物联网技术在城乡环境卫生管理中的应用

郑楠

[摘 要] 物联网的发展已经改变了人们对事物的管理方式，物联网技术已应用于智能交通、智能医疗、智能物流、智能家居等诸多领域。本文研究物联网技术在城乡环境卫生管理中的应用，建立智能环卫数字化管理新模式，对创新环卫管理手段、提高运行效率、降低运行成本、优化资源配置、提升应急响应能力具有十分重要的意义。

[关键词] 物联网； 信息技术； 环境卫生； 管理创新

doi ： 10 . 3969 / j . issn . 1673 - 0194 . 2014 . 03. 062

[中图分类号] TP391 [文献标识码] A [文章编号] 1673 - 0194（2014）03- 0131- 02

物联网的发展将彻底改变人们对事物的管理方式，大大提高管理的效率。环境卫生关系着现代人生活的质量和幸福指数，广泛推广和应用物联网技术，不仅可以完善和优化环境卫生管理体系，实现环卫管理的合理化，而且在提高运行效率、降低运行成本、优化资源配置、提升环卫管理的应急响应能力等方面具有积极的推动作用。为建立高效、规范的城乡环境卫生管理体系，创新管理手段，本文研究物联网技术在城乡环境管理行业的应用。

1 物联网及其关键技术

1.1 物联网的概念

物联网的概念起源于由RFID（射频识别）对所有物品进行标识并利用网络进行数据交换，进而实现智能识别和管理。经过不断扩充、延展、完善，现在人们普遍接受的物联网概念是指通过信息传感设备，运用射频识别、红外感应、全球定位系统、激光扫描等技术，按照约定的协议，把任何物品与互联网连接起来，进行信息交换和通讯，以实现智能化识别、定位、跟踪、监控和管理的一种网络。

1.2 物联网的关键技术

物联网的关键技术主要包括射频识别技术、传感技术、网络与通信技术、数据挖掘与融合技术。

1.2.1 射频识别技术

射频识别也被称为电子标签，是利用射频信号及其空间耦合传输特性，通过无线电信号实现对静态或移动待识别物体的自动识别，并读写相关无线数据的无线通讯技术，信息读写设备向带有电子标签的物品发出射频信号，激活电子标签，使其凭借感应电流所获得的能量释放存储在芯片中的物品信息，完成对物品的管理和控制。

1.2.2 传感技术

物联网使用的另一项关键技术是传感技术，作为信息获取的重要手段，主要是通过传感器、传感节点和电子标签等方式完成。集成化微型传感器，能够嵌入到任何物体中，并协作对其进行实时监测，然后将采集到的信息无线上传，从而实现泛在传感。传感节点具有感知、计算和通信能力，可进行数据采集、处理和传输。

1.2.3 网络和通信技术

物联网中实现信息安全可靠的传送，涉及远程通信和近距离通信两个方面。远程通信方面主要包括IP互联网、2G/3G/4G移动通信、卫星通信、互联网的组网、网关等技术。近程方面主要WIFI、蓝牙、ZigBee、RFID和UWB等技术。

1.2.4 数据挖掘与融合技术

P2P、云计算等分布式计算技术为物联网提供了新的高效率计算模式，可以从海量的数据中及时挖掘出隐藏、有效的信息，同时还可以解决各种异构网络或多个系统之间数据的融合问题，具有相对可靠的数据中心，能够轻松实现不同设备间的数据与应用共享。

2 城乡环境卫生管理的现状及特征

2.1 管理的范围广

随着中央大力推进美丽乡村建设及城乡一体化战略实施，环境卫生管理已由原来的城市延伸扩展到乡村，各项管理环节也随之拓展。对一个县级区域来说，环卫管理的范围已由城市市区的几十平方千米扩大到1 000平方千米左右。

2.2 管理的环节复杂

环卫管理有环卫作业工具运行状况管理、环卫设施日常维护管理、处理的达标排放、运行的绩效考核、垃圾的收集状况和监管等，这些环节在环卫管理运转体系中不可缺失，而且每一环节都必须管到位，才能保证环卫工作正常开展。

