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淺談廢棄物物流中物聯網技術應用 

  本文根據廢棄物物流的發展狀況,結合物聯網技術的特點優勢,提出物聯網技術在廢棄物物流中的幾點應用功能,設計廢棄物物流中物聯網大體框架,總結廢棄物物流物聯網技術應用需要面對的三點問題。

  廢棄物物流指的是將經濟活動中失去原有使用價值的商品,根據實際需要進行收集、分類、加工、包裝、搬運等,并分送到專門場所時所形成的物品實體活動。隨著人們物質生活的不斷發展,工業生產的不斷進步,廢棄物的產生也越來越多,為滿足日益緊迫的資源節約及環境保護需要,對廢棄物的管理需求也日益凸顯。廢棄物物流作為對廢棄綜合管理的集成領域,具有良好的發展前景。
  

  隨著物聯網技術在物流領域的不斷開發和利用,物聯網技術的優越性也體現出來,利用物聯網技術,推進廢棄物物流的發展,改進廢棄物物流的管理模式,降低成本,提高效率,有利于加強環境保護和物質資源的利用。

一、廢棄物物流中的物聯網應用功能
  

  物聯網技術運用的價值,在于為不同行業提供更高效的應用服務。目前來看,物聯網技術在廢棄物物流中,可以實現一下幾點應用:

1、廢棄物快速檢驗與分揀

  廢棄物的種類繁多,且來源極為分散,如生產領域中產生的廢料和報廢的半成品和產成品,流通領域中產生的包裝物和退貨以及消費領域中產生的廢品等,且不同種類、不同狀況的廢棄物和報廢產品混雜在一起,造成回收、檢驗和分揀的難度較大,造成廢棄物物流周期較長。通過物聯網技術具備的高速、廣泛識別特征的運用,我們可以實現對廢棄物的快速檢驗與分揀。

  一方面,可以通過在廢棄物上附著RFID標簽,記錄廢棄物的種類、生產材料、生產流程等廢棄物的基本信息,通過對廢棄物的自動識別,獲取各類廢棄物的基本信息,提高檢驗速度,濾清混雜廢物中包含的各類廢棄物,減少人工或機械識別造成識別錯誤,便于選擇分揀方式。另一方面,通過重量、質量識別工具對廢棄物物理屬性及化學屬性進行感知,了解廢棄物的損壞或加工狀況,并通過智能識別,進而對廢棄物進行可回收、不可回收、是否進行加工等分類。

2、廢棄物的充分循環利用

  廢棄物物流的終點是對廢棄物進行加工或銷毀,一部分廢棄物經過加工,重新生成具有價值的商品并回到市場當中。而在加工的同時,廢棄物經過一次加工處理后,也會產生生產廢棄物,這部分生產廢棄物一部分也是具有回收再加工的價值的,但由于加工需求不明,這部分生產廢棄物不一定能重新進行加工利用。且由于廢棄物的混雜堆放、廢棄物分類不充分等原因,廢棄物利用率不能充分提高。

  利用物聯網技術,對經過加工后產生的生產廢棄物進行識別,了解可回收廢棄物的含量,通過智能分析,對再加工的需求進行確認,制定再回收加工方案,使這部分生產廢棄物重新流入廢棄物物流當中,實現廢棄物良性循環,充分利用廢棄物價值。

3、廢棄物污染的實時監控

  廢棄物物流中,除了低污染的廢棄物,還包括化學廢料、電子廢料等具有一定污染威脅的廢棄物,造成一定負面影響。一方面在回收過程中,低污染的廢棄物和具有一定污染性質的廢棄物易混雜在一起,造成低污染廢棄物受到污染廢棄物污染,導致低污染廢棄物的回收價值。另一方面,廢棄物物流周期較長,污染廢棄物對環境也易造成負面影響。所以,在廢棄物物流運作過程中,需要采取適當措施,減少污染廢棄物的污染作用。

  利用物聯網技術,一是,在廢棄物回收過程中,對正在回收的廢棄物進行自動分類,分層對廢棄物進行回收的儲存,使低污染廢棄物與污染廢棄物相隔離。二是,實時感知在運輸途中的廢棄物,收集廢棄物造成的等相關數據,進而了解廢棄物造成的污染情況,并在運輸過程中,自動采取焚燒、壓縮等措施減少廢棄物污染。

