一种基于RFID的危废实时风险预警方法和装置

本发明涉及危废管理领域，特别涉及一种基于rfid的危废实时风险预警方法和装置。

背景技术：

危险废物(简称危废)，是指列入国家危险废物名录或者根据国家规定的危险废物鉴别标准和鉴别方法认定的具有危险特性(包括腐蚀性、毒性、易燃性、反应性或感染性)的固体废物。由于危险废弃物主要来源于化学、炼油、金属、采矿、机械以及医药行业；危险废弃物一般都具有各种毒害作用，不但污染空气、水、土壤，还可通过各种途径破坏生态环境、危害人类的生命健康，不利于生态环境保护与经济的可持续发展。若处理不当，会对生态环境和人类健康构成严重威胁。

随着城市化和工业化进程的加快，我国危险废物的产生量呈现逐年增加的态势。现有的危险废物利用处置能力不足，加上往年累计贮存量，导致大量的危险废物积压在存储环节，成为危废处理企业及周边环境安全的重大隐患。不适宜的存储环境和不规范的运营会加剧危险废物以渗液、气体或粉尘的形式向周边泄漏和扩散，造成严重的环境污染。由于缺乏科学规范的存放、管理与操作，危险废物仓库中可能存在化学或辐射升温、可燃或有毒气体泄漏、腐蚀性废液流失等风险，最终导致自燃、爆炸等事故，严重威胁员工的身体健康和生命安全，造成重大的财产损失。

目前，传统的危废存储管理具有以下缺点：(1)需要员工定期巡查、清点危废的数量、摆放区域，工作效率低，数据更新缓慢，对员工专业技术要求高；(2)危废的摆放区域划分不明确，存在容易摆放错位、区域浪费和查找困难的问题，容易造成泄漏、爆炸、扩散等事故，存在重大安全隐患；(3)对于最终处理设施危废焚烧厂，焚烧配伍环节，先取料后称重，需要人为干预，过程繁琐，存在安全隐患；(4)危废上粘贴的条码要求进行视距读取，读取效率低且无法实现实时检测。

技术实现要素：

本发明提供了一种基于rfid的危废实时风险预警方法和装置，实现危废处理自动化管理，提高效率和准确性。

基于上述目的，本发明一实施例的技术方案如下：

一种基于rfid的危废实时风险预警方法，其中，在每个危废的包装上粘贴有一个rfid标签，所述方法包括：

称重感知模块包含若干子称重感知模块，且每个子称重感知模块均设置有唯一编号；

所述子称重感知模块包括称重传感器、rfid阅读设备和指示灯模块，其中，每个所述子称重感知模块分别读取其称重传感器所获得的当前危废重量信息和rfid阅读设备所读取到对应子称重感知模块上的危废rfid标签信息，发送到pc模块；

所述pc模块将当前危废重量信息和rfid标签信息通过无线传输模块发送到远程服务器模块；

所述远程服务器模块接收到所述pc模块发送的数据后，根据其本地存储的rfid标签对应的危废详细信息、危废贮存原则和库容比算法计算后，将与每个子称重感知模块对应的危废详细信息和危废存储是否合理的结果发送到所述pc模块；

所述pc模块包括显示屏，所述pc模块接收到信息后，将每个子称重感知模块的危废详细信息更新显示在所述显示屏上，将所有子称重感知模块的存储是否合理的信息对应显示在所有子称重感知模块的指示灯模块中。

本发明另一实施例的技术方案如下：

一种基于rfid的危废实时风险预警装置，所述装置包括：

称重感知模块，用于读取当前危废重量信息和rfid标签信息，并将读取到的信息发送到远程服务器模块，同时接收所述远程服务器模块发送的结果并显示；

远程服务器模块，用于接收所述称重感知模块读取的信息以及输入危废贮存信息，信息处理后，将处理结果发送到pc模块；

pc模块，用于所述称重感知模块和所述远程服务器模块之间的数据传输和显示；

无线传输模块，用于所述pc模块和所述远程服务器模块之间数据的传输；

危废贮存监测模块，用于存储危废的分类存放规则和相容性规则，使得不相容的危废保持一定安全距离；以及危废配伍原则，自动化计算危废的位置、品类、重量信息；

风险感知模块，用于感知装置周围的环境，当发生异常时，发送报警信息到所述称重感知模块。

本发明具有以下有益效果如下：

本发明采用rfid技术可实现批量读写，便于实时监测危废信息和危废的查找，进行风险预警，避免由于存储不当发生事故，同时可实现自动化焚烧配伍计算和取料，过程简便，安全性高。

