基于“大云物移智”的電網(wǎng)企業(yè)廢鉛蓄電池管理探索

江世雄 涂承謙 翁孫賢

（1．國網(wǎng)福建省電力有限公司， 福建 福州 350000；2．國網(wǎng)寧德供電公司， 福建 寧德 352000；3．國網(wǎng)福建電科院，福建 福州 350000）

0 引言

鉛蓄電池作為目前能源電源中市場占比最大、使用范圍廣的化學(xué)電池產(chǎn)品，廣泛應(yīng)用于電力、能源等工業(yè)領(lǐng)域。鉛蓄蓄電池鑒于技術(shù)成熟、價格低廉、性能優(yōu)越等一系列優(yōu)點，導(dǎo)致其在短期內(nèi)很難被其他電池產(chǎn)品所取代。中國不僅是當(dāng)今全球最大的鉛酸蓄電池消費國，更是最大電池生產(chǎn)國[1]，每年產(chǎn)生的蓄電池高達(dá)380 萬t。

鉛蓄電池除由鉛及其氧化物的電極、硫酸溶液或膠體物質(zhì)的電解質(zhì)組成外，還含有鈣、錫等化學(xué)物質(zhì)，以及木質(zhì)素等膨脹材料。一旦鉛蓄電池喪失原有利用價值或者被拋棄或放棄，將變成危險廢物，列入《國家危險廢物名錄》。若將廢鉛蓄電池隨意丟棄到自然環(huán)境中，其含酸電解質(zhì)和鉛、砷等有毒化學(xué)物質(zhì)將存在泄漏風(fēng)險，污染水源和土壤環(huán)境，危害人類與自然生物的健康。人體鉛含量一旦超標(biāo)，輕則智力下降，重則可能引發(fā)人體生殖、神經(jīng)等機(jī)體方面疾病[2]。一方面鉛蓄電池有較大的市場價值，另一方面卻帶來高的環(huán)境風(fēng)險。

1 背景

在電力能源互聯(lián)網(wǎng)行業(yè)，鉛蓄電池是電力系統(tǒng)中直流電源供電系統(tǒng)的關(guān)鍵組成部分，它一方面為電力系統(tǒng)中的負(fù)載提供安全、穩(wěn)定、可靠的電力保障，同時也為繼電保護(hù)、通信設(shè)備等電力設(shè)備的正常運行保駕護(hù)航，被廣泛用于變電站直流系統(tǒng)、通信設(shè)備UPS 系統(tǒng)等。變電站的直流電源鉛蓄電池都有一定的壽命，一般的鉛酸蓄電池正常使用壽命不超過10 年。目前全國66 kV 及以上變電站的鉛蓄電池保有量在萬噸級。如此巨量的廢電池如果不能有效處置，變廢為寶，其產(chǎn)生的環(huán)境污染將十分嚴(yán)重。

近年來，國家和地方出臺了一系列的固體廢物環(huán)境監(jiān)管政策法規(guī)等[3]，持續(xù)打擊非法收集、轉(zhuǎn)運行為[4]，如生態(tài)環(huán)境部門近2 年啟動“清廢行動”[5]，于2018 年對長江經(jīng)濟(jì)帶11 省進(jìn)行固體廢物堆放點排查核實，針對問題進(jìn)行掛牌督辦；但始終無法從根本上規(guī)范廢舊鉛酸蓄電池回收市場，廢鉛蓄電池回收難、回收成本高是一直以來廢電池回收的難點與痛點。目前，電網(wǎng)企業(yè)已經(jīng)開始著手廢鉛蓄電池的規(guī)范存放和規(guī)范處理，但是容易給環(huán)境帶來污染，而且存在安全隱患。電力企業(yè)危險廢物有其獨特的特點，在管理的過程中也存在以下5 個難點：1）點多面廣量多，管控難度較大。以廢鉛蓄電池為例，廢鉛蓄電池主要由變電站直流系統(tǒng)產(chǎn)生。變電站分布較廣，危險廢物管理人才、管理場所未能進(jìn)行有效配置，每年由變電站退役的廢舊蓄電池不能保證得到規(guī)范的集中存放管理，管控難度較大。2）處置流程以及手續(xù)辦理復(fù)雜。危險廢物的處置需要貯存單位、運輸單位具備相應(yīng)的貯存和轉(zhuǎn)運資質(zhì)，包括辦理危險廢物電子轉(zhuǎn)移聯(lián)單流程和專人跟蹤處理等[6]。3）暫存場地技術(shù)管控手段欠缺。各單位通常以普通的存放場所作為危險廢物的暫存場地，部分存在未進(jìn)行有效的地面防滲防漏處理、廢氣液檢測、防火防爆、溫濕度控制等污染防治措施。4）人工臺賬盤點工作效率低下。危險廢物的臺賬多為人工記錄，存在統(tǒng)計困難和記賬出錯的可能性，危險廢物的超期存放存在法律風(fēng)險。5）危險廢物轉(zhuǎn)運去向無法實時跟蹤。危險廢物進(jìn)行轉(zhuǎn)運后，狀態(tài)難以得到實時掌控，存在一定的安全風(fēng)險[7]。

