基于物联网的电子废弃物处置回收安全监控系统设计

2019-09-29 版权声明 举报文章

摘要:随着电子电器产品的日益普及,电子废弃物的处置回收成为全球的一个共同难点问题。本文围绕电子废弃物的处置回收生产过程中存在的问题,提出基于物联网的电子废弃物处置回收安全监控系统,对监控系统中所涉及的无线传感网络、RFID技术等进行介绍及设计。本文提出的电子废弃物处置回收安全监控系统可对废弃物进行全流程的监控和管理,为各级环保部门的日常监管和基金补贴审核工作提供技术保障,具有非常重要的现实意义。

关键词:物联网 电子废弃物 安全监控

中图分类号:TP277 文献标识码:A 文章编号:1007-9416(2015)09-0000-00

随着电子产品快速更新换代,大量的电子废弃物随之产生,处置不当会对环境造成重大破坏,目前我国电废弃物处置行业仍处于发展初期,存在相关技术标准规范不完善、处置生产经验不足、拆解处理作业欠规范等问题,对废弃电器电子产品污染防治和基金使用安全造成不良影响[1]。

本文针对以上问题,结合国外先进管理经验,开发基于WEB的综合监管平台,平台包括系统自动处理联动、过程监控、前端监控功能设计,将部分处置企业违规处理现象进行抓拍和过程管理,为各级环保部门对废弃电器电子产品的日常监管和基金补贴审核工作提供技术保障,系统对于提高我国废弃电器电子产品处理处置具有非常重要的现实意义。

1 电子废弃物特点

电子废弃物,俗称电子垃圾,是各种接近其“使用寿命”终点的电子产品的通称,包括各种生活用电器及生产所淘汰的电子仪器仪表等,随着科学技术的快速发展,电子技术不断升缓和价格不断下降,电子产品寿命周期越来越短,电子垃圾的产生量迅速增大。电子废弃物具有[2]:(1)数量多。电子废弃物是世界上增长最快的垃圾,比总废物量的增长速度快3倍,据专家预测,到2015年底我国电子废弃物产量将达到惊人的500万吨。(2)危害大。电子废弃物中含有大量有害物质,首先是卤素阻燃剂,由于其在燃烧或加热过程中会成为潜在的二恶英来源,需要特殊处理,以降低环境危害。其次是重金石污染,包括汞、镍、镉铅、铬等,会破坏人的神经、血液系统以及肾脏。(3)潜在价值高。电子废弃物具有很高的回收利用价值,其开发成本和所需能源远远低于矿山一次资源,被人们称为“城市矿山”,是有色金属行业的阳光产业目前世界上主要发达国家的再生资源回收总值已达到一年2500亿美元,并且仅每年15%-20%的速度增长。

所以,电子废弃物是既特殊又宝贵的资源,理应得到广泛的重视和利用。利用科学合理的方法实现电子废弃物的资源化处理对促进我国经济、环境的协调发展具有十分重要的意义。

2 关键技术

2.1 无线传感网络与视频流技术

无线传感网络(WSN)采用自身的微型自动装置,可在没有任何已确定的架构帮助下构建网络,具有组网简单、节点布置方面、耗能少、寿命长的特点,无线传感器网络在收集关于物理世界的参数信息方面以获得广泛应用。

视频流不同于传统的多媒体,它的主要特点是运用可变带宽技术,以流的形式进行数字媒体的传送,从几Kbps到若干Mbps的网络环境下,人们在都可以在线欣赏到连线不断的一定品质的视频节目,在服务器端将视频数据打包后通过包交换网络经过多次路由传送到客户端,客户端将接受到额数据重新组装后播放出来。

在电子废弃物处置安全监控过程中,将无线传感网络技术与视频流技术相结合,加快了数据和视频信息的传输效率,实现传感器数据与视频流数据实时同步,从而自动采集视频信息,为前端处理提供问题追溯依据。

2.2 RFID与图形处理技术

RFID技术是智能识别技术的一种,主要由标签、读写器和天线三部分组成,其工作机理是当标签进入磁场后,通过天线接收器发出的信号,或是以自身能量源主动发送某一频率的信号,读写器接收标签信息并译码后,送至中央信息系统进行相关处理。

图形图像处理技术最主要的组成部分就是计算机的硬件设备与图形图像处理软件。一般情况下,计算机的硬件设备的性能越高,处理图形的效果越好,图形图像处理软件的作用主要是将计算机与显示终端之间建立联系。

