物联网技术在城市生活垃圾收运系统中的应用郭娟
·环境管理·
物联网技术在城市生活垃圾收运系统中的应用
App¨CatiOnlnMSWCO¨ectiOnandTranSpOrtatiOnSyStem
w．1htheIntemetOfThingsTeChnOlOgy
郭娟1，贺文智”，吴文庆2，安
(1．同济大学污染控制与资源化研究国家重点实验室，上海
莹1，贺振1，李光明1
200092；2．上海市废弃物管理处，上海200001)
摘要：我国的城市生活垃圾收运系统因其回收率低，监管难等问题，一直受到社会的广泛关注，而物联网技术
因其可追溯性、动态性等特点，在解决该问题上表现出其显著优势。简要介绍了物联网技术的作用及其应用领域，总
结了国内外基于物联网技术的城市生活垃圾收运情况，以我国上海市餐厨垃圾收运情况为案例，对其现状和目前存在
的问题进行了总结，并结合物联网技术对餐厨垃圾信息化收运的管理方法进行了展望。
关键词：城市生活垃圾；餐厨垃圾；收运系统；无线射频识别(RFlD)；物联网
中图分类号：x705文献标识码：A
AbStraCt：Withtllepmblemsoflowrecyclingrate，poormanagement，etc．0fMSWcoⅡection粕dtraJlsportationsystemin
China，ithadbeenpaidmoreattention．However，theIntemetofThingshassigIlmcantadvantagesforitstmceability，dynamic
characteristicstosolvethisproblem．ThispaperbasedonabriefintIDductionoftheIntemetof7Ihingstechnology，summarizedits
印plic“onintypicalMSwcollectionandtransponationmodelindomesticandoVerseas．Inc鹊eofsh锄gllai，thestatIlsofthef训
wastecollectionandmmsportationsystemaIldtheexistingpmblemswerepresented．Furthe珊ore，apmpersolutionofinfbmlation
couectionaIldtL蚰sponationsystemforShanghaifbodwastewasproposedwiththecoIIlbinationoftheIntemetofThingstechnolog)r．
Keywords：MuIlicipalSolidWaste；FoodWaste；CoHection蛐dTraJlsportationsystem；Ra出oFreqIlencyIden吐cation(RFID)；
Intemet“7rhings
CLCnumber：X705
近年来，鉴于城市生活垃圾回收率低、监管
难等问题，其收运管理一直受到社会的广泛关
注。我国城市生活垃圾年产量达1．5亿t，并且以
每年8％。10％的速度递增Ⅲ，截至2010年，我国
累计堆存的城市生活垃圾量近70亿t【2】。同时，当
前国内许多城市的生活垃圾收运系统普遍面临一
系列问题：无法有效监管具有高度分散性的产生
点；源头产量无法准确、及时采集与统计；缺乏
有效的远程或在线流向监管手段；收运工作效率
低下。上述问题严重阻碍了城市化进程，亟需科
学的收运管理方法来解决。物联网技术因其可追
溯性、动态性等优点，运用到城市生活垃圾收运
系统中可加强全过程的信息收集、动态监控能
力，大大提高收运效率。
本文简要介绍了物联网技术，总结了国内外
基于物联网的城市生活垃圾收运系统现状，并以
上海市为例，在总结了现状的基础上，结合物联
网技术对餐厨垃圾信息化收运系统进行了展望。
收稿日期：2012—07—26
基金项目：国家科技支撑计划项目(2010BAK69824)
作者简介：郭娟(1987一)，女，硕士研究生。研究方向：固体废弃物资源化。E—mail：guojuan．1987@163．com
+通讯作者：hithwz@163．com
一45—
万方数据
环境保护科学第39卷第1期2013年2月
1物联网技术
物联网(IntemetofThings)技术是建立信息
化平台的基础，即通过无线射频识别(Radio
