建筑垃圾资源化全产业链云信息平台构建研究

贾思良

（上海城建物资有限公司，上海 200438）

“十三五”以来，上海市着力推动“城市矿产资源”的开发和利用，建筑垃圾作为产生量大、资源化利用价值高的城市废弃物，对其高效合理处置利用是缓解城市发展和资源环境保护之间矛盾的有力武器。根据上海市环保局《固体废物污染环境防治信息公告》数据，2018 年全市渣土申报量达到76 300 kt，建筑垃圾的处置压力居高不下，而建设领域具有大量消纳建筑垃圾的潜能，因此建筑垃圾开发再生建材并应用于建设领域具有十分广阔的市场前景。 如今已接近“十三五”尾声，上海市建筑垃圾资源化利用取得了显著的成果，但仍存在建筑垃圾的产生、回收与应用单位分布离散性大，单体处置点的体量小，传统建筑行业对建筑垃圾资源化利用产品的认识不足，产品无法用于结构部位等一系列问题。本文利用信息化技术，构建建筑垃圾资源化利用云平台，通过获取建筑垃圾产生量、运输与处置量、建筑垃圾处置设施、运输车辆等基础信息，提供建筑垃圾再生产品供求信息，实现信息的共享、统计分析，从而强化建筑垃圾产、运、消、用的综合管理，促进资源化产品再利用，不断提高建筑垃圾循环利用水平，规范建设单位、运输企业、消纳企业的市场行为，提升政府对建筑垃圾的全程控制、监督管理水平。

1 平台用户分析

建筑垃圾资源化全产业链云信息平台主要针对相关政府部门、建筑施工企业、建筑垃圾运输企业、建筑垃圾消纳企业、再生产品企业等用户：1）政府部门从云信息平台中获取建筑垃圾产生信息、运输信息、消纳许可等信息，监管全市施工情况、建筑垃圾运输情况、建筑垃圾消纳情况、消纳场所情况、建筑垃圾资源化利用情况等；基于对上述信息的掌握与分析，拟订市绿化市容方面的发展规划、年度计划，并组织实施。 2）建筑施工企业从云信息平台上能获取消纳场站位置、消纳场站处理垃圾种类及能力等信息；查询、搜索建筑垃圾运输企业信息，获取再生产品目录、查询再生产品应用案例、查找再生产品供应企业、查询可循环利用垃圾收购信息；并登记可循环利用垃圾种类、数量、位置等出售信息。 3）建筑垃圾运输企业可以从中查询、搜索施工工地信息、消纳场所信息；登记企业运输工具、人员信息及联系方式、服务种类及价格。4）建筑垃圾消纳企业在云信息平台上填报建筑垃圾处置技术工艺、 处置能力等信息。5）再生产品生产企业登记再生产品应用案例、再生产品销售信息（包括产品种类、供应量、质量保证、价格等）、可循环利用垃圾收购信息，获取可循环利用垃圾发售信息。

2 总体设计

2.1 总体架构设计

系统总体架构主要包括网络与基础设施层、数据层、平台层、应用层、展示层，以及保障系统建设的政策法规与管理制度体系和标准规范与安全保障体系， 涵盖从底层环境资源建设到顶层服务构建整个流程，见图1。

图1 建筑垃圾资源化全产业链云信息平台总体架构

由图1 可知：1）网络与基础设施层，包括计算机网络与基础设施，主要部署在公有云上，利用互联网、物联网及4G 网络。 2）数据层，指用于存储并为建筑垃圾资源化全产业链云信息平台提供数据服务的数据库，包括建筑垃圾源头数据、运输企业数据、处置信息数据、消纳工艺数据、再生产品信息等数据资源。 3）平台层，主要是云信息平台运行的支撑平台，主要包括公共服务支撑平台、地理信息服务平台和数据交换服务平台等。4）应用层，主要是对当前建筑垃圾全产业链的应用管理， 主要有建筑垃圾的源头信息管理、建筑垃圾运输信息管理、建筑垃圾处置场所管理、建筑垃圾处置信息管理、再生产品信息管理等。5）展示层，主要是对当前建筑垃圾资源化全产业链信息的展示，为政府部门、建筑施工单位、运输公司及车辆提供信息服务。

2.2 网络架构设计

系统平台通过云端进行部署，在建筑垃圾源头收集、运输、处置、消纳等阶段借助物联网、无线网、互联网等网络技术实现建筑垃圾的各阶段数据实时在线采集，见图2。

2.3 技术路线设计

云平台依托通过NB-IoT 技术采集的物联感知数据及监管业务数据，采用开放、成熟的存储技术，支持开源的数据处理技术，构建集成统一GIS、统一身份认证、单点登录、统一数据库技术的公共支撑平台， 并通过开放的RestfulAPI、WebService、Soap、XML等多种接口方式，支撑建筑垃圾资源化利用的产业链化、智能化利用和监管。

