基于RFID技術(shù)的危廢處置高效信息管理系統(tǒng)的優(yōu)勢與應用分析

左 姣，黃愛軍，張 睿，何睿鳴，陳國平，聶 爽

（1.新中天環(huán)保股份有限公司；2.國家環(huán)境保護危險廢物處置工程技術(shù)（重慶）中心，重慶 400112）

危險廢物（簡稱危廢）具有較多的危險特性，諸如毒性、易燃性、爆炸性、腐蝕性、化學反應性或傳染性，若不加以嚴格的控制和管理，將會對生態(tài)環(huán)境和人體健康構(gòu)成嚴重危害[1-3]。隨著我國經(jīng)濟的迅速發(fā)展，危廢產(chǎn)生量越來越多，種類覆蓋面越發(fā)廣泛，復雜程度越發(fā)突出，且危廢產(chǎn)生源過于分散[4-5]。

1 危廢處置信息管理現(xiàn)狀

隨著科學技術(shù)的突飛猛進，科技發(fā)展正在迅速改變現(xiàn)有信息儲存系統(tǒng)的面貌，大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)的日益推廣又增加了對信息儲存系統(tǒng)的需求[6]。目前在危廢領(lǐng)域廣泛應用的信息存儲技術(shù)主要為紙質(zhì)臺賬、一維條形碼和二維條形碼，傳統(tǒng)信息存儲技術(shù)存在儲存容量小、可靠性差、安全性差等缺陷，由此為配伍帶來較大誤差甚至存在運營安全隱患。

射頻識別（RFID）是一種通信技術(shù)，通過無線電訊號識別設(shè)定的特定目標，并直接完成數(shù)據(jù)讀取、數(shù)據(jù)錄入，全過程無須識別系統(tǒng)與特定目標建立機械或光學接觸[7-8]。RFID 技術(shù)已經(jīng)非常成熟，在物流網(wǎng)領(lǐng)域已經(jīng)得到充分的應用，但在危廢處置領(lǐng)域還鮮有被應用。

2 RFID 技術(shù)應用于危廢處置的優(yōu)勢分析

為了對比紙質(zhì)臺賬、一維條形碼、二維條形碼、RFID 儲存等四個方案應用于危廢處置系統(tǒng)的各自優(yōu)勢，本文選擇將定性分析與定量分析相結(jié)合并以定量分析為主的層次分析法（AHP）作為分析方法。該方法將決策相關(guān)的元素分解成目標、準則以及方案等三個層次，在此基礎(chǔ)上將定性分析轉(zhuǎn)化為定量分析，以此確定最優(yōu)方案[9]。

2.1 建立層次結(jié)構(gòu)模型

層次結(jié)構(gòu)模型通常由目標層（A 層）、準則層（B層）、方案層（P 層）三大基本層次構(gòu)成。通過對某危廢處置場的實地調(diào)研，設(shè)定本模型的目標層為危廢處置系統(tǒng)高效運行，準則層構(gòu)成要素分別為運行成本、運行效率、數(shù)據(jù)容量、信息安全和更新能力，方案層構(gòu)成要素分別為紙質(zhì)臺賬、一維條形碼、二維條形碼和RFID 儲存。建立后的層次結(jié)構(gòu)模型如圖1所示。

圖1 層次結(jié)構(gòu)模型

2.2 構(gòu)造判別矩陣

根據(jù)指標權(quán)重確定的原則，將兩因素進行兩兩對抗，以1～9 作為兩因素的相對重要性的分值，其中1 表示兩個因素相比，具有同等重要性，3 表示前者比后者稍微重要，5 表示前者比后者明顯重要，7 表示前者比后者十分重要，9 表示前者比后者絕對重要，2、4、6、8 分值的重要性介于相鄰的兩奇數(shù)分值之間；若因素i與因素j的重要性之比為aij，則因素j與因素i重要性之比為aji=1/aij[9]。

根據(jù)上述賦分原則，結(jié)合對該危廢處置場的實地調(diào)研結(jié)果，給出第二層對第一層的兩兩比較判別矩陣。該矩陣可以表示為

分別給出第三層對第二層的五個比較判別矩陣，其分別為

2.3 排序與一致性檢驗

2.3.1 層次單排序及一致性檢驗

針對小節(jié)2.2 中各比較判別矩陣，分別求出最大特征值及其對應的特征向量，并將特征向量歸一化，得到相應層次單排序的相對重要性權(quán)重的向量、一致性指標（CI）和一致性比例（CR），其中平均隨機一致性指標（CI）按照表1取值，計算結(jié)果如表2所示[9]。由表2計算結(jié)果可見，6 個層次單排序的CR值均小于0.1，符合一致性要求。