下文将结合附图对本发明具体实施例进行详细描述，本领域技术人员将会更加明了本发明的上述以及其他目的、优点和特征。

附图说明

图1是本发明方法一实施例流程示意图；

图2是本发明装置结构示意图；

图3是本发明rfid标签包含信息示意图；

图4是本发明远程服务器模块包含信息示意图；

图5是本发明方法另一实施例流程示意图；

图6是本发明方法危废放置流程图；

图7是本发明方法焚烧配伍流程图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。

rfid技术包括三个部分：天线，阅读器和rfid标签。天线通过发射出射频信号查询rfid标签，射频信号到达rfid标签后会被标签反射回来，阅读器通过接收到的反射信号识别rfid标签。

如图1所示，本发明一实施例提供一种基于rfid的危废实时风险预警方法，其中，在每个危废的包装上粘贴有一个rfid标签，

步骤1：称重感知模块包含若干子称重感知模块，且每个子称重感知模块均设置有唯一编号；

步骤2：所述子称重感知模块包括称重传感器和rfid阅读设备，每个所述子称重感知模块分别读取其称重传感器获得当前危废重量信息和rfid标签信息，发送到pc模块；

步骤3：所述pc模块将当前危废重量信息和rfid标签信息通过无线传输模块发送到远程服务器模块；

步骤4：所述远程服务器模块接收到所述pc模块发送的数据后，根据其本地存储的rfid标签对应的危废详细信息、危废贮存原则和库容比算法计算后，将每个子称重感知模块的危废详细信息和危废存储是否合理的结果发送到所述pc模块；

步骤5：所述pc模块包括显示屏，所述pc模块接收到信息后，将每个子称重感知模块的危废详细信息更新显示在所述显示屏上，将所有子称重感知模块的存储是否合理的信息对应显示在所有子称重感知模块的指示灯模块中。

为更清楚地了解危废实时风险预警方法，下面对各步骤进行详细介绍：

步骤1中：如图2所示，称重感知模块包括若干个子称重感知模块，记为n＝{1,2,3,......,n}，每个子称重感知模块有唯一编号，每个子模块包括：rfid阅读设备1、危废包装上的标签2、称重传感器3和指示灯模块4。在本实施案例中，rfid阅读设备包含天线和阅读器，安装在装置的正上方，且与地面平行。

每个危废的包装上粘贴有一个rfid标签，如图3所示，标签中记录了该类危废详细信息，包括危废生产信息、合同/工单信息、运输车辆信息、贮存库位信息、危废基础信息(类别、批次、来源、废物代码、成分、物理状态、数量、重量、特性分析结果(热值、灰分、有害物质含量、腐蚀性、浸出毒性、急性毒性、易燃易爆性、相容性等))。危废放置在各子称重感知模块的称重传感器上。

远程服务器模块中记录了rfid标签对应的危废详细信息，并存储了危废贮存原则(包括分类存放原则和相容性原则)、危废处置能力、焚烧配伍原则、焚烧配伍计划、各类算法模型(包括库容比算法、超期预警算法、焚烧配伍算法)，如图4所示。

下面以编号为n的子称重感知模块为例进行说明。

步骤2包括如下步骤：

步骤21，子称重感知模块n的称重传感器读取该模块中的危废总重量记为x，单位为kg，发送到pc模块中；

步骤22，子称重感知模块n的rfid阅读设备读取该模块中所有危废上的rfid标签信息的epc号，形成集合y＝{epc1,epc2,…,epck}，发送到pc模块中。

步骤3包括：

将步骤2中子称重感知模块n的危废总重量x、危废rfid标签的epc号集合y以及子称重感知模块编号n，组成三元组p＝{x,y,n}，通过无线传输模块发送到远程服务器模块中。

步骤4包括如下步骤：

步骤41，远程服务器模块根据接收到的三元组p，更新本地编号为n的子称重感知模块中的x信息和y信息；

步骤42，远程服务器模块根据epc号查询到危废详细信息，包括危废生产信息、合同/工单信息、运输车辆信息、危废基础信息(类别、批次、来源、废物代码、成分、物理状态、数量、重量、特性分析结果(热值、灰分、有害物质含量、腐蚀性、浸出毒性、急性毒性、易燃易爆性、相容性等))，更新远程服务器模块中存储的数量、重量等信息，并发送详细信息到pc模块中；

