生活垃圾轉(zhuǎn)運站智能化自控方案

　　摘要：介紹了一種利用PLC技術(shù)、視頻監(jiān)控技術(shù)、物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)以及GPS定位技術(shù)的生活垃圾轉(zhuǎn)運站智能化控制方案，闡述了自控系統(tǒng)的組成與主要功能。該方案實現(xiàn)了環(huán)衛(wèi)業(yè)務全方位的數(shù)字化監(jiān)控和管理。

　　關(guān)鍵詞：生活垃圾轉(zhuǎn)運站,智能化,過程控制

　　0引言

　　隨著城市建設的快速發(fā)展，居民人口大量增加，產(chǎn)生的垃圾規(guī)模也急劇膨脹。由于生活垃圾排出量大，成分復雜多樣，如果不能妥善地進行無害化、減量化、資源化處理，會嚴重影響環(huán)境衛(wèi)生和人們的身體健康。垃圾轉(zhuǎn)運站作為垃圾無公害處理流程中不可或缺的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，已成為實現(xiàn)垃圾資源化、減量化、無害化的焦點。

　　自控管理系統(tǒng)在垃圾轉(zhuǎn)運站運營中，起到提升運行效率，保證流程作業(yè)穩(wěn)定有序，減少現(xiàn)場人員配置，提高企業(yè)經(jīng)濟效益等作用[1]。先進的控制系統(tǒng)體現(xiàn)了垃圾轉(zhuǎn)運站智能化、自動化的特征，突出了以人為本，綠色持續(xù)的發(fā)展理念。本文提出利用“智慧環(huán)衛(wèi)管理體系”將城市生活垃圾收轉(zhuǎn)運體系的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)進行收集、保存、分析和處理，集成于垃圾轉(zhuǎn)運站中控系統(tǒng)，實現(xiàn)環(huán)衛(wèi)業(yè)務全方位的數(shù)字化監(jiān)控和管理。

　　1轉(zhuǎn)運站自動化、智能化控制方案

　　轉(zhuǎn)運站壓縮轉(zhuǎn)運系統(tǒng)的自動化程度對轉(zhuǎn)運站的運行至關(guān)重要，直接影響到轉(zhuǎn)運站實際運營效果。轉(zhuǎn)運站智能化控制主要實現(xiàn)無人值守式全自動控制、作業(yè)過程動態(tài)顯示及監(jiān)控、智慧綜合管理3大功能[2,3]。具體分為：智能稱重管理系統(tǒng)[4]、站內(nèi)車輛自動調(diào)度系統(tǒng)、除塵除臭控制系統(tǒng)、視頻監(jiān)控系統(tǒng)等，各系統(tǒng)之間既相互關(guān)聯(lián)，又具有相對獨立性，既可整體協(xié)調(diào)工作，也可分別獨立工作。

　　1)“無人值守”式全自動控制通過無人值守智能稱重管理系統(tǒng)、站內(nèi)車輛自動調(diào)度系統(tǒng)、全自動化操控系統(tǒng)、輔助設備全集成系統(tǒng)，完成收集車輛進站及收集車輛卸料完出站，垃圾上料、壓縮及轉(zhuǎn)運車出站轉(zhuǎn)運的控制任務，全作業(yè)流程無需人為干預，系統(tǒng)根據(jù)設定條件自動運行完成，從而減少轉(zhuǎn)運站人員配置，降低運行成本，提高作業(yè)效率，避免因人為誤操作所導致的損失。

　　2)作業(yè)過程動態(tài)顯示及監(jiān)控通過數(shù)字監(jiān)控系統(tǒng)、電視墻顯示系統(tǒng)、人機友好型三維中控界面，實現(xiàn)全流程作業(yè)各關(guān)鍵節(jié)點設備的實況監(jiān)控，以及設備運行參數(shù)的實時顯示、動作示意聯(lián)動。人性化的人機作業(yè)界面，能夠動態(tài)顯示全廠平面圖、全廠總工藝流程圖、局部工藝流程(剖面)圖，使整個系統(tǒng)的控制與操作更簡單、可靠、直觀。

　　3)智慧綜合管理通過垃圾收轉(zhuǎn)調(diào)度系統(tǒng)、作業(yè)大數(shù)據(jù)統(tǒng)計及分析系統(tǒng)、垃圾站OA系統(tǒng)，實現(xiàn)垃圾收轉(zhuǎn)運各子系統(tǒng)設備運行參數(shù)及處理過程的實時監(jiān)測和集中式控制、調(diào)度操作，以較少的管理人員實現(xiàn)復雜的工藝過程控制和維護，從而保證垃圾收轉(zhuǎn)運的高效運行。

　　將垃圾轉(zhuǎn)運站與收集車、轉(zhuǎn)運車、人員管控作為一體式管理，通過合理的資源分配，設備安全運行的合理調(diào)度，提高營運管理人員的工作效率與信息獲取能力，實現(xiàn)整套生產(chǎn)處理系統(tǒng)高效運營，從而節(jié)約資源，做到綠色生產(chǎn)。

