智慧环卫社区垃圾管理平台设计方案.docx
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智慧环卫社区垃圾管理平台设计方案
智慧环卫社区垃圾
综合管理调度平台系统
设
计
方
案
成都奥震电子科技科技有限公司
2016年12月
1.综述
设计背景
随着经济社会的发展和信息化建设的突飞猛进，如何通过信息化手段改变传统环境卫生系统的管理机制，提高环卫系统的监控、调度等管理能力，加强环卫信息化成果的实战应用，打造一套服务于环境卫生系统的智能化的管理、调度平台。
智慧环卫社区垃圾综合管理调度平台系统是将各种社区垃圾环卫设施、设备整合在一起，通过多系统信息的汇聚、高度信息共享，打破传统管理信息壁垒问题，最终达到提高对社区垃圾环卫设施、设备的综合管理质效、增强对社区各类垃圾环卫事件的处理效能的目的。
智慧环卫社区垃圾综合管理调度平台系统以现代前沿发展技术为导向，立足社区环卫管理中心的日常管理、事件调度为背景，着重实现“地面有监控、图上有定位，处理有手段”的管理、调度目标。
设计目标
智慧环卫社区垃圾综合管理调度平台系统需要基于先进的地理信息技术，建设面向社区垃圾综合管理、调度信息化的实际需求。
在管理调度方面能够将前段数据采集、视频监控、地理信息系统、无限定位和GPS空间定位等手段有效融合，实现各种社区垃圾设施、设备多级联动和协同调度，利用空间信息、视频信息和实时位置监控信息辅助社区垃圾管理、业务人员的高效工作。
设计内容
智慧环卫社区垃圾综合管理调度平台系统建设主要包括垃圾运输车管理调度系统、社区垃圾桶管理系统、可视化社区垃圾综合管理平台、平台综合运维管理系统等。
一、垃圾运输车管理调度系统
垃圾运输车管理调度应用针对日常垃圾车的调度，重点解决垃圾车的可视化定位、可视化调度、垃圾车的实时态势监控业务需求。
重点实现：
⏹垃圾车调度
⏹垃圾车定位及轨迹跟踪
二、社区垃圾桶管理系统
社区垃圾桶管理系统主要是利用传感器及视频监控的技术，通过社区垃圾桶的设计位置在图上对垃圾桶日常状态进行管理，通过系统实现对垃圾桶的日常承载状态、垃圾桶自身状态评估等应用。
重点实现：
⏹垃圾桶承载状况（垃圾桶是否装满等）
⏹垃圾桶管理（破损、丢失等）
三、可视化社区垃圾综合管理调度平台
社区垃圾综合管理调度是将各种社区垃圾环卫设施、设备整合在一起，通过多系统信息的汇聚、高度信息共享，打破传统管理/调度信息壁垒问题。
同时通过可视化的设计，在一个平台上对社区垃圾环卫设施、设备进行综合管理调度、对社区各类垃圾环卫事件进行及时有效的处理。
重点实现：
⏹多系统一平台操作管理
⏹可视化管理
四、平台运行维护管理
系统运行维护管理为系统运行提供管理维护的基础功能，主要包括用户管理、组织机构管理、权限管理、角色管理、日志管理功能。
设计原则
为确保智慧环卫社区垃圾综合管理调度平台系统能够充分满足社区垃圾管理调度的实际需要，实现效益的最大化，平台系统的建设将全力贯彻以下原则：
⏹先进性和成熟性
充分借鉴国内外的先进技术和成功经验，应用先进成熟的技术手段和标准化产品。
基于管理、调度、控制、协同、通信、集成、监视、处置的设计理念，采用开放的体系结构，打造一个智慧的、专业的综合管理调度平台。
⏹经济性和实用性
平台系统充分利用现有的设备和资源，综合考虑平台的建设、升级和维护成本。
建设后的管理调度平台系统符合环卫部门的使用要求，有较好的可用性、可维护性。
⏹标准化和开放性
平台系统在设计和开发中，严格按照国家及地方相关信息化建设标准规范；平台系统具有统一开放的控制协议、编码协议、接口协议、压缩格式、传输协议，提供透明传输通道。
所有子系统可以整合到统一的平台下，实现信息共享、灵活联动。
⏹安全性和保密性
