基于物聯網技術的危險廢物安全管理系統初探

張兆昆

（中節能大地環境修復有限公司 北京 100000）

基于物聯網技術的危險廢物安全管理系統初探

張兆昆

（中節能大地環境修復有限公司 北京 100000）

當前針對危險廢物生產、貯存、運輸、處理、處置全環節的社會安全及環境要求日益提高，而現有的行業安全管理水平尚未滿足這一需求。本文探索基于物聯網技術在危險廢物的全過程管理中的應用研究，設計基于物聯網技術、GPS技術、視頻技術、移動終端技術、移動互聯網等建立危險廢物智能內部監管平臺，通過對物聯網技術的應用，探索以RFID射頻傳感為基礎的物聯網技術、GPS技術、視頻技術、移動終端技術實現對危險廢物的全流程、可視化、可溯源的管理,實現降低處置企業運營風險，提高企業效率和效益的目的。

物聯網；危險廢物；全過程管理

引言

隨著社會經濟快速發展，危險廢物種類和數量不斷增加，同時危險廢物本身具有復雜性、難處理性，以及部分企業對危險廢物非法轉移和處置所引發的惡性環境污染事件時有發生，使得對危險廢物安全管理更加迫切。我國危險廢物轉移目前依據《危險廢物轉移聯單管理辦法》進行管理[1]。同時目前全國已有部分城市建立或正在建立基于危險廢物監管平臺，這些監管平臺更多的側重于環境保護管理部門對產廢單位和處置企業的監督管理。并不能完全滿足處置企業對于自身管理需求。但存在部分危險廢物經營單位管理水平較低，危險廢物庫存管理、入庫、出庫、處置記錄均不完善，存在管理檔案和資料不規范，難以查閱[2]。通過以處置企業對于危險廢物管理為出發點，基于物聯網技術、GPS技術、視頻技術、移動終端技術的危險廢物智能監管系統[3]，構建可視化危險廢物智能管理平臺；建立可溯源化的監控模式；建立針對各個環節的危險廢物環境風險預警機制；梳理各項單一的危險廢物管理制度，實現全部管理制度的有機結合，通過動態更新加強風險排查，掌控危險廢物流向和狀態。

1 管理系統總體框架

危險廢物管理系統是基于中華人民共和國固體廢物污染環境防治法、危險廢物轉移聯單管理辦法、國家危險廢物名錄等有關法律法規標準規范，嚴格按照危險廢物管理要求及業務流程,結合現有管理模式，通過引入物聯網技術進行構建危險廢物處置企業內部監管系統，該系統共4層主要包括門戶層、應用層、數據層、支撐層（圖1所示）。

門戶層：統一的危險廢物處置企業內部監管平臺，同時作為產廢企業、運輸單位服務平臺，為環保監管部門提供統一監管入口。

應用層：運輸管理、出入庫管理、快速檢驗分揀、電子聯單管理、信息預警及處理、處理設施運行監控、統計分析等全流程應用管理，實現全過程監管。

數據層：對運輸動態信息、出入庫情況、檢驗數據、處理設施運行實時監測及運行數據等進行實時記錄。

支撐層：應用移動互聯網、GPS、RFID射頻技術、數據庫、管理權限設置等為監管平臺提供技術支撐。

圖1 系統層次結構圖

圖2 危險廢物物流信息管理系統業務流程

2 管理系統主要功能

2.1 電子聯單管理

運輸單位收運人員在現場通過智能終端掃描危險廢物電子標簽、輸入收集危險廢物的相關信息，經聯網打印出該批次廢物的轉移電子聯單，分別交產廢單位和隨車備查。處置單位在接收到危險廢物后，須在規定的時間內登陸系統將實際的拉運數量（過磅數量）錄入系統中進行確認，對于產廢企業提供過磅數量和危險廢物信息與入場過磅數量和入場核對危險廢物信息出現較大偏差時，系統將進行預警和鎖機，鎖機后的后續相關操作將不能進行，對過磅數量和危險廢物信息進行重新核對，確認無相關違法行為及偏差在正常范圍內后，通過授權解鎖后才能進行后續操作。環保管理部門工作人員可查詢聯單信息[2]。對于中小產廢企業，電子聯單管理系統還可以提供預約服務，具體流程如下：

