一、环卫系统升级背景与无人清扫车应用意义

随着城镇化进程加快，城市道路面积逐年扩大，传统环卫作业模式面临多重挑战：其一，人工成本高企，环卫从业人员老龄化严重，招聘难度大，且人工清扫效率低，人均每日仅能清扫 0.8-1.2 万平方米道路；其二，作业安全风险突出，环卫工人在机动车道、高架桥等场景作业时，易发生交通事故；其三，作业质量不稳定，人工清扫受体力、天气、责任心等因素影响，存在漏扫、清扫不彻底等问题；其四，管理效率低，传统模式依赖人工巡检监督，无法实时掌握作业进度、设备状态，难以实现精细化管理。

在此背景下，环卫系统向 “智能化、无人化” 升级成为必然趋势。无人清扫车作为核心智能化设备，可通过自主导航、自动清扫、实时数据传输等功能，解决传统环卫作业痛点。而 4G/5G 物联网技术作为无人清扫车的 “神经中枢”，通过工业网关与物联网卡构建的通信链路，实现设备与云端平台的实时互联，为无人清扫车的稳定运行、精准调度提供关键支撑，推动环卫系统从 “人工主导” 向 “智能协同” 转型。

二、无人清扫车的主要功能与核心原理

（一）核心功能

1. 自主导航定位：搭载激光雷达、毫米波雷达、高清摄像头及 GPS / 北斗双模定位模块，可实时构建周边环境地图，实现厘米级定位，自主规划清扫路径，避开行人、障碍物，适应城市道路、园区、景区等复杂场景。

2.     智能清扫作业：配备滚刷、吸盘、高压水枪等清扫装置，可根据路面垃圾类型（如落叶、灰尘、小石子）自动调节清扫力度与速度，同时支持干湿两用，干燥路面进行吸尘清扫，潮湿路面开启高压冲洗，确保清扫效率与质量。

3.     实时状态监测：内置温度、湿度、电量、故障诊断等传感器，可实时采集设备运行数据（如电池电量、滚刷转速、清扫面积），并通过物联网网络上传至云端平台，管理人员可远程查看设备状态，提前预判故障。

4.     远程调度管理：云端平台支持对多台无人清扫车进行集中调度，可根据路面垃圾密度、作业区域优先级，动态分配作业任务，调整清扫路线，实现 “按需清扫、高效协同”。

5.     应急响应处理：当遇到突发障碍物、设备故障或电量不足时，无人清扫车可自动触发应急机制，如暂停作业、发出告警信息、自主前往充电站点，保障作业安全与设备安全。

（二）核心原理

无人清扫车的运行依赖 “感知 - 决策 - 执行 - 通信” 四大模块协同，其中 4G/5G 物联网方案是通信模块的核心：

1. 感知层：通过激光雷达、摄像头等传感器采集周边环境数据（如障碍物位置、道路边界、垃圾分布），并将数据传输至车载控制器；

2.     决策层：车载控制器对感知数据进行分析处理，结合预存地图与云端下发的作业任务，规划最优清扫路径，生成控制指令；

3.     执行层：执行机构（如驱动电机、清扫装置、转向系统）接收控制指令，完成前进、转向、清扫等动作；

4.     通信层：通过 FIFISIM 物联工业网关与 4G/5G 物联网卡，实现车载系统与云端平台的双向数据传输，一方面上传设备运行数据、作业数据，另一方面接收云端下发的调度指令、地图更新数据，确保设备与管理平台实时协同。

三、4G/5G 物联网方案（工业网关 + 4G/5G 物联网卡）的作用及效果

（一）工业网关的核心作用

1. 多源数据融合传输：工业网关具备多接口（RS485、以太网、CAN 总线）特性，可接入无人清扫车的传感器、控制器、执行器等多类设备，将分散的感知数据、运行数据统一汇总，转化为标准化数据格式后传输至云端，解决 “数据孤岛” 问题。

2.     恶劣环境适应性：采用工业级硬件设计，支持 - 30℃~70℃宽温工作，具备防震动、防电磁干扰能力，可适应环卫作业中的高温、低温、粉尘、颠簸等复杂环境，保障设备持续稳定联网。

3.     数据安全防护：内置防火墙、VPN 加密功能，对传输数据进行端到端加密，防止数据被窃取或篡改；同时支持访问控制策略，仅允许授权云端平台接入，阻挡非法访问，保障环卫作业数据安全。

4.     边缘计算能力：部分工业网关具备边缘计算功能，可在本地对感知数据进行预处理（如筛选有效数据、剔除冗余信息），减少上传至云端的数据量，降低网络带宽占用，提升数据处理效率。

