放垃圾时需进行身份数预采集避免信息混淆
身份信息预采集采优先原次采集距生物特征传感器数通GPRS传服务器进行数身份信息反馈桶外液晶显示屏
身份信息预采集部分单独进行单独联网进行身份信息采集反馈提示户前垃圾投掷者
323 常规桶环境信息采集
桶环境信息包括垃圾量信息气味信息烟雾信息温湿度信息前垃圾桶垃圾投放事件发生时系统定时采集桶环境信息传输服务器
33 组网传输实现程
该部分分局域网数传输广域网数传输两部分
331 局域网数传输
局域网数传输ZigBee技术实现垃圾桶均数传输ZigBee模块组成完全连接网状结构网状结构优点节点间路径碰撞阻塞减少局部障会影响整网络正常工作性高网络扩充机入网较灵活简单
组成网节点均连接够连接连接广域网终端产生次数采集事件数通网状结构传输连接广域网终端传服务器
332 广域网数传输
广域网数传输GPRS光纤通信两部分实现
连接广域网终端接收节点传数数传服务器该部分通光纤传输需时反馈速度求苛刻
发生身份数预采集时需时反馈该部分采GPRS进行数交换垃圾桶均带GPRS模块均独立连接服务器该部分需通ZigBee传输终端需数传输服务器服务器处理完成接收反馈数反馈液晶屏
34 数分析处理程
数分析程分常规数分析常规桶环境数分析身份信息预分析三部分三部分均分配特殊识码云端服务器根收识码进行类型优先级数分析
341 常规数分析
常规数分析发生次垃圾投放动作传数包分析
发生次垃圾投放动作服务器数采集模块接收原始数包包括桶数包（物体信息原始数）桶外数包（生物特征信息原始数）两部分原始数通生物物体特征识转换生物物体特征数包现生物物体特征库身份信息库形成次垃圾投放动作信息包（身份信息行信息物体信息）该信息包三部分信息进行判断完成次垃圾投放动作否进行垃圾分类
342 常规桶环境数分析
数采集模块定时桶环境数数包形式传输云端服务器云端服务器接收原始数包相应特征数库（气味信息烟雾信息温湿度信息）进行垃圾余量进行分析生成桶环境状况
生成桶环境状况视化数形式反馈客户端
343 身份信息预分析
通GPRS传送云端服务器身份信息优先度高服务器识数包识码优先分配线程该数包进行处理生物特征库身份信息库进行完成立户信息反馈垃圾箱液晶显示屏
35客户数反馈实现程
云端服务器通获取数计算分析出结果结果分析出数分三等级进行反馈
配套理制度建议：月发放定额积分违规投放系统扣积分理者拥积分解释权设置积分额度户达规定额度系统会公众号形式通知户理者户接受垃圾分类知识学教育意义罚款详细措施该系统设备户制定
模块 数反馈面理层
1区域理者查询前理范围群众垃圾投放记录
2理者拥月群众积分余量查询权限接收系统超额户信息提示
模块二 数面垃圾投放户
1户查询积分余量
2次投放垃圾信息记录（时间点垃圾投放错误原）
模块三 针游客数反馈
系统记录违规投放外游客面部特征信息反馈理者
第四章 实现原理
41 硬件部分
硬件部分智监控系统缺组成部分数采集模块数传输模块两部分实现数采集模块智监控系统眼睛数传输模块高速公路二者相互存缺数采集模块种传感器组成负责采集监控区域三维原始数数传输模块线传输线传输组合成负责数传输服务器进行网络计算
42 数采集模块
原始数采集部分桶传感器桶外传感器组成
桶传感器红外传感器超声波传感器烟雾传感器温湿度传感器异味传感器金属传感器桶外传感器深度感知传感器结构光传感器组成
面桶外传感器采基元器件：
红外传感器 超声波传感器
烟雾传感器 温湿度传感器
异味传感器
43 数传输模块
数传输模块分组网模块广域网模块组网模块免费ZigBee线传输协议实现广域网模块收费GPRS技术光纤传输技术实现
431 组网模块
组网模块ZigBee终端组成封闭区域均设置联网终端节点间组成完全网状结构
Zigbee协议满足条件情况协调器会动组网Zigbee组网两鲜明特点：①Zigbee 网络理节点数216次方65536节点远远超蓝牙8Wifi32②网络中意节点间进行数通讯模块加入撤出时网络具动修复功
