一种移动式污水处理车辆管理系统与方法

技术领域

本发明涉及交通控制技术领域，尤其涉及一种移动式污水处理车辆管理系统与方法。

背景技术

随着工业化和城市化的快速发展，水资源污染已经成为一个全球性的环境问题。特别是在城市和工业区，由于污水排放量大且处理设施不足，污水处理成为了一个亟待解决的重大挑战。传统的污水处理方法依赖于固定的处理设施，这些设施往往需要大量的资金投入，建设周期长，而且难以应对污水排放的时空变化性。此外，特定情况下如突发环境污染事件、城市排水系统维修或临时性大型活动等，都需要快速、有效地处理大量污水，以避免对环境和公共健康造成更大的威胁。然而，现有的污水处理系统通常缺乏足够的灵活性和移动性，不能满足这些紧急或特殊情况下的需求。

对于污水处理车辆管理的方法有很多，我国发明专利“一种车载式移动污水处理车及其方法”，申请号：“CN202210084324.2”，主要包括：移动式污水处理车主体为车载集装箱结构。内部设置由沉淀系统、MABR膜系统、MBR膜系统和综合设备间组成，沉淀系统，为独立的污水预处理系统，污水由进水管经过污水过滤器、污水进水口、进入中心导流筒，絮凝剂经絮凝剂加药管、助凝剂经助凝剂加药管与污水混合同步进入中心导流筒，具有工艺布局紧凑、集装箱式一体化设置、设备投入少、投建费用低，工艺流程简便、运行管理简单；能源消耗低、出水品质高、快速移动、应急救援等特点，适用于村镇污水、医疗污水、食品废水、养殖废水、工业废水等污染事故废水及需要应急处理的项目。

但上述技术至少存在如下技术问题：对移动式污水处理车辆管理过程中的数据处理不够准确以及适应性较差的技术问题。

发明内容

本发明提供一种移动式污水处理车辆管理系统与方法，解决了现有技术对移动式污水处理车辆管理过程中的数据处理不够准确以及适应性较差的技术问题，实现了高准确的数据处理以及较高适应的移动式污水处理车辆管理的技术效果。

本发明的一种移动式污水处理车辆管理系统与方法，具体包括以下技术方案：

一种移动式污水处理车辆管理系统，包括以下部分：

数据获取模块，数据交互模块，智能路线规划模块，路线规划优化模块，实时环境处理模块，中心管理模块；

数据获取模块，实时追踪移动式污水处理车辆的位置以及当前污水处理状态，获取移动式污水处理车辆的实时位置和当前污水处理的状态信息；并将获取的移动式污水处理车辆的实时位置和当前污水处理的状态信息传送至数据交互模块；

数据交互模块，将移动式污水处理车辆的实时位置和当前污水处理的状态信息与中心管理模块进行信息交互；信息交互包括将移动式污水处理车辆的实时位置和当前污水处理的状态信息发送给中心管理模块，同时接收来自中心管理模块的任务分配信息，获得信息交互后的移动式污水处理车辆的实时位置和当前污水处理的状态信息以及任务分配信息，并将获得的信息交互后移动式污水处理车辆的实时位置和当前污水处理的状态信息以及任务分配信息发送至智能路线规划模块；

智能路线规划模块，基于信息交互后的移动式污水处理车辆的实时位置、当前污水处理的状态信息、任务分配信息以及实时交通信息，引入智能路线规划算法为每辆移动式污水处理车规划行驶路线，得到移动式污水处理车辆行驶路线和预定时间表，并发送给路线规划优化模块；

实时环境处理模块，获取移动式污水处理车辆的工作环境参数数据并进行处理分析，得到实时环境状态量化参数，并将实时环境状态量化参数送至路径规划优化模块；

路线规划优化模块，基于实时环境状态量化参数对移动式污水处理车辆行驶路线进行优化，并将优化后的移动式污水处理车辆行驶路线发送至中心管理模块；

中心管理模块，基于优化后的移动式污水处理车辆行驶路线以及信息交互后的移动式污水处理车辆的实时位置、当前污水处理的状态信息和任务分配信息进行综合分析，制定移动式污水处理车辆调度和任务分配决策。

