餐廚廢棄物物流監(jiān)管與規(guī)劃研究

黃婧 趙守香

摘要：通過結(jié)合物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，提出我國餐飲廢棄物物流回收監(jiān)管體系建設(shè)方案，完成對(duì)收運(yùn)過程的信息采集與分析，同時(shí)對(duì)收運(yùn)過程進(jìn)行進(jìn)一步規(guī)劃，實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)跟蹤和監(jiān)控管理，提高國家綜合治理能力。

關(guān)鍵詞：餐廚廢棄物;物聯(lián)網(wǎng)技術(shù);回收監(jiān)管體系;規(guī)劃

中圖分類號(hào)：X83 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：2095-672X（2019）04-0-02

Abstract： Through the combination of Internet of Things technology， this paper puts forward the construction scheme of logistics recovery supervision system of catering waste in China， completes the information collection and analysis of the collection and transportation process， and further plans for transportation process， realizes real-time tracking and monitoring management， and improves the comprehensive governance capacity of the country.

Key words： Kitchen waste; Internet of things technology; Recycling regulatory system; Planning

廢棄物治理一直是我國城市化進(jìn)程中急需解決的大問題[1]，而餐廚廢棄物作為生活中不可避免、迅速增長、處理不當(dāng)還會(huì)對(duì)人與環(huán)境造成極大危害的廢棄物品種，自然成為了研究的重點(diǎn)。

1 收運(yùn)體系現(xiàn)狀

近幾年，在機(jī)械化水平提高的同時(shí)，環(huán)衛(wèi)業(yè)將信息技術(shù)逐漸與城管業(yè)務(wù)相結(jié)合，但我國的廢棄物清運(yùn)管理系統(tǒng)主要還是停留在信息管理中，在使用新技術(shù)方法方面如使用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)管理廢棄物清運(yùn)的很少[2]。

從北京環(huán)衛(wèi)最新消息可以看出，廢棄物收運(yùn)車的發(fā)展重點(diǎn)在于材料的環(huán)保方面，收運(yùn)車上對(duì)于是否裝備有監(jiān)控設(shè)備沒有提及，信息化技術(shù)方面的布局未明顯展開。

此外，通過調(diào)查發(fā)現(xiàn)，當(dāng)前收運(yùn)單位普遍存在如下問題：

（1）環(huán)衛(wèi)系統(tǒng)的人才儲(chǔ)備還不夠，使得環(huán)衛(wèi)行業(yè)的配備不太能夠跟上IT的發(fā)展，只有少數(shù)極個(gè)別先進(jìn)示范區(qū)嘗試GPS等監(jiān)管設(shè)備的鋪設(shè)。

（2）收運(yùn)廢棄物的部門不僅僅是街道環(huán)衛(wèi)，很多的收運(yùn)單位屬于第三方單位，信息化進(jìn)程參差不齊。由于經(jīng)費(fèi)、平臺(tái)等的限制很難統(tǒng)一安裝監(jiān)控設(shè)備，數(shù)據(jù)的傳輸、上傳缺乏一個(gè)共同的平臺(tái)，很難實(shí)現(xiàn)端口統(tǒng)一管理。

（3）作業(yè)設(shè)備單一化導(dǎo)致得不到準(zhǔn)確的單位數(shù)據(jù)，餐廚車收運(yùn)臺(tái)賬上只標(biāo)明收運(yùn)的桶數(shù)，并且當(dāng)前廢棄物桶的標(biāo)準(zhǔn)化尚未普及，故桶的容量參差不齊，對(duì)計(jì)算的偏差一定存在，預(yù)測(cè)的可信度會(huì)受到影響。

（4）數(shù)據(jù)的導(dǎo)入成本太高，當(dāng)前收運(yùn)記錄幾乎都是手寫，即使只是做簡單的數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，也要進(jìn)行數(shù)據(jù)的錄入，這將大大阻礙分析進(jìn)度，數(shù)據(jù)的挖掘難以開展。

