基于物联网技术的再生资源管理信息平台研究.doc

基于物联网技术的再生资源管理信息平台研究摘 要对城市再生资源研究现状和物联网技术的特点进行了分析，并结合武汉市再生资源管理现状和问题，提出运用先进的物联网技术，构建了武汉市城市再生资源管理信息平台。通过该平台，能够对再生资源的分类收集、分类运输、分类处理全程信息化监控与管理，自动实现再生资源智慧收集、智慧运输、智慧处理，最终完成智慧循环的目的。关键词再生资源；智慧循环；物联网技术中图分类号. 文献标识码 文章编号（）renewable resources mangement information systembased on internet of things technologyli xiang（college of public administration，huazhong university of science & technology，wuhan 430074，china）this paper analyzed the current research situation of renewable resources and proposed a management information platform based on internet of things technology.taking wuhan city as a case study,this study showed that it was feasible to develop renewable resources management information platform based on internet of things technology.it will help the government better use the information produced in every stage of renewable resources management,and finally achieve the goal of intelligent cycle. renewable resources;intelligent cycle;internet of things technology2005年以来，有关物联网技术的文章在我国不断涌现，尽管我国对物联网技术的研究起步较晚，但它在相关领域的应用研究却取得了很大的成绩，目前，物联网技术应用研究主要在我国商业和军事领域，但根据物联网产业发展研究（2010）报告指出，中国物联网产业将在未来13年将以公共管理和服务市场的政府管理、城市管理、公共服务等领域为重点，结合应急安防、智能管控、节能降耗、绿色环保、公众服务等具有迫切需求的应用场景，形成一系列的解决方案。因此，物联网技术应用到城市垃圾处理领域，必将是一个发展趋势，并能产生巨大的经济、社会和环境效益，不仅可以减少政府在城市垃圾的处理费用；而且还可以创造美好的城市环境、增强群众的环保与节约资源意识、促进社会走可持续发展道路、发展循环经济和低碳经济，实现社会经济又好又快发展。把物联网技术应用到城市再生资源管理中，要研究物联网技术的特点与城市再生资源管理的特点，研究如何把已有的相应技术应用到城市再生资源管理中，构建基于该技术的管理信息平台。为了达到这个目的，本文首先分析了城市再生资源的研究现状，提出了目前城市再生资源研究的不足，然后结合武汉市再生资源的管理现状和问题，构建了基于物联网技术的武汉市再生资源循环管理信息平台，最后，提出武汉市再生资源数字化管理策略。 城市再生资源研究现状国内外城市再生资源的研究主要是对城市的垃圾的各个方面的研究，包括城市垃圾的产量预测、选址、收集、运输、处理和管理模式。. 城市垃圾的产量预测准确预测城市垃圾产生量是构建与运行垃圾管理系统的首要条件。