圖3

通過該流程，處置單位可以降低危險廢物的運輸成本，同時解決中小企業危廢物產廢量少，而運輸成本高的現狀。

2.2 運輸管理

在運輸過程管理中，通過RFID射頻技術及GPS技術可以及時跟蹤收運車輛信息，信息包括承運單位、危廢種類、數量、轉移路線、所處位置、行車速度、應急預案、接收單位、箱門開關地點、開關時間、開箱門授權號等信息，監控中心實時監控指揮。在危險廢物運輸過程中即可以動態的顯示危險廢物運輸路線、所處位置、行車速度、司機工作狀態等信息，對于未按規定運輸路線、超速等行為進行預警。并將預警信息通過系統，及時發送給運輸司機，便于立即糾正不當操作。當運輸車輛在運輸途中發生事故時，可通過運輸管理監控系統，及時通報環境主管部門，并可在第一時間按照應急預案采取應急處置措施，防止危險廢物污染周邊環境。通過運輸管理可大大降低危險廢物在運輸過程中的風險。

同時系統中還設置了同車危險廢物不相容報警[1]，降低不相容危險廢物的同車所造成的安全和環境風險。

2.3 危險廢物快速檢驗與分揀

不同的行業、相同行業不同企業產生的危險廢物的種類、危險特性、化學成分等不盡相同，同時不同種類、性質的危險廢物混雜一起[4]，增加處置企業檢驗、分揀和處置的難度，使得處置周期較長，整體效率不高。通過物聯網技術具備的高速、廣泛識別特征的運用，可以實現對危險廢物的快速檢驗與分揀，提高企業運轉效率。

通過在危險廢物或包裝桶上附著RFID標簽，記錄危險廢物的種類、主要化學成分、危險性、來源、產廢企業信息等危險廢物的基本信息，通過系統對危險廢物的自動識別，獲取各類危險廢物的基本信息，提高檢驗速度，減少人工或機械識別造成識別錯誤；通過智能識別，自動選擇處置或利用方式。系統通過對產廢企業產生的不同危險廢物的類別、主要化學成分、廢物特性、形態、包裝方式、處置或綜合利用方式等信息進行記錄，當產廢企業的危廢進入處置企業時，通過RFID標簽和系統自動分析該類危廢過往批次或類別的主要化學成分、處理方式等信息，提高危險廢物的處置效率，改變以經驗判斷處理方式為主的管理模式。

2.4 出入庫管理

圖4 出入庫管理流程圖

危險廢物出入庫管理作為處置企業全過程管理和環保部門日常監管的重要環節，以及目前危險廢物處置企業對危險廢物出入庫不能實時管理和處置記錄管理不夠完善，甚至存在出入庫和處置記錄信息缺失、丟失等情況，通過設立由基礎信息管理、入庫管理、庫存管理、出庫管理、統計分析等分模塊組成的系統對危險廢物出入庫等進行管理。各分模塊記錄信息和主要功能如下：

基礎信息管理：暫存庫檔案、暫存庫分區檔案、危廢類別、廢物屬性、危廢檔案、產廢單位分類、產廢單位檔案、運輸單位信息、車間分類、車間檔案、地區檔案、部門檔案、員工檔案、其他檔案、檔案導入導出。

入庫管理：訂單信息、入庫信息（五聯單編號、重量、包裝規格、包裝物數量、手工單號、成分、價格、接收員、入庫日期、備注信息）錄入及修改；對檢驗結果不滿足暫存庫收貯條件的廢物進行退貨；訂單信息打印、條形碼生成。業務人員業務量查詢，實時了解業務人員業績情況。

