上海市生活垃圾集運信息系統(tǒng)

—示范性系統(tǒng)研究與實現(xiàn)

郭廣寨

(上海環(huán)境實業(yè)有限公司，上?！?01103)

上海市生活垃圾集運信息系統(tǒng)

—示范性系統(tǒng)研究與實現(xiàn)

郭廣寨

(上海環(huán)境實業(yè)有限公司，上海201103)

【摘要】針對上海市城市生活垃圾日趨增多的趨勢，提出了生活垃圾內(nèi)河集裝化轉(zhuǎn)運系統(tǒng)。通過分析系統(tǒng)功能，設(shè)計了具有完整體系結(jié)構(gòu)和標準化運營機制的示范性信息管理系統(tǒng)，該系統(tǒng)利用現(xiàn)代計算機技術(shù)和成熟數(shù)據(jù)處理技術(shù)實現(xiàn)了碼頭作業(yè)管理、船舶調(diào)度、資產(chǎn)管理、數(shù)據(jù)報表管理、作業(yè)監(jiān)控，并形成一個有機的整體，有效提高了智能化作業(yè)水平和管理的信息化程度。

【關(guān)鍵詞】生活垃圾；內(nèi)河集裝化轉(zhuǎn)運；示范系統(tǒng)

引用文獻格式：郭廣寨.上海市生活垃圾集運信息系統(tǒng)—示范性系統(tǒng)研究與實現(xiàn)[J].環(huán)境與可持續(xù)發(fā)展，2015，40(6)：200-201.

隨著城市經(jīng)濟的發(fā)展和城市居民生活水平的提高，上海市生活垃圾的排放量日益增多，2015年，上海市生活垃圾日排放量在2萬噸左右，這對于垃圾收運來說無疑增加了系統(tǒng)運作的負荷。為此本文提出了生活垃圾內(nèi)河集裝化轉(zhuǎn)運系統(tǒng)。

1集運系統(tǒng)應(yīng)用功能分析

上海市區(qū)生活垃圾內(nèi)河集裝化轉(zhuǎn)運系統(tǒng)(以下簡稱集運系統(tǒng))總體思路可以概括為：“一個系統(tǒng)、二個中轉(zhuǎn)站、三個碼頭”。一個系統(tǒng)即利用現(xiàn)成內(nèi)河航道，建設(shè)一個固體廢棄物內(nèi)河集裝化轉(zhuǎn)運系統(tǒng)；二個中轉(zhuǎn)站即新建虎林中轉(zhuǎn)站、新建徐浦中轉(zhuǎn)站；三個碼頭即改建虎林碼頭、老港碼頭，新建徐浦碼頭。其中虎林中轉(zhuǎn)站和碼頭將負責(zé)蘇州河以北區(qū)域的垃圾轉(zhuǎn)運任務(wù)，徐浦中轉(zhuǎn)站和碼頭將負責(zé)蘇州河以南區(qū)域的垃圾轉(zhuǎn)運任務(wù)。為此，整個上海市區(qū)生活垃圾內(nèi)河集裝化轉(zhuǎn)運系統(tǒng)包括兩個子系統(tǒng)，即“徐浦～老港”子系統(tǒng)和“虎林～老港”子系統(tǒng)?；趨^(qū)域的系統(tǒng)劃分要考慮子系統(tǒng)間的協(xié)調(diào)性，同時要能保證較高的運輸效率。

系統(tǒng)的應(yīng)用功能可分為生產(chǎn)作業(yè)管理、船舶靠泊調(diào)度、資產(chǎn)管理、數(shù)據(jù)記錄報表和作業(yè)監(jiān)控指揮中心。