2 構(gòu)建收運(yùn)監(jiān)管方案——信息收集與共享

盡快完成收運(yùn)數(shù)據(jù)收集與共享，才利于發(fā)現(xiàn)新的改革點(diǎn)和創(chuàng)新點(diǎn)[3]。綜合物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，建立餐廚廢棄物收運(yùn)綜合監(jiān)管系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)收運(yùn)過程進(jìn)行全程業(yè)務(wù)監(jiān)管，是當(dāng)前技術(shù)水平下可以實(shí)現(xiàn)的。還可將環(huán)衛(wèi)部門等的信息系統(tǒng)與監(jiān)管系統(tǒng)打通，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)共享，提高相關(guān)部門效率，解放人力去做現(xiàn)場(chǎng)檢查和引導(dǎo)工作。

2.1 基礎(chǔ)信息采集

作為基礎(chǔ)功能，系統(tǒng)主要采集的是廢棄物產(chǎn)生單位的名稱、地址、聯(lián)系方式、餐廢總量、桶數(shù)和合同單位等。為產(chǎn)生單位的日常管理與長遠(yuǎn)規(guī)劃提供數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。同時(shí)收運(yùn)單位方的信息（如收運(yùn)單位名稱、地址、聯(lián)系方式）、收運(yùn)能力（如收運(yùn)范圍、車輛數(shù)量）、資質(zhì)信息等，也將記錄在案，有利于未來第三方資源整合與快速響應(yīng)國家規(guī)劃。

2.2 動(dòng)態(tài)信息采集

配合RFID射頻識(shí)別技術(shù)、GPS定位、GIS地理信息、視頻監(jiān)控、重力傳感等手段，將業(yè)務(wù)過程中的單位身份識(shí)別、垃圾桶識(shí)別、收運(yùn)時(shí)間、車輛路徑、回收重量等信息動(dòng)態(tài)或節(jié)點(diǎn)獲取并通過現(xiàn)有通信技術(shù)（如移動(dòng)通信技術(shù)、有線寬帶技術(shù)、PSTN技術(shù)、Wi-Fi技術(shù)等）、終端技術(shù)（如連接傳感網(wǎng)與通信網(wǎng)結(jié)合的網(wǎng)關(guān)設(shè)備）同步到監(jiān)控系統(tǒng)平臺(tái)上，省去人工登記、錄入等操作。

2.2.1RFID射頻識(shí)別裝置

餐廚廢棄物專用桶可以作為監(jiān)控系統(tǒng)的一個(gè)重要的設(shè)備，通過餐飲單位租用信息的采集可完成RFID標(biāo)簽嵌入，此外附上標(biāo)簽本身的信息，共同形成廢棄物桶“身份證”[4]。使得廢棄物從產(chǎn)生單位到處理廠過程中有監(jiān)管載體。系統(tǒng)中，使用RFID電子標(biāo)簽進(jìn)行餐廚廢棄物桶 “身份”的唯一標(biāo)識(shí)，在收運(yùn)過程中，當(dāng)廢棄物桶被放上升舉/抓舉裝置時(shí)，便進(jìn)入到RFID閱讀器的識(shí)別范圍，“滴”的一聲完成信息讀取，并通過通信網(wǎng)絡(luò)（4G或其他通信信號(hào)）傳輸?shù)椒?wù)器端。

車輛本身也裝有“身份證”，當(dāng)其到達(dá)相應(yīng)中轉(zhuǎn)站或處理廠時(shí)，進(jìn)入相應(yīng)識(shí)讀范圍，閱讀器將能獲取收運(yùn)車輛的信息。標(biāo)簽選擇遵循EPC編碼格式[5]，采用EPC-64Ⅰ型編碼結(jié)構(gòu)，規(guī)則如表1：

2.2.2 重力傳感裝置

將專用廢棄物桶逐個(gè)放上收運(yùn)車輛的升舉結(jié)構(gòu)處，完成重力感應(yīng)計(jì)量（傳感器采用彈性敏感元件制成懸臂式位移器，與采用彈性敏感元件制成的儲(chǔ)能彈簧來驅(qū)動(dòng)電觸點(diǎn)，完成從重力變化到電信號(hào)的轉(zhuǎn)換），數(shù)據(jù)傳至服務(wù)器數(shù)據(jù)庫后，根據(jù)桶標(biāo)簽上的規(guī)格進(jìn)行數(shù)據(jù)匹配，完成桶自重減除，再將廢棄物凈重?cái)?shù)據(jù)存儲(chǔ)。地磅的核心器件也是重力傳感器。收運(yùn)車輛到達(dá)處理廠卸貨前后的兩次計(jì)量之差，即是當(dāng)天收運(yùn)總量，該數(shù)據(jù)應(yīng)是各桶數(shù)據(jù)誤差范圍內(nèi)之和。

