基于GIS的危险废物运输实时管理系统的成本优化外文翻译资料

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基于GIS的危险废物运输实时管理系统的成本优化

本文介绍了基于实时地理信息系统（GIS）的危险废物运输管理系统的设计与成本分析。实施这样的系统可以有效地防止非法倾倒，并在危险废物的运输过程中采取应急措施。在中国广州进行了一个案例研究， 以建立一个小型的、实时的废物运输管理系统。从系统能力和成本结构的角度对两种备选方案进行了评价。备选方案一是在管理机构内建立一个完整的实时监测和管理系统 ; 备选方案二是将现有管理框架与商业远程信息处理服务相结合，以实现预期的监测和管理水平。正在考虑的技术框架包括使用全球定位系统（GPS）定位运输车辆，通过互联网和内联网交换车辆位置数据，使用政府管理系统管理危险废物运输，以及应对运输过程中的紧急情况。对成本结构的分析表明，与备选方案一相比，备选方案二将资本和运营成本降低了38%和56%。事实证明，通过对现有技术组件进行集成，可以实现有效的管理，通过简化的软件交互，实现额外的成本效益。

关键词：危险废物、实时管理、成本优化、地理信息系统、远程信息处理

介绍

危险废物来自许多行业，包括化学制造、废物处理、核设施和医院。它们表现出以下一种或多种毒性特征：爆炸性、氧化性、易燃性、腐蚀性、传染性、诱变性、刺激性、毒性或致癌性。对危险废物进行妥善管理被认为是世界各国面临的严峻环境挑战。危险废物管理中的关键组成部分之一是从发电场所运输到处置或处理地点。由于危险性质，需要特别注意管理运输过程并对其进行实时监控。最近，已有研究试图使用一些技术，如管理信息系统（MIS），地理信息系统（GIS）和全球定位系统（GPS），以促进对危险废物运输的监测。 这种做法在诸如中国这样的发展中国家尤其重要，以防止非法倾倒并且应对交通事故。然而，内部实施实时监视和管理系统的相关费用往往限制了其应用。

危险废物运输管理系统的费用取决于选定的替代方案。例如，管理部门，通常是中国的政府机构，可能会选择内部建立整个系统;或将实际监控任务承包给商业公司，只建立内部管理系统。要选择一种替代方案，需要对管理系统中实现的成本和特点进行详细评估。

这项研究的目的是开发一个高效且具有成本效益的系统，用于对危险废物的运输进行实时监测和管理。本文根据广州市固体废物管理中心（SWMCGZ）的案例研究，讨论了该系统的设计、技术逻辑和成本分析 。

方法

设计标准

广州市固体废物管理中心的主要任务之一是监测各种来源产生的危险废物的生产、收集、储存、运输和处置情况。自2004年以来，广州市固体废物管理中心现有的固体废物管理信息系统一直在使用。该系统的信息技术基础设施包括非对称数字用户环路（ADSL，下载和上传速度为2Mbps512kbps），用于以100Mbps的网络速度连接到互联网和内联网。为了适应日益增长的危险废物运输监测和管理的网络要求，有必要更新和改进当前系统。新系统的主要目的是在监控危险废物运输的同时提高危险废物运输监测效率，同时尽量减少系统的资金和运营成本 。除此之外，新系统需要集成到现有系统中，以简化操作和过渡。基于这些特定的需求和控制成本的必要性，新系统考虑的设计标准——危险废物运输实时管理系统（HWTRTMS）除了受到典型信息系统设计约束外，还受到三个主要因素的限制：（1）成本：必须实现具有成本效益的替代方案;（2） 性能：有关危险废物运输的信息必须在线可用，并在广州市固体废物管理中心有限的计算资源上得到有效管理;（3）集成：现有管理系统必须向新系统无缝过渡。

危险废物运输实时管理系统的组件

实时管理系统的主要组件，包括系统安全平台、数据库、管理和实时监控，如图 1 所示。系统安全平台负责整个系统的网络和数据安全。这包括为组和用户分配各自的系统特权、操作和记录系统安全事件以及维护系统防火墙。数据库是监控系统的重要组成部分。它存储系统数据，包括 GIS电子地图、GPS位置、受监控车辆的状态以及用于管理的其他属性。管理是通过查询、分析和维护车辆的历史记录来进行车辆监控和管理的核心子系统。 如果在危险废物运输过程中发生任何事故，它也可以启动应急响应。此组件为 广州市固体废物管理中心的管理人员提供信息，以便在必要时监视、管理和启动响应。实时监控是一个重要的外部子系统.它提供车辆的实时状态，并在出现异常时对系统发出警报。

图1：拟议的危险废物运输实时管理系统的组成部分。

案例分析

根据前面描述的设计标准和系统组件，评估了两种备选方案。一个被称为'替代方案一'，是在内部构建整个系统。这种替代方法通常是在中国进行实施的。危险废物管理机构将负责构建整个系统，如图一所示 。另一种称为'替代方案二'，是将某些成本高昂的组件（例如实时监控）签约给一家企业，第三方代理商，并在内部构建其余组件。根据这一替代方案，监测数据需要从远程信息处理平台自动传输到内联网管理系统，以便对车辆进行监测和管理。

