CN105117856A - 一种基于三维库容分析预测技术的智能填埋场管理系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种智能管理系统，具体地说，是一种基于三维库容分析预测技术的智能填埋场管理系统，包括业务管理模块、日常运营管理模块和应急模块，其特征在于，所述业务管理模块包括填埋场作业管理系统、作业车辆监管系统、视频监控系统、污染排放监测系统和堆体稳定监控系统；所述日常运营管理模块包括日常办公管理系统和公共服务系统；所述应急模块包括日常调度系统、紧急指挥系统和中控室建设，本发明实现了车辆出入自动控制、数据自动化记录、称重情况远程查看，实现对填埋场作业车辆位置轨迹的实时监管，采集车辆作业量、作业状态等信息，对车辆油耗进行管理，对车辆异常情况进行监测。

Description

一种基于三维库容分析预测技术的智能填埋场管理系统

技术领域

本发明涉及一种智能管理系统，具体地说，是一种基于三维库容分析预测技术的智能填埋场管理系统。

背景技术

填埋进场量是判断填埋场库容的重要依据，并且直接影响垃圾处置费用的核算，此外“十二五”全国城镇生活垃圾无害化处理设施建设规划中明确提出，“加强城镇生活垃圾无害化处理设施建设和运营信息统计”，其中包括生活垃圾无害化处置量等信息。

目前大部分填埋场计量方式主要分为两种：一、地磅称重，人工记录，记录过程中容易出现漏记、错记等问题，且对于后期垃圾量数据统计带来巨大工作量；二、地磅称重，本地记录，在方法一的基础上便捷程度有了较大提高，但地磅房一般离办公区域较远，了解地磅房车辆出入及实时称重信息并不及时。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种基于三维库容分析预测技术的智能填埋场管理系统，具体技术方案为：一种基于三维库容分析预测技术的智能填埋场管理系统，包括业务管理模块、日常运营管理模块和应急模块，业务管理模块包括填埋场作业管理系统、作业车辆监管系统、视频监控系统、污染排放监测系统和堆体稳定监控系统；日常运营管理模块包括日常办公管理系统和公共服务系统；应急模块包括日常调度系统、紧急指挥系统和中控室建设。

本发明的进一步改进，业务管理模块的填埋场作业管理系统包括进场垃圾量管理子系统，作业车辆监管系统包括车辆作业位置管理子系统、作业轨迹查询子系统、车辆作业量考核子系统、作业人员安全保障子系统、油耗管理子系统、作业状态管理子系统和车辆作业调度子系统，污染排放监测系统包括臭气管理子系统、水管理子系统、环境监测子系统和作业面环境控制子系统，堆体稳定监控系统包括堆体体型管理子系统、堆体压实密度管理子系统、堆体沉降分析管理子系统、堆体库容管理子系统和堆体稳定监控子系统。

本发明的进一步改进，日常运营管理模块的日常办公管理系统包括物资管理子系统、人员管理子系统和库区环境评价子系统，公共服务系统包括信息发布管理子系统和市民体验管理子系统。

本发明的进一步改进，业务管理模块的污染排放监测系统包含的臭气管理子系统还包括臭气数据管理子模块、气象数据管理子模块、臭气评价分析子模块和臭气控制管理子模块；水管理子系统还包括渗滤液产生量监测子模块、地表水分流量监测子模块、堆体水位监测子模块、导排层水位监测子模块、调节池水位及水量管理子模块和渗滤液处理监测与分析子模块；环境监测子系统还包括地下水质量监测子模块、地表水质量监测子模块、大气质量监测子模块、土壤质量监测子模块和监测数据统计分析子模块。

本发明的进一步改进，管理系统安装有自动识别终端、道闸机及红外对射系统，对进出填埋场车辆配备统一电子车牌，保证进出场时间、总量等信息的在线监管，实现了垃圾填埋场地磅称重数据的在线采集、实时传输及查看。