图2 建筑垃圾资源化全产业链云信息平台网络架构设计

云平台采用B/S 架构，可根据需要灵活扩展节点。此系统采用三层B/S 的软件架构，即客户端浏览器、应用服务器、数据库服务器的模型。 用户可以通过浏览器访问Internet 上的文本、数据、图像、动画、视频点播和声音信息。 B/S 作为大型业务系统首选的应用模式，使平台的运算、处理、存储基本服务器端，数据浏览基于客户端，实现了对系统的访问；系统的更新、数据的更新在服务器端操作，保证了系统功能、数据的一致性。建筑垃圾资源化全产业链云信息平台技术路线见图3。

图3 建筑垃圾资源化全产业链云信息平台技术路线

3 应用系统

在对建筑垃圾资源化利用平台业务需求分析与理解的基础上搭建云平台， 实现了建筑垃圾从源头管理、运输信息管理、处置场所管理、处置信息管理、再生产品管理、综合管理与循环利用信息共享等各相关功能应用，实现了建筑垃圾信息的在线实时管控。

3.1 建筑垃圾源头信息管理系统

建筑垃圾源头信息管理系统主要针对建筑垃圾产生的信息进行管理，实现对建筑垃圾的源头监管。建筑垃圾产生单位通过系统平台进行建筑垃圾的产生地点、产生单位、产生时间、产生量等信息的填报，实现对建筑垃圾的源头信息监管； 同时比对施工许可信息、建筑垃圾消纳许可信息，根据建筑垃圾的申请量预测城市建筑垃圾产生量。

该系统主要功能包括：1）建筑垃圾产生地信息登记。 对建筑垃圾产生地的信息进行登记、查询、添加、编辑、删除、发布等功能，主要包括建筑垃圾产生地的地址、所属区域、负责人、行政许可信息、预测建筑垃圾产生量等信息。2）申请清运。对需要清运的建筑垃圾进行在线申请，主要提交包括清运的建筑垃圾具体产生地点、所属区域、产生单位、产生时间、产生量等信息。3）地图标注。 借助地理信息系统，在系统平台上对建筑垃圾的源头信息进行地图标注， 包括对建筑垃圾产生地、申请清运地等信息的地图标注。

3.2 建筑垃圾运输信息管理系统

建筑垃圾运输信息管理系统主要针对建筑垃圾的运输过程进行监管，集成地理信息系统平台，实现对清运车辆设备的监管，同时设置清运许可证，制定线上的监管依据，建立一套从产生地到消纳点的清运过程监管系统。该系统可实现运输企业信息、运输车辆信息，以及运输状态的在线监测，对运输车辆的运输路线进行最优化；设计，并提供建筑垃圾车载称重功能。

建筑垃圾运输信息管理系统主要功能包括：1）运输车辆信息登记。 对符合建筑垃圾清运资质的运输车辆信息进行登记、查询、添加、编辑、删除、发布，实现对市内建筑垃圾清运车辆的管理。 运输车辆信息主要包括运输车辆的企业信息、清运许可证书、车辆备案信息、车辆历史违法违规信息等。2）运输车辆预约。 结合申请清运的建筑垃圾产生量、产生地点，对运输车辆进行合理预约安排。3）车辆运输信息查询。可对运输车辆运输的建筑垃圾信息、运输轨迹信息、司机信息进行查询。4）运输路线管理。结合申请清运的建筑垃圾产生点情况， 以及运输车辆的运载能力，借助大数据技术，合理规划运输路线，实现运输路线的最优化。5）车载称重。对运输车辆按照车载称重设备， 实现运输车辆的建筑垃圾重量信息实时记录，防止偷到现象发生。6）车载GPS 定位。对车辆的行驶路线进行定位，实现车辆轨迹可追踪、可监管。

3.3 建筑垃圾处置场所管理系统

建筑垃圾处置场所信息管理系统主要针对处置场所的信息进行登记、查询、添加、编辑、删除、发布等功能，实现处置设施信息、处置工艺和生产线信息、再生产品信息、建筑垃圾处置场所空间信息，以及提供建筑垃圾资源化利用后的再生产品类型、性能等数据。

其主要功能包括：1）处置场所管理。对全市所有建筑垃圾的处置场所进行管理，实现建筑垃圾处置场所的位置、处置类型、处置工艺和生产线信息、处理量以及再生产品等信息进行管理。 2）处置设备管理。对处理场所的处置设备进行在线管理，可以实时查看处置设备的运行状态、处置的相关数据信息，借助物联网等技术，实现数据的实时采集和传输。3）再生产品信息管理。 对处置的建筑垃圾产生的再生产品信息进行登记、发布等管理。主要包括再生产品的来源、处置单位、性能参数等信息。