2.2.3 北斗導(dǎo)航系統(tǒng)裝置、視頻裝置等

車輛均安裝北斗導(dǎo)航定位系統(tǒng)和移動(dòng)呼叫終端，可與監(jiān)控平臺(tái)連接，實(shí)現(xiàn)作業(yè)過程數(shù)據(jù)和故障信息的實(shí)時(shí)報(bào)送。同時(shí)，車輛應(yīng)采用360度全景影像技術(shù)，一方面提高車輛自身的安全性與可靠性，及時(shí)調(diào)整車輛狀態(tài)，降低作業(yè)難度;另一方面對(duì)作業(yè)過程實(shí)施全程監(jiān)控，提高質(zhì)量管控。車輛尾部布置倒車影像攝像頭和語音提醒，增加行駛安全性。

以上技術(shù)布局，能夠?qū)崿F(xiàn)：（1）餐廚廢棄物計(jì)量監(jiān)管?；谲囕d一體化數(shù)據(jù)采集設(shè)備回傳的各類業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)，系統(tǒng)可識(shí)別、分類統(tǒng)計(jì)出各單位的產(chǎn)生量、收集車輛的收運(yùn)量等餐廚廢棄物量等信息，并提供GIS可視化展示與監(jiān)管。（2）收運(yùn)作業(yè)規(guī)范監(jiān)管。根據(jù)系統(tǒng)進(jìn)行作業(yè)監(jiān)管，可通過視頻圖像、作業(yè)路線的檢查，對(duì)可能產(chǎn)生的違規(guī)作業(yè)現(xiàn)象進(jìn)行人工或系統(tǒng)提醒。通過智能手持終端的巡查管理軟件，相關(guān)部門的工作人員也可在出外勤的同時(shí)對(duì)餐廚廢棄物收集車的作業(yè)規(guī)范遵守情況進(jìn)行監(jiān)管，如發(fā)現(xiàn)違規(guī)現(xiàn)象也可利用手持終端完成現(xiàn)場(chǎng)取證和違規(guī)上報(bào)。

3 形成數(shù)據(jù)分析體系——可視化與規(guī)律分析

運(yùn)用數(shù)據(jù)分析技術(shù)，分析系統(tǒng)中存儲(chǔ)的大量業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)，為餐廚廢棄物的產(chǎn)生與收運(yùn)管理提供輔助決策支持。

3.1 多信息源數(shù)據(jù)的整理

通過信息化收集后，餐飲單位基本情況可從街道辦事處獲取，實(shí)際收運(yùn)數(shù)量和重量以系統(tǒng)中傳回的重力傳感器數(shù)據(jù)反映。委托收運(yùn)和處理單位的基本信息可從收運(yùn)監(jiān)管體系或者環(huán)衛(wèi)部門獲取，處理去向地點(diǎn)信息以收運(yùn)車輛交付終點(diǎn)的導(dǎo)航定位系統(tǒng)提供數(shù)據(jù)為準(zhǔn)。

軟件Tableau Desktop提供了目前我們可接入的大部分?jǐn)?shù)據(jù)源，包括本地?cái)?shù)據(jù)，各類數(shù)據(jù)庫和統(tǒng)計(jì)、推廣等第三方平臺(tái)數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)一鍵整合。

3.2 廢棄物產(chǎn)生量的分析

（1）數(shù)據(jù)導(dǎo)入，標(biāo)準(zhǔn)化處理餐廚廢棄物產(chǎn)生量數(shù)據(jù)，以餐廚廢棄物最高產(chǎn)生量為基準(zhǔn)，計(jì)算每個(gè)餐飲服務(wù)單位的相對(duì)產(chǎn)生量。（2）以相對(duì)產(chǎn)生量作為餐廚廢棄物產(chǎn)生負(fù)荷系數(shù)，對(duì)全數(shù)據(jù)負(fù)荷系數(shù)的分布進(jìn)行GIS模擬，抽取產(chǎn)生負(fù)荷系統(tǒng)的等值線。（3）利用Tableau Sever進(jìn)行空間分布，得到產(chǎn)生負(fù)荷分布圖。

