物联网模式下的的智能公厕管理系统

祝志远 付豪

摘要：本项目使用测量仪器对学校、医院、景区、车站等公共区域的公用厕所进行环境监测，监测内容包括厕所坑位数目、当前使用人数、地面卫生情况、空气质量、预估用厕等待时间等，将所得监测数据利用物联网技术上传至服务器，进行数据整合，并以简洁的形式加以呈现，供有如厕需求的人员查询，提高厕所使用效率，减少人员拥挤。运用物联网技术手段打造干净、美观、易清洁的智能厕所。

关键词：物联网;云系统管理平台;传感器;大数据;云计算

1引言

随着城市人口的不断激增，公厕数量严重不足，入厕难等问题十分突出，严重引发了一系列的社会问题。[1]然而还是存在盲区，一些偏僻的地方，人烟稀少的道路附近公厕很少，在繁华地点扎堆的倾向比较严重。[2]2015年7月16日，习总书记在吉林省延边州调研时，提到要来场“厕所革命”。这便是厕所革命三年计划的开始。自此各大城市纷纷开始开展各自的厕所革命。2017年11月，中共中央总书记、国家主席、中央军委主席习近平近日就旅游系统推进“厕所革命”工作取得的成效作出重要指示。截至10月底，全国共新改建旅游厕所6.8万座，超过目标任务的19.3%。“厕所革命”逐步从景区扩展到全域、从城市扩展到农村、从数量增加到质量提升，受到广大群众和游客的普遍欢迎。

2 研究内容

2.1技术路线：

厕所感应：通过红外人体感应器、或智能门锁等探测厕位是否被占用;客流设备统计厕所人流量。

环境监测：对厕所内部的环境进行监测，包括异味（气体），温湿度、水浸、自动消毒（马桶），均可自动联动控制（空调、排风）。结合智能计算机处理和芯片控制技术，进行环境污染检测设备的优化设计，构建智能环境污染检测系统，提高环境污染的检测效能。[3]采用物联网 技术和无线传感器组网技术，引入到环境污染检 测系统设计中，进行环境污染的信息采集和数据分析。[4]

显示引导：为游客用户提供厕所地理位置引导服务，厕所引導服务等，包括厕所的环境信息显示等。

报警预警系统：民众/用户的紧急求助，以及管理方的接警处理服务;延误触发的报警通知等。

云系统管理平台：大数据云服务平台，设备的运营管理;数据汇总管理、存储、分析等;以及为用户提供登录入口和第三方平台接口服务。

其它智能控制：智能灯光控制（情景灯光控制）、系统各子系统联动控制，第三方系统接入。

2.2拟解决的问题：

数据僵化：政府监管部门缺乏针对公共卫生间的卫生数据、设施运行数据、保洁服务数据、民众满意度等信息采集措施，暂未实现信息化、智慧化地监管公共卫生间运营。

信息公告不及时：公共卫生间管理单位及人员缺乏信息化手段对公众进行信息公告，民众亦缺乏对公共卫生间状态的感知。需要建设信息化公告牌及微信公众号等形式来实现快速信息推送、民众诱导，便于服务于民众。

决策手段落后：传统的决策管理措施在信息化高速发展的今天已经在效率上显得略有不足，需要通过信息化手段来帮助监管部门实现快速处理、快速应急反应的办公业务，提高业务效率。

公众安全救援需求增多：公共卫生间24小时服务于民众，民众使用频次高，用户数量巨大。在这众多的民众中有孕妇/老人/病人等弱势群体容易在如厕期间发生意外，急需快速高效且强有力的公共安全救援措施。

管理手段落后：目前城镇卫生间均架用人工管理、人工数据汇报的方式进行运营。但随着信息化发展、软件应用及网络的覆薄，利用物联网技术可以快速汇聚卫生设施运营数据。

3创新点和项目特色

智能：

智能厕所就是各种新科技的结晶，采用物联网技术进行环境污染检测的网络 组网设计[5]，结合了物联网、大数据、云计算、网络传输、传感器等技术，使传统厕所具备即时感知、准确判断和精确执行的能力，解决了传统厕所服务过程中有关异味控制、节水节能、人性化服务等方面的问题，实现了对城市厕所的精细化管理，能够为游客提供优质、高端、舒适的服务。结合了互联网、大数据、云计算、物联网、移动互联网等技术，实现了对城市公厕的精细化管理。

环保：

智慧厕所通过传感器实时收集设备使用信息和环境参数，通过技术整合，对公厕环境和设备进行有效实时的监测和调节，让公厕时刻处于清洁、舒适、卫生的状态。由此可见，这个领域的发展会变得越来越广，市场会变得越来越大。

4已有基础

4.1与本项目有关的研究积累和已取得的成绩

在2020年我们团队积累了较多的实践经验与理论基础。将理论与实践相结合，提高了动手能力，学习到了非常多的专业知识并且学以致用。除此之外我们依然还在自学相关方面的知识，团队中成员掌握焊接等基础知识，都学过高级C语言程序设计，都具有一定的知识基础和实际动手能力。

4.2已具备的条件，尚缺少的条件及解决方法

已有条件：目前学校实验室已具备项目相关实验仪器，为了更好的完成项目，我们课余生活进行相关模块的实验和学习，这对于我们项目后期完善与创新提供有利条件，同时我们也在自学编程和单片机相关知识，对于电路原理这一块我们也在学习。

尚缺少条件：缺少资金支持，出于对科研的热爱，同学们愿意自费进行研究，但是资金毕竟有限，好的电子元件、实验设备不敢买，也买不起，希望能得到学校资金的支持。同时对于装置结构的构建尚缺乏相关理论知识，对于相关控制条件了解不够，并且缺乏实际的实践与操作经验，单片机的选取条件和结构的认识也有部分欠缺，合理性等也有待进一步提高。

参考文献

[1]陈小韦.城市公厕建设存在的问题及对策[J].城市管理与技，2008，10（5）：56- 57.

[2]倪玉湛.公共厕所双重属性的演变及其重要性浅析[J].山西建筑，2005（1）：10- 11.

[3]马雪.基于 FPGA 嵌入式设计的水声信号采集系统[J].舰船电子工程，2017，37（ 3） ： 135-139.

[4]李景丽，刘晓芳. 基于 FPGA 和 KNN 粒子聚类的商场多元监测设计[J]. 科技通报，2015，31（ 2） ： 88-91.

[5]梁艳，谢凯，王永泉，等. 徐州市尾水导流信息化监测 平台的设计与应用研究[J].环境科学与管理，2016，41（ 11） ： 146-149.