張美蘭，周海燕，杭向明

（1.上海老港廢棄物處置有限公司，上海 201302，2.蘇州市伏泰信息科技有限公司，江蘇 蘇州215028）

1 概述

1.1 項(xiàng)目背景

老港填埋場(chǎng)數(shù)字化管理系統(tǒng)的開發(fā)面向的主要對(duì)象為2013年1月正式投入運(yùn)營(yíng)的老港五期綜合填埋場(chǎng)工程（以下簡(jiǎn)稱五期），五期規(guī)劃總占地5.45km2，設(shè)計(jì)總庫容1.6479×107m3。五期定位為綜合和應(yīng)急衛(wèi)生填埋場(chǎng)，與焚燒廠毗鄰，填埋區(qū)域分為穩(wěn)定化飛灰填埋、生活垃圾填場(chǎng)和干化污泥填場(chǎng)3部分，平均作業(yè)規(guī)模為3 759 t/d（其中生活垃圾2 664 t/d、飛灰231 t/d、污泥864 t/d)，按高標(biāo)準(zhǔn)規(guī)劃、建設(shè)，并由上海老港廢棄物處置有限公司負(fù)責(zé)運(yùn)營(yíng)。

五期填埋場(chǎng)建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)高，填埋物料復(fù)雜，運(yùn)營(yíng)管理要求高，通過參考國(guó)外填埋場(chǎng)運(yùn)行管理經(jīng)驗(yàn)，結(jié)合五期實(shí)際的管理特性，提出了建設(shè)“數(shù)字化填埋”管理系統(tǒng)的需求。

1.2 建設(shè)必要性和目標(biāo)

結(jié)合老港固廢綜合處理基地一至四期垃圾填埋場(chǎng)工程的管理經(jīng)驗(yàn)，新投入使用的五期填埋場(chǎng)在運(yùn)營(yíng)管理中將面臨填埋作業(yè)過程管理不夠精細(xì)、污染防控效果不佳、安全與災(zāi)害防控不到位等問題，因此需要開發(fā)數(shù)字化管理系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)對(duì)填埋場(chǎng)的全面、精確管理。開發(fā)該項(xiàng)目，預(yù)期達(dá)到以下2個(gè)目標(biāo)。

1）降低填埋成本，提高有效庫容和使用年限。利用數(shù)字化管理系統(tǒng)，可對(duì)填埋作業(yè)過程進(jìn)行精確控制。首先可進(jìn)行合理的填埋作業(yè)規(guī)劃，如確定填埋作業(yè)發(fā)展區(qū)域、道路設(shè)置、卸料平臺(tái)、推平壓實(shí)方向等。在實(shí)際填埋作業(yè)過程中，借助數(shù)字化管理系統(tǒng)，可實(shí)時(shí)精確控制作業(yè)面位置和厚度，測(cè)量和控制填埋壓實(shí)密度，提高填埋場(chǎng)的有效庫容；提高推土機(jī)等填埋作業(yè)設(shè)備績(jī)效管理水平，降低填埋作業(yè)能耗；另外，利用數(shù)字化管理系統(tǒng)提高填埋場(chǎng)的安全性后，也可進(jìn)一步提高填埋高度，延長(zhǎng)填埋場(chǎng)使用年限。

2）實(shí)現(xiàn)臭氣預(yù)警，增強(qiáng)與周邊居民的親和度。利用數(shù)字化管理系統(tǒng)，監(jiān)控大氣環(huán)境和臭氣污染物狀況，預(yù)測(cè)臭氣影響程度，提出針對(duì)性應(yīng)對(duì)措施，控制和消除臭氣，可提高填埋場(chǎng)周邊大氣環(huán)境質(zhì)量。另外，數(shù)字化管理系統(tǒng)可實(shí)時(shí)顯示填埋場(chǎng)垃圾運(yùn)輸、填埋作業(yè)畫面，顯示滲瀝液和大氣等各項(xiàng)環(huán)境指標(biāo)的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)。借助該系統(tǒng)，市民可更直觀地了解填埋場(chǎng)運(yùn)營(yíng)狀況，填埋場(chǎng)管理者也更容易與市民溝通，取得其理解與支持。