FrequencyIdentification，RFID)、红外感应器、
全球定位系统(G10balP0siti面ngsystem，GPs)、
激光扫描器等信息传感设备，按约定的协议，把
任何物品与互联网连接起来，进行信息交换和通
讯，以实现智能化识别、定位、跟踪、监控和管
理的一种网络p1。作为迅速兴起的新一代无线通
信技术，目前，物联网已广泛用于自动化、工业
制造、物流、过程管理、智能交通、医疗监控、
智能循环系统等领域n51。
在环保领域，物联网技术的应用已经成为推
动环境管理升级，加强环境信息资源高效、精准
传递的重要手段，RFID及其连用技术的应用有
效提高了作业、管理效率，在固体废弃物收运领
域表现出显著优势：
RFID技术与其它的自动识别技术(如条形码
技术、光学识别和生物识别技术)相比，具有信
息量大、抗干扰能力强、非视觉范围读写等特
性，其坚固、低水平保养、唯一识别等优点可使
垃圾收运和收费过程实现自动化瓯71；
地理信息系统(Geo印lphicalInfonIlation
System，GIS)能够实现数据获取、存储、处
理、分析和显示输出等功能。在城市生活垃圾收
运管理中，运输车辆使用管理、路线设计优化、
处理处置厂的选址等，都与特定的地理空间相联
系，具有显著的时空分布特性，这就使得GIs与
城市生活垃圾管理系统有很强的互补性嘲；
GPs可以实时和全天候地为全球范围提供高
精度的三维位置、三维速度和系统时间信息，已
广泛用于收运车辆的定位与跟踪，以及紧急路况
援助。此外，GPS可以针对目的地自动创建可行
路线，并给出建议路线规划指示，为开展收运工
作提供便利州。
2国内外物联网技术应用情况
近几年来，不少研究实例将物联网技术运用
一46一
到固体废弃物收运管理领域，并取得一些成果，
为城市生活垃圾信息化收运系统的管理提供了借
鉴。德国是最早把RFID技术运用在固废收运管
理中的国家之一。用RFID读取按照生产厂家和
产品序列号分配的垃圾桶信息，通过德国联邦废
弃物处理协会把垃圾桶的信息提供给各分属的垃
圾运输公司，然后把信息发送给相应的垃圾收集
车和垃圾收集车手动读取设备，通过车载
RFID装置记录和储存数据，最终再汇总到废弃
物处理协会进行统计分析n卅。在欧洲，部分城市
已建立了基于RFID的城市生活垃圾收运体系，
从源头进行监管，并根据家庭垃圾产量采取
“Payasyouthrow”生产者收费制度，取得了一
定成效””。Maheret“12，13针对马来西亚出现的日
益严峻的固体废弃物管理问题，为了提高工作效
率和精细化数据管理，聚焦收运环节载体垃圾箱
和车辆，通过载体上搭载的RFID标签、GPs等信
息化装置及车载自动称重系统建立了自动化的固
体废弃物监测系统，从而对固体废弃物进行有效
跟踪和实时监管。
在国内，基于物联网的城市生活垃圾信息
化收运管理也初见成效。李祥“41针对武汉市城
市生活垃圾前端控制不受重视、运输成本高、
效率低等问题，提出了构建基于物联网技术的
武汉市再生资源循环管理信息平台，其功能结
构见图1。
武汉市再生资源管理信息平台
鼍D繁厂i磊丁——～m标签
／±、
图1武汉市再生资源管理信息平台功能结构图
利用红外感应采集垃圾信息，实现垃圾自动
分类，然后将RFID标签贴在收集装置上，在收
运过程中通过运输设施上的RFID读写器和GPs装
置及时与管理信息平台互联更新信息，从而实现
垃圾的智能收集、智能运输、智能处理全程信息
化监控与管理。上海市政府从2010年起着力推动
基于物联网的信息技术在城市生活垃圾收运领域
万方数据
物联网技术在城市生活垃圾收运系统中的应用郭娟
应用的试点工程。上海成生科技有限公司开发了
以计算机、GIS、GPS以及通讯等物联网技术为
基础，以处置和中转场所为起点的城市生活垃圾
物流综合监管平台、生活垃圾物流信息系统、物
流应急调度与指挥系统和物流信息共享与服务平
台，自2010年试运行以来，已成功实现了全市生
活垃圾物流平衡的实时监控和调度管理、各中转
和处置场所实时作业量的跟踪查看，完成了物流
统计分析报表的查询及打印，并即时获取和了解
全市生活垃圾物流的共享信息。该系统的应用改
变了原有人工查询分析数据统计报表的工作方
式，使得工作效率提高了30％。
对某些特殊废弃物，如电子垃圾、危险废弃
物等，不少学者结合废弃物自身特性，对其收运
环节管理进行研究。鉴于危险废物高污染、高危
险的特性，其储存和运输过程管理显得尤为重
