Способ контроля эксплуатации мусорного контейнера
CONTROL METHOD OF TRASH CONTAINER OPERATION

Изобретение относится к области коммунального хозяйства, в частности к дистанционному контролю за состоянием мусорных контейнеров. Может применяться для планирования и организации вывоза мусора, оптимизации маршрутов мусоровозного транспорта. Также применимо для контроля за частотой уборки и объемом собранных отходов  при планировании эксплуатационных расходов и определении размера оплаты  за услуги по вывозу мусора. Кроме того, изобретение может использоваться для обеспечения пожарной безопасности и контроля за соблюдением санитарных норм.
Известен измельчающий контейнер для избирательного сбора твердых городских отходов по патенту РФ на изобретение № 2468868, В02С18/00, 2011. В ходе эксплуатации контейнера происходит оповещение центра контроля сбора данных об окончательном весе заполненного контейнера. Для этого в электрическую цепь измельчающего контейнера включают   устройство для отправки коротких сообщений (SMS-сообщение). Данное устройство включает мобильный телефон,  работающий от собственного аккумулятора или от блока динамо-машин. Устройство срабатывает при подъеме передней стороны рамы в результате переполнения контейнера. Рама замыкает постоянную цепь. В SMS-сообщение включают информацию о весе загруженных в окно отходов. Эта информация поступает в центр контроля в интерактивном режиме и позволяет контролировать процесс загрузки контейнеров, прокладывать экономичные круговые маршруты контейнеровозов посредством использования программы устройства для определения географических координат. Однако данную систему нельзя эксплуатировать с существующими контейнерами. Недостатком является отсутствие информации об объеме заполнения контейнера, т.к.  данные о весе мусора в контейнере не  позволяют с точностью судить о процентном заполнении его объема и определять точное  время его опорожнения после полной загруженности.
Известна система для дистанционного контроля за мусорными контейнерами по патенту РФ на изобретение №2381162, B65F 1/14, 2010. На мусорных контейнерах системы устанавливают блоки идентификации, измерительно-передающий блок, включающий в себя  сигнальные датчики, приемник GPS-сигналов, блок преобразования информации, блок управления, дуплексер, приемо-передающую антенну, передатчик и приемник электромагнитного сигнала, а также автономный источник питания. Измерительно-передающий блок расположен в гнезде, выполненном во фланцевом элементе жесткости корпуса или в выступе корпуса. Гнездо представляет собой стакано- или ваннообразную выемку, которая находится между ребрами жесткости фланцевого элемента. Гнездо закрывают крышкой, при этом крышка жестко соединяется с краями гнезда путем приклеивания или приваривания по всему периметру. Сигнальные датчики фиксируют переполнение контейнера, возгорание мусора, несанкционированный доступ и т.п. факторы. На пульт управления посредством радиосвязи поступает информация о состоянии контейнера и его местонахождении, определяемом с помощью системы GPS для дистанционного контроля условий эксплуатации контейнеров, а также мест их загрузки и опорожнения. Недостатком является определение и передача данных о весе мусора, находящегося в контейнере, а не об объеме его заполнения. Информация о весе появляется при выполнении погрузочно-разгрузочных действий. Различные контейнеры, установленные возле объектов разного назначения, таких как жилой дом, магазин, ресторан, производственные помещения  при одном и том же весе мусора могут иметь разную степень наполненности. Это приводит к неточному прогнозу заполненности контейнеров, несвоевременному опорожнению контейнеров, невозможности составления оптимальных маршрутов мусоровозов.
В качестве ближайшего аналога заявляемому техническому решению выбрано устройство и система датчика уровня заполнения по европейскому патенту №2641851, B65F 1/00, 2013. В контейнере для отходов устанавливают измеритель уровня с четырьмя датчиками расстояния.  Датчики расстояния устанавливают на верхней поверхности контейнера. Четыре датчика распределены по всему внутреннему объему контейнера, каждый датчик проводит измерения на площади определенного диаметра. С помощью датчиков определяется уровень заполнения контейнера в сантиметрах или в процентах.  Каждый датчик является автономно функционирующим блоком. Измерение может проводиться с помощью ультразвука с вертикальным  направлением сигналов вглубь контейнера и исследованием каждым датчиком ограниченной области. Данные об уровне заполнения контейнера при помощи блока связи передаются в центр управления. Помимо уровня заполнения могут исследоваться иные параметры контейнера, например, влажность, свойства материалов, температура. Недостатком является то, что сигнал, отражаясь от неровной поверхности мусора, может отклоняться, искажаться и рассеиваться, что снижает точность измерений. Кроме того, четыре датчика определяют четыре разные значения высоты нахождения верхнего слоя мусора, т.к. мусор накапливается неравномерно по всей площади, его уровень в одной части контейнера может превышать  уровень в другой части. Усреднение значений показаний датчиков может привести к несовпадению измеренного и реального уровня мусора, что помимо неточной передачи данных в центр управления может вызвать высыпание мусора из контейнера, или преждевременное опорожнение незаполненного контейнера. Для эксплуатации данного устройства требуется контейнер с крышкой. Это существенно сужает границы применимости данного устройства.