當(dāng)監(jiān)管平臺(tái)獲取到感應(yīng)層各數(shù)據(jù)之后，可以產(chǎn)生動(dòng)態(tài)視圖視圖，并通過計(jì)算求得某一段時(shí)間內(nèi)各單位的平均產(chǎn)生水平，以取代申報(bào)當(dāng)時(shí)的固定數(shù)值，自動(dòng)調(diào)整各區(qū)塊的運(yùn)力。

4 構(gòu)建收運(yùn)規(guī)劃體系——支持決策與控制

對(duì)整理后的數(shù)據(jù)進(jìn)行算法計(jì)算，建立趨勢(shì)分析模型;基于桶負(fù)荷歷史數(shù)據(jù)，預(yù)測(cè)未來一段時(shí)間內(nèi)的負(fù)荷數(shù)據(jù);根據(jù)預(yù)測(cè)的數(shù)據(jù)，對(duì)垃圾桶的數(shù)量進(jìn)行調(diào)整配置，以及判斷每個(gè)垃圾桶的收運(yùn)頻率，規(guī)劃出收運(yùn)車輛的最優(yōu)收運(yùn)路線，生成控制指令[6]。

4.1 建立預(yù)測(cè)模型

數(shù)據(jù)采集成功后，進(jìn)入數(shù)據(jù)預(yù)處理階段。首先分析原始數(shù)據(jù)的特征，以獲得有利于提高模型分類性能的特征子集。前部分有相關(guān)對(duì)原始特征進(jìn)行的篩選，利用可視化方法分別分析每一特征（規(guī)模、日期因素（分為普通、周末、節(jié)假日）及垃圾桶位置等）與垃圾產(chǎn)量的關(guān)系，從而得到與目標(biāo)具有清晰模式的結(jié)論。其次處理數(shù)據(jù)集中的異常值，最終得到可用于構(gòu)建模型的數(shù)據(jù)集。

4.2 收運(yùn)次數(shù)規(guī)劃

目標(biāo)：收運(yùn)車輛消耗最少的資源（時(shí)間、油耗），在最少收運(yùn)次數(shù)下將任務(wù)范圍內(nèi)的垃圾收集量最大化。

在某一區(qū)域內(nèi)，初始設(shè)置的垃圾桶數(shù)量為n個(gè)，其中n為正整數(shù)，設(shè)定收運(yùn)車輛原計(jì)劃每天收運(yùn)3次，分別為早、中、晚，數(shù)據(jù)處理模塊預(yù)測(cè)未來一段時(shí)間內(nèi)垃圾桶的負(fù)荷重量為表4所示。

4.3 收運(yùn)路線規(guī)劃

目標(biāo)：廚余收運(yùn)車將每次任務(wù)范圍內(nèi)的垃圾收集點(diǎn)全部經(jīng)過一次，一天收運(yùn)次數(shù)1～3次不等，且要求每次的路徑為所有路徑中的最小值。

優(yōu)化中考慮人們的生活習(xí)慣，次數(shù)越少的收運(yùn)任務(wù)，收運(yùn)時(shí)間越往后設(shè)定，可在當(dāng)天夜間或次日清晨。

5 收運(yùn)物流監(jiān)管展望

本文僅對(duì)當(dāng)前餐飲廢棄物物流回收監(jiān)管體系的建設(shè)及功能做了初步的技術(shù)構(gòu)想與功能完善，淺述對(duì)餐廚廢棄回收體系的研究。隨著技術(shù)的穩(wěn)定與硬件的升級(jí)，筆者期待廢棄回收行業(yè)早日實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化，未來實(shí)現(xiàn)智能化。

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收稿日期：2019-02-20

作者簡介：黃婧（1993-），女，漢族，在讀碩士研究生，研究方向?yàn)槲锪?供應(yīng)鏈管理。