物聯網技術在城鄉環境衛生管理中的應用

【摘要】 物聯網的發展已經改變著人們對事物的管理方式，在智能交通、智能醫療、智能物流、智能家居等諸多領域已應用，研究物聯網技術在城鄉環境衛生管理中的應用，建立智能環衛數字化管理新模式，對創新環衛管理手段、提高運行效率、降低運行成本、優化資源配置、提升應急響應能力具有十分重要的意義。

【關鍵詞】 物聯網 信息技術 環境衛生 管理創新

物聯網的發展將徹底改變人們對事物的管理方式，大大提高管理的效率。環境衛生關系著現代人生活的質量和幸福指數，廣泛推廣和應用物聯網技術，不僅可以完善和優化環境衛生管理體系，實現環衛管理的合理化，而且在提高運行效率、降低運行成本、優化資源配置、提升環衛管理的應急響應能力等方面具有積極的推動作用。為建立高效、規范的城鄉環境衛生管理體系，創新管理手段，研究物聯網技術在城鄉環境管理行業的應用勢在必行。

一、物聯網及其關鍵技術

1、物聯網的概念

物聯網的概念起源于由RFID（射頻識別）對所有物品進行標識并利用網絡進行數據交換，進而實現智能識別和管理。經過不斷擴充、延展、完善，現在人們普遍接受的物聯網概念是指通過信息傳感設備，運用射頻識別、紅外感應、全球定位系統、激光掃描等技術，按照約定的協議，把任何物品與互聯網連接起來，進行信息交換和通訊，以實現智能化識別、定位、跟蹤、監控和管理的一種網絡。

2、物聯網的關鍵技術

物聯網的關鍵技術主要包括射頻識別技術，傳感技術，網絡與通信技術和數據的挖掘與融合技術。

（1）射頻識別技術。射頻識別也被稱為電子標簽，是利用射頻信號及其空間耦合傳輸特性，通過無線電信號實現對靜態或移動待識別物體的自動識別，并讀寫相關無線數據的無線通訊技術，信息讀寫設備向帶有電子標簽的物品發出射頻信號，激活電子標簽，使其憑借感應電流所獲得的能量釋放存儲在芯片中的物品信息，完成對物品的管理和控制。

（2）傳感技術。物聯網使用的另一項關鍵技術是傳感技術，作為信息獲取的重要手段，主要是通過傳感器、傳感節點和電子標簽等方式完成。集成化微型傳感器，能夠嵌入到任何物體中，并協作對其進行實時監測，然后將采集到的信息無線上傳，從而實現泛在傳感。傳感節點具有感知、計算和通信能力，可進行數據采集、處理和傳輸。

（3）網絡和通信技術。物聯網中實現信息安全可靠的傳送，涉及到遠程通信和近距離通信兩個方面。遠程通信方面主要包括IP互聯網、2G/3G/4G移動通信、衛星通信、互聯網的組網、網關等技術。近程方面主要WIFI、藍牙、ZigBee、RFID和UWB等技術。

（4）數據的挖掘與融合技術。P2P、云計算等分布式計算技術為物聯網提供了新的高效率計算模式，可以從海量的數據中及時挖掘出隱藏、有效的信息，同時還可以解決各種異構網絡或多個系統之間數據的融合問題，具有相對可靠的數據中心，能夠輕松實現不同設備間的數據與應用共享。

二、城鄉環境衛生管理的現狀及特征

1、管理的范圍廣

環境衛生管理，隨著中央大力度推進美麗鄉村建設及城鄉一體化戰略實施，已由原來的城市延伸擴展到鄉村，各項管理環節也隨之拓展。對一個縣級區域來說，環衛管理的范圍已由城市區的幾十平方公里擴大到一千平方公里左右。

2、管理的環節復雜

環衛管理有環衛作業工具運行狀況管理、環衛設施日常維護管理、處理的達標排放、運行的績效考核、垃圾的收集狀況和量的監管等，這些環節在環衛管理運轉體系中不可缺失，而且每一環節都必須管到位，才能保證環衛工作正常開展。

3、管理的事件繁多

環衛運轉體系中需管理的事件有作業車輛、保潔船只，有中轉站、垃圾池、垃圾焚燒廠、垃圾填埋場、公共廁所，有考核人員、清運人員、保潔人員，有收集處理的垃圾和排放的污水、煙塵等等，每一事件的運行都必須有序、規范，才能確保整個環衛管理體系高效有序運轉。

4、管理的應急響應能力差

環衛管理常規只能憑借簡單的操作流程，電話單一聯系，親赴實地查找發現問題，處理問題，缺乏應急情況下的快速響應能力，如垃圾收運、中轉以及處置環節各類突發事件的應急指揮，如終端處置容量不足或者告警時的合理派發與分流、重大安全事故的快速響應以及處理、災難性天氣（如大雪等異常天氣）等，僅憑常規手段無法快速響應完成。