2 項(xiàng)目實(shí)施情況

上海老港五期綜合填埋場(chǎng)數(shù)字化管理系統(tǒng)（以下簡(jiǎn)稱“數(shù)字填埋”系統(tǒng)）于2013年開始進(jìn)行規(guī)劃設(shè)計(jì)，2014年2月實(shí)施建設(shè)。通過6個(gè)月的項(xiàng)目實(shí)施及試運(yùn)行，系統(tǒng)各項(xiàng)功能均達(dá)到設(shè)計(jì)要求，運(yùn)行穩(wěn)定，并于2014年11月完成了項(xiàng)目整體驗(yàn)收。

通過“數(shù)字填埋”系統(tǒng)的實(shí)施，有效解決了填埋場(chǎng)運(yùn)營(yíng)過程中面臨的管理難題，有利于填埋堆體性狀的定期測(cè)繪和三維展示，壓實(shí)密度的精確測(cè)量，填埋場(chǎng)人員、設(shè)備的考核管理，作業(yè)計(jì)劃的科學(xué)制定；提高了填埋場(chǎng)的安全性、經(jīng)濟(jì)性和環(huán)境保護(hù)水平，提高了老港填埋場(chǎng)整體運(yùn)營(yíng)管理水平。

2.1 實(shí)施原則

1） 統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，保證長(zhǎng)效。系統(tǒng)以最終實(shí)現(xiàn)“智慧填埋”為綜合藍(lán)圖，建立信息系統(tǒng)數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)和信息系統(tǒng)監(jiān)管配套制度，形成長(zhǎng)效管理機(jī)制，保證信息庫內(nèi)數(shù)據(jù)信息的準(zhǔn)確性和惟一性。

2）技術(shù)更新，不斷發(fā)展。根據(jù)填埋場(chǎng)管理的發(fā)展方向，對(duì)重難點(diǎn)技術(shù)環(huán)節(jié)“先鋪墊、再深化”，同時(shí)注重技術(shù)學(xué)習(xí)與引進(jìn)，保證系統(tǒng)長(zhǎng)久應(yīng)用。

3）立足實(shí)際，實(shí)用領(lǐng)先。系統(tǒng)設(shè)計(jì)以切實(shí)解決老港填埋場(chǎng)管理難題為宗旨，以技術(shù)成熟、穩(wěn)定、領(lǐng)先為應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)。

2.2 整體設(shè)計(jì)

2.2.1 整體架構(gòu)設(shè)計(jì)

“數(shù)字填埋”系統(tǒng)基于GPS系統(tǒng)、在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)和中央監(jiān)控（CCTV）系統(tǒng)構(gòu)架；3套系統(tǒng)集成融合，共用一個(gè)工作站，實(shí)現(xiàn)監(jiān)控、監(jiān)測(cè)、數(shù)據(jù)傳輸、數(shù)據(jù)處理與分析、安全管理、績(jī)效管理、遠(yuǎn)程控制等功能。

2.2.2 系統(tǒng)拓?fù)湓O(shè)計(jì)

系統(tǒng)以物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)為基礎(chǔ)，以有線及無線傳輸網(wǎng)絡(luò)為支撐，實(shí)時(shí)采集車輛運(yùn)行數(shù)據(jù)、垃圾計(jì)量稱重?cái)?shù)據(jù)、環(huán)境監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)、堆體地形數(shù)據(jù)、臭氣數(shù)據(jù)等信息，傳輸和存儲(chǔ)相關(guān)數(shù)據(jù)、圖表等，運(yùn)用系統(tǒng)化的數(shù)據(jù)處理分析方法和系統(tǒng)建模手段，定制面向填埋作業(yè)過程管理、周邊環(huán)境監(jiān)測(cè)管理及庫容建模預(yù)測(cè)等應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)老港填埋場(chǎng)的數(shù)字化有效管理。

2.3 實(shí)施功能介紹

老港“數(shù)字填埋”系統(tǒng)建設(shè)以“堆體及作業(yè)面管理”為核心，以“三維展示”為亮點(diǎn)，以實(shí)現(xiàn)老港“智慧填埋”為目標(biāo)，最終建成了1套平臺(tái)、9大子系統(tǒng)。1套平臺(tái)指老港填埋場(chǎng)數(shù)字化管理平臺(tái)，9大子系統(tǒng)包括車輛作業(yè)管理子系統(tǒng)、作業(yè)油耗管理子系統(tǒng)、違規(guī)預(yù)警子系統(tǒng)、堆體體形與庫容管理子系統(tǒng)、成本管理子系統(tǒng)、臭氣控制子系統(tǒng)、作業(yè)面控制子系統(tǒng)、后臺(tái)管理子系統(tǒng)、手持端管理子系統(tǒng)等。