本发明的进一步改进，填埋场作业车辆为填埋钩机和填埋压实车，管理系统利用环卫车辆专用监控一体机，实现对填埋场作业车辆位置轨迹的实时监管，采集车辆作业量、作业状态信息，对车辆油耗进行管理，对车辆异常情况进行监测；并通过车载调度屏及即时语音通讯系统对作业车辆进行实时调度。

本发明的有益效果：本发明实现了车辆出入自动控制、数据自动化记录、称重情况远程查看，实现对填埋场作业车辆位置轨迹的实时监管，采集车辆作业量、作业状态等信息，对车辆油耗进行管理，对车辆异常情况进行监测；并通过车载调度屏及即时语音通讯系统对作业车辆进行实时调度。

附图说明

图1是本发明的结构示意图。

具体实施方式

为了加深对本发明的理解，下面将结合附图和实施例对本发明做进一步详细描述，该实施例仅用于解释本发明，并不对本发明的保护范围构成限定。

实施例：如图1所示，一种基于三维库容分析预测技术的智能填埋场管理系统，包括业务管理模块、日常运营管理模块和应急模块，业务管理模块包括填埋场作业管理系统、作业车辆监管系统、视频监控系统、污染排放监测系统和堆体稳定监控系统；日常运营管理模块包括日常办公管理系统和公共服务系统；应急模块包括日常调度系统、紧急指挥系统和中控室建设。

业务管理模块的填埋场作业管理系统包括进场垃圾量管理子系统，作业车辆监管系统包括车辆作业位置管理子系统、作业轨迹查询子系统、车辆作业量考核子系统、作业人员安全保障子系统、油耗管理子系统、作业状态管理子系统和车辆作业调度子系统，污染排放监测系统包括臭气管理子系统、水管理子系统、环境监测子系统和作业面环境控制子系统，堆体稳定监控系统包括堆体体型管理子系统、堆体压实密度管理子系统、堆体沉降分析管理子系统、堆体库容管理子系统和堆体稳定监控子系统。

日常运营管理模块的日常办公管理系统包括物资管理子系统、人员管理子系统和库区环境评价子系统，公共服务系统包括信息发布管理子系统和市民体验管理子系统。

业务管理模块的污染排放监测系统包含的臭气管理子系统还包括臭气数据管理子模块、气象数据管理子模块、臭气评价分析子模块和臭气控制管理子模块；水管理子系统还包括渗滤液产生量监测子模块、地表水分流量监测子模块、堆体水位监测子模块、导排层水位监测子模块、调节池水位及水量管理子模块和渗滤液处理监测与分析子模块；环境监测子系统还包括地下水质量监测子模块、地表水质量监测子模块、大气质量监测子模块、土壤质量监测子模块和监测数据统计分析子模块。

管理系统安装有自动识别终端、道闸机及红外对射系统，对进出填埋场车辆配备统一电子车牌，保证进出场时间、总量等信息的在线监管，实现了垃圾填埋场地磅称重数据的在线采集、实时传输及查看。

填埋场作业车辆为填埋钩机和填埋压实车，管理系统利用环卫车辆专用监控一体机，实现对填埋场作业车辆位置轨迹的实时监管，采集车辆作业量、作业状态信息，对车辆油耗进行管理，对车辆异常情况进行监测；并通过车载调度屏及即时语音通讯系统对作业车辆进行实时调度。

在本实施例中，填埋场作业车辆主要分为两种类型，一是填埋钩机，二是填埋压实车。填埋场库区面积大，车辆存在偷懒滞留、偷油等问题，而车辆管理受距离限制；填埋场堆体到达一定高度后，作业车辆存在一定的安全隐患；日常管理或突发状况下，对车辆实施调度困难；极端天气下长期户外作业，车辆及驾驶人员的异常信息获取滞后，营救措施不及时，传统的车辆管理主要实现对车辆作业位置、轨迹监管，并不能完全满足对填埋场作业车辆的管理需求，除了车辆地理信息外，车辆作业量、作业状态等信息是填埋场作业车辆管理的重点内容。所以，填埋场作业车辆管理需结合填埋场的实际业务，做填埋场车辆特色管理，利用环卫车辆专用监控一体机，实现对填埋场作业车辆位置轨迹的实时监管，采集车辆作业量、作业状态等信息，对车辆油耗进行管理，对车辆异常情况进行监测；并通过车载调度屏及即时语音通讯系统对作业车辆进行实时调度。