2.3 管理的事件繁多

环卫运转体系中需管理的事件有作业车辆、保洁船只，有中转站、垃圾池、垃圾焚烧厂、垃圾填埋场、公共厕所，有考核人员、清运人员、保洁人员，有收集处理的垃圾和排放的污水、烟尘等，每一事件的运行都必须有序、规范，才能确保整个环卫管理体系高效有序运转。

2.4 管理的应急响应能力差

环卫管理常规只能凭借简单的操作流程，电话单一联系，亲赴实地查找发现问题，处理问题，缺乏应急情况下的快速响应能力，如垃圾收运、中转以及处置环节各类突发事件的应急指挥，终端处置容量不足或者告警时的合理派发与分流、重大安全事故的快速响应及处理、灾难性天气（如大雪等异常天气）等，仅凭常规手段无法快速响应完成。

3 物联网技术在城乡环境卫生管理各环节的应用

3.1 环卫作业工具管理环节

城乡环卫作业工具很多，有垃圾清运车辆、道路清扫车、道路清洗车、河道保洁船等，为确保这些作业工具规范、高效运转，解决传统的管理方式存在信息反馈不及时、不准确、不全面，导致运行和作业的大量浪费与运行成本居高不下等问题，运用物联网的定位技术和无线数据传输技术等，建立全球卫星定位系统，实现作业工具自动定位和智能监控。在环卫作业工具上安装油量传感器、作业状态采集器、车辆行驶状态记录仪、摄像机等前端信息采集设备，采集环卫作业工具的运行状态，并通过无线数据传输技术，实现对作业工具的实时监控。集全球卫星定位系统（GPS）、地理信息系统（GIS）、道路运算为一体，采用中国移动无线网络和Internet国际互联网，以短信息方式在两者之间传送包括位置信息在内的各种信息，结合监控中心的管理系统和车（船）载终端信息、互动平台组成了一套完整的智能系统。采用全球卫星定位技术实现对车辆（船只）的实时监控、指挥调度。实现以下功能：一是信息服务，每天定时发送常规广播信息；二是任务调度，按照任务需要向车（船）载系统发布文字调度命令；三是救助服务，监控中心服务台可接受驾驶员上传的不同求助、咨询信息，响应驾驶员的相关诉求；四是信息管理，管理驾驶员、车辆（船只）资料；五是监控功能，在监控中心GIS监控工作站可以对所有的运行车辆（船只）进行监控，显示物流与车辆（船只）运行轨迹，对车辆（船只）定时跟踪，需要时可以对车辆（船只）进行历史轨迹回放。

3.2 环卫设施运行管理环节

环卫设施主要有垃圾中转站、垃圾填埋场、垃圾焚烧厂、污水处理厂、粪便处理厂、公共厕所、垃圾池等，利用GIS技术，准确显示垃圾中转站、垃圾池等环卫设施的位置信息，由于垃圾中转站、垃圾池等环卫设施数量多，分布广，在建立GPS系统时，基于对GIS技术的应用，将其在系统上进行准确标注，以电子地图方式进行展示，可直观地了解整个区域内环卫设施的分布状况，同时对存在的垃圾池、中转站等环卫设施进行成图和分析，结合村庄状况GIS，不断充实和重新布置环卫设施的位置。还可根据环卫设施的地理位置信息，按照清运距离最短的原则，合理规划运输路线，为设施科学运行、规划布局提供决策依据。

为确保能实时看到环卫设施的运行、人员及车辆的进出、设施的维护管理，满足不到现场亦可实时管理的要求，运用视频监控技术，在环卫设施端安装监控摄像头，经由前站网络视频编码器，将数字视频信号通过有线或无线网络传送至数据中心。在各环卫设施上安装RFID阅读器，利用射频识别技术，可对进出环卫设施的作业工具、人员进行准确识别；在环卫设施上安装液位传感器、称重传感器等，利用传感技术，对环卫设施的渗滤液、垃圾量等实现信息感知和采集；利用无线/有线网络传输技术，可实现环卫设施运行状况的远程监控。数据中心使用监控系统，可以远程查看，同时还可配备手机或无线移动终端设备，随时、随身、随地查看监控画面，实时动态了解环卫设施运转状态、车辆进站及出站情况、设备运转操作流程，保证各类环卫设施管理正常、运行维护到位、安全操作得到保障。