（二）4G/5G 物联网卡的核心作用

1. 广域稳定联网：4G 网络已实现全国城乡全覆盖，5G 网络向重点区域延伸，物联网卡可确保无人清扫车在城市道路、郊区公路、园区等各类场景下稳定联网，解决传统 WiFi 覆盖范围有限、有线网络布线困难的问题。

2.     低时延高带宽：4G 网络时延约 50-100ms，5G 网络时延低至 1-10ms，可满足无人清扫车实时数据传输需求，如高清视频回传、实时控制指令下发；同时 5G 网络下行速率达 1Gbps，可快速传输环境地图、作业任务等大容量数据。

3.     精准设备标识：每张物联网卡对应唯一 IMSI 号，可作为无人清扫车的 “数字身份”，便于云端平台对设备进行精准识别、分组管理，实现 “一车一码” 的精细化调度。

4.     流量可控管理：支持流量实时监控、定向限速、套餐灵活调整，运营商客户可根据无人清扫车的实际数据传输需求（如每日约 50-100MB 流量），定制流量套餐，避免流量浪费，降低运营成本。

（三）方案整体效果

采用 “工业网关 + 4G/5G 物联网卡” 的 4G/5G 物联网方案，可使无人清扫车作业效率提升 300% 以上，人均管理设备数量从传统的 5-8 台提升至 50-80 台；作业质量达标率从人工清扫的 85% 提升至 99% 以上；设备故障率降低 40%，因故障导致的停机时间缩短 60%，为环卫系统智能化升级提供坚实技术支撑。

四、无人清扫车应用案例：某省会城市环卫系统升级项目

某省会城市主城区道路面积达 2800 万平方米，传统环卫作业需投入 1200 余名环卫工人、300 余台传统清扫车，仍面临作业效率低、凌晨作业扰民、安全事故频发等问题。2023 年，该市启动环卫系统智能化升级项目，引入 200 台无人清扫车，并采用 FIFISIM 物联提供的 4G/5G 物联网方案，为每台无人清扫车配套部署 FIFISIM 物联工业网关与 4G/5G 物联网卡，构建 “云端管理平台 - 无人清扫车” 一体化系统。

方案实施后，项目取得显著成效：

1. 作业效率大幅提升：无人清扫车每日可连续作业 8-10 小时，单台车每日清扫面积达 3-4 万平方米，是人工清扫的 3-4 倍；200 台无人清扫车可覆盖主城区 60% 的道路面积，替代了 400 余名环卫工人的工作量，同时将道路清扫周期从传统的 24 小时缩短至 8 小时，实现 “一日三扫”。

2.      作业安全与质量双提升：无人清扫车通过传感器实时规避障碍物，作业期间未发生一起安全事故；且清扫质量通过云端平台实时监控，漏扫率从 15% 降至 1% 以下，道路洁净度显著提升，市民满意度达 92%。

3.      管理效率优化：云端平台可实时查看每台无人清扫车的位置、作业进度、电量、故障状态，管理人员无需现场巡检，即可完成调度与监督；设备故障可通过远程诊断提前预判，维修响应时间从 24 小时缩短至 2 小时，设备出勤率从 80% 提升至 95%。

4.      运营成本降低：通过减少人工投入、优化设备调度、降低故障损耗，该项目年度运营成本显著降低，同时避免了人工清扫的安全事故赔偿风险，实现了 “降本、增效、提质” 的多重目标。

该案例充分证明，4G/5G 物联网方案是无人清扫车稳定运行的核心支撑，也是环卫系统智能化升级的关键技术保障。

五、行业应用展望

随着 5G 网络的全面覆盖与物联网技术的持续迭代，无人清扫车将向 “多场景适配、多设备协同、智能化升级” 方向发展：在场景适配方面，将从城市主干道向小区、地下车库、景区等复杂场景延伸；在设备协同方面，将与无人清运车、智能垃圾桶等设备联动，构建 “清扫 - 收集 - 转运” 全流程无人化环卫体系；在智能化方面，将融合 AI 算法，实现垃圾类型自动识别、清扫策略动态优化，进一步提升作业效率。

FIFISIM 物联作为物联网领域的专业服务商，将持续优化工业网关的边缘计算能力与物联网卡的通信稳定性，为智能设备厂商提供适配性更强的硬件方案，为集成商提供全流程技术支持，为运营商客户提供定制化流量管理服务，助力更多城市实现环卫系统智能化升级，推动行业高质量发展。