三、物聯網技術在城鄉環境衛生管理各環節的應用

1、環衛作業工具管理環節

城鄉環衛作業工具很多，有垃圾清運車輛、道路清掃車、道路清洗車、河道保潔船，為確保這些作業工具規范、高效運轉，解決傳統的管理方式存在信息反饋不及時、不準確、不全面，導致運行和作業的大量浪費與運行成本居高不下等問題。運用物聯網的定位技術和無線數據傳輸技術等，建立全球衛星定位系統，實現作業工具自動定位和智能監控。在環衛作業工具上安裝油量傳感器、作業狀態采集器、車輛行駛狀態記錄儀、攝像機等前端信息采集設備，采集環衛作業工具的運行狀態，并通過無線數據傳輸技術，實現對作業工具的實時監控。集全球衛星定位系統（GPS）、地理信息系統（GIS）、道路運算為一體，采用中國移動無線網絡和Internet國際互聯網，以短信息方式在兩者之間傳送包括位置信息在內的各種信息，結合監控中心的管理系統和車（船）載終端信息、互動平臺組成了一套完整的智能系統。采用全球衛星定位技術實現對車輛（船只）的實時監控、指揮調度。實現以下功能：一是信息服務，每天定時發送常規廣播信息；二是任務調度，按照任務需要向車（船）載系統發布文字調度命令；三是救助服務，監控中心服務臺可接受駕駛員上傳的不同求助、咨詢信息，響應駕駛員的相關訴求；四是信息管理，管理駕駛員、車輛（船只）資料；五是監控功能，在監控中心GIS監控工作站可以對所有的運行車輛（船只）進行監控，顯示物流與車輛（船只）運行軌跡，對車輛（船只）定時跟蹤，需要時可以對車輛（船只）進行歷史軌跡回放。

2、環衛設施運行管理環節

環衛設施主要有垃圾中轉站、垃圾填埋場、垃圾焚燒廠、污水處理廠、糞便處理廠、公共廁所、垃圾池等，利用GIS技術，準確顯示垃圾中轉站、垃圾池等環衛設施的位置信息，由于垃圾中轉站、垃圾池等環衛設施數量多，分布廣，在建立GPS系統時，基于對GIS技術的應用，將其在系統上進行準確標注，以電子地圖方式進行展示，可直觀地了解整個區域內環衛設施的分布狀況，同時對存在的垃圾池、中轉站等環衛設施進行成圖和分析，結合村莊狀況GIS，不斷充實和重新布置環衛設施的位置。還可根據環衛設施的地理位置信息，按照清運最短距離的原則，合理規劃運輸路線，為設施科學運行、規劃布局提供決策依據。

為確保能實時看到環衛設施的運行、人員及車輛的進出、設施的維護管理，解決不到現場還可實時管理的要求，運用視頻監控技術，在環衛設施端安裝監控攝像頭，經由前站網絡視頻編碼器，將數字視頻信號通過有線或無線網絡傳送至數據中心。在各環衛設施安裝RFID閱讀器，利用射頻識別技術，可對進出環衛設施的作業工具、人員進行準確識別；在環衛設施安裝液位傳感器、稱重傳感器等，利用傳感技術，對環衛設施的滲濾液、垃圾量等等實現信息感知和采集；利用無線/有線網絡傳輸技術，可實現環衛設施運行狀況的遠程監控。數據中心使用監控系統，可以遠程查看，同時還可配備手機或無線移動終端設備，隨時、隨身、隨地查看監控畫面，實時動態了解環衛設施運轉狀態、車輛進站及出站情況、設備運轉操作流程，保證各類環衛設施管理正常、運行維護到位、安全操作得到保障。

3、環衛運行績效管理環節

環衛運行績效考核主要有道路及村莊保潔作業考核、車輛作業考核、清運作業考核、河道保潔作業考核，運行績效考核是環衛管理體系高效、規范、長久持續運行的助推器，考核指標體系是環衛管理運行的度量衡。為保證考核的準確性、實時性、公平性，解決考核面廣、考核不及時、考核人員不赴現場等問題，運用物聯網移動終端技術，全球定位系統技術、無線網絡傳輸技術，在智能手機或PDA等移動終端開發相應終端軟件，設定考核指標，采用智能手機或PDA的定位功能、現場拍照功能、無線數據傳輸功能，將考核相關的數據通過無線網絡傳送至數據中心，數據中心使用考核管理監控系統，查看各環節考核的具體結果，并可對考核的數據進行統計分析，了解掌握管理環節的運行質量。

4、環衛垃圾收運管理環節

環衛垃圾收運管理環節涉及兩個方面，一是要確保環衛容器里的垃圾能及時收完。環衛容器包含垃圾桶、垃圾池、垃圾房，為保證垃圾清運環節，按規定日產日清，解決垃圾在容器中大量囤積，影響環境，運用RFID電子標簽及射頻識別技術，實時監控垃圾容器的實時收集情況，將容器配備電子標簽，清運車輛配備PDA手持終端來識別容器電子標簽，清運時對號確認，數據中心顯示容器編號，清運時間等。二是要確保收集的垃圾要實施無害化處理。城鄉環境衛生管理中，垃圾的清運處理是重頭戲，涉及到村送垃圾中轉站的垃圾、垃圾中轉站進出垃圾、垃圾焚燒廠或無害化垃圾填埋場進垃圾，為保證收集的垃圾全部進入無害化的處理，不傾倒、不簡易填埋，解決垃圾收集無數、去向不明等問題，采用車輛身份卡射頻識別技術、稱重傳感技術、數據傳輸技術，統計到每個點的垃圾量。結合中轉站安裝的非接觸式IC卡讀寫設備，將垃圾轉運車輛的出站記錄與進焚燒廠（填埋場）稱重的記錄有效的統一起來，從而精確掌握焚燒廠（填埋場）進廠（場）垃圾量的來源。建立垃圾量信息分析系統，信息數據包括垃圾理論量和中轉站運出量。垃圾理論量數據，按收集覆蓋范圍內的人口數應產生的垃圾量，中轉站運出量數據，就是收集清運范圍內運出量。將中轉站運出量與理論量比較，以及每月中轉站運出量的變化，用曲線圖和柱狀圖分析垃圾量的變化，從而得出分析數據，用于管理指導保潔、清運作業的工作。

參 考 文 獻

[1] 劉云浩. 《物聯網導論》. 科學出版社. 2011.3

[2] 胡漢輝. 《傳感器技術及應用》. 科學出版社. 2009.2

[3] 趙軍輝. 《射頻識別技術及應用》. 機械工業出版社. 2008.7