基于“大云物移智”的电网企业废铅蓄电池管理探索

江世雄 涂承谦 翁孙贤

（1．国网福建省电力有限公司， 福建 福州 350000；2．国网宁德供电公司， 福建 宁德 352000；3．国网福建电科院，福建 福州 350000）

0 引言

铅蓄电池作为目前能源电源中市场占比最大、使用范围广的化学电池产品，广泛应用于电力、能源等工业领域。铅蓄蓄电池鉴于技术成熟、价格低廉、性能优越等一系列优点，导致其在短期内很难被其他电池产品所取代。中国不仅是当今全球最大的铅酸蓄电池消费国，更是最大电池生产国[1]，每年产生的蓄电池高达380 万t。

铅蓄电池除由铅及其氧化物的电极、硫酸溶液或胶体物质的电解质组成外，还含有钙、锡等化学物质，以及木质素等膨胀材料。一旦铅蓄电池丧失原有利用价值或者被抛弃或放弃，将变成危险废物，列入《国家危险废物名录》。若将废铅蓄电池随意丢弃到自然环境中，其含酸电解质和铅、砷等有毒化学物质将存在泄漏风险，污染水源和土壤环境，危害人类与自然生物的健康。人体铅含量一旦超标，轻则智力下降，重则可能引发人体生殖、神经等机体方面疾病[2]。一方面铅蓄电池有较大的市场价值，另一方面却带来高的环境风险。

1 背景

在电力能源互联网行业，铅蓄电池是电力系统中直流电源供电系统的关键组成部分，它一方面为电力系统中的负载提供安全、稳定、可靠的电力保障，同时也为继电保护、通信设备等电力设备的正常运行保驾护航，被广泛用于变电站直流系统、通信设备UPS 系统等。变电站的直流电源铅蓄电池都有一定的寿命，一般的铅酸蓄电池正常使用寿命不超过10 年。目前全国66 kV 及以上变电站的铅蓄电池保有量在万吨级。如此巨量的废电池如果不能有效处置，变废为宝，其产生的环境污染将十分严重。

近年来，国家和地方出台了一系列的固体废物环境监管政策法规等[3]，持续打击非法收集、转运行为[4]，如生态环境部门近2 年启动“清废行动”[5]，于2018 年对长江经济带11 省进行固体废物堆放点排查核实，针对问题进行挂牌督办；但始终无法从根本上规范废旧铅酸蓄电池回收市场，废铅蓄电池回收难、回收成本高是一直以来废电池回收的难点与痛点。目前，电网企业已经开始着手废铅蓄电池的规范存放和规范处理，但是容易给环境带来污染，而且存在安全隐患。电力企业危险废物有其独特的特点，在管理的过程中也存在以下5 个难点：1）点多面广量多，管控难度较大。以废铅蓄电池为例，废铅蓄电池主要由变电站直流系统产生。变电站分布较广，危险废物管理人才、管理场所未能进行有效配置，每年由变电站退役的废旧蓄电池不能保证得到规范的集中存放管理，管控难度较大。2）处置流程以及手续办理复杂。危险废物的处置需要贮存单位、运输单位具备相应的贮存和转运资质，包括办理危险废物电子转移联单流程和专人跟踪处理等[6]。3）暂存场地技术管控手段欠缺。各单位通常以普通的存放场所作为危险废物的暂存场地，部分存在未进行有效的地面防渗防漏处理、废气液检测、防火防爆、温湿度控制等污染防治措施。4）人工台账盘点工作效率低下。危险废物的台账多为人工记录，存在统计困难和记账出错的可能性，危险废物的超期存放存在法律风险。5）危险废物转运去向无法实时跟踪。危险废物进行转运后，状态难以得到实时掌控，存在一定的安全风险[7]。

针对以上问题，该文提出了全新的废铅蓄电池管理模式，创新理念实现融通发展，落实国家生态环境战略和方针政策，建设无废电网。

2 创新思路

2.1 搭建数据模型形成废铅蓄电池云

开展大数据智能预测[8]，实现废铅蓄电池数据“一张图”。

建立废铅蓄电池云平台，对电网运营区域变电站、电厂等场所进行数据收集，包括废铅蓄电池的产生分布地点、历年来各地点产生的废铅蓄电池数量及产生周期、场所使用的蓄电池的运行时限等信息，形成危险废物运行“数据库”。

利用“数据库”数据进行大数据分析，形成智能预测算法，对废铅蓄电池的产生时间、产生量等数据进行智能预测。预测结果将提前推送至管理人员处，便于废铅蓄电池收集、暂存、运输、处置等全流程管控，提高废铅蓄电池处置效率，实现废铅蓄电池的“一张图”，如图1 所示。

2.2 建设物联智慧管理物联管控网

通过互联网、物联网[9]、车联网等技术，实现废铅蓄电池的物联和智慧管理。

利用物联管控网，建立智能废铅蓄电池暂存场所和废铅蓄电池智慧云管理平台。例如通过视频监控技术，实时远程查看废铅蓄电池存放状态；利用RFID 技术，实现废铅蓄电池的远程盘点，减少人员和废铅蓄电池的接触；采用温湿度传感器、气液泄露检测仪对废铅蓄电池暂存场所环境进行监控及预警；运用以上智能温度、湿度、云视频等硬件设施，建立废铅蓄电池暂存场所管理平台，对废铅蓄电池暂存场所环境、暂存时限、暂存安全性、污染防治效果等进行监管及预警，形成“环保认证、密封运输、集中存放、全程可控、安全处置”的管理模式。