要。Luetaln别提出了基于RFID、GPRS、GIS技术
的智能危险废物调度管理系统，该系统提供了客
观、准确的污染控制依据，并在此基础上明确了
生产者与收运人员的责任和义务，使管理工作有
序开展。电子垃圾因其环境污染性和资源再生性
的特性，其收运系统同样受到广泛关注。上海金
桥再生资源市场经营管理有限公司在全国首先尝
试将物联网技术应用到电子垃圾回收平台，通过
识别消费者贴在电子废弃物上条形码，利用环保
积分换商品等方式来激励消费者规范交投电子废
弃物，同时建立了网络电话以及社区回收网点的
综合全自动交投服务网络体系、回收物流体系、
监控追踪体系、信息服务体系和统计分析决策体
系5大系统”研。邴旭卫等“刀利用RFID技术优势，
提出了一种适合我国废旧家电管理的信息管理系
统，对家电产品生命周期整个过程进行安全跟踪
管理，不仅使得资源有效回收利用，同时为相关
管理部门提供了决策支持。
3上海市餐厨垃圾收运现状与展望
上海作为我国一个人口密集、高速发展的城
市，其生活垃圾收运管理问题不容忽视。餐厨垃
圾是城市有机垃圾的主要成分，在城市生活垃圾
中占有很大比重，其单独收运系统的建立对城市
生活垃圾的分类回收具有非常重要的现实意义。
餐厨垃圾，是指除居民日常生活以外的食品加
工、饮食服务、单位供餐等活动中产生的厨余垃
圾和废弃食用油脂”叭。由于其环境污染性和资源
再生性彼此关联而制约，严重影响着餐厨垃圾回
收利用的全过程。餐厨垃圾除进人常规回收渠道
进行资源化处置之外，还有相当大一部分直接排
入下水道或混人生活垃圾收运及处理系统，造成
餐厨垃圾资源的流失，另外一部分废弃食用油脂
则被非法商贩加工成“地沟油”，危害人体健
康。因此，从资源合理利用、环境保护、人体健
康的角度出发，建立规范和健全的餐厨垃圾收运
体系至关重要。
3．1上海市餐厨垃圾收运现状
根据上海市市容和绿化管理局统计，目前全
市餐厨垃圾日均收运量达到675．69们，其中厨余
垃圾644．83们，废弃食用油脂30．86删。上海市
2006。2010年餐厨垃圾处置量见图2(数据来源：
上海市市容和绿化管理局)。
￡，a
图2上海市2006～2010年餐厨垃圾处置量
由图可见餐厨垃圾产生量呈现逐年上升的趋
势。上海是全国最早实施全方位餐厨废物管理的
城市，具备目前国内最为完善的厨余垃圾处理处
置体系“91。上海市共配备专用餐厨垃圾收运车辆
203辆，专业收运人员845名，收运、处置企业
94家，相比国内其他城市，其硬件设施的投资处
在国内前列。2005年1月13日，上海市人民政府
发布《上海市餐厨垃圾处理管理办法》，将餐厨
垃圾的收运管理纳入了依法管理的轨道，明确以
建立和完善覆盖全市餐厨垃圾管理网络，实现规
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万方数据
环境保护科学第39卷第1期2013年2月
范化收运体系为目标，要求厨余垃圾和废弃食用
油脂应当分类进行单独处理。
在收运系统的管理方面，上海市容环卫信息
中心和上海锐帆信息科技有限公司自2007年起共
同合作开发了餐厨垃圾流向实时监控系统并投人
运行。该系统运用RFID技术和数据库管理实现
了收运车辆进出餐厨处置厂的实时自动识别、全
市餐厨处置厂的实时联网、餐厨垃圾流向统计和
分析等功能，其结构见图3。
晤石匾习
发
送
指
令
车辆进出时间
厨余垃圾质量
环卫废管处厨余流向集卜+—_应用服务器
控中心环卫信息化平台r_+—1塑堡虚墅墨鲞
i堡垄笪昼
工作站市、区环卫局
图3厨余垃圾流向结构
餐厨垃圾收运车从各收运采集点将餐厨垃圾
运送到指定的餐厨处置厂，由RFID阅读器识别
其进出厂时间和车号以获得各个处置厂的垃圾流
向状态信息，通过互联网进行实时联网，自动将
信息汇总到市容环卫信息中心的系统服务器上，
及时上传给市废管处的相应业务管理人员，并实
现自动统计，报表分析等功能。
自2011年起，从浦东等示范区开始，针对城
市生活垃圾中分类出来的“湿垃圾”厨余果皮，
将逐步实现从源头到末端处置点的信息化收运管
理，包括进行源头车载称重，并运用GIS、GPS等
信息化手段实现对收运车辆过程追踪和监管。
目前，上海市在餐厨垃圾信息化收运管理方面
的工作尽管取得了一定进展，但仍存在一些问题需
要改进，主要表现在：源头垃圾产生点未纳人收运
管理系统，从而和现存的收运系统无法进行衔接；
源头和末端产物市场流向不明确，过程监管难，并