Технической задачей заявляемого изобретения является улучшение качества контроля и эксплуатации мусорного контейнера.
Техническим результатом заявляемого изобретения является повышение точности  определения периода времени заполнения контейнера,  улучшение контроля за качеством обслуживания контейнера.
Технический результат достигается за счет того, что в способе контроля  эксплуатации мусорного контейнера, включающем установку датчиков, определение факта заполнения контейнера, определение температуры в контейнере,  передачу данных на удаленный компьютер, согласно изобретению, датчик заполнения устанавливают на боковую стенку контейнера у верхнего края, проводят инициализацию датчика заполнения, определяют эталонное расстояние до противоположной стенки контейнера, фиксируют момент начала  заполнения, проводят периодическое измерение расстояния до противоположной стенки контейнера, фиксируют момент, когда расстояние до противоположной стенки  становится менее половины эталонного расстояния, передают информацию о моменте наполнения контейнера, продолжают периодическое измерение расстояния до противоположной стенки контейнера, фиксируют момент, когда расстояние до противоположной стенки  становится равным эталонному расстоянию, передают информацию об опорожнении контейнера на удаленный компьютер, проводят периодические измерения температуры внутри контейнера, передают информацию о температуре на удаленный компьютер, далее повторяют измерения расстояния, температуры и  передачу информации на удаленный компьютер не менее месяца с момента  инициализации датчика заполнения, на основании  переданной информации определяют скорость заполнения контейнера расчетным путем.
Технический результат обеспечивается тем, что датчик заполнения устанавливают на боковую стенку контейнера, что позволяет производить измерения не вглубь контейнера, в направлении его дна, а  в  поперечном направлении, до верхней части его противоположной боковой стенки. Это позволяет определять момент наполнения или опорожнения контейнера, а не уровень отходов внутри контейнера, который сложно определить достаточно точно. Проведение инициализации позволяет точно идентифицировать конкретный контейнер, на конкретном месторасположении для того, чтобы в дальнейшем получать информацию с этого контейнера на удаленном компьютере, проводить её обработку, и рассчитывать время заполнения именно этого контейнера. Эталонное расстояние определяют при инициализации датчика в пустом контейнере и далее проводят периодическое измерение расстояния до противоположной стенки контейнера. Это позволяет точно определить и зафиксировать момент наполнения контейнера. Момент наполнения фиксируется, когда измеренное расстояние меньше, чем половина эталонного или сигнал полностью рассеивается. Это говорит о том, что между стенками контейнера возникло препятствие. С этого момента считается, что контейнер полон. За счет того, что далее продолжают периодическое измерение расстояния до противоположной стенки контейнера и фиксируют момент, когда расстояние до противоположной стенки  становится равным эталонному расстоянию, точно определяют  момент опорожнения контейнера. Момент заполнения и опорожнения передают на управляющий компьютер. Передача данных о моменте опорожнения позволяет накапливать на удаленном компьютере данные о времени опорожнения и проводить контроль качества  обслуживания контейнера. Разрыв между моментом наполнения и моментом опорожнения позволяет судить о длительности нахождения контейнера в наполненном состоянии, и соответственно, о качестве работы коммунальной службы.  Имея данные, полученные в результате большого количества измерений на удаленном компьютере, рассчитывают среднюю скорость накопления отходов в контейнере, сезонность и периодичность накопления. Все эти данные привязаны к месту установки контейнера. Результаты анализа данных о накоплении позволяют прогнозировать уровень мусора в контейнере задолго до того как он наполнится. Это позволяет построить точный прогноз накопления отходов, запланировать и организовать  работу мусоровозов в оптимальном режиме. Периодическое измерение температуры внутри контейнера позволяет вести мониторинг параметра, своевременно определять его критическое изменение, передавать точную и своевременную информацию на управляющий компьютер. Таким образом, повышают точность  определения периода времени заполнения контейнера  за счет повышения точности и своевременности передаваемой информации.