　　除上述功能外，系統(tǒng)還能實現(xiàn)各單元設備之間的互鎖聯(lián)動，主要聯(lián)鎖流程如下：a)收集車與交通指揮系統(tǒng)的聯(lián)鎖控制當收集車進入卸料間卸料時，聯(lián)鎖交通指揮系統(tǒng)顯示紅燈，禁止其他收集車進入該泊位卸料。b)交通指揮系統(tǒng)與快速卷簾門的聯(lián)鎖控制當收集車進入卸料位(地感)前，若交通指揮系統(tǒng)已經(jīng)顯示紅燈，則卷簾門不開啟;若顯示綠燈且地感線圈感應到車輛，則卷簾門開啟。

　　c)收集車與抽風除塵除臭系統(tǒng)的聯(lián)鎖控制當收集車進入卸料位時，聯(lián)鎖抽風除臭裝置及植物液除臭系統(tǒng)(卸料間噴嘴)自動啟動;當收集車離開卸料間卸料位后，抽風除臭裝置延時停機，植物液除臭系統(tǒng)(卸料間噴嘴)自動停機。d)上料機料槽與交通指揮系統(tǒng)的聯(lián)鎖控制當料槽的垃圾量超出設定的容積時，聯(lián)鎖交通指揮系統(tǒng)顯示紅燈，禁止其他車輛進入該泊位卸料。e)轉(zhuǎn)運車與交通指揮系統(tǒng)的聯(lián)鎖控制當轉(zhuǎn)運車輛進入裝箱工位時，聯(lián)鎖交通指揮系統(tǒng)顯示紅燈，禁止其他轉(zhuǎn)運車進入該泊位裝箱。反之，顯示綠燈，允許轉(zhuǎn)運車進入泊位裝箱。

　　f)頂拉箱機構(gòu)與聲光報警器的聯(lián)鎖控制當頂拉箱機構(gòu)由頂升到位下降到下限位時，聲光報警器蜂鳴及燈閃10s。g)控制系統(tǒng)界面與交通指揮系統(tǒng)、快速卷簾門、抽風除塵除臭系統(tǒng)的聯(lián)鎖控制控制系統(tǒng)界面上的紅綠燈顯示必須與交通指揮系統(tǒng)現(xiàn)場對應的紅綠燈變化同步;控制系統(tǒng)界面上的快速卷簾門狀態(tài)必須與現(xiàn)場實際情況同步;控制系統(tǒng)界面上的抽風除塵除臭動畫必須與現(xiàn)場對應的抽風除塵除臭動作同步。

　　1.1中央控制系統(tǒng)

　　垃圾轉(zhuǎn)運站的中控管理系統(tǒng)和視頻監(jiān)控系統(tǒng)構(gòu)成了廠區(qū)級管控一體化信息平臺[5,6]，來完成轉(zhuǎn)運站生產(chǎn)信息的數(shù)據(jù)融合與數(shù)據(jù)分析，為企業(yè)管理層提供決策支撐，從而進一步提高轉(zhuǎn)運站的生產(chǎn)效率，同時負責相應環(huán)保數(shù)據(jù)的統(tǒng)計與發(fā)布，為建立環(huán)衛(wèi)事業(yè)與公眾的互信橋梁提供強有力的數(shù)據(jù)支撐。

　　并且，中控管理系統(tǒng)硬件配置了數(shù)據(jù)服務器、工程師站、操作員站、交換機、UPS等。其中，數(shù)據(jù)服務器采用大型數(shù)據(jù)計算服務器作為轉(zhuǎn)運站數(shù)據(jù)處理中心，完成轉(zhuǎn)運站生產(chǎn)數(shù)據(jù)的匯總處理與性能計算，對站內(nèi)運營狀態(tài)做出科學評估，提出優(yōu)化調(diào)度方案;工程師站與操作員站具有相同的過程監(jiān)視功能，同時工程師站作為站級監(jiān)控數(shù)據(jù)系統(tǒng)的配置站可以完成相應的組態(tài)和修改功能。

　　中控系統(tǒng)主要完成車輛進出站稱重信息采集、垃圾車輛智能派位和指引、收集車輛到位信號、轉(zhuǎn)運車換容器指引、除塵除臭系統(tǒng)遠程控制、水處理系統(tǒng)遠程控制、垃圾處理報表查看等功能，操作人員在控制室能夠?qū)崿F(xiàn)工藝設備及工藝參數(shù)的正常運行監(jiān)測和操作，工藝設備的異常工況和緊急事故處理。

　　視頻監(jiān)控系統(tǒng)主要完成廠區(qū)內(nèi)重要和關(guān)鍵設備及車間的實時監(jiān)控，例如各壓裝工位、卸料車間、轉(zhuǎn)運車間、車輛進出口、稱重等垃圾轉(zhuǎn)運流程中至關(guān)重要的環(huán)節(jié)。系統(tǒng)中的每臺計算機能隨時獨立完成圖像管理控制、數(shù)據(jù)保存、系統(tǒng)再生、數(shù)據(jù)處理等不同任務。整套系統(tǒng)為具有冗余功能的星形以太網(wǎng)拓撲結(jié)構(gòu)，網(wǎng)絡通訊協(xié)議為標準的TCP/IP協(xié)議，具有網(wǎng)絡通訊能力良好，開放性強，易于維護，備件充足的特點，為垃圾轉(zhuǎn)運的連續(xù)穩(wěn)定運行打下良好的基礎(chǔ)。