平台系统设计必须将安全性放在重要的位置，要充分考虑系统的安全体系的设计，数据的备份，应严格控制各个层次的访问、操作权限设置，充分利用日志系统健全系统的恢复策略和机制及数据的备份策略，增强系统的安全性。
所有承建单位和人员都应签署保密协议。
⏹可靠性和稳定性
在平台系统的建设过程中，坚持质量第一，注重过程的控制，强化监督检查，严格技术评审和技术状态的控制，通过软件测评和仿真验证和试验，提高系统的可靠性。
⏹实时性和灵活性
在总体系统设计中，充分考虑管理调度的业务需求，留有足够的容量冗余，全面提升管理调度信息传输、有线及无线通讯、数据通讯能力和速率，可为不同单位业务系统的运行提供可靠的支持。
⏹可扩展性和易维护性
平台系统充分考虑信息化发展的前瞻性，以最简便的方法、最低的投资，实现、设备、接口可扩展、可兼容性，配套软件具有升级能力，能兼容已有设备。
⏹操作性与友好性
系统平台采用清晰、简洁的中文操作界面，操作控制简便、灵活，便于管理和维护，有完善、安全、科学的使用权限划分机制，方便用户对平台的操作。
设计依据
平台系统设计和建设严格遵循国家及地方标准规范，以及工信部相关的规范与标准，具体如下：
网络标准：
IEEE802.3，IEEE802.3u，IEEE802.3ab，ANSI/IEEE802.3Nway，IEEE802.3x，IEEE802.3af，IEEE802.3az,IEEE802.11b/g
GB8566《计算机软件开发规范》
GB50348《安全防范工程技术规范》
GB12663《防盗报警控制器通用技术条件》
GB50395《视频安防监控系统工程设计规范》
GB50198《民用闭路监视电视系统工程技术规范》
GBJ115《工业电视系统工程设计规范》
GB9254《信息技术设备无线电干扰极度限值和测量方法》
GB/T13926《工业过程测量和控制装置的电磁兼容性标准》
GB/T17626《电磁兼容实验和测量技术标准》
《共享数据项代码标准》
《共享数据项集项目规范》
《安全防范视频监控联网系统信息传输、交换、控制技术要求》
《公路车辆智能监测记录系统通用技术条件》
《350M集群移动无线电标准》
《程控数字用户自动电话交换机通用技术条件》
《信息安全技术终端计算机系统安全等级技术要求》
《城市地理信息系统设计规范》
《信息技术安全技术信息安全管理体系要求》
《信息安全技术网络基础安全技术要求》
《信息安全技术数据库管理系统安全技术要求》。
2.需求分析
社会发展的需要
城乡环卫一体化，破解垃圾围城，生活垃圾源头减量化，促进垃圾分类，有效管理餐厨垃圾流向，杜绝地沟油，严控渣土运输，杜绝建筑垃圾乱排乱放等，导致城市环卫建设和管理的任务日益加重，传统的城市环卫管理理念、制约了城市环卫管理的进一步的数字化城市信息管理系统与“物联网”技术的融合已经应用到城市社区公共服务领域。
如（执法、海塘、园林、公路交通等）。
而作为城市环境卫生行业，是衡量城市综合管理的主要指标；经市场调研，环卫作业方式从传统的粗放式管理向现代化、数字化管理的转变，提高环卫作业水平和效率，各地市级环卫管理部门的需求愿望愈加强烈。
中国城市化进程发展迅速，目前我国城市化率首度超过50%，城镇化成为推动经济社会发展的强大动力。
但现代城市发展也面临环境污染、管理复杂、能源短缺、人口增长、经济转型等实质性问题的挑战，当前的发展模式不再是可行的方式。
“智慧环卫”是一种发展环卫的新思维，通过智慧环卫建设推进环卫生产、生活和管理方式创新，解决环卫发展过程中面临问题，提升服务价值，创造产业经济价值，体现民生社会价值，最终达到“强政、兴业、惠民”的目标。
各级政府的积极推进是智慧环卫建设的推动力，通过“智慧环卫”建设，转变经济发展方式，提升基础设施水平；解决环卫城市卫生、资源发展瓶颈等问题，提升执行效率，提高为民服务的水平。
