城市生活垃圾物流系统与信息化管理

城市生活垃圾物流，主要体现在以下几方面：首先，流体的特殊性，城市生活垃圾物流的流体不同于一般货物，其组分复杂、性质多变；其次，目标多重性，城市生活垃圾物流系统主要目标是满足城市环境保护及社会持续发展的需要，追求环境效益及社会效益最大化，然后才是兼顾经济效益；再次，地域性，城市生活垃圾物流系统需要结合当地特殊环境条件；最后，城市生活垃圾物流系统的建立需要全民参与。

研究背景

对于垃圾物流来说，收运的作用在于实现降低垃圾物流

城市生活垃圾物流系统与信息化管理

□ 上海市环境工程设计科学研究院张益谭和平胡建平

对于垃圾物流来说，收运作用在于实现降低垃圾物流运输成本。从整个系统来说，各个环节合理配置、协调配合可获得最大的环境、社会和经济效益，相反则会造成环境污染，劳动条件的恶化和费用支出的增加。同时，随着我国城市化进展加快，城市环境卫生管理作业范围日

益扩大，管理任务和难度呈现多重化趋势，因此，需要通过各种信息化手段来加强城市生活垃圾的高效管理。

运输成本。从整个系统来说，各个环节的合理配置、协调配合可获得最大的环境、社会和经济效益，相反则会造成环境的污染，劳动条件的恶化和费用支出的增加。但到目前为止，对城市生活垃圾物流系统的关键环节，信息采集与分析、生活垃圾源头减量、生活垃圾分类收集与转运以及物流系统的网络化等技术，还没有展开相应的研究。同时对于城市生活垃圾收运过程的物流模式也还缺乏相应的认识，没有建立相应的标准来判断其适合程度。

同时，随着我国城市化进展的加快，城市环境卫生管理

作业范围日益扩大，管理任务和难度呈现多重化趋势，因此，需要通过各种信息化手段来加强城市生活垃圾的高效管理。城市生活垃圾信息化管理的一大特点是它的地域问题，

■ 上海示范工程-水路高效转运

包括居民生活区和环境卫生设施的标识地点，最优化转运路线的确立，不同垃圾流向的选择等，这些问题都涉及到两种关键技术：（全球定位系统）GPS和（地理信息系统）GIS。GPS 作为信息采集手段，已经在交通导航、物流配送、移动增值服务等公众应用方面取得广泛应用；GIS作为信息表达手段，可通过研究各种空间实体及相互关系，从而对空间数据按地理坐标或空间位置进行各种处理并对各种数据进行有效管理，使得迅速地获取满足应用需要的信息，并能以地图、图形或数据的形式表示处理的结果。利用GIS可以达到生活垃圾收运路线选择、生活垃圾收运设施选址最优化、运输车辆的实时调度等有效管理和决策；利用GPS对垃圾运输车辆进行实时定位、监控和跟踪及查询，掌握垃圾转运过程中的信息，通过二者的有效结合，建立高效、标准化、系列化生活垃圾收集、运输系统，促进处理技术的综合集成，合理配置生活垃圾处理和资源化利用设施，使生活垃圾管理符合可持续发展要求，为建设资源节约型、环境友好型社会发挥积极的作用。

主要研究内容

研究思路：在调查研究显著垃圾物流的基础上，开展垃圾物流相关的理论研究，开发垃圾物流关键工艺、装备，并结合示范工程应用总结，提炼研究成果。城市生活垃圾物流主要研究内容可总结为以下几个方面。

1、垃圾基础数据库

在对典型区域生活垃圾成分进行调查与分析基础上，研究垃圾成分与物质回收、转运方式、处理处置方式的关系。通过对示范城市典型城区垃圾物流全过程（垃圾产生点—收集站—转运站—垃圾处理设施）的跟踪调查，分析计算各环节的物流比例，解析垃圾收运过程各环节物流关系。

研究典型城市生活垃圾的基础数据信息化方法，并对采集后的信息进行格式转换、信息筛选等处理，选取合适的数据库管理方式并建立典型城市垃圾基础数据库。

2、垃圾物流模式及关键技术、装备开发

(1) 垃圾收运模式研究

垃圾收运模式按物流节点来划分可分为直接收运和转运两大类，按垃圾是否分类可分为分类收集和混合收集。主要研究方法：运用现代物流理论，在垃圾收集点、中转站、处理场、收运线路组成的垃圾收运网络中，综合研究垃圾收集密度、转运设施设置、运输距离与收运路线安排、经济指标等要素之间的关系，开发建立垃圾收运网络结构优化模型。并根据模型分析，提出适合不同区域城市特点的垃圾收运物流模式。