张蕾等在系统地分析生活垃圾产生量影响因素及因素间互动关系的基础上，建立了基vensim软件的系统动力学模型，并将该模型应用于深圳市城市生活垃圾产生系统。结果表明：运用系统动力学方法可以较好地进行城市生活垃圾产生量预测，解决了数据稀缺条件下城市生活垃圾产生量的精确预测问题，为处理处置工艺的选择和规模的确定提供了数据支撑，同时可以在垃圾产生量预测的基础上进行不同政策下系统的行为模拟。. 城市垃圾的选址城市垃圾的选址是垃圾中转站、填埋场、焚烧场等处理设施的选址。许诗康运用层次分析法、模糊综合评判法和多目标决策理论，对城市生活垃圾焚烧发电厂进行选址分析。李淑贞等应用gis中的空间分析方法来辅助卫生填埋场的选址，从宏观空间的角度对填埋场的场址进行评价和判断，为领导决策提供重要依据。贾传兴等根据城市垃圾收运系统的特点，引入逆向物流系统选址规划的理念，选用集合覆盖模型对中转站的位置进行初步优化，确定了垃圾中转站的待选点。. 城市垃圾的收集城市垃圾收集包括混合收集与分类收集两种模式。混合收集是指未经任何处理，把各种城市垃圾混杂在一起的收集方式，其管理方法简单，且费用相对较低，所以在发展中国家应用比较广泛；分类收集是从垃圾产生的源头居民家庭开始，按照不同处置方式的要求，将垃圾分类后收集、储存运输及到最后的科学处理，该收集方式是环境卫生工作的重要一环，是实施垃圾源头减量化、资源化、无害化的重要举措。因此国内外大部分城市，比如美国、德国、英国和中国等都开始对生活垃圾的收集开始从混合收集变成分类收集，大部分做法都是通过设置不同颜色的垃圾桶来达到分类收集的目的，我国的垃圾分类起步工作比较晚，在2000年，我国开始对8个城市进行垃圾分类收集试点，它们是北京、上海、杭州、深圳、广州、厦门、桂林、南京。基于物联网技术的再生资源管理信息平台研究. 城市垃圾的运输王香治等提出用最优的方法应用于垃圾运输车辆调度可降低运输总成本。刘炳凯等针对城市生活垃圾快速增长所带来的收运成本增加以及居民生括环境恶化等问题，提出基于地理信息系统(gis)的垃圾收运管理系统设计方案，包括系统结构、数据库模型等，采用扫描与分支定界相结合的算法实现垃圾收运的调度优化。eugenio de oliveira等针对固废物收集提出了一个决策支持系统，实现优化运输路线、提高垃圾运输效率与降低运输成本。. 城市垃圾的处理郭惠等根据海口市的垃圾处理现状，运用模糊数学层次分析法，对填埋、焚烧填埋、堆肥填埋3种不同的垃圾处理方案进行综合评价，为海口市的环境卫生管理决策及规划提供参考。周琨通过对昆明市生活垃圾处理与利用情况调查，提出昆明市生活垃圾处理应该采用基于垃圾分类的综合处理技术，即对于易降解的有机生活垃圾采用厌氧消化的处理方式，可以得到绿色能源和肥料；不易降解的部分进行回收或生产废弃物复合材料；卫生填埋只能作为垃圾产业化处理的最终处置方式。. 城市垃圾的管理模式目前，城市垃圾的管理模式的研究都是建立在循环经济、可持续发展的角度上。y.p.li.g.h.huang等针对加拿大里贾纳市的生活垃圾长效管理提出一种集合两阶段优化模型。徐晓霞等提出城市生活垃圾系统化管理模式是指通过战略性的途径以达到包括所有来源的生活垃圾和涉及垃圾管理所有的一种可持续的管理模式，它是以一种系统化的理念来考虑废物的产生、分类、运输、处理、回收和处置的各个环节，强调最大限度地有效利用资源和提供合理的技术进行无害化的处理处置。从上面的分析可以看出，对城市垃圾管理的研究主要集中在方法、政策、和模型的建构上，这些研究对我国城市垃圾管理的健康发展起到了一定的指导作用，但理论上的研究还需要通过一定的技术手段去实现，目前在技术上的研究只针对城市垃圾运输、选址上，造成技术整体上不具有连续性和系统性，很难形成一套完整的技术解决方案。因此如何通过数字化技术手段实现对城市垃圾的收集、运输、处理全过程监控与管理的研究是本文的创新之处。 