智慧环卫的建设可极大提高环卫行业在市民中的形象和社会地位，使环卫事业的后续发展更加有力。
加强环卫数字化工作，是促进环卫管理进步、科技创新，从而实现环卫行业跨越式发展的基本途径和有效手段。
智慧环卫可以有步骤、有计划地参与到环卫的管理、经济、作业、科研、市场等各个环节，为它们的工作提供方便和服务，使城市管理逐步走上信息化、数据化、网络化的道路，使城市环境卫生整体水平上一个新台阶。
环卫管理的需要
当前环卫信息化存在问题1.缺乏有效规划，重复建设；信息化全局工作缺乏有效的规划，导致部分重复建设2.信息孤岛现象严重，融合共享步履维艰；数据多但用不上，有数据但用不好，信息多却找不着，有系统却不好用；3.缺乏完整、科学的标准体系；缺乏统一完整的城市信息化标准体系；不同部门组织制订的信息化标准之间不协调4.缺乏合适的运行管理模式；缺乏科学、实用的环卫信息化建设的总体框架，缺乏适合不同类型环卫使用的建设与运行模式。
根据以上问题智慧环卫综合管理调度平台综合运用GPS、GIS、3G、以及数据挖掘等信息化手段和移动通信技术来处理、分析和管理环卫元素，推动环卫管理事业走向信息化道路，有效解决了环卫管理中遇到的难题。
系统创新实现了环卫作业提前规划、作业过程实效监控、环卫事件动态监察、作业结果科学评价等功能，大大提升管理实效化、管理方法的规范化、科学化和程序化。
3.总体设计
平台系统整体架构
平台系统总体架构共分为网络通讯和硬件层、源数据层、数据支撑层、应用层、呈现层几个模块组成。
⏹网络通讯和硬件层
通过构建规范化的无线、有线专用网络，为信息数据传输提供安全、顺畅的交换通道。
利用前端专用传感器、视频采集设备、服务器、交换机、存储设备、防火墙等硬件设备，为数据的采集、存储、交换、共享、分析、处理等提供基础硬件介质。
⏹源数据层
通过自主研发的数据整合模块，以数据的共享、交换和融合为数据应用的底层核心，根据业务需求对各环卫业务系统平台等资源的数据进行整合及挖掘，建立各业务系统各个应用所需的数据池或主题数据库，便于上层应用的分析和调用。
前段
⏹应用层
通过报警、定位、推送、监控、热点随动、协同调度等功能模块，实现“管理一体化、调度一体化、设备一体化”的综合管理格局。
⏹呈现层
通过电脑、电视墙、多点触控大屏、智能移动终端（PDA/手机）等对应用层各个子系统的实时态势、环卫人车位置去向、垃圾处理处理情况等，实现一体化呈现。
总体架构
平台总体架构
平台系统网络架构
方案采用多网络传输技术体系，涵盖自建专网、互联网、3G/4G网络、Lora网络、WIFI探针网络及北斗/GPS网络定位技术。
平台性能指标
平台软件能够完全按照目前软硬件要求设计，保证系统高效稳定地运行，支持服务器预缓存技术，提高客户端响应速度。
支持部分图层的缓存，支持缓存地图服务与非缓存地图服务的叠加。
在依托上述硬件环境的基础上，为满足工作中实时性的要求，动态反映出最新的业务信息，平台性能指标设计如下：
1）平台能够支持1000用户并发访问，支持在线人数3000用户的访问能力。
2）地图服务请求响应时间≤3秒；地图操作时，需要平滑流畅，不能出现明显的等待时间和露白现象，以方便用户操作。
3）在信息查询时，请求时间响应时间≤3秒，资源搜索响应时间≤2秒。
4）复杂空间操作和分析功能，提供单次访问时一般地图操作3秒，复杂操作5秒的响应性能。
5）对于各类服务访问接口，提供单次访问1秒以内，复杂操作3秒以内的相应性能。
6）系统服务端和客户端均要求实现7*24小时不间断稳定运行。
7）警情推送至分局和派出所的时间≤2秒。
8）警情自动推送（或接警员派发）至处警民警个人移动终端的时间≤3秒。
9）处警民警受理警情后，对应警情、警车处置状态的颜色变化时间≤3秒。
4.运行环境支撑层建设