步骤43，远程服务器模块根据危废贮存原则、库容比算法，以及子称重感知模块之间是否相邻的数据，计算出所有子称重感知模块是否存储合理，将结果发送到pc模块中。

步骤5包括如下步骤：

步骤51，pc模块接收到子称重感知模块n的危废详细信息后，更新显示在显示屏上，这里优选led显示屏。

步骤52，pc模块接收到所有子称重感知模块的危废是否存储合理后，将对应信息发送到所有子称重感知模块的指示灯模块中。为了明确指示灯所代表的含义，设置指示灯变化如下：先灭灯，若危废存储合理，指示灯模块亮绿灯；否则，亮红灯。

如图3所示，为本发明另一实施例，以供给焚烧炉为例，在如图1公开的实施例的基础上，该方法进一步包括：

步骤6：当所述远程服务器模块接收到焚烧废物指令时，其自动根据焚烧配伍算法、当前焚烧炉温度和所有子称重感知模块的危废详细信息，计算出应取走哪些编号的子称重感知模块上的危废并形成集合，将取走危废的信号发送到所述pc模块中；

步骤7：所述pc模块收到信息后，将信息显示在集合中所有子称重感知模块的指示灯模块中。

进一步地，步骤6包括如下步骤：

步骤61，远程服务器模块接收到焚烧指令后，根据已输入的焚烧配伍算法(该算法包括危废之间的相容性、有毒元素含量限制、灰分、水分、热值、熔点等)，远程服务器模块查询当前存储的所有危废的种类、重量和特性，制定焚烧配伍菜单，记为{w1,w2,……,wx}，其中下标表示危废的种类，w表示危废的重量。

步骤62，远程服务器模块周期性查询当前焚烧炉的温度，记为t，预定的燃烧温度，记为t0。若t＝t0，则使用制定的焚烧配伍菜单出库配伍；若t<t0，则选择热值较高的危废，重新执行步骤61，配伍菜单更新；若t>t0，则选择热值较低的危废，重新执行步骤61，配伍菜单更新。最终焚烧配伍菜单中危废的种类和重量更新为集合{w1,w2,……,wi}。

步骤63，远程服务器对{w1,w2,……,wi}集合中每一类危废wi，通过动态规划算法，计算最优解，即刚好满足该危废的重量，并且取料次数最少，记需要取料的子称重感知模块集合为m。

进一步的，步骤63包括以下步骤：

步骤631，对于{w1,w2,……,wi}集合中危废i的理想重量为wi，可容忍的最大重量误差为ε，即实际重量范围为[wi–ε,wi+ε]。

步骤632，对于危废i实际存储情况记为集合xi＝{x1,x2,……,xn}，其中下标表示子称重感知模块编号j，xj表示危废i在子称重感知模块j上的重量。

步骤633，根据动态规划算法，从集合xi中选择最少次数个xj，使得重量总和在[wi–ε,wi+ε]范围内。对重量范围[wi–ε,wi+ε]内的每一个整数wk，进行如下计算：

其中dp[][]的第0行和第0列初始化为0。若对每一个整数wk，dp[n][wk]＝0，则没有符合危废i的取料方法，集合m为空；否则，最少取料次数为min(dp[n][wk])，dp[n][wk]≠0，对应危废i的取料集合mi。

步骤634，对{w1,w2,……,wi}集合中所有危废进行步骤631～633的计算，确定最终需要取料的子称重感知模块集合为m。

步骤64，远程服务器模块对pc模块发送取料信号。

进一步地，步骤7包括如下步骤：

步骤71，当pc模块收到取料信号后，若信号为没有符合条件的取料方法，即集合m为空，黄灯闪烁；否则，发送信号到集合m中的所有子称重感知模块的指示灯模块，先灭灯，然后亮黄灯；没有收到取料信号的子称重感知模块不作响应。

步骤72，当子称重感知模块n上取料完成，称重传感器检测到重量为0，则发送取料完成信号到pc模块，pc模块发送灭灯信号到指示灯模块，并发送取料完成信号到远程服务器模块。