庫存管理：庫存信息的查詢，包括分別按產廢單位、聯單批次、不同類別和不同時間段的庫存量統計。實現按基礎信息和入庫信息分別進行篩選。

出庫管理：通過RFID設備讀取危廢的RFID標簽后，庫存信息相應改變，并進行數據存儲統計；出庫信息打印。出庫信息（倉庫、車間、五聯單號、出庫日期、倉管員、轉接員）。危廢處置單位進行危廢處理時，通過RFID設備讀取危廢的RFID標簽，系統根據危險廢物的性質及狀態分配不同的庫區，并實時寫入出庫信息，信息自動傳輸給系統，系統自動整理歸檔，完成危險廢物的出庫等工作。實時了解各處理車間的處置量，實現生產人員自動考核。

系統中還設置了同暫存庫危險廢物不相容報警，并將報警信息通過系統發送給暫存庫管理人員，管理人員第一時間進行轉移，降低不相容危險廢物的同庫所造成的安全和環境風險。危險廢物經過過磅和入場檢測后，進行過磅信息和檢測信息錄入，系統通過自動識別，將該危險廢物的檢測報告、過磅重量與電子轉移聯單中的信息進行對比。對比結果出現重大偏差時，可能存在廢物運輸過程中非法傾倒[4]，系統將把有關信息自動發送給相關環境主管部門和處置企業管理人員。處置企業對于經后該產廢單位轉移的危險廢物進一步加強檢測，降低由于產廢企業申報危廢信息錯誤，給企業帶來的處置風險。

本管理系統按照綜合利用、物化、固化、焚燒、填埋等處理方式對已入庫危險廢物進行自動分類統計。危險廢物處置企業通過該系統可實時了解不同處理方式的危險廢物的庫存，處置企業可以更合理的安排生產，縮短處置周期，提高效益。系統還將對于暫存庫中暫存期限即將到期的危險廢物進行提前預警，降低企業超期貯存風險。

2.5 處置設施運行管理

在危廢處理過程流程中，危廢處理單位進行危廢處理時，通過RFID設備讀取危廢的RFID標簽，并實時寫入處理方式及處理結果，信息自動傳輸給系統，系統自動整理歸檔，同時將處理方式及處理結果以信息的形式發送給當班管理人員和操作人員。

（1）以焚燒系統運行管理為例

系統通過對存放在不同暫存分區中可焚燒類危險廢物，按照熱值、化學成分等進行自動精確配伍，由系統管理人員將配伍信息發送給當班管理人員和操作人員，用于指導生產運行。操作人員在出庫時通過RFID設備讀取危廢的RFID標簽了解即將進入焚燒系統焚燒的危險廢物的熱值和主要成分，避免操作人員在出庫時拉錯危險廢物，提高焚燒運營工況穩定性和利于尾氣處理系統的達標控制。

（2）以填埋場運營管理為例

通過系統的的建立，可以實時詳細記錄和查詢入填埋場的危險廢物名稱、類別、填埋數量、填埋位置（分區）、填埋時間、記錄已填埋庫容、剩余填埋庫容、操作人等信息。系統中將自動識別填埋于相同分區中的危廢設置了不相容預警。降低填錯分區概率。同時可利用統計分析數據，針對填埋的剩余庫容和剩余填埋年限，優化企業的處置類別，進而延長填埋的使用年限。

2.6 統計分析

系統提供對危險廢物申報轉移量和實際轉移量統計的報表分類統計功能[5]，主要包含產廢企業、產生區域、廢物類別、處置方式、行業類別、轉移時間、危廢平均收費金額、每個產廢企業的收費價格、不同處置方式的處置成本、主要產廢企業、配伍分析等統計分析。統計數據將通過記錄明細、匯總、圖表等多種表現形式進行匯總分析，實現實時分析數據，提高分析統計效率，促使管理人員掌握危險廢物的處理情況；同時更便于管理者調整處置企業的經營方向、維護客戶群、明確業務開展的重點區域、清晰的體現盈利點、收入增長點等。