4、廢棄物物流運作的有效提高

  廢棄物物流也具有一般物流的特征,一般具有回收、運輸、儲存等環節,物流領域是物聯網技術應用的主要領域之一,通過物聯網提高物流運作能力已受到廣泛認可。

  在廢棄物的回收方面,通過物聯網技術,在回收站點布置傳感器,感知廢棄物的回收需求,當回收站點廢棄物達到需要回收的標準時,將回收需求傳達至物聯網應用層,由指揮系統調撥運輸單位回收廢棄物。同時,也可以通過監控回收站點的廢棄物種類數量及污染狀況,利用自動化設備,對回收站的廢棄物進行早期的焚燒、生物等處理,減少后期處理負擔。

  在廢棄物的運輸方面,通過GPRS定位技術對運輸車輛、船只等運輸單位進行定位,并對運輸單位的運輸路線、運輸時間等信息進行采集,通過互聯網傳輸至應用層,便于根據天氣、交通等環境變化,對廢棄物物流的運輸單位實現動態調度。

  在廢棄物的儲存方面,通過RFID技術、紅外線掃描技術及其它傳感技術儲存的廢棄物狀態進行感知,通過自動化技術對存儲的廢棄物進行掃描,時刻了解廢棄物的儲存狀況。同時,根據廢棄物的類別、大小等因素進行分類,

5、廢棄物供應鏈的智慧型轉變

  隨著廢棄物供應鏈的日益發展,面對不斷提高的運作成本及專業化服務需求,對廢棄物供應鏈管理也需要實現進行優化升級,運用物聯網技術可以實現廢棄物供應鏈的智慧型轉變。

  通過構建信息服務平臺,建設廢棄物供應鏈智能處理系統,通過物聯網具有的強大的智能分析能力,改善廢棄物物流的供應鏈網絡,優化廢棄物回收站點及儲存站點的布局,對廢棄物運輸路線實現合理規劃。

二、廢棄物物流中物聯網框架設計

  物聯網在廢棄物物流中是以系統網絡的形式存在的,其也具有內部架構,其主要結構有三層:感知層、網絡層和應用層。

圖1:廢棄物物流物聯網框架


1、感知層

  感知層承擔廢棄物物流信息、信息篩選過濾及短距離傳輸的主要結構,是廢棄物物流物聯網數據的源頭,用于完成廢棄物物流信息的采集、轉換、收集和整理。主要分為兩部分,一是由RIFD標簽、氣體傳感器、GPS定位設備等數據采集組成,

  負責采集廢棄物及物流設備的相關信息。二是由無限傳感網、移動自組織網絡等短距離傳輸網絡組成,負責采集信息的匯總、整理。

  數據采集單位的布置和短距離傳輸網絡的構建需要滿足不同應用服務的需要。如對廢棄物的識別與追溯主要通過RFID技術實現;對廢棄物狀態的感知,主要通過氣體傳感器、溫度傳感器等物理數據采集技術實現。

2、網絡層

  網絡層是承當物聯網數據傳輸的主要結構,網絡層是連接感知層與應用層的主要通道,將感知層采集的海量信息經過初步的篩選、整理,快速、高效地傳輸到應用層。主要包括互聯網、移動通信網絡、專用網絡等網絡平臺。

  通過網絡融合技術,使各網絡平臺互通互用,適應各類廢棄物物流環節特點,例如廢棄物運輸中,運輸單位是處于移動狀態的,傳統的固定式的互聯網架構不能適應運輸移動狀態,所以需要通過移動通信網絡對移動狀態下的運輸信息進行采集,同時由于廢棄物信息較大,信息流向復雜,需要互聯網作為信息傳輸的主要平臺,容納和傳輸廢棄物物流信息。

3、應用層

  應用層是承擔物聯網數據信息處理的主要結構,物聯網的整體價值也是通過應用層實現。物聯網數據最終傳輸至應用層,根據不同應用服務需要,經過應用層的智能分析處理,為廢棄物物流規劃提供決策依據、自動處理命令,實現對物聯網的智能化控制。主要包括服務支撐平臺部分和服務應用平臺部分。