步骤73，称重传感器检测到重量发生变化，同时执行步骤1～5，更新远程服务器模块和子称重感知模块n上的数据。

步骤74，当远程服务器模块收到集合m中所有子称重感知模块取料完成信号后，发送焚烧指令到焚烧炉，焚烧配伍完成。

下面结合图2和图6来具体说明危废实时风险预警中的危废放置流程。

(1)确定危废存储区域和危废存储装置：在危废存储入库口处设有rfid阅读设备，用于读取危废上的rfid标签，远程服务器模块根据读取的rfid标签中的epc号，确定入库危废详细信息，然后远程服务器模块根据rfid标签对应的危废详细信息和危废贮存原则确定该批次危废的存储区域。将危废运输至指定区域后，再进一步确定在该区域内的具体存放装置。以编号为n的子称重感知模块为例进行说明。

(2)判断是否符合存储原则：将危废放置在编号为n的子称重感知模块上。此时，子称重感知模块n中的rfid阅读设备开启，读取到该子模块上所有危废上的rfid标签信息的epc号，记为集合y＝{epc1,epc2,…,epck}，发送到pc模块中。远程服务器模块根据epc号查询到危废详细信息，包括危废生产信息、合同/工单信息、运输车辆信息、贮存库位信息、危废基础信息(类别、批次、来源、废物代码、成分、物理状态、数量、重量、特性分析结果)，并发送危废详细信息到pc模块中。远程服务器模块根据危废贮存原则，以及子称重感知模块之间是否相邻的数据，计算出所有子称重感知模块是否符合存储原则，将结果发送到pc模块中。pc模块接收到危废详细信息后，显示在led显示屏上。pc模块接收到危废是否符合存储原则后，发送数据到所有子称重感知模块的指示灯模块，先灭灯，若危废存储合理，指示灯模块亮绿灯；否则，亮红灯。

(3)若危废符合存储原则，则进一步判断是否超过贮存能力：子称重感知模块n的称重传感器读取的危废总重量记为x，单位kg，发送到pc模块中，同时远程服务器模块查询该危废的库存信息发送到pc模块中，结合危废处置能力和库容比算法判断危废入库后是否超过仓库的贮存能力，若超过，指示灯模块亮红灯，否则亮绿灯。

(4)若危废的存储在贮存能力范围之内，则将位置和重量等数据上传：将危废的数量、重量数据以及位置数据(贮存区域编号、装置编号等)通过无线传输模块上传至远程服务器模块中。

(5)远程服务器模块更新：远程服务器模块接收到数据后，更新库存数据信息。

下面结合图2和图7来具体说明危废实时风险预警中的焚烧配伍流程：

(1)焚烧配伍算法计算配伍菜单：远程服务器模块根据已输入的焚烧配伍算法和当前存储的所有危废的种类、重量和特性，制定焚烧配伍菜单，记为{w1,w2,……,wx}，其中下标表示危废的种类，w表示危废的重量。

(2)查询炉温，更新配伍菜单：远程服务器周期查询当前焚烧炉的温度，记为t，预定的燃烧温度，记为t0。若t＝t0，则使用制定的焚烧配伍菜单出库配伍；若t<t0，则选择热值较高的危废，重新根据焚烧配伍算法更新配伍菜单；若t>t0，则选择热值较低的危废，重新根据焚烧配伍算法更新配伍菜单。最终焚烧配伍菜单中危废的种类和重量更新为集合{w1,w2,……,wi}。

(3)确定危废存储位置：远程服务器对{w1,w2,……,wi}集合中每一类危废wi，通过动态规划算法，计算最优解，即刚好满足该危废的重量，并且取料次数最少，记需要取料的子称重感知模块集合为m。远程服务器输出集合m的位置信息(贮存区域编号、装置编号)，pc模块发送取料信号。当pc模块收到取料信号后，若信号为没有满足条件的集合m，即m为空，则黄灯闪烁；否则，发送信号到集合m中的子称重感知模块的指示灯模块，先灭灯，然后亮黄灯；没有收到取料信号的pc模块不作响应。

(4)取料出库：当子称重感知模块n上取料完成，称重传感器检测到重量为0，则发送取料完成信号到pc模块，pc模块发送灭灯信号到指示灯模块，并发送取料完成信号到远程服务器模块。