3.3 环卫运行绩效管理环节

环卫运行绩效考核主要有道路及村庄保洁作业考核、车辆作业考核、清运作业考核、河道保洁作业考核，运行绩效考核是环卫管理体系高效、规范、长久持续运行的助推器，考核指标体系是环卫管理运行的度量衡。为保证考核的准确性、实时性、公平性，解决考核面广、考核不及时、考核人员不赴现场等问题，运用物联网移动终端技术、全球定位系统技术、无线网络传输技术，在智能手机或PDA等移动终端开发相应终端软件，设定考核指标，采用智能手机或PDA的定位功能、现场拍照功能、无线数据传输功能，将相关的考核数据通过无线网络传送至数据中心，数据中心使用考核管理监控系统，查看各环节考核的具体结果，并可对考核的数据进行统计分析，了解掌握管理环节的运行质量。

3.4 环卫处理排放管理环节

环卫运行处理涉及诸多方面，如垃圾中转站渗滤液排放、焚烧厂烟尘排放、填埋场渗滤液排放、污水厂出水口排放、粪便处理厂尾水排放等，为保证液位的监控和二次排放达标，杜绝对环境的二次污染，运用物联网传感技术，通过无线网络传输技术，监控到排出点的情况，动态采取措施限制或开启排放。一是对需清运的污水池安装液位传感器，设定液位阈值，当垃圾渗滤液水位达到一定高度时，数据中心可以收到定时告警，各中转站污水池水位监测信息通过无线网络传送至服务器，在独立的监视器上予以显示，每个监控点设置相应的名称或位置信息，便于管理人员准确掌握告警站点，管理人员可随时结合视频监控画面对告警事件进行确认，进而对车辆进行调度。二是对排出口指标需控制的，如烟尘排放、污水排放口等，运用传感技术，采用液体（气体）浓度传感器得出对应的浓度数据，在监控中心设定水、气等介质浓度参数阈值，超阈值报警或通过短信等方式传递到管理者，以便采取调控措施保证达标排放。

3.5 环卫垃圾收运管理环节

环卫垃圾收运管理环节涉及两个方面。一是要确保环卫容器里的垃圾能及时收完。环卫容器包含垃圾桶、垃圾池、垃圾房，为保证垃圾清运环节，按规定日产日清，避免垃圾在容器中大量囤积，影响环境，运用RFID技术，实时监控垃圾容器的收集情况，将容器配备电子标签，清运车辆配备PDA手持终端来识别容器电子标签，清运时对号确认，数据中心显示容器编号、清运时间等。二是要确保对收集的垃圾实施无害化处理。城乡环境卫生管理中，垃圾的清运处理是重头戏，涉及村送垃圾中转站的垃圾、垃圾中转站进出垃圾、垃圾焚烧厂或无害化垃圾填埋场进垃圾，为保证收集的垃圾全部进行无害化处理，不倾倒、不简易填埋，解决垃圾收集无数、去向不明等问题，采用车辆身份卡射频识别技术、称重传感技术、数据传输技术，统计每个点的垃圾量。结合中转站安装的非接触式IC卡读写设备，将垃圾转运车辆的出站记录与进焚烧厂（填埋场）称重的记录有效地统一起来，从而精确掌握焚烧厂（填埋场）进厂（场）垃圾量的来源。建立垃圾量信息分析系统，信息数据包括垃圾理论量和中转站运出量。垃圾理论量数据，按收集覆盖范围内的人口数应产生的垃圾量，中转站运出量数据，就是收集清运范围内运出量。将中转站运出量与理论量比较，以及每月中转站运出量的变化，用曲线图和柱状图分析垃圾量的变化，从而得出分析数据，用于管理指导保洁、清运作业等工作。

主要参考文献

[1] 刘云浩. 物联网导论[M]. 北京：科学出版社，2011.

[2] 胡汉辉. 传感器技术及应用[M]. 北京：科学出版社，2009.

[3] 赵军辉. 射频识别技术及应用[M]. 北京：机械工业出版社，2008.