本实施例中还可以设置车辆作业位置管理模块，实现对填埋场机械化作业车辆实时作业位置的在线查看和追踪，具体包括实时GIS位置、速度、方向、点火状况等信息。实现车辆超出设定时间异常停车的实时报警功能，系统通过弹出框提醒的方式提示用户，用户可忽略报警信息，也可实时给车辆发送消息。

本实施例中还设置有作业轨迹查询管理模块，实现车辆历史作业轨迹查询和回放，系统通过图形化方式的地图上回放车辆作业全过程，便于对车辆的监管。

本实施例中还可以设置车辆作业量考核管理模块，基于车载智能监管一体机采集到的车辆作业过程数据，系统运用数据分析仪对海量数据进行二次分析，实现对车辆的行驶距离、作业垃圾量（称重数据接入）等数据进行实时采集，对车辆作业量进行全面监管，实现填埋任务量化考评。

本实施例中还可以设置作业人员安全保障管理模块，具体有车辆越线作业报警：实现车辆超出规定作业路段作业的实时报警，系统通过弹出框提醒的方式提示用户，用户可忽略报警信息，也可实时给车辆发送消息；紧急呼救：车内安装“SOS”按钮，紧急情况下作业人员可触动开关，系统自动触发救援方案；救援方案：系统预设紧急求援方案，派发相应指令至相关人员及车辆，以减少救援准备时间。

本实施例中还可以设置油耗管理模块，通过车载一体机设备，实现车辆作业过程车辆油耗数据的实时采集和自动上传，对油耗异常进行在线预警，同时生成每日车辆作业里程及油耗报表，具体分为实时油耗值监测：实时采集车辆油箱的实时油量，并通过GPRS实时回传到监控中心，用户可地图点击车辆查看每辆车的实时油量数值；车辆加油数据管理：建立车辆加油档案，每次加油信息录入到系统中，系统记录每辆车当前实际油量数据。

本实施例中还可以设置作业状态管理模块，实时采集车辆装置开关状态，判断车辆的“行驶”与“作业”状态，实现对车辆作业状态的远程在线监管。

本实施例中还可以设置有车辆作业调度管理模块，基于车辆作业情况管理，通过调度信号发送终端及车载调度屏，实现由监控中心对远程作业车辆的可视化实时调度。

本实施例中的视频监控模块利用中央监视系统，对填埋场关键位置进行视频监控。主要视频监控点有：场区入口、地衡称重处、填埋作业面、场内关键交通路口、填埋场中间覆盖面、填埋气收集井、渗沥液收集点等。采用高清监控探头，视频信号传输至中央控制室，并授权给相应级别权限的人使用。远程可视化掌握填埋场全貌，大大减少不规范作业发生以及处理场安全事故的发生。填埋场有湿度大、腐蚀性气体多、灰尘多等特点，用于填埋场视频监控的探头必须满足一下特征，“防水、防雾、防腐蚀”，在雨天、雾天的情况下仍能保持完美的工作状态，长期裸露而不腐蚀。

本实施例中的臭气管理子系统包括臭气数据管理模块和气象数据管理模块。

传统的臭气数据采集方法是臭气采集员定期采集填埋场附近的臭气信息，并对之进行等级评价、记录，随着科学技术的发展，可利用臭气监测终端对臭气数据进行采集。臭气监测终端包括作业面可移动监测终端和场区周边关键点固定监测终端两种，分别设置于臭气产生源和臭气扩散路径中的关键点，实时监测臭气中典型气体（H2S、NH3）浓度，在系统中记录臭气相关数据，形成统计报表，作为臭气评价分析的基础数据。

