以大数据驱动固体废物管理创新的思考

文/环境保护部固体废物与化学品管理技术中心 凌江 王波 温雪峰

以大数据驱动固体废物管理创新的思考

文/环境保护部固体废物与化学品管理技术中心 凌江 王波 温雪峰

我国固体废物种类多、数量大，部分废物具有一定的综合利用价值。从环境风险角度来看，需要关注固体废物生产、转移、利用、处置等多个环节，一直是环境管理的难点。但以大数据和云计算为代表的新技术为推动固体废物有效利用、提升环境风险防控能力提供了可能。

文章介绍了新加坡利用大数据关联模型分析技术开展共生产业园区规划和建设，以及江苏省利用大数据和物联网技术开展危险废物转移动态监管的案例，分析了大数据应用在固体废物管理方面的优势和存在的挑战，为固体废物管理大数据建设提出了初步设想。

未来固体废物大数据的建设应围绕《土壤污染防治行动计划》，首先要服务社会，实现数据共享和信息公开；其次要服务于日常管理，固体废物管理部门可以通过大数据应用辅助决策，落实简政放权，实现智慧管理；再次要服务于环境应急，通过对固体废物全生命周期的数据实时采集和动态分析，整合应急资源，服务应急救援。

党中央、国务院高度重视大数据发展和建设。2015年7月，国务院印发《关于积极推进“互联网+”行动的指导意见》[1]，提出利用物联网、大数据开展信息采集、数据分析、流向监测，优化逆向物流网点布局，完善废旧资源回收利用体系。

国务院近期发布的《土壤污染防治行动计划》，明确提出要借助移动互联网、物联网等技术，拓宽数据获取渠道，实现数据动态更新。环境保护部《生态环境大数据建设总体方案》[2]要求，要加强生态环境大数据综合应用和集成分析，为生态环境保护科学决策提供有力支撑。

大数据是随着人类社会产生的数据量的快速增长，以及信息化技术发展的产物。数据的爆炸式增长促成了大数据时代的到来[3]。

图1 固体废物年产生量增长趋势

固体废物环境风险高， 对人体的潜在危害大，一直是世界各国、各地区环境管理的重点。我国是目前世界上固体废物产生量最多的国家。2014年，全国工业固体废物产生量为32.6 亿吨，是欧盟的2 倍，日本的30 余倍，其中人均产生量是日本的3 倍。

一、固体废物管理工作特点

1.我国固体废物管理和信息化现状

我国在固体废物法规制度、标准体系、设施能力、过程监管等方面做了大量工作，对于防范环境风险、保障人体健康发挥了重要作用。

固体废物管理的特点

不同于其他污染物，固体废物具有二元性的特点。其本质属性是污染性，同时具有资源性。在一定技术和市场条件下，可以转换为资源。

有的废物资源性明显，通过再生利用可以得到与天然原料相同的品质，如废铜、废铝、废钢铁等。资源性较低的废物如废纸、废塑料、废橡胶等。

固体废物同时具有隐蔽性和可移动性，具有潜在的环境风险。固体废物的全生命周期涉及产生、贮存、转移、利用、处置等多个环节。

因此，通过传统的管理手段，难以准确掌握各个环节的信息，不利于环境风险防控和资源利用。

固体废物信息化建设情况

为加强全国固体废物环境管理能力建设，环境保护部建成了“全国固体废物管理信息系统”。该系统覆盖全国各级固体废物管理部门，用户可通过系统进行废物进口核准、危险废物申报登记等业务工作。

2015 年，环境保护部依托废弃电器电子产品处理基金，初步建成“废弃电器电子产品回收处理信息管理系统”，为电子废物基金审核和日常监管提供了信息化支撑。同时，部分省市为提高固体废物环境管理的信息化水平，结合本地实际情况，建成了固体废物管理信息系统和数据库。

2.固体废物管理面临的挑战

传统的管理方式已不能适应时代要求

我国现有固体废物产生源管理主要采用申报登记制度。具体业务流程是企业填写制式表格，由各级管理部门逐级审核批准，并对管理对象进行日常监督检查的模式。随着时代的发展，这种管理模式逐渐显现出审批周期长、效率低、企业填报负担重、数据真实性有待提高等问题。

危险废物转移管理工作压力大

按照现有的危险废物转移联单管理要求，危险废物转移应填写五联单，每个危险废物的转移流程涉及到五个不同的管理部门和企业进行审核和确认。对于跨市、跨省转移等业务，还需要经过不同地区环境管理部门审批。整个转移过程涉及的审批和确认周期长、效率低，同时增加了企业时间成本和管理部门的工作压力。

此外，现有管理方式无法掌握危险废物转移运输的路线、车辆实时位置、路线周边环境敏感目标、应急队伍和应急仓库等信息，不利于快速有效的开展危险废物预警和应急工作。

图2 现有危险废物转移联单管理业务流程

基础数据支撑不足

现有的信息系统主要采集企业填报，并由各级管理部门汇总和上报的申报登记数据，其中一些是年报或季报数据。另外，还有部分数据由于各种原因未纳入申报登记范围。这就造成基础数据的时间、空间、数量等维度不足，数据的密度和效率低，难以形成大数据分析所必要的基础数据支撑。