图 2 显示了以替代方案二为例子的危险废物运输实时管理系统的技术框架。车载GPS客户端安装在应急车辆和危险废物运输车辆上。客户可以接收GPS卫星的信号，然后通过远程信息处理服务平台将危险废物运输的位置和相关特性实时发送回管理平台，实时生成表格。车载GPS客户端和远程信息处理平台之间的数据交换是通过无线互联网实现的（如通用分组无线电服务 （GPRS）或代码分频（CDMA））。远程信息处理平台和管理平台之间的数据交换是通过有线网络，因为与无线互联网相比，有线连接提供了更稳定和更高的带宽。运输车辆由管理系统管理。这两种替代方案的主要技术是相似的，包括管理信息系统、地理信息系统和全球定位系统但是，如图3所示，远程信息处理平台和替代方案二的管理系统之间存在一个附加的数据交换过程。板车载GPS客户端将位置和属性数据发送到远程信息处理平台。远程信息处理的GPS 网接收数据并将其存储在数据库中。远程信息处理还可以通过其短消息服务（SMS）网关向车载GPS客户端发送消息。一个典型的商用远程信息处理平台可以通过发布用于描述以及访问Web服务的语言（WSDL）和通用描述、发现与集成服务（UDDI）来提供数据交换接口。危险废物运输实时管理系统使用代理类方法通过已发布的数据交换接口从电子信息平台获取位置和属性数据。危险废物运输实时管理系统采用简单对象访问协议 （SOAP） 来登录并传递相关参数值到远程信息处理平台。在远程信息处理平台和危险废物运输实时管理系统之间交换数据的格式是标准可扩展标记语言 （XML） 。

图2：已开发的危险废物运输实时管理系统框架（备选方案二）。

图3：替代方案二的数据交换结构层。

结果和讨论

危险废物运输实时管理系统的演示

开发的危险废物运输实时管理系统用于使用替代方案二监测两辆危险废物运输车辆。图4显示了中国广州的示范区。广州市固体废物管理中心的用户和车主都可以访问远程信息处理服务平台的网站，查看实时车辆状态，该状态将发送回管理系统，如图 3所示。远程信息处理平台通过商业购买，用于支持运输车辆的实时监控。由于中国道路的迅速变化和扩展，导航电子地图必须每6个月更新一次。远程信息处理平台在超速行驶或发生事故时还提供实时报警，如果发生任何异常情况，例如事故或运输的废物的异常情况，危险废物运输实时管理系统将实时警告管理系统，并报告车辆的位置和相关数据。然后将部署应对措施以解决问题。

图4：开发危险废物运输实时管理系统的示范区。

图5是一个屏幕快照，显示了运输车辆的实时位置和历史路线，从而使管理人员可以在互联网上跟踪被监视车辆的路线，起始位置，目的地和速度。万一发生事故，管理人员可根据事故性质迅速启动应急响应程序。响应决定包括：应将谁送往紧急地点;应在现场部署哪些设备;应该使用哪些清理措施？管理系统还可以分析被监测车辆的历史记录和路线，以强制它们到达指定地点进行危险废物的收集和处置。这对于检测危险废物的非法倾倒非常有用，因为系统中对每条路线都进行了专门监控。

图5：监控运输车辆实时路线的截图。

图 6 是一个屏幕截图，其中列出了跨端口车辆的停靠点和停止时间。

图6：列出运输车辆的停靠点和期间的管理系统的屏幕截图

图 7 显示了紧急响应过程。大多数事故和非法倾倒是由附近的居民报告。当通过电话或互联网举报此类事故时，系统会查找在报告事故发生时附近通过或停止的车辆。然后，在一系列查询后确认发生事故或非法倾倒的车辆。这将与相关的车辆所有权（如车辆驾驶员和公司所有权）以及危险废物的类型和数量联系起来。根据释放的危险废物的特征，根据数据库中存储的信息，可以采取相应的行动，尽量减少对环境的影响。在调解事件后，应急响应进程的信息将保存到数据库中以供将来参考。

图7：危险废物运输车辆应急响应流程图。

成本分析

比较了两种管理方案的成本结构，结果如表1所示。成本计算基于2006年11月中国广州的市场成本。由于价格随时间变化而存在价格变化。但是，这两种替代方案的相对成本几乎保持不变。

由于通过互联网从许多 GPS 客户端收集数据需要连续的服务和网络安全性，因此需要重复的热备用系统（项目 1）和防火墙（项目 2）。固定 IP 地址（项目 4）和导航电子地图（项目 6）对于替代方案 1 的 互联网数据查询和车辆状态显示也至关重要。但是，如果选择了替代方案 2，则不需要备用系统、防火墙、固定 IP 地址和导航电子地图，因为车辆监控的在线数据由远程信息处理服务提供。因此，与备选方案1相比，改成方案2的总资本成本降低了38%。 成本差异主要来自硬件和导航电子地图的成本。

一家商业型远程信息公司通常拥有大量用户，因为它为许多车辆和应用提供服务。因此，费用低于在内部建立监测系统。例如，本案例研究中签约的远程信息处理公司自2006年以来在中国已经拥有了5000多辆汽车。通过选择专用于通用无线分组业务的专用订户身份模块 （SIM） 卡，车载GPS 通信的成本进一步降低。项目'11'（替代方案1）和 项目'1'（100 GPS服务费）包括GPRS价格、导航电子地图更新的费用和远程信息处理服务费用 。由于商业服务，备选方案II的电费（项目L）和互联网费用（项目K）也较低。因此，备选方案II的年度运营成本比备选方案I低56％，主要区别在于导航电子地图更新和宽带互联网的成本。

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