一种移动式污水处理车辆管理方法，包括以下步骤：

S1. 获取移动式污水处理车辆的实时位置和当前污水处理的状态信息，通过信息交互处理，得到信息交互后的移动式污水处理车辆的实时位置和当前污水处理的状态信息以及任务分配信息，并在信息交互中引入动态信息融合算法；

S2. 基于当前污水处理的状态信息进行优先级排序，再通过智能路线规划算法为每辆移动式污水处理车规划行驶路线，并引入实时环境状态量化参数对移动式污水处理车辆行驶路线进行优化；

S3. 基于优化后的移动式污水处理车辆行驶路线以及信息交互后的移动式污水处理车辆的实时位置、当前污水处理的状态信息和任务分配信息进行综合分析，并基于综合分析结果制定移动式污水处理车辆调度和任务分配决策。

优选的，所述S1，具体包括：

当获得移动式污水处理车辆的实时位置和当前污水处理的状态信息时，与中心管理模块进行信息交互，对接收到的移动式污水处理车辆的实时位置和当前污水处理的状态信息进行格式化处理，并进行数据完整性和有效性的验证；将接收到的中心管理模块的任务分配信息与移动式污水处理车辆的实时位置和当前污水处理的状态信息进行整合。

优选的，在所述S1中，还包括：

在进行信息交互的过程中，引入动态信息融合算法，根据时间戳和权重进行数据融合。

优选的，所述S2，具体包括：

根据当前污水处理的状态信息对所要处理的污水任务使用基于权重的排序算法进行优先级排序；再利用智能路线规划算法为每辆移动式污水处理车规划行驶路线，得到移动式污水处理车辆的行驶路线。

优选的，在所述S2中，还包括：

所述智能路线规划算法的具体实现过程如下：

第一步，初始化车队信息；

第二步，路线规划与构建；

第三步，信息素更新与路线优化；

第四步，迭代与收敛；

第五步，最优路线选择。

优选的，在所述S2中，还包括：

引入实时环境状态量化参数对移动式污水处理车辆行驶路线进行优化。

优选的，在所述S2中，还包括：

对移动式污水处理车辆行驶路线进行优化的具体实现过程为：

对移动式污水处理车辆的工作环境参数数据进行获取及处理分析，得到实时环境状态量化参数，进一步，将实时环境状态量化参数融入路线规划，得到优化后的路径选择概率，使用优化后的路径选择概率计算每辆移动式污水处理车辆的行驶路线，得到优化后的移动式污水处理车辆行驶路线。

本发明的技术方案的有益效果是：

1、本发明通过GPS接收器和车载传感器，实时精确地监控车辆位置和污水处理状态，确保了系统对车辆动态的即时响应和准确掌握，从而提高了调度的效率和响应速度；引入动态信息融合算法，通过区分不同数据点的重要性，为近期的数据分配更高的权重，提高了系统对新情况的适应性和灵活性，时间戳校正和数据点的调整系数考虑了数据的时效性，使系统能够灵活应对数据传输延迟等问题；通过标准化的通信协议和数据格式化处理，实现了与中心管理模块的高效信息交互。

2、本发明通过智能路线规划算法动态地为每辆移动式污水处理车规划最优路径，其动态性和智能化确保车辆始终沿着效率最高的路线行驶，提高任务完成的速度和准时率；通过引入实时环境状态量化参数，系统能够实时适应环境变化，其适应性显著提高了路线的可行性和安全性，减少了意外延误；优化后的行驶路线减少了不必要的行驶距离和时间，从而降低了燃油消耗和车辆磨损，进而降低了整体运营成本；更短的行驶路线和更高的运行效率减少了能源消耗和排放，对环境的负面影响更小。