臭气采样点分布：采样点应设在整个监测区域的高、中、低三种不同污染物浓度的地方；在污染源比较集中、主导风向比较明显的情况下，应将污染源的下风向作为主要监测范围，布设较多的采样点，上风向布设少量点作为对照；将监测区域地面划分成若干均匀网状方格，采样点设在两条直线的交点处或方格中心。每个方格为正方形，可从地图上均匀描绘，方格实地面积视所测区域大小、污染源强度、人口分布、监测目的和监测力量而定，3～6km2布一个点。若主导风向明确，下风向设点应多一些，一般约占采样点总数的60%。这种布点方法适用于有多个污染源，且污染源分布比较均匀的情况。

传统的方法是在系统中录入气象资料，包括风向、风速、气温、气压、湿度等常规气象要素，形成统计报表，作为预测和评估臭气影响范围、影响程度的基础条件。

在填埋现场建立自动气象站，自动气象站将自动测量风向、风速、气温、气压、湿度等常规气象要素，并通过信号处理和传输，作为输入数据，提供给浓度模拟系统，作为后者预测居民区的臭气浓度的基础条件。

本实施例中还设置有臭气评价分析管理模块，基于臭气监测数据、气象数据，系统架设臭气影响模型，对臭气的影响范围、程度进行智能评价。根据臭气影响评价模型，系统自动分析形成问题处理任务，如在某具体位置开启风炮或开启除臭幕墙。在系统中记录填埋场臭气处理措施，为后期臭气控制评价提供数据基础。

水污染治理与大气污染治理是填埋场环境问题的主要组成部分，填埋场涉及水管理对象包括渗滤液、堆体水位、地表水、调节池水位、导排层水位等。渗沥液属于高浓度有机废水，其中含有70多种有机物和多种重金属，渗滤液处理与排放是填埋场污水处理的重点内容，而相关水位信息直接影响堆体稳定，所以需要对上述对象进行监管。

本实施例中的水管理模块应用于填埋场渗滤液管理，其主要功能包括：渗滤液产生量监测与分析、地表水分流量监测与分析、堆体水位监测与分析、导排层水位监测与分析、调节池水位及水量管理、渗滤液处理监测与分析等。相关数据监测可选择采用人工监测或在线自动监测方式。在作业面、各抽排泵房及调节池入口设置监测点，监测设备采用电磁流量计，具备现场瞬时数据显示、累积数据显示和数据记忆、实时传输功能。

在地表水分流出口安装流量计，利用流量计对地表水流流量进行监测，可统计分析堆体地表水流量情况。

在堆体内埋设孔隙水压力传感器，自动测量并传输堆体水位。同时，辅助设置水位监测井，人工测试并传输水位数据。孔压传感器采用国际最先进的GK4500型正弦式渗压计，具有抗腐蚀能力强、测试精度高且信号稳定等特点。

在导排层内埋设孔隙水压力计，自动测量并传输层内水头。

在调节池内设置压力式水位计，自动测量并传输调节池内水位信息。

本实施例实现渗滤液水质情况的实时监管，包括对温度、pH值等参数实现在线监控。同时系统可定义水质各参数的阈值，在运行过程中超阈值具有报警功能。系统可定期生成水质运行超标情况汇总报表。保证水质达标排放，实现超标预警。

本实施例的环境监测模块应用于填埋场地下水、渗滤液、地表水、大气环境监测与数据分析。其主要功能包括：地下水监测、地表水监测、大气监测、监测数据统计分析。

地下水质量监测：利用水位计、水质监测终端等仪器监测填埋场附近地下水，包括水位、电导、pH、F-、Cl-、NO2-、NO3-、SO42-、NH4+、K+、Na+等指标。

地表水质量监测：利用电导率仪、pH计和离子色谱分析等仪器对地表水水质进行监测。

大气质量监测：在监测点位采用连续自动监测仪器对环境空气质量进行连续的样品采集、处理、分析。监测项目可以设置为必测项目和如测项目，其中必测项目可以为二氧化硫、二氧化氮、可吸入颗粒物、一氧化碳和臭氧，选测项目可以为总悬浮颗粒物、铅、氟化物、苯并芘和有毒有害有机物。

土壤质量监测：对填埋场周边土壤进行监测，以土壤环境背景为监测类型，定期对周边土壤进行监测，监测指标包括pH、阳离子交换量、镉、铬、汞、砷、铅、铜、锌、镍、六六六、滴滴涕

