城市生活垃圾收运智能管理研究——以大连市为例

摘要

城市化进程的加快、城市人口数量膨胀以及消费水平的提高使城市生活垃圾(MSW)的产生量持续迅速增长、组分日益复杂。城市生活垃圾是城市自身物质流动和能量循环的重要组成，而MSW收运系统作为连结垃圾源头管理与最终处置、资源化管理的枢纽，是保证城市物质与能量正常流动的关键。一方面，城市的扩张使垃圾产生源头日益分散，垃圾收运系统作业范围增长迅速，垃圾收运的重要性及管理复杂性也随之增加;另一方面，生活垃圾处理焚烧、堆肥、回收等多元化处理格局对城市生活垃圾收运系统提出了分类收集、分类运输的新要求，生活垃圾收运体系向庞杂、多元的方向发展。而MSW收运过程中环境影响的凸显及其潜在的经济、社会影响，更使得城市生活垃圾收运的管理成为关注与研究的焦点。
　　本文阐述了收运智能管理研究的工作重点及研究思路，第一步，研究MSW收运模式，对垃圾收运模式进行总结，提出了符合我国现状的厨余垃圾分类收运模式并通过模拟计算说明该模式核心优势。第二步，MSW收运全过程信息化管理设计，设计MSW收运监管系统，实现垃圾收运过程的数字化、信息化。第三步，收运的智能化管理研究，结合数学模型与人工智能理念，设计MSW智能管理系统。最后以大连市为例进行优化设计，实现了对MSW收运过程的监控与高效管理，提高了垃圾收运系统规划的科学性与整体性，为我国城市生活垃圾收运系统建设及管理提供理论支撑与技术指导。
　　本文的主要研究内容如下:
　　(1)研究MSW收运模式发展趋势，说明垃圾收运模式向分类收运、压缩密闭收运、多元化收运发展的趋势，同时根据我国MSW组成特性，提出了以厨余垃圾分类收集为核心的收运模式，并以厨余垃圾分类收集对生活垃圾焚烧处理的影响模拟计算为例说明该模式的巨大优势及适用性。
　　(2)完成MSW收运监管系统设计，实现收运信息化管理。通过无线射频技术(RFID)、全球定位系统(GPS)、无线信息传递(GSM/GPRS)、地理信息系统(GIS)技术，设计了城市生活垃圾监控管理系统，将收集点、运输车辆、中转站、填埋场等节点接结成为一个整体，原本庞杂、无序的收运系统变得有序，收运各个环节的动态数据收集及关键节点收运监控，可以有效进行垃圾产量及组分的数据收集，解决MSW收运基础信息缺乏、监督管理难度大，分类推广困难的问题，提升了城市生活垃圾收运管理水平及效率。
　　(3)在城市生活垃圾监管系统的基础上，并创新的结合人工智能理念与数学模型，完成了MSW收运智能管理系统的设计。首先设计决策模型库，包括垃圾设施定量模型、垃圾路线优化模型、物流转运优化模型及收运多目标优化模型。然后从数据库、模型库及技术集成方面完成了MSW收运智能管理系统的设计，使垃圾收运过程的管理实现了监控设施、收集数据、处理数据、反馈结果、指导建设的管理过程，完成MSW收运智能管理系统建设。
　　(4)根据城市生活垃圾收运实时监控系统及智能管理平台的研究，结合大连市环卫现状，设计大连市环卫实时监管系统并指导具体建设过程。同时，在MSW收运智能管理示例中，通过收运设施优化，得出市区应新建300 t转运站两座，增加收集车辆81辆、转运车25辆;东港区MSW收集路线智能优化结果能使收集总路程降低30％;大连市垃圾转运物流优化为大连市垃圾收运提供了收运设施建设、收集路线优化、转运物流优化考虑了运输费用和考虑运输、处置费用两种情况，并分别得出最优调度方案。

目录

声明

摘要

1 绪论

1．1 研究背景

1．2 城市生活垃圾收运系统

1．3 城市生活垃圾收运研究综述

1．3．1 城市生活垃圾收运现状

1．3．2 城市生活垃圾收运优化理论

1．3．3 城市生活垃圾收运发展趋势及前景

1．4 论文研究框架

1．4．1 课题来源及背景

1．4．2 研究目的及意义

1．4．3 研究内容及技术路线

2 城市生活垃圾收运模式研究

2．1 生活垃圾分类收运

2．2 厨余垃圾分类收运

2．2．1 模式提出

2．2．2 厨余分类收运模拟计算

2．2．3 模拟计算结果

2．2．4 厨余垃圾分类收运模式小结

2．3 压缩密闭收运

2．3．1 压缩集装收运模式

2．3．2 气力管道收运模式

2．4 多元化收运

2．5 垃圾收运智能管理模式研究

2．6 本章小结

3 城市生活垃圾收运监管系统设计研究

3．1 研究目标

3．2 系统设计

3．3 分类收运系统监控管理

3．4 系统运行框架

3．5 本章小结

4 城市生活垃圾收运智能化管理研究及设计

4．1 研究思路

4．2 MSW收运智能决策模型库建设

4．2．1 城市生活垃圾收运设施定量模型

4．2．2 垃圾收集路线优化

4．2．3 垃圾收运物流调度优化模型

4．2．4 多目标优化模型

4．3 城市生活垃圾收运智能管理设计研究

4．3．1 研究目标

4．3．2 系统研究

4．3．3 智能管理集成设计

4．4 本章小结

5 大连市中心城区垃圾收运管理系统建设

5．1 大连市垃圾收运监控系统建设

5．1．1 车载终端设备的安装

5．1．2 地磅及可移动汽车衡的安装

5．1．3 GPS系统软件安装

5．1．4 监控指挥中心建设

5．1．5 大连市垃圾收运监控系统运行过程

5．2 垃圾收运智能管理平台优化示例

5．2．1 大连市中心城区垃圾收运设施数量预测

5．2．2 垃圾收集路线优化示例

5．2．3 大连市垃圾转运物流优化

5．3 本章小结

结论

参考文献

附录

攻读硕士学位期间发表学术论文情况

致谢