針對以上問題，該文提出了全新的廢鉛蓄電池管理模式，創(chuàng)新理念實現(xiàn)融通發(fā)展，落實國家生態(tài)環(huán)境戰(zhàn)略和方針政策，建設(shè)無廢電網(wǎng)。

2 創(chuàng)新思路

2.1 搭建數(shù)據(jù)模型形成廢鉛蓄電池云

開展大數(shù)據(jù)智能預(yù)測[8]，實現(xiàn)廢鉛蓄電池數(shù)據(jù)“一張圖”。

建立廢鉛蓄電池云平臺，對電網(wǎng)運營區(qū)域變電站、電廠等場所進(jìn)行數(shù)據(jù)收集，包括廢鉛蓄電池的產(chǎn)生分布地點、歷年來各地點產(chǎn)生的廢鉛蓄電池數(shù)量及產(chǎn)生周期、場所使用的蓄電池的運行時限等信息，形成危險廢物運行“數(shù)據(jù)庫”。

利用“數(shù)據(jù)庫”數(shù)據(jù)進(jìn)行大數(shù)據(jù)分析，形成智能預(yù)測算法，對廢鉛蓄電池的產(chǎn)生時間、產(chǎn)生量等數(shù)據(jù)進(jìn)行智能預(yù)測。預(yù)測結(jié)果將提前推送至管理人員處，便于廢鉛蓄電池收集、暫存、運輸、處置等全流程管控，提高廢鉛蓄電池處置效率，實現(xiàn)廢鉛蓄電池的“一張圖”，如圖1 所示。

2.2 建設(shè)物聯(lián)智慧管理物聯(lián)管控網(wǎng)

通過互聯(lián)網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)[9]、車聯(lián)網(wǎng)等技術(shù)，實現(xiàn)廢鉛蓄電池的物聯(lián)和智慧管理。

利用物聯(lián)管控網(wǎng)，建立智能廢鉛蓄電池暫存場所和廢鉛蓄電池智慧云管理平臺。例如通過視頻監(jiān)控技術(shù)，實時遠(yuǎn)程查看廢鉛蓄電池存放狀態(tài)；利用RFID 技術(shù)，實現(xiàn)廢鉛蓄電池的遠(yuǎn)程盤點，減少人員和廢鉛蓄電池的接觸；采用溫濕度傳感器、氣液泄露檢測儀對廢鉛蓄電池暫存場所環(huán)境進(jìn)行監(jiān)控及預(yù)警；運用以上智能溫度、濕度、云視頻等硬件設(shè)施，建立廢鉛蓄電池暫存場所管理平臺，對廢鉛蓄電池暫存場所環(huán)境、暫存時限、暫存安全性、污染防治效果等進(jìn)行監(jiān)管及預(yù)警，形成“環(huán)保認(rèn)證、密封運輸、集中存放、全程可控、安全處置”的管理模式。

通過車聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，對廢鉛蓄電池運輸進(jìn)行過程跟蹤管理，實現(xiàn)運輸中的污染防治的有效管控。

在廢鉛蓄電池轉(zhuǎn)運車輛中運用車聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，在轉(zhuǎn)運車輛內(nèi)外設(shè)置視頻監(jiān)控、安裝北斗等裝置，將運輸過程中的廢鉛蓄電池狀態(tài)、車輛行駛位置等信息回傳至廢鉛蓄電池“一張圖”平臺。

管理人員還可以通過移動APP 應(yīng)用、互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用軟件隨時查看車輛行駛位置及廢鉛蓄電池狀態(tài)，加強(qiáng)對廢鉛蓄電池運輸?shù)娜鞒谈櫣芾恚婪男形ｋU廢物生產(chǎn)責(zé)任制，實行安全閉環(huán)管理，實現(xiàn)危險廢物的實時跟蹤眼，如圖2 所示。

3 具體做法

以廢鉛蓄電池暫存場所管理為例，依托“大云物移智”技術(shù)，結(jié)合網(wǎng)絡(luò)溫濕度傳感器、電子標(biāo)簽、指紋門禁、RFID 電子射頻標(biāo)簽、智能索引標(biāo)簽、恒溫恒濕空調(diào)、智能顯示屏等智能硬件設(shè)備，搭建并部署廢鉛蓄電池智能云管控平臺（以下簡稱管控平臺），實現(xiàn)廢鉛蓄電池倉庫的快速出入庫、一鍵自動盤點、存儲環(huán)境實時監(jiān)測與預(yù)警等管理功能，實現(xiàn)廢鉛蓄電池的全程監(jiān)控。