武汉市再生资源管理现状和主要问题武汉市是我国中部地区最大的中心城市，同时又是一个人口众多和老工业基地，随之而来的生活和生产所带来的垃圾处理问题尚未得到很好解决。2010年4月，武汉市市长阮成发在市环委会指出武汉市的垃圾问题已成为城市生活环境存在的五大软肋之一，目前武汉市中心城区每天产生生活垃圾6 000多吨，并以每年4%的速度增长，现有填埋场的处理能力，不能适应生活垃圾的迅猛增长。如果所有的垃圾都进行填埋，不出50年，整个武汉城区将埋入2米深的垃圾山下，再加上武汉市垃圾处理能力的滞后，和垃圾清扫收集工作不到位，导致全市环境卫生严重滑坡，城中村、集贸市场周边、背街小巷、城乡结合部等区域暴露垃圾成堆，周边居民意见很大。针对武汉市垃圾管理问题，中央与武汉市政府出台了一系列法律政策。1998年，制定了武汉市城市生活垃圾管理办法；2001年，武汉市开始实行垃圾分类收集试点；2008年，武汉市被商务部列为全国再生资源回收体系建设26个试点城市之一，同年又被国务院批准成为“两型社会”改革试验区；2009年底，武汉市通过了针对本市的再生资源回收管理条例，同年又开始实行垃圾收费试点。经过一系列的政策出台，武汉市垃圾管理近年来取得了很大进步，为城市发展和保护市民身体健康做出了积极贡献，但从总体上讲，仍面临着技术研究落后于管理要求，管理落后于社会需求的被动局面，主要表现在以下几个方面：. 运输成本大武汉市环卫部门在城市垃圾运输成本较高，再加之收集设施、中转站规划不合理，导致了垃圾运输设施的重复运输，降低工作效率，对垃圾运输路线没有很好优化设置，导致成本过大，资源浪费。. 二次污染严重武汉市由于垃圾处理能力的滞后，导致垃圾在收集、运输、处理等环节出现了许多比如恶臭、污染地下水、焚烧超标排放等严重的二次污染，对市民的周边环境造成很大的破坏，引起多次市民矛盾纠纷与上访事件。. 公民环境保护意识不强目前，武汉市民对垃圾的处理比较随意，更没有很强的垃圾分类行为。因此，必须利用各种手段，加大宣传力度，提高市民的环境意识、责任意识、参与意识以及有关垃圾分类的科普知识。. 忽视垃圾前端控制，注重垃圾末端处理近年来，武汉市政府在垃圾末端的处理设施建设方面的投资越来越大，2009年末，武汉第4座新沟垃圾焚烧厂开建，到2012年，武汉将建成5座垃圾焚烧厂，同时配套建成3座垃圾填埋场。实践说明，单独依靠卫生填埋、焚烧等被动的末端治理管理方式，难以彻底解决许多城市面临的垃圾问题，要解决垃圾围城这一问题，必须从城市生活垃圾产生源头管理的角度入手。. 垃圾收集，运输设施规划不合理武汉市垃圾收集网点布局不合理，存在行政区域分割问题如有的地区垃圾桶数量过多，经常有一部分垃圾桶闲置着；有的地区却太少，装载不了过多的废弃物。由于缺乏系统整体性，造成垃圾收集过程资源配置不当，存在严重浪费，武昌、汉口、汉阳3个区收运垃圾的运作方式是各自独立运行的，结果造成垃圾中转压缩站、运输车工作时间长和资源闲置浪费。 武汉市再生资源管理信息平台物联网是将各种信息传感设备，如射频识别(rfid)装置、红外感应器、全球定位系统、激光扫描器、无线传感器等装置与互联网结合起来而形成的一个巨大网络，最终实现对物体进行识别、定位、追踪、监控。由于物联网技术的具有实效性、动态性等特点，而城市再生资源管理也是一个动态过程，因此该技术非常适合应用到城市再生资源管理，它可以加强信息收集、分析和预测，利用信息手段进行动态评估与监控，从被动式管理向主动式管理转变，彻底改变管理落后于社会需求的被动局面。因此构建基于物联网技术的武汉市再生资源循环管理信息平台，能够对垃圾的分类收集、分类运输、分类处理全程信息化监控与管理，自动实现垃圾智慧收集、智慧运输、智慧处理，最终完成智慧循环的目的。该平台分为三大模块，功能如图。. 智慧收集模块利用红外感应器技术，可以方便、高速的在收集设施的过程中采集垃圾的信息和实现对垃圾进行自动分类；并把rfid电子标签贴在垃圾收集设施上，对收集设施实现统一动态管理，并实时能把垃圾相关信息传输到管理信息平台。. 