表1 平均隨機一致性指標

表2 危廢處置系統(tǒng)高效運行的計算結(jié)果

2.3.2 層次總排序及一致性檢驗

根據(jù)圖1所示層次結(jié)構(gòu)模型以及層次單排序權(quán)重向量，可組合成方案層（P）相對于目標層（A）的排序向量。該向量可以表示為

經(jīng)計算，層次總排序的CR總=0.099 5，小于0.1，符合一致性要求，層次結(jié)構(gòu)模型構(gòu)建合理。

2.4 分析結(jié)論

根據(jù)上述分析，圍繞危廢處置系統(tǒng)高效運行的總目標，以運行成本、運行效率、數(shù)據(jù)容量、信息安全、更新能力等五要素分別衡量紙質(zhì)臺賬、一維條形碼、二維條形碼和RFID 儲存四個方案的權(quán)重，相對優(yōu)先排序為RFID 儲存（0.592 6）＞二維條形碼（0.154 8）＞一維條形碼（0.147 4）＞紙質(zhì)臺賬（0.105 1），RFID儲存應用于危廢處置系統(tǒng)的優(yōu)勢比較明顯。

3 RFID 技術(shù)應用于危廢處置場景的測試

3.1 感應距離及障礙傳輸失真測試

根據(jù)危廢處置過程的特性，選取5 款市面上成熟的RFID 電子標簽（1～4 號標簽為ABS 包覆材質(zhì)抗干擾標簽、5 號標簽為普通材質(zhì)抗干擾標簽），在該危廢處置場危廢倉庫中分別進行感應距離及障礙傳輸失真測試。

近現(xiàn)代危廢儲存與收運包裝的常見形式為噸桶包裝和噸袋包裝[10]，本次試驗選擇具有代表性的噸桶包裝進行測試，利用盛裝危廢的噸桶還原實際環(huán)境，將選取的5 類RFID 電子標簽分別進行空曠環(huán)境正面測試、噸桶正面感應測試、噸桶側(cè)面感應測試、噸桶背面感應測試。采用3 次測試取平均值的方式確定測定值，測定值匯總結(jié)果如圖2所示。

圖2 感應距離及障礙傳輸失真測試結(jié)果

3.2 測試結(jié)論

傳統(tǒng)一維條形碼和二維條形碼讀取距離僅為0.5～1.0 m，應用于危廢處置系統(tǒng)存在一定的局限性。而本試驗選取的5 類RFID 電子標簽感應距離最小為3.67 m，最大為23.33 m，均至少達到傳統(tǒng)一維條形碼和二維條形碼讀取距離的3 倍。

所有標簽感應距離隨噸桶正面感應測試、噸桶側(cè)面感應測試、噸桶背面感應測試的順序遞減，噸桶側(cè)面感應距離相較噸桶正面感應距離的下降率分別為-60.86%、-16.70%、-7.89%、-33.33%、-10.47%，噸桶背面感應距離相較噸桶正面感應距離的下降率分別為-65.23%、-40.00%、-31.57%、-66.67%、-65.11%。

空曠環(huán)境正面測試在戶外進行，而噸桶正面感應測試、噸桶側(cè)面感應測試、噸桶背面感應測試在危廢倉庫內(nèi)進行，危廢倉庫為輕鋼結(jié)構(gòu)，金屬表面對RFID 電子標簽的感應信號有一定的增強效應[11]，故1～4 號標簽均出現(xiàn)噸桶正面感應距離大于空曠環(huán)境正面感應距離的情況。

4 結(jié)語

RFID 信息存儲技術(shù)在運行成本、運行效率、數(shù)據(jù)容量、信息安全、更新能力等方面明顯優(yōu)于傳統(tǒng)的紙質(zhì)臺賬、一維條形碼和二維條形碼技術(shù)，其在危廢處置領(lǐng)域具有廣闊的應用前景。經(jīng)測試，RFID 電子標簽在危廢處置環(huán)境中的感應距離明顯優(yōu)于現(xiàn)行的一維條形碼技術(shù)和二維條形碼技術(shù)，可有效完成危廢信息從產(chǎn)廢企業(yè)到運輸環(huán)節(jié)，再到危廢處置環(huán)節(jié)，再到處置后填埋追蹤的全過程信息管理。在實際項目應用中，要結(jié)合危廢儲存與收運過程環(huán)境特點及投資成本，綜合選取合適的電子標簽。