智慧环卫社区垃圾管理平台为新建设应用系统提供计算资源，要求如下：
1）根据应用软件需求配置：
计算资源，应根据应用系统软件特点、业务受理后响应时限要求等进行配置，重点考虑CPU、内存、I/O有等性能指标。
2）可扩展：
服务器上具备一定的可扩展空间和冗余件（如磁盘阵列架位、PCI和内存条插槽位等），并支持主流操作系统。
3）易使用：
服务器以及配套的操作系统应方便平台部署和维护管理人员使用。
4）易管理：
服务器的易管理性体现在服务器是否提供智能管理系统、自动报警系统、液晶监视器等。
此次系统需要的计算、存储资源需求如下：
序号
功能类型
硬件类型
操作系统
配置
数量
1
消息服务器
服务器
64位windowsserver2008以上
双8核CPU，16G内存，1T以上存储
1
2
数据库服务器
服务器
64位windowsserver2008以上
双8核CPU，16G内存，1T以上存储
1
3
应用服务器
服务器
64位windowsserver2008以上
双8核CPU，16G内存，1T以上存储
2
4
数据交换服务器
服务器
CentOSLinuxrelease7.2.151164位
双8核CPU，16G内存，320G存储
5
5.源数据层建设
源数据层包含信息数据和视频数据，这些数据产生于不同的应用系统中，是智慧环卫社区垃圾管理平台能否发挥作用的基础。
各类数据资源分散在不通网域的不通应用系统中，以边界安全传输平台为安全保障，通过信息数据资源交换平台为数据传输桥梁，为指挥业务提供支撑。
6.数据支撑层建设
概述
智慧环卫社区垃圾管理平台管通过信息数据资源交换平台实现与其它系统数据对接和交互。
信息数据资源交换平台（以下简称数据交换平台）封装各类物理分散的业务系统中的异构数据源，封装成为具有统一标准的RESTAPI接口形式的数据资源，为各接入单位不同业务系统之间实现数据资源的互访提供了便利，并辅以边界交换的安全技术手段，实现跨城域网广域网、跨不同安全区、跨不同逻辑隔离网络的数据安全高效传输。
数据交换平台为实现数据汇总提供了可靠的管道。
系统功能
各种接入业务系统能够提供的数据源的接口形式是各种各样的，通过数据交换平台的源数据适配模块，各接入单位可以将业务系统中的相关信息数据源封装成为具有统一标准的RestfulWebService接口形式的数据资源，并注册发布到数据交换平台中。
各接入单位通过访问数据交换平台，可获取相关数据资源的基本信息以及接口描述，从而实现数据资源的互访与交换。
数据交换平台将数据资源按单位或业务主题进行整理分类，形成易于查找、理解和使用的信息资源目录。
数据交换平台由信息资源目录模块、网络拓扑管理模块、交换留底记录模块、交换情况分析模块、操作日志模块、监控管理模块、自动升级模块、用户管理模块和一组源数据适配模块组成，如下图所示：
其中，源数据适配模块针对不同类型的实际数据源，又包括MySQL适配模块、SQLServer适配模块、Oracle适配模块、共享目录适配模块、Web服务适配模块等多个模块。
（一）系统应用功能
1）信息资源目录
对各接入单位信息资源进行按需采集、分类管理、定期更新，各单位可在权限内自行查询、检索共享信息。
●信息资源注册发布
面向各接入单位用户提供可视化的资源注册发布界面，通过界面操作完成不同接口类型（Orcale数据库接口、SQLSERVER数据库接口、MySQL数据库接口、共享文件夹接口、WebService接口等）的数据资源注册发布。
●信息资源编目
对信息资源名称、信息资源摘要、信息资源提供方、信息资源主题分类、信息资源访问控制权限、信息资源标识符、API标识符、数据项描述等信息进行明确，对已发布注册的数据资源按单位或业务进行归类整理，形成信息资源目录。
资源目录需至少支持如下查询/筛选功能：