附图说明

图1为本发明一个实施例所提供的移动式污水处理车辆管理系统的模块图；

图2为本发明一个实施例所提供的移动式污水处理车辆管理方法的流程图。

具体实施方式

为了更进一步阐述本发明为达成预定发明目的所采取的技术手段及功效，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。

下面结合附图具体的说明本发明所提供的一种移动式污水处理车辆管理系统与方法的具体方案。

参照附图1，其示出了本发明一个实施例所提供的移动式污水处理车辆管理系统的模块图，该系统包括以下部分：

数据获取模块，数据交互模块，智能路线规划模块，路线规划优化模块，实时环境处理模块，中心管理模块；

数据获取模块，实时追踪移动式污水处理车辆的精准位置以及当前污水处理状态，获取移动式污水处理车辆的实时位置和当前污水处理的状态信息；并将获取的移动式污水处理车辆的实时位置和当前污水处理的状态信息传送至数据交互模块；

数据交互模块，将移动式污水处理车辆的实时位置和当前污水处理的状态信息与中心管理模块进行信息交互；信息交互包括将移动式污水处理车辆的实时位置和当前污水处理的状态信息发送给中心管理模块，同时接收来自中心管理模块的任务分配信息，获得信息交互后的移动式污水处理车辆的实时位置和当前污水处理的状态信息以及任务分配信息，并将获得的信息交互后的移动式污水处理车辆的实时位置和当前污水处理的状态信息以及任务分配信息发送至智能路线规划模块；

智能路线规划模块，基于信息交互后的移动式污水处理车辆的实时位置、当前污水处理的状态信息、任务分配信息以及实时交通信息，引入智能路线规划算法为每辆移动式污水处理车规划行驶路线，得到移动式污水处理车辆行驶路线和预定时间表，并发送给路线规划优化模块；

实时环境处理模块，对移动式污水处理车辆的工作环境参数数据进行获取及处理分析，得到实时环境状态量化参数，并将实时环境状态量化参数送至路径规划优化模块；

路线规划优化模块，基于实时环境状态量化参数对移动式污水处理车辆行驶路线进行优化，得到优化后的移动式污水处理车辆行驶路线，并将优化后的移动式污水处理车辆行驶路线发送至中心管理模块；

中心管理模块，基于优化后的移动式污水处理车辆行驶路线以及信息交互后的移动式污水处理车辆的实时位置和当前污水处理的状态信息以及任务分配信息进行综合分析，制定移动式污水处理车辆调度和任务分配决策，实现对移动式污水处理车辆的管理。

参照附图2，其示出了本发明一个实施例所提供的移动式污水处理车辆管理方法的流程图，该方法包括以下步骤：

S1.获取移动式污水处理车辆的实时位置和当前污水处理的状态信息，通过信息交互处理，得到信息交互后的移动式污水处理车辆的实时位置和当前污水处理的状态信息以及任务分配信息，并在信息交互中引入动态信息融合算法；

移动式污水处理车辆上安装的GPS接收器能够实时接收来自卫星的信号，计算出移动式污水处理车辆的精确地理位置信息，利用车载传感器监控污水处理状态；获得移动式污水处理车辆的实时位置和当前污水处理的状态信息；基于事件驱动机制，当获得移动式污水处理车辆的实时位置和当前污水处理的状态信息时，与中心管理模块进行信息交互，具体有通过基于专家经验法预定的通信协议接收移动式污水处理车辆的实时位置和当前污水处理的状态信息，并对接收到的移动式污水处理车辆的实时位置和当前污水处理的状态信息进行格式化处理，转换为可识别的格式，同时，利用现有的数据验证技术进行数据完整性和有效性的验证，确保收到的信息准确无误；通过同样的通信协议，将格式化后的数据发送至中心管理模块；数据交互模块通过上述通信协议接收中心管理模块基于最新数据做出的任务分配的反馈信息，进一步将接收到的任务分配信息与原有的移动式污水处理车辆实时位置和污水处理状态信息进行整合，形成完整的信息集合；信息集合包含移动式污水处理车辆的实时位置和当前污水处理的状态信息以及任务分配信息；为后续处理提供数据支持；