Способ контроля эксплуатации мусорного контейнера осуществляют следующим образом. На внутреннюю стенку  контейнера устанавливают датчик контроля твердых коммунальных отходов (КТКО), который является датчиком заполнения контейнера, проводят его инициализацию. Датчик используют в составе программно-аппаратного комплекса оптимизации сбора и вывоза твердых коммунальных отходов. Для передачи данных на сервер используют беспроводную сеть 2G/GPRS. Корпус датчика КТКО выполнен из ударопрочного пластика, в корпусе установлены микроконтроллер со специальным ПО, датчик измерения расстояния, который может быть ультразвуковым, лазерным, фотоэлектрическим и др., датчик температуры, GSM/GPRS модуль, SIM-карта, внутренняя антенна, источник автономного питания, управляющая кнопка диагностики, светодиод. Все оборудование работает в интервале температур от -40° до +75°С. Корпус датчика КТКО водо- и пыленепроницаемый, соответствует классу IP66. Инициализацию датчика КТКО проводят с помощью приложения «WO:Старт» путем введения абонентского номера  с этикетки датчика и отправки SMS-сообщения  на удаленный управляющий компьютер - сервер. Номер абонента, передаваемый на сервер, определяют посредством USSD сообщения. Запускают процесс связи датчика с сервером. Об успешной инициализации судят по сигналам светодиода. Датчик КТКО устанавливают на боковую стенку контейнера на расстоянии 5 см от верхнего края контейнера, при этом угол между противоположными стенками контейнера не должен превышать 5°. Включают режим инициализации, и после двойного нажатия управляющей кнопки проводят измерение расстояния от стенки до стенки в пустом контейнере. Данное  расстояние является эталонным, его значение фиксируется и сохраняется в памяти датчика, передается на сервер. В памяти датчика помимо величины эталонного расстояния сохраняется информация о моменте, т.е. дате и времени, когда контейнер пуст, эта информация также посредством беспроводных телекоммуникационных сетей передается на обрабатывающий сервер.  Датчик КТКО автоматически переходит в режим эксплуатации. В режиме эксплуатации с помощью датчика измерения расстояния, находящегося в корпусе датчика КТКО, автоматически, с частотой один раз в час измеряют расстояние до противоположной стенки контейнера. Как только между измерительным прибором и противоположной стенкой контейнера возникает препятствие в виде вершины мусорной кучи,  измеренное расстояние становится отличным от эталонного, или происходит рассеяние отраженного сигнала, например, ультразвукового. Вершина мусорной кучи располагается выше места установки датчика измерения расстояния, и ультразвуковой сигнал отражается от её боковой поверхности, расположенной напротив датчика. Когда расстояние до противоположной стенки  становится менее половины эталонного расстояния, датчиком КТКО фиксируется момент наполнения контейнера. Информация о дате и времени заполнения контейнера передается датчиком КТКО на сервер через GSM/GPRS модуль. После наполнения контейнера датчик измерения расстояния в датчике  КТКО производит дальнейшее измерение расстояния с периодичностью один раз в 15 минут. Как только происходит опорожнение контейнера, расстояние, измеряемое датчиком, становится равным эталонному. Датчик измерения расстояния определяет это расстояние, датчик КТКО через модуль  GSM/GPRS отправляет на сервер информацию об освобождении контейнера. Не менее чем через месяц с момента инициализации, т.е. с момента установки датчика, на управляющем компьютере накапливается достаточный объем информации о времени, за которое данный контейнер наполняется. На управляющем компьютере используются статистические методы обработки информации, в результате чего получают следующие характеристики: среднюю скорость заполнения контейнера, сезонность, периодичность накопления. В режиме эксплуатации датчик КТКО с частотой один раз в пять минут измеряет температуру внутри контейнера. При увеличении температуры выше критической, датчик КТКО передает на сервер сигнал тревоги для предотвращения пожара внутри контейнера.  Информацию о температуре в контейнере используют при обработке информации о наполнении контейнера для корректировки результатов измерений датчика измерения расстояния.  На основании полученной с помощью датчика КТКО статистической информации,  вычисляют скорость и время наполнения мусором данного конкретного контейнера. На основании расчетов и информации о температуре формируют оптимальный график и маршрут вывоза мусора. При планировании вывоза учитывается влажность на обслуживаемой территории. Используя информацию с сервера, прогнозируют реальное наполнение контейнеров к моменту сбора мусора, и строят маршрут только по площадкам с заполненными контейнерами. С помощью режима «завершающего рейса» собирают остатки на маршрутах уборки необходимым для этого количеством машин. Кроме того, коммунальные службы и муниципалитеты в режиме online контролируют частоту уборки, переполнение контейнеров, объем собранных отходов. Способ позволяет отследить реальное время между наполнением и опорожнением контейнера с целью контроля качества уборки.
Таким образом, изобретение позволяет повысить точность  определения периода времени заполнения контейнера,  улучшить контроль за качеством обслуживания контейнера.