Ø根据数据资源标示符精确查找某个资源。
Ø根据数据资源名称模糊匹配资源。
Ø指定一定的时间范围，根据数据资源的创建时间或更新时间检索资源。
Ø根据数据资源的创建单位名称模糊匹配资源。
2）网络拓扑管理
支持对系统网络拓扑进行分级分域管理，支持交换网络根据不同行政区划、级别或安全域建立辖区，辖区与辖区可实现对接连通或分割。
交换节点出现断线等异常情况，系统给出告警便于系统管理人员获悉并及时处理。
以可视化图表的直观方式实现对网络节点信息的查看和网络情况的实时监管。
3）交换留底记录
对于每一个数据资源接口的访问操作，均需要留底记录。
留底记录需包含如下元素：
●消息的标识符
●请求与响应发生的时间
●请求的发起方的标识符
●请求的响应方的标识符
●请求的数据资源接口的标识符
如留底记录出现不完整等异常，需给出明确标识。
留底记录需支持导出与归档。
4）交换情况分析
基于交换留底记录，可对数据资源的热度，交换系统接入单位的交换参与情况进行分析，并提供图表化的分析结果。
5）操作日志
对于可视化操作界面上创建、修改、删除数据资源和数据接口的操作需要计入操作日志中。
操作日志中至少需包含如下关键元素：
●操作时间
●操作员账户名
●操作内容以及涉及到的数据资源或数据接口的标示符和名称
6）监控管理
监控管理功能意在为用户展示系统运行的健康状态，并对于某些敏感状态给出醒目的提醒，并支持主动发送邮件报警。
监控管理需包含如下关键因素：
●硬件健康监控
●消息队列监控
●系统稳定运行时间监控
●用户非只读行为监控
●系统行为监控
以上监控信息可以整合到一起，生成一份监控报告，可以随时通过界面操作导出当前监控报告。
7）自动升级
能通过中心节点统一上传升级包并在各用户节点进行分发，实现系统的自动升级。
8）用户管理
根据用户角色不同，系统需提供相应的用户角色设置和权限控制。
至少需包含以下关键用户角色：
●系统管理员：
完成系统底层初始化配置操作，并创建其他各类用户角色。
●操作员：
供系统可视化管理界面业务操作人员使用。
●二次开发人员：
凡需要调用数据交换平台API的二次开发人员，必须使用二次开发人员账号完成认证从而获得会话ID，所有API接口必须提供合法的会话ID才可进行调用。
（二）源数据适配模块
实现对不同类型数据源接口的统一封装，数据源可以是各种类型的，例如文件夹、FTP、数据库、XML文件、Excel文档、Web服务等。
不同接口类型的源数据，经过系统适配模块封装后，成为具有统一标准的WebService接口类型的数据资源，便于资源需求单位进行调用。
非功能性需求
系统应具有跨不同网域的数据安全传输能力，响应速度应在用户心理所能承受的范围之内，不能影响现有业务工作的正常运行。
具体非功能性需求如下：
1）网络适应能力：
支持跨逻辑隔离网络、跨不同安全区，支持通过应用层中转消息实现长距离、大跨度下的消息传递，支持通过配置保证消息按照合规的通信路径传递。
2）端到端通信：
支持断点续传、自动重发以及自动去重。
可严格保证消息的顺序送达，且对于单个消息，保证其有且仅有一次送达。
3）通信模式：
支持点对点（P2P）、点对多点（P2MP）、发布/订阅（Pub/Sub）、同步通信（Sync）、异步通信（Async）等多种通信模式。
4）节点虚拟化：
一个物理基础节点可虚拟出多个单位节点，满足多单位共享物理资源的需求；同时一个单位节点也可以部署在多个物理基础节点之上，实现负载均衡、系统热备。
5）数据资源一体化管理：
采用标准的数据接口、统一的编目体系、统一的操作界面支持结构化、半结构化和非结构化数据资源。
6）数据资源安全管理：
用户通过身份验证方可接入平台，平台对数据资源提供完善的访问权限管理，对数据资源调用过程进行完整记录备案。
7）数据库服务适配：
