再生资源绿色分拣中心智能化数据构建模式

2025-07-17

　　再生资源绿色分拣中心智能化数据构建模式
　　郭庆，李戎，张卫红，康冰
　　（山西省再生资源集团有限公司，山西太原030000）
　　摘要：再生资源行业绿色分拣中心的建设愈来愈广泛，分拣中心的智能化程度要求也越来越高。以绿色分拣中心运营过程中形成的数据分类为重点，运用物联网通信技术获取数据方式和通信模式；提高分拣中心的智能化程度，使分拣中心更高效更安全运行。
　　关键词：物联网；数据分类；数据采集；智能化；软硬件分离
　　中图分类号 :X799.3 文献标志码：A 文章编号:1674- 0912(2024)12-0021-04
　　依据《中华全国供销合作总社印发关于加快推进供销合作
　　社再生资源业务高质量发展指导意见的通知（供销经字 [2021]17号）》，为贯彻落实《中共中央国务院关于全面推进乡村振兴加快农业农村现代化的意见》《中华人民共和国国民经济和社会发展第十四个五年规划和2035年远景目标纲要》、商务部等9部门关于印发《商贸物流高质量发展专项行动计划(2021———2025年)》的通知及《全国供销合作社“十四五”发展规划和2035远景目标》，持续深化供销合作社综合改革，引导全系统聚焦主责主业，国家提倡以县（区）为单位建立再生资源绿色分拣中心，构建“农村生活垃圾分类回收监督指导”和“再生资源回收利用网络”为主的“双线运行”服务体系[1]。商务部在《再生资源分拣中心建设管理规范》(SB/T 10720 ———2012)的基础上进行修订，发布了《再生资源绿色分拣中心建设管理规范》（(SB/T10720--2021)，，作为最新的绿色分拣中心建设管理基本标准规范[2].
　　在分拣中心的建设过程中，根据不同地区的资源分布，建立不同类型的专业型或综合型分拣中心，在分拣中心的建设过程中，利用物联网技术提高分拣中心项目的智能化程度成为可能，如何充分利用物联网技术有效监测分拣中心设备的运行、如何使用现代通信技术获取相关数据、数据分类、数据后续处置等问题是探讨的重点，通过稳定的绿
　　色分拣中心数据构建，为分拣中心更好地实现智能化提供基础[3].
　　1 数据分类
　　不管是何种类型的绿色分拣中心，其数据类型基
　　本可以分为：产能类数据，设备健康类数据，安全类数据及能耗类数据。
　　1.1 产能数据
　　产能数据是体现生产线生产能力的数据，如小时加工原料指标，小时产出成品能力指标等，单位一般为t \mathrm{t / h} ,原始数据主要为原料及成品的称重数据等。
　　1.2 设备健康类数据
　　设备健康类数据是监控设备运行的数据，一种为设备报警类数据，如设备运行负荷超限报警、供电数据（电压、电流等）异常报警、电机轴温超限报警等；第二种为设备运行参数的日常监测形成的数据，如电机的轴温监测数据、电机的转速监测数据、电力参数（电压、电流、功率、功率因数等）监测数据。
　　1.3 安全类数据
　　安全类数据主要指涉及人员操作环境监测形成的数据，如空气中有害气体含量监测、粉尘(包括I \mathrm{P M}_{2 5} 、 \mathrm{P M}_{1 0} 、 TSP)数据、环境温度监测、环境噪声监测等，监测数据可与设置的上下限值比较，超标进行预警并启动相关装置（如换气扇）开始工作以改善工作区域环境。
　　1.4 能耗类数据
　　能耗类数据重点关注电力能耗数据，由于厂内运输设备一般采用电力驱动，如叉车、装载机等，故不再采集燃油耗能方面的数据。
　　2 数据获取的网络模式
　　数据获取通过物联网方式获取。绿色分拣中心的物联网采用一般的物联网模式即可满足需求；符合一服务器安装于项目的数据中心，系统管理软件的载体是整个数据链的核心，数据的获取、存储、分析及其他相应的管理功能均由服务器及其管理软件实施。
　　数据采集装置安装于每个厂房内，一般每个厂房设置一台，将从相关设备或传感器采集到的数据整理、编码、打包后依据通信协议将数据发送至服务器。同时，依据服务器的指令将相关参数发送至设备或传感器。通过局域网 (Lan模式)和服务器相连，具备网络接口的设备可直接接入物联网网络。
　　大屏幕安装于数据中心，主要用于各项生产数据的显示，以方便数据中心工作人员实时监控厂房内各设备的运行情况及其他关注的事项。一般通过VGA或HDMI接口和服务器连接。
　　终端操作电脑可以有多台，一般分为两类，一类终端操作电脑安装在数据中心，供数据中心调度人员使用，可以依据操作人员的权限对各项数据进行查看，拷贝以及对相关设备运行参数限值进行设置，通过局域网络(Lan模式)和服务器相连；另一类终端操作电脑为相关管理人员的办公电脑，依据管理人员权限进行相关数据的查看，一般此类操作终端不进行系统类参数设置。通过局域网络(Lan模式)和服务器相连。