ZigBee 模块组网设计实现：
OSI 模型ZigBee网络结构分物理层媒体访问控制层网络层应层中物理层媒体访问控制层IEEE802154标准规定网络层应层ZigBee联盟定义ZigBee网络支持三种拓扑结构：星型树型网状型结构文选择星型网作 ZigBee 终端节点模块拓扑结构组网程：ZigBee协调器配置属性值复制网络理象然前设置信道开始扫描扫描完毕协调器需较中选择出附没信道根配置属性NIB属性值配置参数选定信道启动ZigBee网络实现接受设备加入网络响应设备请求服务发现支持ZigBee设备间绑定等功
ZigBee 路器首先完成配置属性值复制网络理象然开始执行网络发现工作获取该覆盖范围中 PAN 设备基情况选择合适协调器路器建立连接设备便作路器启动转入正常工作状态实现允许设备网络建立连接接受执行某设备网络中移命令等功
ZigBee终端设备首先工作中需参数设置初始值然开始发现网络操作筛选出符合设定网络建立连接前设定IEEE址网络址发出终端设备通知信息接受协调器发出通知信息检查绑定表中否存匹配项等功
432 广域网模块
GPRS英文简称 General packet radio service中文名称通线分组业务种基GSM系统线分组交换技术提供端端广域线IP连接相GSM拨号方式电路交换数传送方式GPRS分组交换技术具实时线量计费快捷登录高速传输切换优点通俗讲GPRS项高速数处理技术方法分组形式传送资料户手GPRSGSM网络第三代移动通信系统渡项25代通信技术许方面具显著优势GPRS全国覆盖范围极广费相较低廉非常适合做简单数交换
光纤传输光导纤维介质进行数信号传输光导纤维仅传输模拟信号数字信号满足视频传输需求光纤传输般光缆进行单根光导纤维数传输速率达Gbps中继器情况传输距离达十公里垃圾分类智监控系统需云端完成运算传输速率求非常苛刻目前市场光纤传输外没更加合适解决方案部分采光纤传输
GPRS模块 光导纤维
44 数分析算法实现
441 基红外结构光见光三维脸识算法
算法步骤示 (1)设N脸模型参训练脸模型模型
m × n 脸图转换D( D m × n )维列量均化D×N矩阵A
(2)脸样转化列量方差矩阵C
(3)计算矩阵C征值λi特征量Vi序重新排列λi特征量Vi根特征值选择前d特征量非零特征值数rδ般等085具体公式示
(4)脸模型量xi转换ω定义子空间中Ω子空间中xi应脸图特征量yi样D维空间降d维空间方差变换低维空间具脸表达力相应特征脸特征脸已知脸模型进行相似性匹配分分越高说明两图更相设图xi特征量
yixj特征量yj图匹配分余弦距离计算公式
普遍生物特征识系统中数融合分4步分传感器层素层融合特征层融合分层融合决策层融合分层融合单特征分输入分类器特征匹配分匹配分进行综合融合算法综合分终判文基简单组合策略加权求方法进行融合
文前文已描述见光三维模型红外光三维模型方法根模型相应脸子空间特征量分见光参系红外光参系模板 进行匹配获匹配分SVijSNij基简单组合策略设SFij融合分
中α+β1α≥0β≥0αβ取值范围00～10
SVijSNij采值—值进行化处理通SFijSFij时应SVijSNij应接受率αβ作出决策进行脸识
442 基视角深度全景图三维形状识
柱面投影程图1示许密集网格点离散表示圆柱体侧面 坐标集合{(θuhv)}{(θuhv)}表示点中θ表示极角h表示高度 u v0 1 2 …网格点p(θuhv)p(θuhv) 物体通坐标(x0y0h0)(x0y0h0)找相应点q 点标记轴p点高度相位置作条qp射线 会三维物体三角面片零交点 记交点q点间距离D{d1d2⋯di}i123⋯D{d1d2⋯di}i123⋯d记录D值 转换灰度值存应网格素中D空集合时 d
图1 柱面投影示意图