未完全实现数据开放和共享

现有的部分信息系统还存在“信息孤岛”和“数据烟囱”现象，各业务系统的数据无法实现便捷的开放和共享。这种情况不利于生态环境大数据平台的建设，也不符合大数据的开放精神。

二、大数据建设提升固废管理能力

1.固体废物应用大数据管理的优势

固体废物管理需求契合大数据4V特点

由于固体废物产生量和增长量巨大，固体废物企业数量众多，从而在固体废物产生、贮存、转移、处置和利用等环节会产生海量的数据规模（Volume）。

另外，通过物联网技术对危险废物进行全过程实时监管，可实现数据的快速和动态管理（Velocity）。同时，固体废物的数据包括结构化数据，以及传感器采集数据、GIS 数据、音频视频数据、点位数据等多种非结构化数据，符合大数据多样性（Variety）的特点。

固体废物大数据平台建成后，可实现固体废物公开、高效的网上交易，同时对管理部门提供决策支持，从而产生巨大的数据价值（Value）[4]。

大数据平台促进固体废物智慧管理

随着信息技术的发展，原有管理模式应逐步向大数据管理转变。这是一种由被动管理向主动和智慧管理的转变。

传统管理的流程是出现问题、逻辑分析、找出因果关系、提出解决方案，从而解决问题，是一种亡羊补牢的逆向思维管理。而大数据管理的流程是收集数据、量化分析、找出相互关系、提出优化方案，从而避免出现问题。大数据的管理模式，是防患于未然的正向思维管理模式。这种模式是一种智能化的主动管理方式，是今后管理模式的发展方向[5]。

环保部固管中心正研究建设固体废物管理大数据平台。平台建成后，可通过建立统一的标准规范、开放数据接口等方式，接入全国数十万家固体废物企业的真实数据，并通过数据模型进行动态跟踪、汇总分析、预警预报和趋势预测等大数据应用。

物联网提升危险废物转移管理

随着信息技术的发展和危险废物管理要求的提升，物联网已成为数据采集和实时监管的重要手段。结合物联网全面感知、可靠传递、智能控制的特征，以及处理不同设备之间的兼容性、海量数据实时处理等能力，从而构建一套稳定、可靠、安全和可扩展的数据网络体系[6]，可实现危险废物从产生、贮存、运输到处置的全过程实时动态监管。

管理部门可通过物联网大数据平台实时掌握危险废物的基本属性、存放情况、转移路线、实时点位、应急处置措施、周边环境敏感区域、处置情况、利用情况等信息[7]。

图3 共生工业生态系统大数据解决方案

2.国内外固体废物大数据建设实践

新加坡工业共生大数据应用研究

新加坡正在利用大数据技术，开展工业共生生态系统及共生产业园区布局优化的研究。工业共生是指在一个工业生态系统（如产业园区）内企业通过交换资源、能源和废物信息，达到减少废物排放，降低企业成本等目的。

大城市的工业具有高密度和多样性等特点，这为工业共生提供了更多的可能性，也促进了废物的资源化过程。

为解决基础数据不足的问题，研究人员通过网络爬虫技术搜集和利用现有的公开数据库，构建大数据模型分析必要的企业信息、产品信息、经营财务信息、地理位置信息等基础数据，并采用数据挖掘技术建立数字地图。

在数据关联分析方面，运用大数据方法，通过构建资源和废物识别与评价模型，形成了工业共生网络中资源、能源和废物的实体关联信息。通过生态网络检测和文本挖掘技术，进一步对各种废物资源化的场景进行了深入分析。

研究人员以可持续发展的理念，结合企业原料、产品产量、生产工艺、废物特点等因素，通过大数据关联分析实现废物产生企业和利用企业的科学匹配，合理规划工业园区布局。在解决废物转移和处置问题的同时，也为利用企业提供了生产原料。通过合理规划，在理论上可实现共生工业园区内废物的零排放[8]。

江苏省危险废物动态管理系统

为加强对危险废物监控管理，江苏省基于大数据和物联网技术建成危险废物动态管理系统。江苏省环境保护部门通过与交通运输管理部门共享危险废物运输数据，避免了重复建设。

系统采用数据驱动方法，在危废车辆安装物联网实时监控设备，并在24 小时不间断的捕获废物信息、地理位置、图像和视频数据等数据信息，通过无线网络发送到数据中心进行存储和处理。目前每月的数据量达TB级，而且数据量还在快速增长。

如果在危险废物转移过程中发生突发事件，环保部门可利用信息系统快速确定运输车辆位置、车型、号牌等信息，并通过大数据技术实时对该车辆的历史行为、行车路线以及车辆营运公司、驾驶人等信息进行自动检索和匹配。系统具备高性能的处理能力，可在5 秒内实现对超过10亿条实际监控数据进行大数据关联分析，协助管理部门确定应急预案，开展应急工作。