且在收运过程中还受人工、车辆、管理等因素的限
制；收运网络不完善，覆盖范围小；厨余垃圾和废
弃食用油脂两个收运系统还缺乏统一的管理。
3．2展望
针对上述问题，结合国家“十二五”规划对
一48一
城市环境卫生管理的要求，建立科学而规范的餐
厨垃圾收运管理系统对上海市环卫管理工作开展
具有积极意义。在借鉴国外经验和目前上海市餐
厨垃圾流向监控系统展开的基础上，本文对一种
较为完善的基于物联网的餐厨垃圾信息化收运方
式进行了展望，其流程如下：
采取厨余垃圾和废弃食用油脂分开收运但统
一由信息化管理平台管理和调度的原则，确定日
产日清，定点、定时、固定容器的收集方式。整
个收运管理流程见图4。
信
息
化
管
理
亚
念
用户管理访问控制系统
外部接口系统
数据库管理系统
车辆调度系统
决策支持分析系统
流向动态实时监控系
数据自动统计生成报表系统
数据智能查询公共平台系
紧急事故响应系统
人员作业考勤系统
图4基于物联网的餐厨垃圾收运管理流程
图4可见，在每个源头产生单位，配装具有
唯一识别码的RFID标签的固定容器，当车辆进
行收运时，其搭载的RFID阅读器自动识别该点
的收运时间、车辆车号、垃圾产生点和固定容器
编号信息；由车载称重系统对餐厨垃圾进行称
重，将源头产生点信息自动传输至信息化管理平
台；GIs、GPs装置安装于收运车辆，便于运输
过程中地理信息的识别和信息化平台对车辆及时
路线的优化、追踪和调度；在到达处置厂后，由
无线识别基站组，自动识别餐厨垃圾收运车的车
号并记录收运车的出入时间信息，称重系统核对
其收运量信息。而后，经处置的资源化产物需要
处置企业上报其流向，并由管理者将信息录入至
信息化管理系统，便于规范餐厨垃圾资源化产物
的市场流向。
信息化收运管理平台将厨余垃圾和废弃食用
万方数据
物联网技术在城市生活垃圾收运系统中的应用郭娟
油脂的收运过程统一管理，以确保管理人员可远
程或在线及时掌握餐厨垃圾流量和流向信息，进
而达到高效监管的目的。在此基础上，主要完成
各个环节产生车辆、时间、计重、地理位置、物质
流向等数据信息的存储、交换、管理、控制和及
时反馈。此外，系统还能实现自动数据统计、数据
挖掘和分析、报表生成、智能查询等管理功能。
上述基于物联网的餐厨垃圾收运管理系统可
实现源头产生、收运、处置、市场流通全过程的
有效管理，弥补源头产生点和末端处置产物未纳
人收运体系的不足，并且将厨余垃圾和废弃食用
油脂两条收运线路的管理统一到—个信息化的收运
平台，大大提高收运工作效率，降低收运成本。
该系统将提供从源头到过程再到处置整个环
节的动态无线自动收集数据平台，为合理分配换
位资源、实现精细化管理提供基础，并为管理者
制定规划、预测和决策提供依据；可实现信息共
享，也使得整个收运信息透明化、公开化，给公
众提供监督平台，保障其知情权；从源头切断
“地沟油”来源，避免餐厨废弃物直接作为饲料
进入到食物链中，为食品安全提供保障；可有效
解决餐厨垃圾因排人下水道或混入生垃圾处理系
统造成的资源浪费和环境污染的问题，监督和反
馈餐厨垃圾源头的质和量，为相关部门奖惩制度
的建立提供依据。
尽管物联网技术在垃圾收运领域应用带来了
管理技术上的突破，但系统的建立、管理和维护
离不开政策立法支持、机制的协调，公民环保意
识增强。制定相关法规政策及配套措施是餐厨垃
圾管理的基础，实行政府扶持下市场运作的机制
是餐厨垃圾管理的重要形式，公众意识是餐厨垃
圾规范化管理的源动力。此外，在管理同时，还
需充分结合我国国情考虑现行物联网技术发展存
在障碍：我国信息化的总体水平、实施RFID成
本费、行业标准、RFID关键技术、商业模式和
信息安全等问题m’2”。
4结语
物联网等信息技术的飞速发展，打破了物理
基础设施与IT技术分离的传统思维，建立一个科
学高效的城市生活垃圾收运系统解决资源浪费，
环境污染等问题，势必会成为垃圾收运管理工作
的未来趋势。虽然目前上海市餐厨垃圾收运工作
取得了一定成果，但对于存在的问题，还需结合
我国国情并借鉴国内外开展基于物联网技术的固
体废弃物收运系统研究所取得的丰富经验，来建
立一个完整的基于物联网技术的上海市餐厨垃圾
收运系统。
参考文献
【1]阎宪，马江雅，郑怀礼．完善我国城市生活垃圾分类回收标准的建
议【J】．环境保护，2010，(15)：44-46．
【2]王芳芳，秦侠，刘伟．城市生活垃圾收集与运输路线的优化咖．四
川环境，2010，29(4)：115一119．