　　移动终端，如手机，可通过移动网络作为报警信息的接收，授权数据在移动端的浏览、查看，方便用户操作使用。
　　报警器的作用为警情提醒，通过声光方式提醒数据中心相关人员有警情发生，需要进行人工干预措施消除警情。一般通过开关模式和服务器相连。
　　3数据管理平台的构建
　　数据管理平台一般由专业的软件公司构建，该软件公司除应具备较丰富的软件开发经验外，还应具备较丰富的网络通信技术特别是物联网通信技术方面的经验。管理类软件开发公司完成此类数据管理平台的开发难度较大。
　　3.1 数据管理平台建设的关键点
　　3.1 .1操作系统的选择
　　服务器操作系统一般为Windows或CentOS（Community Enterprise Operating System），其中后者基于Linux开发，是目前服务器使用的主流操作系统，市场占有率较高。同时由于该操作系统基于开源的Linux系统开发，成本较低，符合国家的“信息创新”计划，一般采用该系统的较多。
　　3.1 .2服务器平台管理软件的开发工具选择
　　平台管理软件基于何种开发工具选择至关重要，管理软件的功能升级、日常维护、Bug修改都离不开开发工具的后续支持；选择一款具备持续更新、升级能力的开发工具是必备条件；在开发工具的选择上，国内同类系统较少，一般采用美国微软(Microsoft)公司的开发工具居多，如 C#.
　　3.1 .3服务器数据库系统的选择
　　数据库系统(Database System)主要是数据存储，是平台管理软件重要的组成部分。好的数据库可使数据存储合理、占用空间小、检索简单、速度快，大大减轻平台管理软件的负担。目前主流的服务器数据库系统有SQL SERVER和MYSQL两种，和CentOS配套的数据库系统一般选择后者，且后者为开源系统，可以免费使用。
　　3.1 .4 通信协议的制定
　　物联网通信规则遵从标准的TCP/IP,ISO七层通信标准，本研究所指的通信协议是基于应用层的通信协议。一般由管理平台软件的设计者制定，用于管理软件与前端设备，如数据采集装置、具备物联网接口的相关设备的数据打包及解析规则。该协议的制定需要和相关设备厂家在充分沟通的基础上制定，协议须具备一定的可扩展性和兼容性，尽量避免因协议的兼容性差导致部分设备无法接入系统。
　　3.2 数据采集器模型
　　数据采集器的主要作用是将不具备网络接口（一般为 RJ45接口）的设备通过数据采集器后，将数据发送至管理平台。该装置具备网络接口，一般数量为1个；标准的串行通信接口(RS485、CAN等)，一般数量为1个，但串行通信模式只能任选其中之一，可接入的同类型设备通过不同的地址编码可以达到数十台，基本能满足需求；开关量输入输出接口若干，一般为8个或16个；模拟量输入输出接口，一般为4~20 mA模式，数量为8个或16个，其通信模型如图2.
　　传感器是一种检测装置，能够感受特定的物理量或化学量，并按照一定规律将这些信息转换成可用信号输出。一般传感器有4~20mA、1~5 V等输出接口，用于表征特定的物理量。开关传感器的输出只有高、低或0、1两个数据值，用于表示只具备两个状态的物理量或化学量。
　　3.3 数据描述
　　开关传感器1和传感器1/联网设备由于具备网络接口，可以不通过数据采集器将数据直接通过现场的Lan网络发送至管理平台，如设备有塑料光选设备、塑料AI分拣机器人等。
　　传感器2具备模拟量接口，如4~20 mA的接口，须通过数据采集器将数据进行转换后由数据采集器将数据发送至管理平台，如有毒有害气体传感器等。
　　传感器3、串口设备和开关传感器4具备总线型串行接口，一般工业标准为RS485接口，可接入数据采集器的 RS485总线，如换气扇开停传感器、电能表等。
　　开关传感器3作为系统监测某种设备是否已开机使用，如设备开停传感器。
　　开关传感器2作为系统的开关量输出设备，控制某种设备开机关机使用，系统可根据监测数据远程控制某些设备的自动开启或停止。
　　3.4 绿色分拣中心数据网络建设方案
　　绿色分拣中心的弱电系统包括视频监控系统、周界安全防范系统、数据采集系统等。所有的系统均可以考虑通过局域网进行数据传输。在绿色分拣中心的建设前期考虑规划设计合理的局域网网络尤为重要。绿色分拣中心的网络和一般的工业数据网络建设基本相同，前期的规划设计尽量做到生产数据和办公数据统一建设一张局域网，但以生产性数据为主。一般的网络拓扑图如图3所示。