投影完成 圆柱侧面θ0°角度展开形成二维全景图 素值应圆柱体侧面网格点素值选择圆柱体高度三维物体相 进步处理中 全景图减均值标准偏差 构造全景图避免受尺度变化影响
单柱面投影全景图表示物体形状全部信息 物体部凹陷部分 单侧面观察凹陷信息构建全景图时 记行三维物体直立状态坐标轴方z轴 根笛卡尔坐标系 三维模型分行x y z轴方模型投影行物体轴圆柱体侧面 3幅全景图图2示
图2 3视角全景图
基三视图原理 三幅全景图基描述三维物体全部形状信息副全景图提取出二维特征描述三维物体形状 物体具描述符时 时结果 然低效便需三幅全景图提取信息聚合成更紧凑三维形状描述子采三分支卷积神网络框架 输入三视角全景图进行训练 中提取特征首先 三视角全景图输入训练框架第部分网络分支中 视图池化层Viewpooling层聚合成特征量传入层网络2中中第部分网络CNN分支权重参数相 简化网络复杂度实验证明 Viewpooling层放置卷积层 (conv5) 附 获佳分类性Viewpoolingmaxpooling层
maxout层类似 唯区维度三分支卷积神网络框架环图 机梯度降法反传播方法进行训练微调
44 客户端（操作界面）
第五章 市场前景
51 时代背景
垃圾强制分类中理约束困难重重社区体层次复杂居住分散难免出现监盲区执法取证两难题需理层必须加执法力度垃圾强制分类项十分复杂工作涉面广头绪监执法面巨困难执法成代价巨部分区已鼓励强制阶段果建设垃圾分类投放生态高度加落实真正垃圾强制分类遥遥期令担忧法垃圾分类措施变成摆设旦垃圾强制分类关注度会降低垃圾分类中违规者痛感时想推广全民垃圾分类难进行
52 前市场分析
目前社会垃圾分类设备传统垃圾桶群众觉意识强制理垃圾分类条例区会专门监督员定时定点监督检查居民垃圾投放样做法耗时耗力居民生活带前没麻烦增加生活压力推行垃圾分类程中带阻力型社区引进智垃圾分类箱设备成高操作复杂做真正意义智垃圾分类相反居民丢垃圾程变耗时失便利性
53 项目优势
项目区域化垃圾分类智监控系统辟蹊径没采市场流思想研发智垃圾分类箱理层次出发面企事业单位区物业等封闭性区域范围理者需做投放垃圾程中物信息数采集判断投放垃圾分类否准确两信息模块样垃圾分类监控系统相智垃圾箱技术难度降成缩更利推广普解决掉前时代背景理阶级执行取证两难题建立起完善奖惩措施观培养居民垃圾分类意识利企事业单位区物业响应政府号召降低垃圾分类推广难度构建谐社会
第六章 总结展
区域化垃圾分类智监控系统系统解决垃圾分类问题辟蹊径解决理难目提供方案时弥补市场现智分类垃圾桶操作复杂耗时足提高户体验配套生态增强家垃圾分类意识动性成低安装方便优点更易推广普团队调研分析目前市场没类产品前相似产品（智分类垃圾桶）面客户存差异利项目进入市场取市场份额时区域化垃圾分类智监控系统系统处测试阶段需克服技术问题继续压缩成空间增强项目竞争力
未拥较户数量优势前提开发延伸功进行团队生态建设数技术分析户数线户日垃圾制造总量预测完善理制度防止群众垃圾私处理更建设垃圾分类投放生态
二扩识范围更新传感器设施开放垃圾中敏感信息检测凶器赃物进行甄加强区域治安建设构建谐社会日会结合气味传感器等技术配套硬件设备垃圾桶周围空气数进行分析动净化空气质量处理火灾等险情保障社区居民生活幸福度
第三获足够资金支持前提会进步完善开发系统功范围推广时考虑利户优势发展公场业务封闭式环境扩展开放式环境中考虑纳入征信系统代积分系统更引导进行垃圾分类建设垃圾分类投放生态
参考文献
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[5] 李杰见光红外脸识方法研究实现[D]北京交通学2016
[6] 文档香网(httpswwwxiangdangnet)户传
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