(2) 收运关键技术、装备研究

作为垃圾收运物流的载体生活垃圾收运工艺、设施、装备研究属于提高生活垃圾收运效率的硬件设施，其水平的提高对垃圾收运效率将产生根本性的变革。生活垃圾收运技术装备研究可分为：直接收运技术、装备研究；高效转运技术、装备研究。

3、垃圾信息化管理系统

在大量采集垃圾收运物流数据基础上，利用GPS和GIS 等信息采集、表达手段，构建垃圾信息化管理系统，并编制

高效的生活垃圾收运管理信息系统技术指南。

■北京示范工程-分类收集、运输

小区垃圾桶分类收集桶

(1) 研究典型城市垃圾收运系统物流和信息流的耦合关系

在构建典型城市垃圾物流平衡图的基础上，研究垃圾收运各环节物流组织及调配模式与信息流的相互映射关系，确定物流模式在管理信息系统中的实现方法，完成城市垃圾收运管理信息系统的信息流程图。

(2) 分析生活垃圾收运管理信息系统功能需求，提出垃圾收运管理信息系统框架方案

研究城市生活垃圾收运管理信息系统的总体业务功能，明确各子系统功能模块之间的关系及其相应的技术规格和要求，提出垃圾收运管理信息系统框架方案，完成管理信息系统的体系结构图；开发满足城市垃圾收运管理业务需求的图形、数字、文字、表单、管理流程和管理权限融为一体的信息管理系统。

(3) 编制高效城市生活垃圾收运管理信息系统技术指南

在前面研究成果的基础上，编制高效城市生活垃圾收运管理信息系统技术指南，为引导和规范我国城市生活垃圾收运管理信息系统建设提供技术支撑。指南主要内容包括：生活垃圾收运管理信息系统总体方案；各功能模块的技术规格和要求；系统的运行管理模式、硬件配置和软件运行环境；系统的处理流程、数据文件、输出结果描述；系统数据库安全、网络安全及系统的可理解性、可维护性等。

4、生活垃圾收运标准化体系和绩效评估体系

(1) 生活垃圾收运系统的标准化体系

在生活垃圾收运技术与收运装备选用原则的基础上，根据城市垃圾组分特点与分类标准体系，建立相配套的垃圾收集运输方式，以及收集运输车辆标准、收运系统的污染控制标准体系。

(2) 生活垃圾收运系统绩效评估体系

针对不同区域经济、社会与环境条件的不同，并根据生活垃圾分类收集模式以及生活垃圾收运系统选择导则，

建立生活垃圾收运系统绩效评估体系。

主要研究成果

本章结合上海市环境工程设计科学研究院承担的国家

科技部“十一五”科技支撑计划课题《城市生活垃圾收运

关键技术与示范研究》在城市生活垃圾物流与信息化技术

研究方面取得的一些成果进行介绍。

1、垃圾基础数据库及物流平衡图

在对上海市、深圳市等典型城市的生活垃圾成分进行

调查与分析的基础上，采用信息化方法，对采集后的信息

进行格式转换、信息筛选等处理，选取合适的数据库管理

方式，建立了上海市、深圳市垃圾基础数据库。结合上海

和深圳两个城市的示范工程建设，完成了上海市、深圳市

生活垃圾成份和物流平衡图。

2、建立了垃圾收运网络结构优化模型

■深圳示范工程－直接收运

在城市垃圾收运系统中，垃圾收集点、中转站是关键节点，其布局对收运系统的经济高效运行具有至关重要的作用。但目前垃圾收运系统的建设由于缺乏有效的理论指导与工具，同时受到土地利用、环境等诸多因素的制约，往往不能在布局上保证其经济性。现行国家及行业标准规范（如GB50337-2003、CJJ27-2005）也只作了原则性规定。

根据城市垃圾收运系统的特点，引入逆向物流网络规划理念，选用集合覆盖模型对垃圾收集点、中转站的位置进行初步优化，确定出待选点；在此基础上，运用整数规划构建整个城市垃圾收运系统费用现值最小模型，对城市垃圾收集点、中转站的初步规划进行二次优化，选出使系统总费用最小的垃圾收集点、中转站组合。建立的垃圾收运网络结构优化模型，综合考虑了垃圾收集密度、收集转运设施设置、运输距离与收运路线、经济指标等要素之间的关系，可使城市垃圾收运系统的布局结构更为经济合理，避免垃圾收运网络布局的盲目性，可为垃圾收运系统的优化设计提供理论指导与工具。