为了确保在进行数据交互时数据间的一致性，引入动态信息融合算法，根据数据的时间戳和可靠性权重，动态地融合数据，以提高信息的准确性和一致性；具体实现过程如下：

对每个数据点

，

其中，

进一步，进行时间戳校正与数据预处理；对所有收集到的数据点使用加权平均法根据其时间戳和权重调整数据点的时间戳：

，

上述时间戳校正是为了减少由于数据传输延迟造成的时间不同步问题；

为每个数据点定义一个调整系数

，

其中，

最后，进行数据融合；根据调整后的时间戳、权重和调整系数对数据点进行加权平均，以融合信息，得到融合后的数据

，

S2.基于当前污水处理的状态信息进行优先级排序，再通过智能路线规划算法为每辆移动式污水处理车规划行驶路线，并引入实时环境状态量化参数对移动式污水处理车辆行驶路线进行优化；

首先根据当前污水处理的状态信息中的任务紧急程度、地理位置和预定完成时间等因素，对所要处理的污水任务使用基于权重的排序算法进行优先级排序；所述权重根据专家经验法确定；

再利用智能路线规划算法为每辆移动式污水处理车规划行驶路线；具体实现过程如下：

第一步，初始化车队信息；定义车队规模

第二步，路线规划与构建；

定义信息素浓度

定义启发式信息

进一步，计算选择概率

，

其中，

第三步，信息素更新与路线优化；

定义信息素蒸发率

定义信息素增量

进一步，进行信息素更新；

，

其中，

将上述信息素总量加到原有的信息素浓度上，实现信息素的的更新，得到更新后的信息素浓度：

，

第四步，迭代与收敛；重复执行上述步骤，每次迭代后，信息素浓度的更新将引导后续迭代中路线规划的优化；迭代直到达到预设的迭代次数，或者满足根据专家经验法预设的迭代结束阈值；

第五步，最优路线选择；对每辆移动式污水处理车辆规划的路线进行质量评价；质量评价如计算路线的总行驶距离，选择质量最高（总行驶距离最小）的路线；

进一步，引入实时环境状态量化参数对移动式污水处理车辆行驶路线进行优化，得到优化后的移动式污水处理车辆行驶路线；具体有：

对移动式污水处理车辆的工作环境参数数据进行获取及处理分析，得到实时环境状态量化参数

，

其中，

进一步，将实时环境状态量化参数融入路线规划，对原有的路线规划进行优化，使原有的路线规划能够考虑实时环境状态量化参数；优化后的路径选择概率：

，

使用优化后的路径选择概率重新计算每辆移动式污水处理车辆的行驶路线，得到优化后的移动式污水处理车辆行驶路线。

S3.基于优化后的移动式污水处理车辆行驶路线以及信息交互后的移动式污水处理车辆的实时位置、当前污水处理的状态信息和任务分配信息进行综合分析，并基于综合分析结果制定移动式污水处理车辆调度和任务分配决策。

基于优化后的移动式污水处理车辆行驶路线以及信息交互后的移动式污水处理车辆的实时位置和当前污水处理的状态信息以及任务分配信息使用线性规划算法进行综合分析，通过定义目标函数和约束条件构建数学模型，得到综合分析结果，基于综合分析结果使用决策支持系统（DSS）辅助制定调度和任务分配决策，并将调度决策生成调度指令，将调度指令和任务分配的详细信息发送给移动式污水处理车辆，实现对移动式污水处理车辆的管理。

综上所述，便完成了一种移动式污水处理车辆管理系统与方法。

发明实施例先后顺序仅仅为了描述，不代表实施例的优劣。在附图中描绘的过程不一定要求示出的特定顺序或者连续顺序才能实现期望的结果。在某些实施方式中，多任务处理和并行处理也是可以的或者可能是有利的。

本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，各个实施例之间相同或相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。

上述实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围，均应包含在本发明的保护范围之内。