3.1 廢鉛蓄電池智能出入

廢鉛蓄電池移入暫存場所（入庫）時，通過管控平臺進(jìn)行廢鉛蓄電池物料信息（規(guī)格、型號）、數(shù)量等相關(guān)信息的收集與錄入，黏貼RFID 電子視頻標(biāo)簽，同時將標(biāo)簽的唯一身份識別碼掃描至管控平臺中，入庫完成后，管控平臺將自動為入庫蓄電池分配存儲位置。同時，危廢倉儲管理人員將蓄電池入庫單據(jù)掃描存至管控平臺終端（PC 機(jī)），打印廢鉛蓄電池管控平臺入庫單據(jù)，在確保PC 機(jī)中掃描件、入庫單原件、廢鉛蓄電池管控平臺入庫單三證齊全后，危廢倉儲管理人員將入庫單原件、系統(tǒng)入庫單據(jù)歸檔存至危廢物資檔案柜，檔案柜柜號、文件夾編號錄入管控平臺。

廢鉛蓄電池移出暫存場所（出庫）時，危險倉儲管理人員將出庫單物料數(shù)據(jù)信息錄入至管控平臺，管控平臺根據(jù)錄入的物料數(shù)據(jù)信息自動匹配廢鉛蓄電池出庫位置，同時生成廢舊蓄電池出庫單據(jù)，廢鉛倉儲管理人員對應(yīng)出庫單據(jù)將指定存儲位廢鉛蓄電池領(lǐng)用出庫。出庫完成后，危廢倉儲管理人員將出庫單據(jù)掃描存至PC 機(jī)中，在確保PC中掃描件、出庫單原件、廢鉛蓄電池管控系統(tǒng)出庫單三證齊全后，危廢倉儲管理人員將出庫單原件、系統(tǒng)出庫單據(jù)歸檔存至危廢物資檔案柜，檔案柜柜號、文件夾編號錄入管控平臺。

圖1 廢鉛蓄電池“一張圖”平臺

3.2 智能監(jiān)控實時預(yù)警

通過溫濕度傳感器連接倉儲局域物聯(lián)網(wǎng)，將廢鉛蓄電池存儲倉溫度、濕度數(shù)據(jù)實時傳回管控平臺，管控平臺解析后將危廢存儲倉庫溫度、濕度數(shù)據(jù)實時展示在大屏上，當(dāng)管控平臺檢測到溫度、濕度數(shù)據(jù)超出系統(tǒng)設(shè)定的預(yù)警閾值，大屏將進(jìn)行醒目的預(yù)警信息提示。

智能?；瘡U鉛蓄電池管控后臺實時監(jiān)控廢鉛蓄電池的在庫存儲時間（庫齡），通過平臺設(shè)置庫齡預(yù)警閾值，對庫齡超期的廢鉛蓄電池進(jìn)行系統(tǒng)預(yù)警提示，確保廢鉛蓄電池得到有效存儲管理。

3.3 可視庫位翻垛管理

按照廢鉛蓄電池環(huán)保存儲管理規(guī)定，對庫齡即將超期的廢鉛蓄電池進(jìn)行翻堆、倒垛。平臺預(yù)設(shè)庫齡預(yù)警閾值，廢鉛蓄電池管理員查看庫房垛位電子示意圖，對庫齡即將超期的廢鉛蓄電池，進(jìn)行可視化、合理化、規(guī)范化的位置調(diào)整操作。在管理平臺上完成位置調(diào)整后，平臺自動生成位置調(diào)整指引圖，現(xiàn)場危廢倉儲管理員依據(jù)示意圖操作說明進(jìn)行廢鉛酸蓄電池翻堆、倒垛作業(yè)。

3.4 物簽分離和快速盤點

廢鉛蓄電池入庫時，黏貼RFID 電子標(biāo)簽并將標(biāo)簽唯一身份識別碼與入庫物資綁定進(jìn)行廢鉛蓄電池管理，暫存場所內(nèi)安裝的超高頻RFID 讀寫設(shè)備監(jiān)控區(qū)內(nèi)廢鉛蓄電池狀態(tài)。廢鉛蓄電池盤點時，通過系統(tǒng)一鍵觸發(fā)盤點任務(wù)，RFID 讀寫設(shè)備快速掃描庫區(qū)廢鉛蓄電池所黏貼RFID 電子射頻標(biāo)簽，從而實現(xiàn)廢鉛蓄電池的快速、自動盤點。

3.5 聲光指引數(shù)顯狀態(tài)