3 關鍵技術

3.1 采用移動終端技術

本探索中通過移動終端技術在電子聯單管理、運輸管理、出入庫等方面的應用。在特定授權的情況下管理者可通過移動網絡實時對危險廢物轉移、庫存情況、設施運行情況、處置情況、處置方式等，實現實時查看，提高對危險廢物的系統管理。

3.2 RFID技術

射頻識別（RFID）是一種無線通信技術，可以通過無線電訊號識別特定目標并讀寫相關數據。通過RFID設備讀取危險廢物的RFID標簽可以實時掌握相關危險廢物及過程信息，實現危險廢物過程監管。

3.3 采用GPS/GIS技術

為更好規范危險廢物運輸車輛按規定運輸路線，避免車輛違規駛離既定路線，增加環境污染風險，在運輸車輛安裝GPS監控設備和視頻監控設備，系統可將GPS定位數據、運輸軌跡數據、視頻數據接入后臺GPS監控管理，將危險廢物運輸過程中的情況在屏幕上進行顯示，同時系統提供運輸車輛、運輸人員和運輸的危險廢物的信息的實時查詢，可查詢信息主要有產廢單位、廢物類別、數量、包裝方式、形態、危險特性、主要化學成分、危險廢物應急處置措施、駕駛員、押運員、車牌號、所屬運輸公司、人員聯系電話等，從而實現對危險廢物轉移過程的實時監控。

3.4 視頻監控技術的應用

視頻監控系統利用攝像機等傳感器、計算機網絡、多媒體通信網絡，進行監控信號的采集、傳輸和處理，實現遠程監控[6]。將視頻監控技術用于危險廢物出入庫以及轉移車輛上，對每次危廢轉移進行實時監控，并將實時監控預警信息發送給相關管理人員，利于及時采取措施，消除影響。

3.5 環境風險預警

建立針對各個環節的危險廢物環境風險預警機制，在危險廢物運輸過程中對于未按規定運輸路線行駛、超速、超載等行為和同車運輸不相容危險廢物、在貯存過程中對同暫存庫貯存不相容危險廢物，在填埋過程中同區填埋不相容危險廢物等不同環節產生的不當操作進行預警，并通多信息預警及處理模塊將信息發送給監管部門和處置單位管理人員及相關人員，相關人員根據預警信息及時采取相應措施糾正不當操作。

結語

本探索基于危險廢物過程管理的理念，通過射頻識別、移動互聯網、GPS等技術搭建安全監管系統，實現對危險廢物處置全過程進行實時、有效監控，實現內部管理更加智能化、數字化、精細化，建立完善預警系統，提升企業安全處置管理水平，降低全過程管理和處置的風險，縮減處置周期，提高了生產運營效率，強化全過程的管理，降低污染環境風險，為有效解決危險廢物處置管理中存在的問題提供了一種解決方案。

就此，我們希望通過理論探索和實踐的逐步應用，針對危險廢物本身的復雜性和多樣性，最終形成適合特定危險廢物理化特征的費效比最優的特征化處置方案，從而滿足社會和環境對危險廢物管理日益增長的標準、要求和期望。

[1]中國國家環保總局.危險廢物轉移聯單管理辦法[M].中國環境年鑒.2000.

[2]王堅.崔勇.李述賢.陳輝.基于生命周期管理的危險廢物物流信息管理系統研究 [J].科技創新導報.2013（33）：3-6.

[3]陸志成.朱亞萍.徐生林.楊成忠.危險廢物監控系統設計與實現[J]．工業控制計算機.2015.28（1）:47-48．

[4]王曉峰.危險廢物理化特性分析及其對廢物焚燒的影響[D].同濟大學,2006.

[5]徐暉.天津市環保局固體廢物管理信息系統設計與實現[D].山東大學,2014.

[6]范建福.視頻監控技術的現狀及發展 [J].中國市場,2015(11):203-204.