对环境监测过程包括的地下水、地表水、大气监测数据，进行统计分析，可自定义生成报表，如超标项统计、日常统计、监测记录统计等信息，便捷查看，支持决策。

本实施例中的作业面环境控制子系统包括作业面面积：定期采集堆体边坡地理信息，系统智能估算作业面面积，并自动记录统计；苍蝇密度：定期用粘补法或捕蝇笼法监测填埋作业区域的苍蝇密度，录入至系统，可生成不同维度的报表。

本实施例中的堆体稳定监控系统分为堆体体型管理子系统、堆体压实密度管理子系统、堆体沉降分析管理子系统、堆体库容管理子系统和堆体稳定监控子系统。

堆体体型管理子系统：测绘填埋场地图，根据定期测量和在线测量坐标数据，生成填埋垃圾堆体三维地形图。并可自由输出任意区域的平面图、剖面图、表面积、体积等信息。可实现不同时期地形图的比较，计算并输出面积、体积差，主要用于满足垃圾填埋场工程规划设计、地质勘探、土地征用等所需的基础资料。

堆体压实密度管理子系统：根据《生活垃圾卫生填埋规范》中提出要求：每层垃圾摊铺厚度应根据填埋作业设备的压实性能、压实次数及垃圾的可压缩性确定，厚度不宜超过60cm，且宜从作业单元的边坡底部到顶部摊铺；垃圾压实密度应大于600kg/m3。压实密度管理就是基于三维地形管理及进场垃圾量数据，获取时间段内的质量差与体积差，通过系统智能运算可查看时间段内的垃圾压实密度。

堆体沉降分析管理子系统：填埋过程中的沉降可增加填埋场地的垃圾消纳量,提高填埋效益,填埋场封顶后沉降持续时间较长且沉降量大,在制定填埋场地再利用计划时,尤其是用于建筑物地基或道路交通时,须引起足够的重视。结合现场实测和模拟现场条件的试验研究进行分析，选择垃圾土的主、次压缩指数，基于一定的计算方法，可对全场堆体的沉降进行预测。根据算法结合三维建模，系统可对堆体沉降进行智能分析，并直观展现。

堆体库容管理子系统：基于填埋场最大库容、垃圾进厂量趋势、堆体沉降分析三组数据，预测填埋场库容及服务年限。

堆体稳定监控子系统：应用于堆体稳定的监测、分析及紧急情况预警，其主要功能包括：填埋堆体和堤坝的表面位移和深层位移监测、堆体水位监测、监测数据记录与分析、堆体稳定分析、紧急情况预警等。监测可选择采取在线自动监测或人工监测模方式。

本实施例中的物资管理子系统可设为加油记录：在系统录入机械化作业车辆的加油情况，形成加油成本消耗记录，支持生成不同维度报表；物资管理：对物资进行计划、采购、合同、库存管理，物资需经过计划申请、审批、整理、采购、合同管理、库存管理的流程。提供合同文件的电子文档储存和管理，合同分包管理，工程合同进度控制，合同执行调整等合同辅助功能。在物资进出库引入“工作流”，实现物资精细化管理；安全运营：在系统录入填埋场安全运营相关数据。

本实施例中的人员管理子系统目的是建设填埋场人员信息资料库，包括作业人员、管理人员基本信息；并对人员的出勤情况进行统计管理。对管理人员及作业人员考勤情况进行统计分析，系统自动生成报表。可单独查看人员缺勤等情况报表。

垃圾填埋场业务涉及公共卫生、健康与环境安全，受到社会的普遍关注，需建设填埋场业务相关的信息公示平台，增加公民信任度，提高市民参与力度。本系统旨在垃圾填埋场官方信息发布以及公众参与互动的在线服务平台，具体功能包括信息发布管理、网上参观及市民体验。