2.3.1 車輛作業(yè)管理子系統(tǒng)

車輛作業(yè)管理面向的是填埋作業(yè)庫區(qū)的推土機(jī)、挖掘機(jī)和垃圾運(yùn)輸?shù)茸鳂I(yè)車輛，通過車輛安裝智能一體機(jī)設(shè)備，可有效控制車輛有效作業(yè)范圍、作業(yè)面積及作業(yè)任務(wù)執(zhí)行情況，并對(duì)車輛不按區(qū)域、路線等違規(guī)作業(yè)行為實(shí)時(shí)報(bào)警，從而提升填埋作業(yè)面的作業(yè)效率。

鑒于填埋場(chǎng)作業(yè)區(qū)域及車輛作業(yè)類型的特殊性，系統(tǒng)除實(shí)現(xiàn)車輛作業(yè)位置、作業(yè)軌跡、作業(yè)任務(wù)統(tǒng)計(jì)3大常規(guī)功能基礎(chǔ)上，通過積極創(chuàng)新，實(shí)現(xiàn)了2大吻合填埋作業(yè)車輛監(jiān)管的亮點(diǎn)功能。

1）建立老港填埋場(chǎng)作業(yè)區(qū)域圖層，劃分出每個(gè)作業(yè)功能區(qū)，包括生活垃圾填埋區(qū)、污泥填埋區(qū)等。對(duì)作業(yè)區(qū)每個(gè)作業(yè)面進(jìn)行精確劃分，便于對(duì)日常車輛作業(yè)范圍和作業(yè)規(guī)則的精確化管理，如圖1所示。

圖1 老港五期作業(yè)區(qū)域圖層展示

2）作業(yè)任務(wù)在線調(diào)度，監(jiān)控中心可以實(shí)時(shí)批量調(diào)度車輛或駕駛員，傳達(dá)實(shí)時(shí)任務(wù)到具體的人員，提高任務(wù)傳遞效率。

2.3.2 作業(yè)油耗管理子系統(tǒng)

跟蹤車輛的實(shí)時(shí)油耗情況，實(shí)時(shí)掌握車輛油量數(shù)據(jù)，智能判斷加油的情況以及異常油耗降低的行為，自動(dòng)生成車輛公里油耗等油量分析報(bào)表，對(duì)偷油、漏油等行為實(shí)時(shí)報(bào)警，如圖2所示。

圖2 車輛作業(yè)歷史油耗曲線與軌跡聯(lián)動(dòng)

2.3.3 違規(guī)預(yù)警子系統(tǒng)

對(duì)車輛作業(yè)面進(jìn)行電子圍欄的設(shè)置，包括越線、越界、超速等行為，根據(jù)車輛當(dāng)前的位置、車輛的設(shè)置違規(guī)類型及設(shè)置范圍，判斷出車輛的違規(guī)情況。當(dāng)車輛出現(xiàn)違規(guī)時(shí)，產(chǎn)生報(bào)警并在平臺(tái)中發(fā)出警告，如圖3所示。

圖3 車輛運(yùn)行情況總報(bào)表

2.3.4 堆體體形與庫容管理子系統(tǒng)

系統(tǒng)在滿足堆體地形精密管控與庫容智能預(yù)測(cè)的同時(shí)，也在國(guó)內(nèi)垃圾填埋運(yùn)營(yíng)管理領(lǐng)域創(chuàng)新了3大管理手段，具體包括：①填埋堆體三維展示，可對(duì)堆體進(jìn)行放大、縮小、旋轉(zhuǎn)方式的查看，實(shí)現(xiàn)了縱切、橫切功能剖面分析，以及堆體的走勢(shì)與設(shè)計(jì)形體的比較（見圖4）。②壓實(shí)密度管理，基于三維地形管理及進(jìn)場(chǎng)垃圾量數(shù)據(jù)，獲取時(shí)間段內(nèi)的質(zhì)量差與體積差，通過系統(tǒng)智能運(yùn)算可查看時(shí)間段內(nèi)的垃圾壓實(shí)密度（見圖5）。③填埋庫容智能分析，根據(jù)設(shè)計(jì)庫容總體積與現(xiàn)有堆體的總體積，計(jì)算出剩余庫容，并根據(jù)垃圾量與密度，預(yù)測(cè)可使用年限，給管理者提供數(shù)據(jù)分析（見圖6）。