(5)重新称重，数据更新：称重传感器检测到重量发生变化，同时执行步骤1～5，更新远程服务器模块和子称重感知模块n上的数据。当远程服务器模块收到集合m中所有子称重感知模块取料完成信号后，发送焚烧指令到焚烧炉，焚烧配伍完成。

本发明又一实施例提供一种基于rfid的危废实时风险预警装置，如图2所示，所述装置包括：

称重感知模块16，用于读取危废的重量信息和rfid标签信息，发送到远程服务器模块，同时接收所述远程服务器模块发送的结果并显示；

远程服务器模块15，用于接收所述称重感知模块读取的数据以及输入危废贮存信息，进行处理后，将结果发送到pc模块；

pc模块17，用于所述称重感知模块和所述远程服务器模块之间的数据传输和显示；

无线传输模块14，用于所述pc模块和所述远程服务器模块之间数据的传输；

危废贮存监测模块，用于提供危废的分类存放规则和相容性规则，使得不相容的危废保持一定安全距离；以及提供危废配伍原则，自动化计算危废的位置、品类、重量信息；

风险感知模块13，用于感知装置周围的环境，当发生异常时，发送报警信息到所述称重感知模块。

进一步地，所述远程服务器模块，一般位于机房或中央控制室，用于后台计算。该模块接收所述称重感知模块读取的数据以及输入危废处置能力、危废库存信息、危废贮存原则、各类模型算法和焚烧配伍原则和计划，进行处理后，将结果发送到所述pc模块，该结果包括危废详细信息、危废是否符合贮存原则以及待配伍危废的品类和数量信息等。

所述危废贮存监测模块，包括：①分类存放规则：将化学性质相似的危险品分类后，如分成酸、碱、卤素、汞等，将同类危险品或相容的危险品集中存放在同一装置或多个相邻装置上，形成该类相容危险品的装置区域，存放不相容的危险品的装置区域之间需要保持安全距离，如10米以上。②相容性规则：同一装置不能存储不相容的危险品，如酸和碱不能放置在同一货架上，严禁爆炸物品和其他类物品同贮，必须单独隔离限量贮存。压缩气体和液化气体必须与爆炸物品、氧化剂、易燃物品、自燃物品、腐蚀性物品隔离贮存；易燃液体、遇湿易燃物品、易燃固体不得与氧化剂混合贮存等。③危废配伍原则：根据焚烧系统的设计参数、运行参数和净化能力以及焚烧辅料的特性，设定焚烧配伍主要指标(热值、元素含量控制、灰渣控制、燃烧速率控制、物理状态控制等)，结合入库类别、批次、来源、废物代码、成分、物理状态、数量、重量、特性分析结果(热值、灰分、有害物质含量、腐蚀性、浸出毒性、急性毒性、易燃易爆性、相容性等))和危废贮存的品类、库存量等动态数据，智能化设计最优配伍方案，并提供自动化提取危废的位置、品类、重量信息。

所述称重感知模块16包括若干子称重感知模块。

所述子称重感知模块包括：称重传感器3，用于测量子称重感知模块上放置物品的重量，并实时将数据更新到所述pc模块；rfid阅读设备1，用于读取子称重感知模块上放置物品的rfid标签信息，并实时将数据更新到所述pc模块；指示灯模块4，用于接收所述pc模块发送的信号，并根据信号显示相应颜色。具体的，若信号为取走该装置上的物体，则亮黄灯；若信号为当前或相邻的子称重感知模块上有不相容的危废，则报警，亮红灯；若信号为当前或相邻的子称重感知模块上没有有不相容的危废，则亮绿灯。

所述危废贮存信息包括危废处置能力、危废库存信息、危废贮存原则、各类模型算法和焚烧配伍原则和计划。

所述pc模块17包含嵌入式设备5和led显示屏6，所述嵌入式设备用于接收和发送所述称重感知模块和所述远程服务器模块的信息；所述led显示屏用于将结果进行显示。

所述风险感知模块13包括温湿度传感器8、电荷传感器11、压力传感器12、烟雾传感器7和火焰检测传感器10。当该模块中有任意一个传感器检测到异常情况，即向风险感知模块发送报警信息。然后，风险感知模块进一步将信息发送到pc模块中，由pc模块向指示灯模块和远程服务器模块发送报警信息。远程服务器模块将接收到的报警信息进行记录。

以上所述实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围，均应包含在本发明的保护范围之内。