　　1.2視頻監(jiān)控系統(tǒng)

　　在站區(qū)的重點監(jiān)控場所安裝網(wǎng)絡攝像機，實現(xiàn)全站生產(chǎn)區(qū)域重要設備的監(jiān)控及廠區(qū)安防，以便于中控室值班人員及時發(fā)現(xiàn)現(xiàn)場問題，排除故障，避免事故，減少損失，保證轉(zhuǎn)運站正常運營[7]。站區(qū)CCTV監(jiān)控采用網(wǎng)絡視頻監(jiān)控系統(tǒng)，與傳統(tǒng)的模擬監(jiān)控系統(tǒng)相比，網(wǎng)絡數(shù)字攝像機具有更高的分辨率與更好的集成音頻，系統(tǒng)組網(wǎng)接口靈活，可以即插即用，拓展方便。

　　同時，利用互聯(lián)網(wǎng)，圖像監(jiān)控沒有距離限制，且圖像清晰穩(wěn)定可靠，圖像的存儲、檢索安全方便。視頻監(jiān)控點分別布置在容器泊位上方、卸料大廳、轉(zhuǎn)運大廳、進出口、辦公管理區(qū)樓道等重要部位，實現(xiàn)轉(zhuǎn)運站內(nèi)主體設備工作所需的閉路監(jiān)視。

　　監(jiān)視壓實器壓縮垃圾、垃圾收集車卸料作業(yè)過程的實時錄像能夠傳輸至中央控制室視頻監(jiān)控站的顯示器上，同時能夠切換到卸料大廳大屏幕液晶電視上。硬盤錄像機用于管理和存儲視頻監(jiān)控文件，通過權(quán)限的分配，可以從客戶端進行瀏覽、控制、下載錄像等操作。整套視頻監(jiān)控系統(tǒng)是實現(xiàn)轉(zhuǎn)運站安全運營至關(guān)重要的一個環(huán)節(jié)。

　　1.3GPS車輛定位系統(tǒng)

　　在中控室設置GPS車輛管理控制臺。GPS車輛監(jiān)控系統(tǒng)充分利用GPS衛(wèi)星定位技術(shù)，由車載終端、服務器和GPRS移動通訊網(wǎng)絡構(gòu)成。垃圾收運車上的車載設備獲取車輛地理信息數(shù)據(jù)、定位數(shù)據(jù)，包括經(jīng)度、緯度、方向、車輛速度等。

　　利用GPRS無線通訊網(wǎng)絡發(fā)送到控制室GPS操作員站，掌控車輛具體運行位置、路線等數(shù)據(jù)，并在電子地圖上直觀地顯示出來，車輛監(jiān)控系統(tǒng)還具有超速報警、停車報警、里程統(tǒng)計、設置電子圍欄的功能，從而實現(xiàn)對所屬車輛的實時監(jiān)控和調(diào)度，有效降低運營成本，提高轉(zhuǎn)運車輛效率。

　　1.4智慧環(huán)衛(wèi)

　　智慧環(huán)衛(wèi)，依托物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)與移動互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，對環(huán)衛(wèi)管理所涉及到的人、車、物、事進行全過程管理，數(shù)據(jù)實時回傳，無需線下跟蹤，細化人員分組，智能規(guī)劃作業(yè)區(qū)域與行駛路線。前端數(shù)據(jù)采集設備錄入標簽數(shù)據(jù)與車載終端數(shù)據(jù)，通過移動無線傳輸網(wǎng)絡送入信息管理數(shù)字平臺進行智能分析，從而合理設計規(guī)劃環(huán)衛(wèi)管理模式，提升環(huán)衛(wèi)作業(yè)質(zhì)量，降低環(huán)衛(wèi)運營成本，推動垃圾分類管理實效。

　　同時，通過硬件防火墻與上級主管部門安全連接，利用核心交換機將數(shù)據(jù)共享至市環(huán)衛(wèi)中心監(jiān)管平臺、車隊分控中心、區(qū)政府以及市政市容管理等部門，確保多部門協(xié)同管理，共同監(jiān)督監(jiān)管。

　　2結(jié)束語

　　本文提出一種依托于PLC技術(shù)、視頻監(jiān)控技術(shù)、物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)以及GPS定位技術(shù)的生活垃圾轉(zhuǎn)運站控制方案，實現(xiàn)了轉(zhuǎn)運站自動化、智能化的運營需求。通過數(shù)字化監(jiān)控和管理，為環(huán)衛(wèi)管理的綜合調(diào)度、運行管理、輔助決策、經(jīng)費計算提供可靠可信的依據(jù)。

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