三、固体废物大数据建设的设想

尽管国内外都在积极开展固体废物大数据的规划和建设，但是现有的大数据建设方面还存在以下问题：一是依然存在基础数据支撑不足的问题；二是信息公开、废物资源化、辅助决策等功能不够完善；三是部分系统还存在重复建设、安全性不高等问题。

大数据在固体废物领域的应用是大势所趋。未来的大数据应用重点将体现在以下几个方面：

一是服务社会，实现数据共享和信息公开；二是服务于日常管理，固体废物管理部门可以通过大数据应用辅助决策，落实简政放权，实现智慧管理；三是服务于环境应急，通过对固体废物全生命周期的数据实时采集和动态分析，整合应急资源，服务应急救援。

图4 固体废物大数据应用技术架构

固体废物大数据服务社会

研究建设固体废物大数据平台，可对固体废物环境管理工作提供重要的数据应用支撑。该平台应充分利用环保云平台和数据管理平台等条件，做到与生态环境大数据平台有机融合。在平台的架构设计上，应充分考虑固体废物管理和大数据的特点，具有开放性、前瞻性和扩展性。

固体废物大数据平台主要功能包括：基础数据库建设、标准规范体系、危险废物物联网数据采集和监管、固体废物大数据预警预报、固体废物大数据BI展示和信息发布、固体废物大数据关联分析和趋势预测等。

实现数据共享，促进信息公开

通过建设固体废物大数据平台和数据标准规范，可在不同信息系统、不同数据库、不同数据类型之间，实现数据互联、互通和互用。从而有效避免出现“信息孤岛”和“数据烟囱”现象，提高数据的完整性、可靠性和可用性。

另外，通过建设向社会开放的数据共享门户，不同用户可获得需要的数据产品和服务。

大数据实现废物在线交易

通过研究构建固体废物资源交易平台，实现固体废物资源化管理目标，实现阳光交易。交易平台充分利用大数据技术优势，实现固体废物产生企业、转移企业、处置企业的自动信息分析和动态匹配，从而减少中间环节，降低交易成本，提高交易效率[9]。

落实简政放权，减轻企业负担

大数据平台建成后，可实现企业统一身份认证和数据集中管理机制。企业一次提交数据可被多个相关业务系统使用，从而减轻企业负担和管理部门压力。此外，还可以避免重复建设，有利于节约财政资金，提高工作效率。

2.固体废物大数据服务环境管理

国务院近期发布的《土壤污染防治行动计划》提出，要利用环境保护、国土资源、农业等部门相关数据，建立土壤环境基础数据库和信息化管理平台。借助移动互联网、物联网等技术加强数据共享，发挥土壤环境大数据在污染防治、城乡规划、土地利用、农业生产中的作用。

固体废物大数据平台建成后，可以综合利用固体废物产生、贮存、转移、处置和利用等环境基础数据，以及农业、国土、气象、地质、水文、空间地理等相关部门关联行业数据，并对企业信用数据进行深层挖掘，结合双随机调整不同信用等级企业的监管频次，提高违法行为发现几率；

四是借助于河流流域或区域大气环境质量的状况和情况，以结果导向开展相应的执法专项行动，并从环境质量的结果上判别污染来源和类型，为执法起到精准打击的作用。

3.提高参与宏观决策的能力

未来，大数据有望作为支撑环境管理科学决策的重要手段，实现“用数据决策”。逐步接入所有已完成移动执法系统建设省份的环境监测、环境监察，环境质量、环境应急等环保系统全业务数据，启动遥感、无人机等数据的接入建设，构建监察大数据平台，与卫星遥感、重污染天气、应急等数据形成联动，形成天地空一体化环境移动执法大数据平台。利用大数据支撑环境形势综合研判、环境政策措施制定、环境风险预测预警、重点工作会商评估，提高生态环境综合治理科学化水平，提升环境保护参与经济发展与宏观调控的能力。

［1］ 魏斌.大数据与环境“智”理［J］. 中国环境管理，2015，7（6）： 1-1.

［2］ 国务院. 促进大数据发展行动纲要［EB/OL］. （2015-09-05 ） ［2016-04-22］.http ： / / www . gov . cn/zhengce/ content/2015-09/05/content_10137.htm.

［3］ 环境保护部办公厅. 生态环境大数据建设总体方案［EB/OL］.［2016-03-08］. http：//www.zhb.gov.cn/gkml/hbb/bgt/201603/ t20160311_332712.htm

［4］ 赵恒心，任长顺，黄彦玲.环境监察信息化建设的新探索——辽宁省环境监察移动执法系统［J］. 环境保护，2015，43（6）： 70-72.

［5］ 程春明，李蔚，宋旭. 生态环境大数据建设的思考［J］. 中国环境管理，2015，7（6）： 9-13.

Thinking on promoting the innovation of solid waste management by big data