3.4 建筑垃圾处置信息管理系统

建筑垃圾处置信息管理系统，主要针对建筑垃圾处置场所以及全市的处置量等信息进行管理，对合理布局建筑垃圾处置场所位置和处置能力提供决策支撑。实现各建筑垃圾产生地实际垃圾产生量、各处置场所处置量信息、全市垃圾处理量信息的管理。

其主要功能：1）建筑垃圾产生量预测。通过对建筑垃圾产生地和申请清运的信息监管，以及实际清运的垃圾量等信息，借助大数据技术，构建建筑垃圾产生量模型，实现对建筑垃圾产生量进行预测，辅助相关建筑垃圾处置的决策。2）建筑垃圾处置量分配。对全市建筑垃圾处置场所的处置现状和能力进行评估，统计全市建筑垃圾处置量以及处置压力较大的区域，实现对处置场所的合理布局、处置量的合理分配。

3.5 再生产品信息管理系统

再生产品管理信息管理子系统主要对再生产品建筑材料信息、再生产品政府采购目录信息、再生产品应用案例的管理， 实现再生产品的全过程信息透明化，消除市场疑虑，扩大再生产品的市场影响力。

其主要功能包括：1）再生产品目录。对建筑垃圾处置场所生产的再生产品建筑材料信息进行登记管理，按照相关管理体系进行目录管理，实现在线管理和查询。2）再生产品应用。 对再生产品的的性能、应用场景、应用案例进行管理和发布，实现再生产品应用推广。 3）再生产品追溯查询。 借助RFID 等技术，实现对再生产品的可追溯查询等功能， 实现信息透明化。

3.6 建筑垃圾资源化利用展示系统

建筑垃圾资源化利用展示系统作为统一的展示平台，实现对当前全市建筑垃圾资源化利用的现状进行图表可视化展现。 基于大数据、云计算等技术，实现对建筑垃圾数据的管控，通过图表等形式进行展示分析，预测建筑垃圾的产生量、积压量和再生产品的销售量等信息。

其主要功能包括：1）总体展示。对所选区域的建筑垃圾产生信息、运输信息、处置信息和资源化信息通过图表等方式进行展示，对区域建筑垃圾资源化利用整体情况全面掌控。2）监测提醒。对建筑垃圾资源化全过程信息进行监管，对易出现风险的点进行预警预测报警提醒，如结合车载称重实现对运输车辆是否超载进行监测、结合定位信息实现对车辆轨迹监管、结合处置设备数据采集实现对再生产品性能的监测等，实现在线提醒或警示。

4 平台运行与维护难点及解决措施

4.1 数据采集涉及用户广

平台用户涉及政府部门、建筑施工企业、建筑垃圾运输企业、建筑垃圾消纳企业、再生产品企业等多方用户。政府部门为获取准确数据，需多方企业的合作，准确提供有用信息。 平台建立之初，政府部门应大力宣传云平台，制定相应奖惩制度，鼓励单位使用并成立专人组核实数据准确度。

4.2 下游企业基础参差不齐

当前行业中，某些企业起步晚、规模小，采用人工管理模式即可完成生产工作， 不愿意投资无形的管理系统，对平台的功能抱有不信任的态度。针对该类用户，政府部门可重点协助，且在软件使用费用方面给予一定减免。

4.3 行业人员素质普遍不高

目前建筑行业发展方式依旧粗放，从业人员普遍文化程度低，缺乏系统的技能培训和鉴定，尤其对现代化技术掌握程度低，一直采用落后的人工生产方式。政府部门可多次组织操作方法培训，扩大从业人员培训覆盖面，保证平台信息完整度和准确率。

4.4 相关平台和信息通道

当前上海市及相关协会还未有相关平台及信息通道， 该信息平台也是为行业协会提供一种管理思路，目前还未设计链接。

5 总结

建筑垃圾资源化可减少污染，改善城市环境，降低可吸入颗粒物和细颗粒物指标。每资源化利用1 亿吨建筑垃圾，可节省堆放占地万余亩，减少取土或代替天然沙石千万立方米，节省标准煤500 万吨[1]。当前，欧美发达国家的建筑垃圾资源化利用率达到75%，日韩达到95%，而我国目前建筑废物资源化率不足5%。 通过本文的研究成果，借助当前RFID、云计算、物联网、大数据等新兴信息技术的发展和应用，在建筑垃圾从产生、运输、处置、再利用和应用的全产业链的在线数据信息进行信息化融合，实现建筑垃圾的产生量、运输路线、处理量、性能数据、应用数据等信息的实时、同步上传云端，借助信息系统对数据进行搜索处理分析，实现对建筑垃圾资源化利用的规划开发和管控，具有广阔的市场应用前景和深远的战略意义。