【3]吴劲松．物联网发展情况研究们．广西通信技术，2011，(4)：57—60．
【4]Lu酒Atzori，AntonioIe氇Giac锄oMomb№111eIntemet0fThings：A
survey[J】．ComputerNetworks，20lO，54(15)：2787—2805．
【5】NatllaljeMin0Il''嘶dSiIrlph—Ryl．Fr咖d忙In胁let0fthir睁t0tIleInt即1et
oft}lephysicalwod岍cor叩tesRend∞P}删que，2011，12④：669_674．
【6]丁治国．RFID关键技术研究与实现【D】．合肥：中国科技大学博士论
文，2009．
【7]wyatt，J．M双imizingw鹪teM粕agementEmciencythIDugIltheuseof
RFID【z】．Tex∞In8tnlments，2008，1—8．
【8】王华，毕贵红，李劲．城市生活垃圾智能管理【M】．北京：冶金
工业出版社。2009．
p】Kumar，s．，&Kevin，B—Theevolutionofglob8lpositioningsystem(GPs)
technology【J]．ScienceEducation蛐d1khnolo盯，2002，ll(1)：59—80．
【lO】邱江，赵静，周倚天．RFID技术在固体废物收运管理中的应用
[J】．环境卫生工程，2009，17(6)：l一2．
[1l”bdoli，S．RFIDApplicationinMunicipals0Udw∞teM¨agement
System【J】Int．J．Envimn．Res，2009，3(3)：447-454．
[12]MallerArebey，M．A．HaIlIl蚰，H鹊s蚰B鹪ri，R．A．BegIlm，Huda
AbdullaII．InteP日tedtechnoIogiesfbrsohdwastebinInonitoring
8ystem【J]．EnvironMorIitAssess，20ll，177(14)：399—408．
[13】M．A．H蚰n柚，MaIlerArebey，R．A．Begum，H船s肌B聃ri．Radio
FreqIlenoyIdentication(RnD)柚dcommunicad蚰tech∞logiesfor
solidw聃tebinandtmckmonitoringsystem叨．w鹅teM明agement
20ll，31(12)：2406—2413
【14降祥．基于物联网技术的再生资源管理信息平台研究m．现代情
报，20ll，3l(12)：59“2．
【15】LuHuida''FanBingchen，YuanLiheng，eta1．RnD—B瓢}edH彤laldous
wasteManagementPlatformEstablishment【J】．Procedia
En舀neeri“g，2012，29：4-8．
【16】冯刑萍，袁丹，刘芳．利用物联网打造再生资源社会回收平台
【J】．可回收资源和循环经济，20ll，4(9)：3l一32．
【17】邴旭卫，赵鹏．基于RFID技术的废旧家电回收信息管理系统的
研究与开发【J】．家电科技，2007，(5)：45-47．
【18】上海市人民政府令第45号．上海市餐厨垃圾处理管理办法，2005．4l
【19】王莉．餐厨废物回收利用管理研究【D】．天津：天津大学，2009．
[20]赵宇．RFID技术在物联网中应用【J】．信息与电脑，2010，(12)，146．
[2】】温良．我国物联网发展中存在的问题思考册．广东科技，2012，
9(7)：194—195．
一49—
万方数据
物联网技术在城市生活垃圾收运系统中的应用
作者：郭娟，贺文智，吴文庆，安莹，贺振，李光明，
作者单位：郭娟,贺文智,安莹,贺振,李光明,(同济大学污染控制与资源化研究国家重点实验室,上海,200092)，吴文
庆(上海市废弃物管理处,上海,200001)
刊名：环境保护科学
英文刊名：EnvironmentalProtectionScience
年，卷(期)：2013,39(1)
本文链接：http://d.g.wanfangdata.com.cn/Periodical_hjbhkx201301010.aspx
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