建立的垃圾收运网络结构优化模型，可用于指导垃圾收运系统的规划设计，可在布局上保证垃圾收运系统的合理性与运行的经济性。在总结实际应用效果的基础上，争取纳入国家及行业标准，以更好地指导我国城乡垃圾收运系统的建设。

3、垃圾物流模式

(1) 生活垃圾直接收运模式研究

完成了对国内外垃圾直接收运物流组织模式的调查研究，对结果进一步分析，得出了直接收运物流组织模式的适用条件，建立了模型，并对模型的目标函数集约束条件进行。

(2) 生活垃圾高效转运模式研究

对典型城市的生活垃圾转运模式进行现状调研和数据采集，提出优化转运模式的关键技术；研发并选配集成适合城市生活垃圾特点的新型中转压缩工艺技术和装备、高效垃圾运输装备（陆运车辆、水运船体和起重设备等）以及垃圾运输标准接口集装箱，研发垃圾转运过程的环境污染控制技术；提出适合我国大中型城市垃圾清运需求的垃圾转运模式。

4、建立了生活垃圾收运系统绩效评估模型

生活垃圾收运系统绩效评估模型从高效性、经济性、环境影响、资源化水平、安全与应急能力、管理效率与社会效果等几大方面，共设置6个一级指标、24个二级指标。利用层次分析（Analytic Hierarchy Process，AHP）方法，确定各准则层、各指标的部分权重及整体权重。向国内市政环卫管理、设施运行、研究设计单位的30多名专家发放了专家调查表。根据调查结果，应用AHP方法计算各层次及指标权重。以重庆市主城区垃圾收运系统为例，研究绩效评估模型

的实际应用，并发现一些需改进的问题。

5、城市生活垃圾收运信息管理系统技术指南

已完成典型城市垃圾收运系统物流和信息流的耦合关系

的研究，分析了生活垃圾收运管理信息系统功能需求，并提

出垃圾收运管理信息系统框架方案，采用结构化分析及设计

法和原型化法相结合的方法，完成城市环境卫生信息管理系

统的需求定义与分析。并且已经完成高效城市生活垃圾收运

管理信息系统技术指南大纲。

6、垃圾收运关键工艺、技术装备研究

(1) 生活垃圾高效转运工艺研究

开发了生活垃圾地下水平式、垂直式转运系统关键技术

及装备，并形成了专利。该种型式中转站不需要设计专用的

收集车或转运车坡道，通过地下提升集装箱系统，实现了垃

圾收集车、转运车牵箱同一平面作业，大量节约了生活垃圾

中转用地面积，降低了垃圾中转站能耗，使中转站作业环境

及景观处理更容易控制。

(2) 高含水率生活垃圾压缩打包机设备

发一套高含水率垃圾压缩打包处理技术和设备，该设备

主要包括液压加载系统、高效离心脱水系统和双控压缩包体

成型系统三大部分。

(3) 20ft垃圾集装箱

结合上海市内河集装化转运系统，开发了时候水陆联

运的符合国际标准的20ft垃圾集装箱。传统垃圾收运物流运“垃圾”转变为运“箱子”，结合RFID等集装箱识别技术，

完全可以实现生活垃圾收运作业管理信息化。

(4) 360t散装、集装两用船

结合上海示范工程，在满足现有上海内河航道通行条件

基础上，结合现有散装作业需求以及集装化转运发展趋势需

求而研制的内河垃圾运输船。

7、示范工程建设

(1) 深圳示范工程

该示范工程为直接收运模式示范区。

深圳市区生活垃圾收运系统示范区为罗湖区，该区是

深圳市的金融中心、商贸中心、文化娱乐旺区，常住人口86.78万人（2006年统计数字），下辖10个街道办事处。罗

湖区内生活垃圾除莲塘街道办运往盐田垃圾焚烧发电厂外，

均运往下坪固体废弃物填埋场进行处理处置。

该示范区采用直接收运模式，建设50座小型压缩式垃圾

转运站。示范区转运设施已经建成。

(2) 上海市区内河集装化转运系统工程

该工程为高效转运模式示范区。C