基于物联网技术的危险废物安全管理系统初探

张兆昆

（中节能大地环境修复有限公司 北京 100000）

基于物联网技术的危险废物安全管理系统初探

张兆昆

（中节能大地环境修复有限公司 北京 100000）

当前针对危险废物生产、贮存、运输、处理、处置全环节的社会安全及环境要求日益提高，而现有的行业安全管理水平尚未满足这一需求。本文探索基于物联网技术在危险废物的全过程管理中的应用研究，设计基于物联网技术、GPS技术、视频技术、移动终端技术、移动互联网等建立危险废物智能内部监管平台，通过对物联网技术的应用，探索以RFID射频传感为基础的物联网技术、GPS技术、视频技术、移动终端技术实现对危险废物的全流程、可视化、可溯源的管理,实现降低处置企业运营风险，提高企业效率和效益的目的。

物联网；危险废物；全过程管理

引言

随着社会经济快速发展，危险废物种类和数量不断增加，同时危险废物本身具有复杂性、难处理性，以及部分企业对危险废物非法转移和处置所引发的恶性环境污染事件时有发生，使得对危险废物安全管理更加迫切。我国危险废物转移目前依据《危险废物转移联单管理办法》进行管理[1]。同时目前全国已有部分城市建立或正在建立基于危险废物监管平台，这些监管平台更多的侧重于环境保护管理部门对产废单位和处置企业的监督管理。并不能完全满足处置企业对于自身管理需求。但存在部分危险废物经营单位管理水平较低，危险废物库存管理、入库、出库、处置记录均不完善，存在管理档案和资料不规范，难以查阅[2]。通过以处置企业对于危险废物管理为出发点，基于物联网技术、GPS技术、视频技术、移动终端技术的危险废物智能监管系统[3]，构建可视化危险废物智能管理平台；建立可溯源化的监控模式；建立针对各个环节的危险废物环境风险预警机制；梳理各项单一的危险废物管理制度，实现全部管理制度的有机结合，通过动态更新加强风险排查，掌控危险废物流向和状态。

1 管理系统总体框架

危险废物管理系统是基于中华人民共和国固体废物污染环境防治法、危险废物转移联单管理办法、国家危险废物名录等有关法律法规标准规范，严格按照危险废物管理要求及业务流程,结合现有管理模式，通过引入物联网技术进行构建危险废物处置企业内部监管系统，该系统共4层主要包括门户层、应用层、数据层、支撑层（图1所示）。

门户层：统一的危险废物处置企业内部监管平台，同时作为产废企业、运输单位服务平台，为环保监管部门提供统一监管入口。

应用层：运输管理、出入库管理、快速检验分拣、电子联单管理、信息预警及处理、处理设施运行监控、统计分析等全流程应用管理，实现全过程监管。

数据层：对运输动态信息、出入库情况、检验数据、处理设施运行实时监测及运行数据等进行实时记录。

支撑层：应用移动互联网、GPS、RFID射频技术、数据库、管理权限设置等为监管平台提供技术支撑。

图1 系统层次结构图

图2 危险废物物流信息管理系统业务流程

2 管理系统主要功能

2.1 电子联单管理

运输单位收运人员在现场通过智能终端扫描危险废物电子标签、输入收集危险废物的相关信息，经联网打印出该批次废物的转移电子联单，分别交产废单位和随车备查。处置单位在接收到危险废物后，须在规定的时间内登陆系统将实际的拉运数量（过磅数量）录入系统中进行确认，对于产废企业提供过磅数量和危险废物信息与入场过磅数量和入场核对危险废物信息出现较大偏差时，系统将进行预警和锁机，锁机后的后续相关操作将不能进行，对过磅数量和危险废物信息进行重新核对，确认无相关违法行为及偏差在正常范围内后，通过授权解锁后才能进行后续操作。环保管理部门工作人员可查询联单信息[2]。对于中小产废企业，电子联单管理系统还可以提供预约服务，具体流程如下：

图3

通过该流程，处置单位可以降低危险废物的运输成本，同时解决中小企业危废物产废量少，而运输成本高的现状。

2.2 运输管理

在运输过程管理中，通过RFID射频技术及GPS技术可以及时跟踪收运车辆信息，信息包括承运单位、危废种类、数量、转移路线、所处位置、行车速度、应急预案、接收单位、箱门开关地点、开关时间、开箱门授权号等信息，监控中心实时监控指挥。在危险废物运输过程中即可以动态的显示危险废物运输路线、所处位置、行车速度、司机工作状态等信息，对于未按规定运输路线、超速等行为进行预警。并将预警信息通过系统，及时发送给运输司机，便于立即纠正不当操作。当运输车辆在运输途中发生事故时，可通过运输管理监控系统，及时通报环境主管部门，并可在第一时间按照应急预案采取应急处置措施，防止危险废物污染周边环境。通过运输管理可大大降低危险废物在运输过程中的风险。