在电子废弃物处置过程中,采用RFID标签保证电子产品前端、过程、末端的唯一性,防止废弃品处理工艺流程的重复和遗漏,同时结合图像处理技术对现场处理图像进行分析,判断废弃品信息是否对应,防止人为目的所产生的重复处理和遗漏处理想象的发生,有利于处理合格率和基金补贴审核工作的管理。

3 系统设计

基于物联网的电子废弃物处置回收安全监控系统主要由数据采集的地磅称重系统、集成视频监控和数据分析的管理端平台组成[3],包括用于废弃电子电器处理企业的回收处理前端采集装置和废弃电子电器处理企业的流程智能分析控制装置。这些装置或设备通过4G、3G或Internet网络与位于处理企业或环保部门的废弃电子电器环保处理综合管理监管平台相连,通过监管软件实现对废弃电子电器环保处理的科学、高效、智能化管理。系统总体架构如图1所示。

图1 系统总体架构

3.1 前端采集装置设计

废弃电子电器处理企业是废弃电子电器处理的源头,必须在源头就对废弃电子电器进行严格的监管,避免处理过程不达标或其他违规行为造成的环境污染行为。采用半有源RFID技术,通过门口RFID、各流程RFID识别,获取、传输运输车辆和废弃电子电器产品的身份信息、进出时间、有无进入各流程及各流程处理时间等信息。系统前端采集装置设计如图2所示。

图2 前端采集装置设计

通过前端废弃电子电器配备的RFID标签,实时获取废弃电子电器位置、流程阶段信息;通过各流程阶段的RFID信息,智能分析出各流程处理所用时间信息; 通过各流程阶段配置的摄像机获取废弃电子电器实时处理进度流程的现场图片信息;通过RFID信息和进度流程现场图片信息的比对,综合判断流程是否合格;基于云计算和大数据挖掘技术,将废弃电器电子产品处理处置、运输、回用等数据进行存储和分析,实现废弃电器电子产品处理过程多方位监控,防止废弃电器电子产品处理过程中造成环境污染和擅自丢弃等现象[4]。

3.2 系统软件平台设计

系统软件平台采用开源WEB开发框架Struts,采用了MVC模式“分离显示逻辑和业务逻辑”能够有效的减弱业务逻辑接口和数据接口之间的耦合,并让视图层更富于变化。Struts包括了框架类、帮助类和定制的JSP标签库,以及大量基于JAVA EE Model2设计模式的应用技术,这种结构是其具有多种优点。系统软件平台架构见图3所示。

图3 系统软件平台架构

系统平台应用层提供基于废弃电子电器处理监测数据的数据分析、统计分析等一系列计算机智能处理服务,为提炼和抽象出废弃电子电器流程处理情况,实现监测数据的实时分析、历史数据分析[5]。智能处理层由数据库、数据接入模块、数据访管理模块、安全管理以及智能分析模块五个部分组成,其中数据接入模块主要有拆解生产管理信息模块、环保部废旧家电监管模块、危废处理生产管理模块、环境在线监测管理信息模块等,本监管平台可实现已有监管信息模块的无缝衔接,并对后期可能增加接入的数据模块留有接口。

4 结语

本文围绕电子废弃物的特点及处置生产过程中所存在的问题,提出了基于物联网的电子废弃物安全处置监控系统,对监控系统中所涉及的无线传感器与视频流技术、RFID与图形处理技术等进行介绍,最后对系统中的前端采集装置、系统平台进行设计。本文 提出的电子废弃物处置安全监控系统对于我国废旧家电有序回收的发展,减少自然资源的消耗,实现社会的可持续发展有着重要的意义。

参考文献

[1] 覃静.新时期计算机物联网的应用探析[J].计算机光盘软件与应用,2014(09).

[2] 王乐燕,袁莉青.物联网技术及其发展前景[J].内蒙古科技与经济,2013(06).

[3] 刘铁民.电子安全监控系统(PES)失效与控制[J].中国安全生产科学技术,2015(12).

[4] 赵润瑞.我国电子废弃物再制造现状及问题分析[J].经营管理者,2012(06).

[5] 古梅,焦瑞云.某电子废弃物处理企业职业病危害控制效果评价[J].中国城乡企业卫生,2009(10).

收稿日期:2015-08-18

作者简介:瞿国庆(1976―)男,江苏南通人,硕士,南通博士未来信息科技有限公司副总经理,职称:高级工程师,研究方向:计算机及物联网应用技术。

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