  服務支撐平臺包括云計算平臺、物流信息中心等公共中間件,主要實現對海量信息的匯集、篩選與整理,從大量的廢棄物物流信息中提煉有價值的信息,根據功能的不同進行分類,傳輸至服務應用平臺。服務應用平臺包含廢棄物分揀、廢棄物回收、運輸動態調度、物流方案制定等應用系統,信息在各系統中,經過專業化、智能化的分析,實現對廢棄物物流的智能化控制。

三、廢棄物物流中物聯網應用問題

  廢棄物物流中,物聯網應用面對的各類問題,限制住其更深層次的發展,主要問題有以下三點:

(一)廢棄物物流標準化問題

  物聯網作用一個高度集成的應用網絡,標準的統一是其有效運用的基礎。缺少統一標準,廢棄物物流的物聯網的充分運用難以實現。其標準化問題,主要集中在廢棄物標準化和物流環節標準化兩點上。

  在廢棄物標準化方面,一方面,由于商品識別標準未得到統一,RFID標簽等識別設備在商品中運用不廣泛,在商品失去使用價值后形成的廢棄物,廢棄物物流從源頭上就缺乏統一的標準,難以通過識別技術對廢棄物進行識別和追溯。另一方面,缺乏回收歸類及再加工的相關標準,廢棄物在回收、分類、處理階段,難以對廢棄物的處理流向進行確認,利用物聯網技術對廢棄物的分類、加工受到一定影響。

  在物流環節的標準化方面,雖然物聯網在廢棄物物流中具有很多應用,但大部分的應用還是局部的、局部網絡的應用,廢棄物的回收、運輸、分類、加工等不同的系統難以融合,各自的廢棄物物流環節有各自的標準體系,且涉及的企業、政府相關單位不同,缺少統一的物流環節標準,難以實現物聯網運用的整體化。

(二)物聯網使用成本問題

  成本較高一直是制約物聯網技術在大規模使用的主要問題之一。當前,廢棄物物流發展層次較低,屬于低利潤產業,而物聯網技術正處于初步發展階段,物聯網產業化不成熟,廢棄物物流中使用物聯網技術需要解決成本問題。

  一是底層傳感技術應用成本問題。當前,商品識別中,RFID標簽的使用不是很普遍,若廢棄物使用RFID標簽作為底層感知基礎,必須在廢棄物中添加RFID標簽,由于廢棄物種類繁多數量極大,廢棄物物流企業或環保部門需要消耗大量的人力和物力。同時,由于廢棄物來源復雜,廢棄物物流范圍較大,包括生活垃圾收集站、工廠等單位,若廣泛布置傳感器,也需要較大的成本。

  二是網絡使用成本問題。物聯網是廣泛感知的網絡,廢棄物物流來源分散,數據傳輸范圍較大,通過互聯網或移動通訊網絡傳輸廢棄物數據,需要占用不少網絡資源,致使網絡使用成本較大。

  三是數據處理設備使用成本問題。由于廢棄物數量、種類繁多,物聯網技術在廢棄物物流中應用,需要采集海量的數據,通過智能分析實現物聯網應用價值。這就要求物聯網具備高速率、高容量的數據處理能力,需要大量的服務器、計算機等數據處理設備,可能需要建設數據中心、搭建云計算平臺,導致建設成本較大。

(三)各行業聯合互通的問題

  物聯網技術在廢棄物物流中的運用,需要各類技術、人才及成本支持,當前廢棄物物流發展較慢,任意一家廢棄物物流相關企業或政府部門難以負擔一整套物聯網技術的應用。且廢棄物的回收、運輸、加工等環節涉及交通運輸、環境保護、商品生產等不同領域,物聯網技術在廢棄物物流中的專業化應用,需要不同的企業、科研單位或政府部門聯合開發和運作。

  由于標準的不同、運作機制的不同、涉及環境的不同、利益導向的不同,各單位的聯合存在較大的困難。尤其是利益導向的不同對物聯網技術的共同開發造成嚴重影響,例如環保部門重視環保的效果,而企業注重盈利性,導致物聯網在廢棄物物流中的聯合開發和應用必然受到影響。

四、結語

  隨著廢棄物物流產業的不斷擴大,對新技術新管理模式的需求越來越多。物聯網作為當前信息化發展的新潮流,在廢棄物物流產業中引入物聯網技術應用符合當前廢棄物物流發展趨勢,對與廢棄物物流相關的環保、生產等領域也有間接的推動作用。

 

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