智慧运输模块垃圾运输设施在出发之前按照平台调配好的人员、路线对收集设施进行装载，内置在运输设施内rfid阅读器同时能从收集设施上的电子标签读取数据，把更新的信息与管理信息平台互联，或在垃圾运送沿途设置阅读器装置点，使整个物流信息网络联网，如果出现了特别紧急的需求或运输环境的变化，可以及时改变运输方式与路线，最终实现在最少的行驶里程内，回收尽量多的垃圾。. 智慧处理模块在垃圾处理设施的厂内设置rfid读取器，直接读取贴在分好类的垃圾收集箱上的电子标签的信息，自动入厂，安排进行处理；还可以根据垃圾处理厂生产的绿色能源和肥料的市场需求，通过平台告知要提高哪些垃圾的回收量。在污染控制方面，对垃圾处理厂排污口设置无线传感器，实时对环境污染进行检测，将原本需要大量的人力物力才能完成的日常监测、采样等数据收集工作交由该平台来完成，并进行数据统计分析，然后通过网络传到相关管理部门。该平台最终实现对城市再生资源种类、来源、收集、运输、交易、加工利用各个环节信息进行管理衔接，加快垃圾处理、物流、计量统计全程信息化监控，为精细化管理打好基础；方便政府对城市垃圾及其综合处理利用相关数据准确、及时的统计分析及产业的发展潜力、趋势的预测、评估、导向，为实施税收、价格、投资、技术开发、市场投放等宏观调控提供有力依据，以获取最佳的经济、社会、环境效益。 武汉市再生资源的数字化管理策略针对基于物联网技术的武汉市再生资源管理信息平台，提出武汉市再生资源数字化管理策略：. 网上在线监控城市再生资源的收集、运输、处理等设施运行状况善相关法律法规，提高使用环境的安全性 通过该平台，实时对垃圾收集、运输、处理等环节所产生的二次污染进行监控，降低垃圾对沿途和周边环境污染的可能性。. 在线组织专题活动通过该平台获知哪种垃圾与哪个地区的垃圾回收率的高低，并在线组织有关垃圾与环境的专题活动，促进循环经济深入人心。. 在线模拟改造和新建城市再生资源的收集、运输、处理设施的设计、建设 利用该平台实时采集的信息，可以预测武汉市垃圾年产量和垃圾成分变化，实现垃圾收集、处理设施选址最优化配置。运用gis和rs技术动态监测和分析各地区垃圾产生情况，根据各收集设施回收的数量科学决策、合理确定新建和改造收集设施的位置、规模等；根据各项因素因子，合理确定垃圾处理设施的具体位置及规模；按照各类垃圾产生量设计不同的运输时间和频率；通过gps技术实现垃圾运输最优化路线设置。. 实现数字化城市再生资源管理应急机制与环境移动执法 该平台可以提高武汉市对城市垃圾处理突发事件的能力。通过对垃圾收集、运输、处理设施的安全和运行进行在线监督检查，建立有效的城市垃圾管理预警机制。还可以与武汉市网格化管理平台集成，有助于提高武汉市的城市信息化管理水平。对于乱投乱仍垃圾、暴露垃圾等影响城市环境的行为，可以实时向监督指挥中心举报；便于环保执法人员随时掌握环保业务信息，在执法现场及时查询污染源的监管情况，明确管辖对象和责任，同时统一了武汉市区执法平台，规范执法的流程，确定区域网格责任人，避免推委和执法不力情况的发生。参考文献物联网研究发展报告http:/news/html/2010/4/12/201041210，2010-05-14张蕾，席北斗，王京刚，等.系统动力学方法在城市生活垃圾产生系统的应用.环境科学研究，2007，20(5):7278.许诗康.城市生活垃圾焚烧发电厂选址优化研究.重庆大学硕士学位论文库，2007.李淑贞，姚玲，刘纬.gis在城市生活垃圾卫生填埋场选址中的应用.地理空间信息，2006，（6）：3536.贾传兴，彭绪亚.城市垃圾中转站选址优化模型的建立及其应用.环境科学学报，2006，（11）：19271931.生活垃圾分类收集的意义、现状和对策.http:/gb/node2/node4/node6321/userob