同时系统中还设置了同车危险废物不相容报警[1]，降低不相容危险废物的同车所造成的安全和环境风险。

2.3 危险废物快速检验与分拣

不同的行业、相同行业不同企业产生的危险废物的种类、危险特性、化学成分等不尽相同，同时不同种类、性质的危险废物混杂一起[4]，增加处置企业检验、分拣和处置的难度，使得处置周期较长，整体效率不高。通过物联网技术具备的高速、广泛识别特征的运用，可以实现对危险废物的快速检验与分拣，提高企业运转效率。

通过在危险废物或包装桶上附着RFID标签，记录危险废物的种类、主要化学成分、危险性、来源、产废企业信息等危险废物的基本信息，通过系统对危险废物的自动识别，获取各类危险废物的基本信息，提高检验速度，减少人工或机械识别造成识别错误；通过智能识别，自动选择处置或利用方式。系统通过对产废企业产生的不同危险废物的类别、主要化学成分、废物特性、形态、包装方式、处置或综合利用方式等信息进行记录，当产废企业的危废进入处置企业时，通过RFID标签和系统自动分析该类危废过往批次或类别的主要化学成分、处理方式等信息，提高危险废物的处置效率，改变以经验判断处理方式为主的管理模式。

2.4 出入库管理

图4 出入库管理流程图

危险废物出入库管理作为处置企业全过程管理和环保部门日常监管的重要环节，以及目前危险废物处置企业对危险废物出入库不能实时管理和处置记录管理不够完善，甚至存在出入库和处置记录信息缺失、丢失等情况，通过设立由基础信息管理、入库管理、库存管理、出库管理、统计分析等分模块组成的系统对危险废物出入库等进行管理。各分模块记录信息和主要功能如下：

基础信息管理：暂存库档案、暂存库分区档案、危废类别、废物属性、危废档案、产废单位分类、产废单位档案、运输单位信息、车间分类、车间档案、地区档案、部门档案、员工档案、其他档案、档案导入导出。

入库管理：订单信息、入库信息（五联单编号、重量、包装规格、包装物数量、手工单号、成分、价格、接收员、入库日期、备注信息）录入及修改；对检验结果不满足暂存库收贮条件的废物进行退货；订单信息打印、条形码生成。业务人员业务量查询，实时了解业务人员业绩情况。

库存管理：库存信息的查询，包括分别按产废单位、联单批次、不同类别和不同时间段的库存量统计。实现按基础信息和入库信息分别进行筛选。

出库管理：通过RFID设备读取危废的RFID标签后，库存信息相应改变，并进行数据存储统计；出库信息打印。出库信息（仓库、车间、五联单号、出库日期、仓管员、转接员）。危废处置单位进行危废处理时，通过RFID设备读取危废的RFID标签，系统根据危险废物的性质及状态分配不同的库区，并实时写入出库信息，信息自动传输给系统，系统自动整理归档，完成危险废物的出库等工作。实时了解各处理车间的处置量，实现生产人员自动考核。

系统中还设置了同暂存库危险废物不相容报警，并将报警信息通过系统发送给暂存库管理人员，管理人员第一时间进行转移，降低不相容危险废物的同库所造成的安全和环境风险。危险废物经过过磅和入场检测后，进行过磅信息和检测信息录入，系统通过自动识别，将该危险废物的检测报告、过磅重量与电子转移联单中的信息进行对比。对比结果出现重大偏差时，可能存在废物运输过程中非法倾倒[4]，系统将把有关信息自动发送给相关环境主管部门和处置企业管理人员。处置企业对于经后该产废单位转移的危险废物进一步加强检测，降低由于产废企业申报危废信息错误，给企业带来的处置风险。

本管理系统按照综合利用、物化、固化、焚烧、填埋等处理方式对已入库危险废物进行自动分类统计。危险废物处置企业通过该系统可实时了解不同处理方式的危险废物的库存，处置企业可以更合理的安排生产，缩短处置周期，提高效益。系统还将对于暂存库中暂存期限即将到期的危险废物进行提前预警，降低企业超期贮存风险。

2.5 处置设施运行管理

在危废处理过程流程中，危废处理单位进行危废处理时，通过RFID设备读取危废的RFID标签，并实时写入处理方式及处理结果，信息自动传输给系统，系统自动整理归档，同时将处理方式及处理结果以信息的形式发送给当班管理人员和操作人员。

（1）以焚烧系统运行管理为例

系统通过对存放在不同暂存分区中可焚烧类危险废物，按照热值、化学成分等进行自动精确配伍，由系统管理人员将配伍信息发送给当班管理人员和操作人员，用于指导生产运行。操作人员在出库时通过RFID设备读取危废的RFID标签了解即将进入焚烧系统焚烧的危险废物的热值和主要成分，避免操作人员在出库时拉错危险废物，提高焚烧运营工况稳定性和利于尾气处理系统的达标控制。