因此本实施例设置有信息发布管理子系统何市民体验管理子系统，建立填埋场官方网站，实现相关信息的定期公布、相关新闻的发布，例如每日垃圾量数据的公布、大气、水、相关环境监测项的数据公布等，建设填埋场信息公示屏，向市民公示各类环保相关监测数据；建立填埋场市民体验管理子系统，公众可在线报名参加填埋场市民体验之旅，近距离了解填埋场规范化作业、精细化管理流程，尤其对臭气、水等重要监测流程进行重点展示，大大提升填埋场管理形象。

本实施例中的应急模块分为日常调度子系统、应急指挥子系统和中控室建设：日常调度管理实现环卫作业日常排班管理，对填埋场作业车辆进行日常调度，包括作业时间、走向等，在填埋场、焚烧厂综合处置的情况下，实现对进场垃圾的分流调度，保证处置场的正常运营；应急指挥子系统在特殊情况下，如安全事故、灾难性天气（如大雪等异常天气）的快速响应、应急处置，主要包括应急预案管理、调度启动管理、调度追踪管理三大功能；填埋场中控室实现对填埋场日常作业的日常管理，在紧急突发状况下触发紧急调度，对事件发生后形成快速响应机制，集合事件处理的资源，进行统一调配，保证响应速度、确保填埋全过程作业的有序、高效运转。

以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征及优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (6)

1.一种基于三维库容分析预测技术的智能填埋场管理系统，包括业务管理模块、日常运营管理模块和应急模块，其特征在于，所述业务管理模块包括填埋场作业管理系统、作业车辆监管系统、视频监控系统、污染排放监测系统和堆体稳定监控系统；所述日常运营管理模块包括日常办公管理系统和公共服务系统；所述应急模块包括日常调度系统、紧急指挥系统和中控室建设。

2.根据权利要求1所述的基于三维库容分析预测技术的智能填埋场管理系统，其特征在于，所述业务管理模块的填埋场作业管理系统包括进场垃圾量管理子系统，作业车辆监管系统包括车辆作业位置管理子系统、作业轨迹查询子系统、车辆作业量考核子系统、作业人员安全保障子系统、油耗管理子系统、作业状态管理子系统和车辆作业调度子系统，污染排放监测系统包括臭气管理子系统、水管理子系统、环境监测子系统和作业面环境控制子系统，堆体稳定监控系统包括堆体体型管理子系统、堆体压实密度管理子系统、堆体沉降分析管理子系统、堆体库容管理子系统和堆体稳定监控子系统。

3.根据权利要求2所述的基于三维库容分析预测技术的智能填埋场管理系统，其特征在于，所述日常运营管理模块的日常办公管理系统包括物资管理子系统、人员管理子系统和库区环境评价子系统，公共服务系统包括信息发布管理子系统和市民体验管理子系统。

4.根据权利要求3所述的基于三维库容分析预测技术的智能填埋场管理系统，其特征在于，所述业务管理模块的污染排放监测系统包含的臭气管理子系统还包括臭气数据管理子模块、气象数据管理子模块、臭气评价分析子模块和臭气控制管理子模块；水管理子系统还包括渗滤液产生量监测子模块、地表水分流量监测子模块、堆体水位监测子模块、导排层水位监测子模块、调节池水位及水量管理子模块和渗滤液处理监测与分析子模块；环境监测子系统还包括地下水质量监测子模块、地表水质量监测子模块、大气质量监测子模块、土壤质量监测子模块和监测数据统计分析子模块。

5.根据权利要求4所述的基于三维库容分析预测技术的智能填埋场管理系统，其特征在于，管理系统安装有自动识别终端、道闸机及红外对射系统，对进出填埋场车辆配备统一电子车牌，保证进出场时间、总量等信息的在线监管，实现了垃圾填埋场地磅称重数据的在线采集、实时传输及查看。

6.根据权利要求5所述的基于三维库容分析预测技术的智能填埋场管理系统，其特征在于，填埋场作业车辆为填埋钩机和填埋压实车，所述管理系统利用环卫车辆专用监控一体机，实现对填埋场作业车辆位置轨迹的实时监管，采集车辆作业量、作业状态信息，对车辆油耗进行管理，对车辆异常情况进行监测；并通过车载调度屏及即时语音通讯系统对作业车辆进行实时调度。