2集運系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)設(shè)計

上海市生活垃圾集運系統(tǒng)由1個系統(tǒng)、2個中轉(zhuǎn)站和3個碼頭構(gòu)成，垃圾運輸后的處理在徐浦-老港，虎林-老港兩個子系統(tǒng)內(nèi)部完成。從示范性系統(tǒng)建設(shè)著手，要求整個系統(tǒng)結(jié)構(gòu)穩(wěn)定、功能完善，生產(chǎn)作業(yè)規(guī)范化、制作工藝標準化，具有行業(yè)領(lǐng)先的技術(shù)支持，同時系統(tǒng)還具有較好的可擴展性。系統(tǒng)運作發(fā)揮了統(tǒng)籌監(jiān)管效能，設(shè)備的工作狀態(tài)、物料的運輸狀態(tài)、作業(yè)異常預(yù)警及員工出勤等均能實時反映到監(jiān)控部門，可采取人工干預(yù)的方式調(diào)整系統(tǒng)作業(yè)工序。徐浦和虎林是垃圾處理工藝與壓縮裝箱的中轉(zhuǎn)站，經(jīng)過車船共運在子系統(tǒng)內(nèi)完成垃圾的處置。數(shù)據(jù)的采集實時準確，處理與傳輸效率較高，虛警率低，從兩個子系統(tǒng)的關(guān)系上看采用三地聯(lián)動方案，實現(xiàn)了資源統(tǒng)一調(diào)配，形成集群式數(shù)據(jù)倉庫，達到了信息的高度共享。按照管理需求，閉環(huán)作業(yè)全過程及數(shù)據(jù)流通與集成方式從三個維度將系統(tǒng)分為管理層層次結(jié)構(gòu)、物流組織層次結(jié)構(gòu)和信息處理拓撲結(jié)構(gòu)。

3系統(tǒng)集成的關(guān)鍵技術(shù)

信息集成是系統(tǒng)發(fā)展到高級階段所要求的性能，它是建設(shè)示范性系統(tǒng)的標志。研究信息集成技術(shù)是各系統(tǒng)運行和相互之間集成的基礎(chǔ)，也是提高系統(tǒng)自動化性能的關(guān)鍵。下面對有關(guān)系統(tǒng)集成的關(guān)鍵技術(shù)標準進行介紹。

3.1　基于運動設(shè)備的數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)

集運系統(tǒng)運營過程中，為獲取各類設(shè)備的實時作業(yè)狀態(tài)對流程進度信息進行統(tǒng)一監(jiān)管，利用RFID技術(shù)設(shè)計了一個數(shù)據(jù)采集與信息傳輸子系統(tǒng)。該系統(tǒng)以流轉(zhuǎn)箱體為中心，將箱體與其在運輸過程中所經(jīng)歷的運載設(shè)備進行綁定，運載設(shè)備通過天線發(fā)出一定頻率的射頻信號，待流轉(zhuǎn)箱體進入發(fā)射天線工作區(qū)時會產(chǎn)生感應(yīng)電流，激活箱體表面感應(yīng)裝置，箱體將自身編碼等信息通過內(nèi)置天線發(fā)送出去，系統(tǒng)接收天線收到箱體發(fā)送來的載波信號，經(jīng)天線調(diào)節(jié)器傳送到運載設(shè)備，運載設(shè)備對接收的信號進行解調(diào)和解碼，然后送到監(jiān)控系統(tǒng)進行相關(guān)處理。

GPS是先進導(dǎo)航技術(shù)，通過移動目標接收衛(wèi)星發(fā)射的無線電波，實時監(jiān)控移動目標的位置。GIS以地理空間數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，采用地理模型分析方法，實時提供多種空間和動態(tài)的地理信息。使用先進的GPS定位技術(shù)對運輸系統(tǒng)中的車輛、船泊的位置和速度進行實時監(jiān)控和跟蹤，結(jié)合使用GIS強大的地理數(shù)據(jù)功能，完善對車輛、船舶和集裝箱等設(shè)備運轉(zhuǎn)的調(diào)度。GIS將獲得的表格型數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為地理圖形顯示，在統(tǒng)一的平臺上動態(tài)輸出設(shè)備狀態(tài)，并進行相關(guān)分析，由監(jiān)管人員對流轉(zhuǎn)作業(yè)進行組織和管理。

對于橋吊上箱體在裝卸操作中的定位，使用運動機制測算原則采集位置信息。先對整個碼頭和前方堆場進行坐標映射，通過PLC程序直接計算小車和吊具的位置；根據(jù)旋轉(zhuǎn)編碼器測出天車運動的角速度，轉(zhuǎn)換為雙向正交脈沖信號，經(jīng)過計數(shù)模塊后轉(zhuǎn)換成脈沖數(shù)，再結(jié)合脈沖分辨率得出大車的行走位移。采集到的小車、吊具和大車的信息經(jīng)過PLC統(tǒng)一控制輸出，這樣在后臺監(jiān)控系統(tǒng)能實時跟蹤吊具作業(yè)狀態(tài)和箱體的位置。