（2）以填埋场运营管理为例

通过系统的的建立，可以实时详细记录和查询入填埋场的危险废物名称、类别、填埋数量、填埋位置（分区）、填埋时间、记录已填埋库容、剩余填埋库容、操作人等信息。系统中将自动识别填埋于相同分区中的危废设置了不相容预警。降低填错分区概率。同时可利用统计分析数据，针对填埋的剩余库容和剩余填埋年限，优化企业的处置类别，进而延长填埋的使用年限。

2.6 统计分析

系统提供对危险废物申报转移量和实际转移量统计的报表分类统计功能[5]，主要包含产废企业、产生区域、废物类别、处置方式、行业类别、转移时间、危废平均收费金额、每个产废企业的收费价格、不同处置方式的处置成本、主要产废企业、配伍分析等统计分析。统计数据将通过记录明细、汇总、图表等多种表现形式进行汇总分析，实现实时分析数据，提高分析统计效率，促使管理人员掌握危险废物的处理情况；同时更便于管理者调整处置企业的经营方向、维护客户群、明确业务开展的重点区域、清晰的体现盈利点、收入增长点等。

3 关键技术

3.1 采用移动终端技术

本探索中通过移动终端技术在电子联单管理、运输管理、出入库等方面的应用。在特定授权的情况下管理者可通过移动网络实时对危险废物转移、库存情况、设施运行情况、处置情况、处置方式等，实现实时查看，提高对危险废物的系统管理。

3.2 RFID技术

射频识别（RFID）是一种无线通信技术，可以通过无线电讯号识别特定目标并读写相关数据。通过RFID设备读取危险废物的RFID标签可以实时掌握相关危险废物及过程信息，实现危险废物过程监管。

3.3 采用GPS/GIS技术

为更好规范危险废物运输车辆按规定运输路线，避免车辆违规驶离既定路线，增加环境污染风险，在运输车辆安装GPS监控设备和视频监控设备，系统可将GPS定位数据、运输轨迹数据、视频数据接入后台GPS监控管理，将危险废物运输过程中的情况在屏幕上进行显示，同时系统提供运输车辆、运输人员和运输的危险废物的信息的实时查询，可查询信息主要有产废单位、废物类别、数量、包装方式、形态、危险特性、主要化学成分、危险废物应急处置措施、驾驶员、押运员、车牌号、所属运输公司、人员联系电话等，从而实现对危险废物转移过程的实时监控。

3.4 视频监控技术的应用

视频监控系统利用摄像机等传感器、计算机网络、多媒体通信网络，进行监控信号的采集、传输和处理，实现远程监控[6]。将视频监控技术用于危险废物出入库以及转移车辆上，对每次危废转移进行实时监控，并将实时监控预警信息发送给相关管理人员，利于及时采取措施，消除影响。

3.5 环境风险预警

建立针对各个环节的危险废物环境风险预警机制，在危险废物运输过程中对于未按规定运输路线行驶、超速、超载等行为和同车运输不相容危险废物、在贮存过程中对同暂存库贮存不相容危险废物，在填埋过程中同区填埋不相容危险废物等不同环节产生的不当操作进行预警，并通多信息预警及处理模块将信息发送给监管部门和处置单位管理人员及相关人员，相关人员根据预警信息及时采取相应措施纠正不当操作。

结语

本探索基于危险废物过程管理的理念，通过射频识别、移动互联网、GPS等技术搭建安全监管系统，实现对危险废物处置全过程进行实时、有效监控，实现内部管理更加智能化、数字化、精细化，建立完善预警系统，提升企业安全处置管理水平，降低全过程管理和处置的风险，缩减处置周期，提高了生产运营效率，强化全过程的管理，降低污染环境风险，为有效解决危险废物处置管理中存在的问题提供了一种解决方案。

就此，我们希望通过理论探索和实践的逐步应用，针对危险废物本身的复杂性和多样性，最终形成适合特定危险废物理化特征的费效比最优的特征化处置方案，从而满足社会和环境对危险废物管理日益增长的标准、要求和期望。

[1]中国国家环保总局.危险废物转移联单管理办法[M].中国环境年鉴.2000.

[2]王坚.崔勇.李述贤.陈辉.基于生命周期管理的危险废物物流信息管理系统研究 [J].科技创新导报.2013（33）：3-6.

[3]陆志成.朱亚萍.徐生林.杨成忠.危险废物监控系统设计与实现[J]．工业控制计算机.2015.28（1）:47-48．

[4]王晓峰.危险废物理化特性分析及其对废物焚烧的影响[D].同济大学,2006.

[5]徐晖.天津市环保局固体废物管理信息系统设计与实现[D].山东大学,2014.

[6]范建福.视频监控技术的现状及发展 [J].中国市场,2015(11):203-204.