支持SQLServer、Oracle、MySQL等主流数据库服务。
8）共享目录与文件服务适配：
支持Windows、Linux的共享目录服务，支持FTP服务。
9）WebService适配：
支持SOAP、REST与HTTP服务。
10）运管系统：
通过友好的可视化操作界面，提供拓扑管理、节点管理、设备管理、用户管理、升级管理等管控能力。
11）安全保障：
通过传输消息加密，节点间身份认证等安全机制，保障节点间传递消息的完整性、机密性和不可抵赖性。
12）二次开发接口：
采用统一风格的、简洁的RESTAPI接口，提供针对各类异构资源的CRUD操作。
13）自动升级：
在不中断用户业务工作的情况下完成系统自动升级，升级行为对用户而言完全透明。
系统技术架构
数据交换平台能够在复杂的网络环境中为上层业务应用提供安全可靠的数据传输以及数据资源集成服务。
数据交换平台支持SOA架构、支持多种操作系统与编程语言、符合国际标准技术规范的数据传输服务接口，能够把物理上分布在各个业务系统内部的海量数据从逻辑上整合在一起，形成统一的数据资源目录并对外发布。
数据交换存在着不同层次上的需求，系统应采用相应的分层设计来满足。
层次与层次之间充分解耦，利于灵活、快速地响应业务变化对系统的要求。
系统技术架构分为数据传输层、用户空间层、数据集成层等部分，如下：
1）数据传输层
Ø支持多种跨度的通信（跨城域网广域网通信、跨不同安全区通信、跨逻辑隔离网络通信）；
Ø安全可信地进行通信（须具备妥善的身份认证机制和密钥管理机制，以保障节点间传递消息的完整性、机密性和不可抵赖性）；
Ø高可靠性和高可用性的通信机制（支持断点续传、自动重传等特性）。
2）用户空间层
Ø支持向接入用户提供可灵活调整的计算资源、存储资源与网络资源，并实现负载均衡、数据备份和故障恢复；
Ø对上层相关应用提供面向用户的统一入口。
3）资源集成层:
Ø有灵活严格的数据资源访问权限控制机制；
Ø系统间可以相互发现和使用彼此的数据资源；
Ø数据资源的使用不仅包含查询，还可以新增、删除和修改；
Ø异构数据资源的操作接口必须是标准化的；
Ø数据源可以是各种类型的，例如文件夹、FTP、数据库、XML文件、Excel文档、Web服务等。
因此，数据交换平台的技术架构如下图所示：
1）数据传输平台
Ø接入节点：
作为消息传输的发端和收端，为承载在本节点之上的业务系统提供可靠的数据上行和下行传输服务。
Ø汇聚节点：
具备接入节点的全部功能，并且能够对相邻节点之间传递的消息进行转发。
Ø协议网关：
提供穿越网间隔离交换设备（如光闸/网闸）的数据传输功能，在彼此隔离的网络之间实现跨网通信；提供跨安全域、跨地址域、跨运营商的数据传输优化功能，提高在这些场景下的数据传输效率。
Ø密码防护单元：
对节点间传递的消息进行加密，并且提供节点之间的身份认证机制，以保障节点间传递消息的完整性、机密性和不可抵赖性。
2）用户空间虚拟化平台
Ø单位节点：
是为一个用户单位划分的逻辑实体，用于实现面向用户的物理资源灵活分配，并实现负载均衡和系统热备。
单位节点还具有门户功能，为用户提供使用上层功能的统一入口。
Ø中心节点：
是为管理部门划分出的逻辑实体，拥有和单位节点同样的功能；但是由于管理部门与用户单位的角色不同，中心节点还负责统一配置与管控其下属的所有单位节点。
3）数据资源集成平台
Ø交换站：
是数据资源交换的发端和收端，并为用户单位提供数据资源的注册、修改、删除和使用等功能。
交换站还是各类接口适配模块的承载容器。
其中，接口适配模块能够对各类异构数据进行标准化封装，使其成为具有统一风格操作接口的数据资源。
Ø交换中心：
管理维护所属辖区内所有交换站注册发布的数据资源，负责对数据资源进行编目与同步，并对数据资源调用的全过程进行行为审计与跟踪管理
升级会员 