3.2　數(shù)據(jù)融合與分析預(yù)測

3.2.1分布式數(shù)據(jù)融合平臺

考慮各個碼頭系統(tǒng)獨立運轉(zhuǎn)，碼頭間的信息交互效率較低，為提高碼頭間的通信能力，統(tǒng)一監(jiān)管、調(diào)配系統(tǒng)資源，創(chuàng)建一個群集式數(shù)據(jù)融合平臺。徐浦、虎林、老港和老港新基地碼頭各有一個中控服務(wù)器，將這些服務(wù)器進行耦合，并發(fā)運行，互為備份、負載均衡，群集后的公共數(shù)據(jù)存放于高冗余磁盤陣列中，群集中的節(jié)點可以被動地添加或刪除，以最大限度的擴展系統(tǒng)滿足不斷增加的系統(tǒng)應(yīng)用負載需求。當一個或多個節(jié)點連接超時或出現(xiàn)硬件故障時，能實現(xiàn)將應(yīng)用無縫透明地切換到其他正常節(jié)點繼續(xù)運行。因此，集群后的分布式數(shù)據(jù)庫使所有碼頭的數(shù)據(jù)信息實現(xiàn)共享，在應(yīng)急狀態(tài)下任何碼頭均可訪問其他碼頭的數(shù)據(jù)，從而實現(xiàn)流轉(zhuǎn)設(shè)備狀態(tài)實時跟蹤統(tǒng)計。

3.2.2大數(shù)據(jù)深度信息挖掘

整個集運系統(tǒng)主要包括垃圾壓縮，車運，中轉(zhuǎn)，吊車裝卸，船運，填埋等多個環(huán)節(jié)，在每個環(huán)節(jié)中都會產(chǎn)生大量的數(shù)據(jù)。要使數(shù)據(jù)充分發(fā)揮其作用，更好的服務(wù)決策管理首先應(yīng)該建立數(shù)據(jù)倉庫，從數(shù)據(jù)倉庫中進行數(shù)據(jù)挖掘更為便利。原始大數(shù)據(jù)一般含有噪聲，不完整、不一致的數(shù)據(jù)信息，要在預(yù)處理階段將其濾除，再通過數(shù)據(jù)清洗、集成、轉(zhuǎn)換、離散化過程獲得可靠數(shù)據(jù)，將它作為挖掘?qū)ο蟛⒔⒛Ｐ褪褂梅诸?、關(guān)聯(lián)、聚類等方法進行預(yù)測分析。通過數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)，可獲得一些未知的和有用的信息，幫助決策層做出快速準確的決策。同時提高整個集運系統(tǒng)的智能化運行，如：對系統(tǒng)潛在的風(fēng)險提前預(yù)警，評估碼頭運輸?shù)呢摵闪?，評估集裝箱的吞吐量和車輛、船只、吊橋等設(shè)備的利用率，評估工作人員的效率，評估智能作業(yè)指令的流暢性和高效性等等并及時把信息反饋給決策層。

3.3　三維動態(tài)人機交互

在集運系統(tǒng)監(jiān)管層，監(jiān)控人員需要從不同角度局部或全局地掌控前方作業(yè)的實況，在中心軟件系統(tǒng)構(gòu)造了一個人機交互控制模型。利用B/S體系結(jié)構(gòu)為框架，基于WPF技術(shù)，設(shè)計出具有友好人機交互界面、豐富表現(xiàn)形式和3D場景動態(tài)輸出的軟件系統(tǒng)。該系統(tǒng)支持對各碼頭作業(yè)場景、前后方堆場、吊具工作狀態(tài)的實時監(jiān)控，對流轉(zhuǎn)箱體的詳細操作信息進行實時查詢。對車輛、船只的地理信息進行查詢時，結(jié)合GIS和GPS系統(tǒng)提供的數(shù)據(jù)以2D或3D地圖的形式呈現(xiàn)給用戶。在數(shù)據(jù)分析和顯示時，WPF提供的圖表控件能以非常專業(yè)的形式呈現(xiàn)給用戶。此外，還提供了后續(xù)對系統(tǒng)功能進行擴展的接口。

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Demonstration System Study and Implementation on Shanghai Living

Garbage Processing Information System

GUO Guangzhai

(Shanghai SMI Environmental Industry Co.，Ltd，Shanghai 201103)

Abstract：For the growing trend of living garbage in Shanghai City，The paper proposes garbage river containerized transport system.According to analyze the system function，a model information management system with complete structure and standardization operation mechanism is designed.

Keywords：living garbage；inland river containerized transport；demonstration system

作者簡介：郭廣寨，博士，高級工程師，主要研究領(lǐng)域環(huán)境工程

中圖分類號：X21

文獻標識碼：A

文章編號：1673-288X(2015)06-0200-02