圖4 堆體三維展示-多切面對(duì)比曲線

圖5 作業(yè)面壓實(shí)密度分析

圖6 填埋庫容預(yù)測(cè)分析

2.3.5 臭氣控制子系統(tǒng)

臭氣管理用于應(yīng)對(duì)和解決填埋場(chǎng)目前普遍存在臭氣擾民問題。其基于臭氣監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)、氣象數(shù)據(jù)，系統(tǒng)架設(shè)臭氣影響模型，對(duì)臭氣的影響范圍、程度進(jìn)行智能評(píng)價(jià)，同時(shí)實(shí)現(xiàn)臭氣控制措施確定（源頭消減、噴霧除臭）等，如圖7所示。

圖7 臭氣評(píng)價(jià)分析

2.3.6 作業(yè)面控制子系統(tǒng)

基于手持智能終端采集的位置數(shù)據(jù)上傳到系統(tǒng)，系統(tǒng)根據(jù)定位信息智能分析測(cè)算作業(yè)面的面積，根據(jù)當(dāng)天的垃圾經(jīng)常量，測(cè)算出面量比，讓管理者根據(jù)數(shù)據(jù)提前判斷決策下一步的堆體走向。

日常對(duì)作業(yè)面覆蓋情況通過手持端拍照并上傳數(shù)據(jù)到系統(tǒng)，同時(shí)復(fù)核人員可以對(duì)當(dāng)天的覆蓋情況進(jìn)行抽查復(fù)核，有效提高日常監(jiān)管力度。通過蒼蠅密度、滲瀝液的日?；芾恚梢暂p松追溯日常的作業(yè)生產(chǎn)情況。

2.3.7 成本管理子系統(tǒng)

成本管理實(shí)現(xiàn)填埋場(chǎng)日常物料、勞保用品、車輛配件等成本消耗物資的精細(xì)化管控，對(duì)物資出入庫、庫存及盤點(diǎn)情況進(jìn)行記錄，對(duì)安全設(shè)施進(jìn)行定期檢查等功能。

2.3.8 后臺(tái)管理子系統(tǒng)

對(duì)部門、人員、角色、權(quán)限進(jìn)行管理配置，控制整個(gè)系統(tǒng)的人員的基本信息及權(quán)限。權(quán)限包括系統(tǒng)模塊權(quán)限、手持端模塊權(quán)限、操作權(quán)限。

2.3.9 手持端管理子系統(tǒng)

手持端管理實(shí)現(xiàn)填埋作業(yè)重要指標(biāo)、現(xiàn)場(chǎng)圖文數(shù)據(jù)采集的上傳，作為系統(tǒng)數(shù)據(jù)的重要來源，可提高數(shù)據(jù)采集頻率、優(yōu)化作業(yè)區(qū)域管控效率，對(duì)作業(yè)面臭氣控制、有效覆蓋面管理等起到很好的輔助作用。

3 實(shí)施分析

3.1 實(shí)施經(jīng)驗(yàn)總結(jié)

①強(qiáng)化組織領(lǐng)導(dǎo)，建立一支以分管副總（或分管場(chǎng)長(zhǎng)）為項(xiàng)目組組長(zhǎng)的項(xiàng)目小組，明確建設(shè)方、施工方及設(shè)計(jì)方的項(xiàng)目組人員職責(zé)。②先簡(jiǎn)后難，初期以數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)積累為基礎(chǔ)，中期以智能采集、數(shù)據(jù)校驗(yàn)為依托，后期以數(shù)據(jù)分析、智能預(yù)警為重點(diǎn)。建議分期推進(jìn)填埋場(chǎng)信息化工作。③重視前期需求分析工作，特別是需求調(diào)研過程中需要與相關(guān)業(yè)務(wù)科室進(jìn)行密切溝通，需求評(píng)審階段必須召集相關(guān)領(lǐng)導(dǎo)參加。④例會(huì)機(jī)制不可或缺，通過建立項(xiàng)目周例會(huì)機(jī)制，對(duì)每周工作進(jìn)展進(jìn)行掌控，并對(duì)存在的問題進(jìn)行及時(shí)協(xié)調(diào)，從而確保項(xiàng)目工期。⑤確保系統(tǒng)的易用性，重視系統(tǒng)易用方面的設(shè)計(jì)，例如簡(jiǎn)化人工操作環(huán)節(jié)等，從而確保系統(tǒng)能使用得起來。