智能廢鉛蓄電池管控平臺可通過智能索性標(biāo)簽進(jìn)行路線規(guī)劃與導(dǎo)引、廢鉛蓄電池位置定位，加速危化廢鉛蓄電池現(xiàn)場作業(yè)效率。電子標(biāo)簽與危化廢鉛蓄電池管控平臺信息聯(lián)動，實時更新并顯示廢鉛蓄電池物料規(guī)格、屬性、數(shù)量。

4 管理特色

運用“大云物移智”技術(shù)，提高廢鉛蓄電池管理的規(guī)范性和高效性，確保廢鉛蓄電池的安全快速處置及管理，如圖3 所示。

“大”—運用大數(shù)據(jù)技術(shù)全面分析和預(yù)測廢鉛蓄電池的產(chǎn)生量，實現(xiàn)廢鉛蓄電池主動預(yù)防式管理。

“云”—建立廢鉛蓄電池云平臺，用一張圖集中管控全公司系統(tǒng)廢鉛蓄電池，實現(xiàn)廢鉛蓄電池全過程可控在控。

“物”—采用RFID 電子射頻技術(shù)和電子標(biāo)簽技術(shù)，建立廢鉛蓄電池物聯(lián)網(wǎng)，打通全過程數(shù)據(jù)流。

“移”—利用4G 移動互聯(lián)和車聯(lián)網(wǎng)技術(shù)實時跟蹤廢鉛蓄電池運輸流程，實現(xiàn)危險廢物轉(zhuǎn)運可視化、智能化、數(shù)字化追溯管控。

“智”—建設(shè)智能化廢鉛蓄電池倉庫，實現(xiàn)在線監(jiān)控、智慧管理。

推動管理的智能化、網(wǎng)絡(luò)化和規(guī)范化，形成更為完善的廢鉛蓄電池管理流程及機(jī)制，保障廢鉛蓄電池的有效管理。

管理過程的智能化。推進(jìn)全過程的智能化，減少管理環(huán)節(jié)、便于就近就快收儲、提升管理質(zhì)量。通過物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、智能化手段，全天候、便捷式、全方位智能化管理。

管理過程的網(wǎng)絡(luò)化。增強(qiáng)業(yè)務(wù)的互通性、數(shù)據(jù)的可用性和資源的共享性，利用移動互聯(lián)技術(shù)，進(jìn)行廢鉛蓄電池辦理全程可視化；結(jié)合物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，確定廢舊廢鉛蓄電池快速收儲、確定身份、準(zhǔn)確計量。

管理過程的規(guī)范化。依托物聯(lián)網(wǎng)和人工智能，推動廢鉛蓄電池管理的智能化，實現(xiàn)業(yè)務(wù)自動化執(zhí)行、實時性監(jiān)管。通過日常運用和實踐，對管理流程、物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用進(jìn)行修正完善，最終形成一套準(zhǔn)確的管理機(jī)制。

圖2 實時跟蹤眼

圖3 “大云物移智”技術(shù)應(yīng)用管理

5 成效

強(qiáng)化統(tǒng)一數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)建設(shè)。建立廢鉛蓄電池管理和暫存?zhèn)}庫管理技術(shù)規(guī)范，統(tǒng)一數(shù)據(jù)和場地建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)。推進(jìn)企業(yè)合規(guī)管理落地。應(yīng)用物聯(lián)網(wǎng)新技術(shù)提升廢鉛蓄電池處置管控規(guī)范化，實現(xiàn)依法合規(guī)處置。規(guī)范安全處置溯源管控。委托有資質(zhì)的第三方專業(yè)安全處置，溯源管控，全壽命周期管理。實現(xiàn)廢鉛蓄電池管理效益。廢鉛蓄電池智慧云平臺系統(tǒng)實現(xiàn)電網(wǎng)廢鉛蓄電池智能預(yù)測、監(jiān)控、跟蹤及預(yù)警的安全高效管理。提高危險廢物處置經(jīng)濟(jì)效益。專業(yè)協(xié)同提升廢鉛蓄電池處置價值創(chuàng)造，推動經(jīng)濟(jì)效益提升。促進(jìn)企業(yè)生態(tài)環(huán)境效益。減少廢鉛蓄電池的環(huán)境污染隱患，有效規(guī)避企業(yè)法律風(fēng)險，促進(jìn)企業(yè)社會和生態(tài)環(huán)境效益提升。

6 結(jié)論

該文在廢鉛蓄電池的規(guī)范化處置過程中，研究了一套較先進(jìn)、易操作、可復(fù)制、可推廣且合法合規(guī)的廢鉛蓄電池管理理念和智慧管理系統(tǒng)，符合國家和地方對危險廢物監(jiān)管的要求，今后將不斷完善電網(wǎng)危險廢物全過程環(huán)境無害化處置管理平臺，探索研究更加集約化、精益化的電網(wǎng)危險廢物管理模式，為了樹立企業(yè)形象，彰顯企業(yè)社會責(zé)任做出應(yīng)有的貢獻(xiàn)。