　　局域网骨干由光纤网络组成，为千兆网，由于多模光纤使用的局限性，如传输距离较短、数据速率相对较低等，所以一般采用单模光纤构建光纤网络，尽量不用多模光纤组网。光纤网络两端为电缆组成的两个局域网，分别位于生产车间和数据中心/办公区域，由千兆网组成，适用于网络中图像数据传输，对数据带宽有较高的要求。
　　3.5 数据延伸
　　以上均是针对一个独立的绿色分拣中心的数据采集模型。如有多个绿色分拣中心，还需要将多个绿色分拣中心的数据集中处理，每个绿色分拣中心通过接入物联网外网专线将每个绿色分拣中心的数据集中至集团公司的数据中心。如山西省再生资源集团下属山西省晋中市榆次区综合绿色分拣中心、大同市广灵专业（有色金属类）绿色分拣中心、晋城市泽州专业（废钢类）绿色分拣中心等的建设正在进行，依据山西省供销合作社联合社关于项目高标准、智能化建设的要求，山西省再生集团公司正在规划建设以上3个绿色分拣中心，数据网络建设将同步进行。
　　数据延伸还体现在生产数据和回收网络平台的互通上，通过和再生资源回收网络的数据互通，可有效匹配回收和加工品类，协调工厂产能，降低运输成本并高效利用绿色分拣中心的剩余产能。
　　绿色分拣中心的库存数据和销售网络的数据互通，可拓展分拣中心成品的销售渠道，获取更好的经济效益。
　　4 数据管理平台软件开发方的选择原则
　　从以上数据构建过程可以看出，生产数据系统中数据管理平台是整个系统的核心。同时受行业限制，不同的公司对数据管理平台的要求不尽相同，市场上无标准软件可以使用，需要由专业的软件开发公司定制开发。选择什么样的开发公司进行合作对项目后续的稳定运行和良好维护至关重要。
　　软件开发公司的开发能力
　　开发人员的构成，重点是同类项目的开发经验，由于数据管理平台以通信为基础构建，所以同类项目开发经验主要指网络通信的开发经验。单纯的管理类软件一般不具备此类软件的开发能力。还有数据库的开发经验，随着数据的累积，一定时期内的数据量将十分庞大，数据的管理能力、数据的分类是否合理将决定数据的检索是否快速有效，是否能快速形成指定时期的数据曲线图和相应报表。
　　4.2 管理平台软件的软硬件分离
　　管理平台软件的软硬件分离能否做到，整个系统涉及需要通信的硬件较多，管理平台软件除须具备一定的通信兼容性外，须做到软硬件独立运行，杜绝管理平台只能适应指定硬件的方式。网络通信协议对甲方的开放是软硬件能否分离的关键，这一点从项目开始实施到项目招标等过程中，甲方须明确提出该项要求并贯彻实施。这样可有效保证甲方的利益，保证项目系统有效运行，降低后续项目扩展费用。
　　4.3 管理平台软件开发方的后续维护能力
　　软件工程有“三分设计，七分维护”的说法，优秀的软件开发公司必定具备一支优秀的售后维护队伍。软件产品不同于其他产品，售后的维护是长期的过程，免费维护期一般为一年，到期后一般选择原设计公司进行维护，可签署售后维护合同，保证系统安全稳定运行。
　　5 结语
　　再生资源行业是一个传统的行业，新时代要求下将会是一个“全新”的行业。紧紧把握全球经济发展新形势，贯彻落实国家发展宏观战略，发挥区域和行业优
　　势，科学研究和编制“十四五”发展规划，是当前国家部委、各级政府、大型企业和社会机构的头等大事[4]。随着社会形势的转变，互联网+再生资源回收体系的构建，运行模式，以及保障措施，都是为再生资源回收行业的转型升级提供了帮助[5]。国家发展改革委等七部门联合发布《关于加快废旧物资循环利用体系建设的指导意见》提出加强废旧物资分拣中心规范建设，合理布局分拣中心，因地制宜新建和改造提升绿色分拣中心[5]；面临前所未有的发展机遇，如何使该行业尽快做大做强，摆脱行业固有的“脏、乱、差”认知，高标准建设该行业项目是必由之路，结合现代通信技术，做到行业项目智能化是其重要部分。
　　参考文献
　　[1]吴术根，聂雄光，易小丽，等。构建双线并行的服务体系：浅析供销合作社参与农村生活垃圾治理工作的有效途径[J].中国合作经济,2023(2):53-56.
　　[2]潘永刚，唐艳菊，成宇涛。重构以绿色分拣中心为关键节点的新型再生资源回收利用体系[J].资源再生， 2022(4):17-21.
　　[3]潘永刚，唐艳菊，成宇涛。以绿色分拣中心为关键节点的新型再生资源回收利用体系构建 [J].环境保护， 2022,50(7):45-49.
　　[4]潘永刚，唐艳菊，成宇涛。再生资源回收利用行业“十四五”发展规划思考[J].资源再生,2020(6):16-23.
　　[5]李惠萌，刘彦雄，施丽华，等。互联网+再生资源回收体系构建研究[J].再生资源与循环经济,2023,16(12):40-43.