3.2 實(shí)施效益

通過“數(shù)字填埋”系統(tǒng)項(xiàng)目的實(shí)施，老港五期運(yùn)營(yíng)管理水平顯著提高，填埋作業(yè)有效性、突發(fā)情況反應(yīng)效率得到進(jìn)一步提升，具體實(shí)施效益主要包括：①對(duì)車輛進(jìn)行遠(yuǎn)程管理調(diào)度；通過油耗系統(tǒng)、違規(guī)預(yù)警，提高對(duì)車輛的管理力度。②分析臭氣的影響，提前采取除臭措施，減少臭氣污染。③提高日常作業(yè)面的管控，控制面量比控制在合理范圍內(nèi)，降低作業(yè)風(fēng)險(xiǎn)。④有效管理耗材的使用情況，降低成本的支出。⑤控制堆體的坡段走勢(shì)，減少堆體滑坡的發(fā)生。⑥控制填埋過程，降低填埋成本，提高有效庫容和使用年限。⑦有效管理日常作業(yè)人員的工作情況，提高對(duì)作業(yè)人員日常工作的監(jiān)管，通過數(shù)據(jù)，提供管理的依據(jù)性，提高管理人員的工作效率。

4 結(jié)論與展望

4.1 結(jié)論

1）老港固廢綜合處置基地通過本項(xiàng)目的實(shí)施，提高了填埋場(chǎng)的安全性、經(jīng)濟(jì)性、環(huán)境保護(hù)水平及填埋場(chǎng)運(yùn)營(yíng)管理水平；降低了填埋成本，增加了有效庫容和使用年限；滿足了填埋場(chǎng)遠(yuǎn)程管理和與市民溝通的需要。

2） 本項(xiàng)目采用最先進(jìn)的現(xiàn)場(chǎng)自動(dòng)監(jiān)測(cè)設(shè)備、可靠的系統(tǒng)軟件構(gòu)架和先進(jìn)的監(jiān)測(cè)分析軟件系統(tǒng)，依托國(guó)內(nèi)領(lǐng)先的研究單位，其實(shí)施是非常有價(jià)值的，對(duì)國(guó)內(nèi)類似項(xiàng)目也具有良好的示范作用。

3）通過老港“數(shù)字填埋”系統(tǒng)的建設(shè)探索與實(shí)踐，可以發(fā)現(xiàn)我國(guó)垃圾填埋場(chǎng)運(yùn)營(yíng)管理水平與國(guó)外先進(jìn)水平還有較大差距，以信息化助推填埋場(chǎng)運(yùn)營(yíng)管理水平是大勢(shì)所趨。

4.2 展望

老港“數(shù)字填埋”系統(tǒng)是建立在老港五期綜合填埋場(chǎng)的日常運(yùn)營(yíng)基礎(chǔ)上的，在后期的試運(yùn)營(yíng)階段需不斷地升級(jí)和完善，在后期的開展中可將衛(wèi)生填埋涉及的相關(guān)方納入管理系統(tǒng)，并從以下幾方面著手考慮。

1）鞏固現(xiàn)有系統(tǒng)的成果，擴(kuò)大實(shí)施范圍，例如車輛作業(yè)監(jiān)管將逐步延伸到場(chǎng)內(nèi)70余輛垃圾集裝箱運(yùn)輸車等。

2）完善臭氣監(jiān)測(cè)及控制功能，通過增加自動(dòng)氣象站、臭氣智能監(jiān)測(cè)終端等，實(shí)現(xiàn)臭氣中典型氣體（H2S、NH3）濃度的自動(dòng)監(jiān)測(cè)和擴(kuò)散的智能分析，建立分級(jí)預(yù)警機(jī)制，確保除臭措施的有效執(zhí)行。

3）增加水體監(jiān)測(cè)功能，通過自動(dòng)監(jiān)測(cè)與人工監(jiān)測(cè)相結(jié)合的方式，實(shí)現(xiàn)地表水分流量監(jiān)測(cè)與分析、堆體水位監(jiān)測(cè)與分析、導(dǎo)排層水位監(jiān)測(cè)與分析、調(diào)節(jié)池水位及水量管理、滲瀝液處理監(jiān)測(cè)與分析等。

4）增加堆體穩(wěn)定監(jiān)測(cè)功能，包括填埋堆體和堤壩的表面位移和深層位移監(jiān)測(cè)、堆體和基層沉降監(jiān)測(cè)、堆體水位監(jiān)測(cè)、監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)記錄與分析、堆體穩(wěn)定分析、緊急情況預(yù)警等功能。