通过车联网技术，对废铅蓄电池运输进行过程跟踪管理，实现运输中的污染防治的有效管控。

在废铅蓄电池转运车辆中运用车联网技术，在转运车辆内外设置视频监控、安装北斗等装置，将运输过程中的废铅蓄电池状态、车辆行驶位置等信息回传至废铅蓄电池“一张图”平台。

管理人员还可以通过移动APP 应用、互联网应用软件随时查看车辆行驶位置及废铅蓄电池状态，加强对废铅蓄电池运输的全流程跟踪管理，依法履行危险废物生产责任制，实行安全闭环管理，实现危险废物的实时跟踪眼，如图2 所示。

3 具体做法

以废铅蓄电池暂存场所管理为例，依托“大云物移智”技术，结合网络温湿度传感器、电子标签、指纹门禁、RFID 电子射频标签、智能索引标签、恒温恒湿空调、智能显示屏等智能硬件设备，搭建并部署废铅蓄电池智能云管控平台（以下简称管控平台），实现废铅蓄电池仓库的快速出入库、一键自动盘点、存储环境实时监测与预警等管理功能，实现废铅蓄电池的全程监控。

3.1 废铅蓄电池智能出入

废铅蓄电池移入暂存场所（入库）时，通过管控平台进行废铅蓄电池物料信息（规格、型号）、数量等相关信息的收集与录入，黏贴RFID 电子视频标签，同时将标签的唯一身份识别码扫描至管控平台中，入库完成后，管控平台将自动为入库蓄电池分配存储位置。同时，危废仓储管理人员将蓄电池入库单据扫描存至管控平台终端（PC 机），打印废铅蓄电池管控平台入库单据，在确保PC 机中扫描件、入库单原件、废铅蓄电池管控平台入库单三证齐全后，危废仓储管理人员将入库单原件、系统入库单据归档存至危废物资档案柜，档案柜柜号、文件夹编号录入管控平台。

废铅蓄电池移出暂存场所（出库）时，危险仓储管理人员将出库单物料数据信息录入至管控平台，管控平台根据录入的物料数据信息自动匹配废铅蓄电池出库位置，同时生成废旧蓄电池出库单据，废铅仓储管理人员对应出库单据将指定存储位废铅蓄电池领用出库。出库完成后，危废仓储管理人员将出库单据扫描存至PC 机中，在确保PC中扫描件、出库单原件、废铅蓄电池管控系统出库单三证齐全后，危废仓储管理人员将出库单原件、系统出库单据归档存至危废物资档案柜，档案柜柜号、文件夹编号录入管控平台。

图1 废铅蓄电池“一张图”平台

3.2 智能监控实时预警

通过温湿度传感器连接仓储局域物联网，将废铅蓄电池存储仓温度、湿度数据实时传回管控平台，管控平台解析后将危废存储仓库温度、湿度数据实时展示在大屏上，当管控平台检测到温度、湿度数据超出系统设定的预警阈值，大屏将进行醒目的预警信息提示。

智能危化废铅蓄电池管控后台实时监控废铅蓄电池的在库存储时间（库龄），通过平台设置库龄预警阈值，对库龄超期的废铅蓄电池进行系统预警提示，确保废铅蓄电池得到有效存储管理。

3.3 可视库位翻垛管理

按照废铅蓄电池环保存储管理规定，对库龄即将超期的废铅蓄电池进行翻堆、倒垛。平台预设库龄预警阈值，废铅蓄电池管理员查看库房垛位电子示意图，对库龄即将超期的废铅蓄电池，进行可视化、合理化、规范化的位置调整操作。在管理平台上完成位置调整后，平台自动生成位置调整指引图，现场危废仓储管理员依据示意图操作说明进行废铅酸蓄电池翻堆、倒垛作业。

3.4 物签分离和快速盘点

废铅蓄电池入库时，黏贴RFID 电子标签并将标签唯一身份识别码与入库物资绑定进行废铅蓄电池管理，暂存场所内安装的超高频RFID 读写设备监控区内废铅蓄电池状态。废铅蓄电池盘点时，通过系统一键触发盘点任务，RFID 读写设备快速扫描库区废铅蓄电池所黏贴RFID 电子射频标签，从而实现废铅蓄电池的快速、自动盘点。

3.5 声光指引数显状态

智能废铅蓄电池管控平台可通过智能索性标签进行路线规划与导引、废铅蓄电池位置定位，加速危化废铅蓄电池现场作业效率。电子标签与危化废铅蓄电池管控平台信息联动，实时更新并显示废铅蓄电池物料规格、属性、数量。

4 管理特色

运用“大云物移智”技术，提高废铅蓄电池管理的规范性和高效性，确保废铅蓄电池的安全快速处置及管理，如图3 所示。

“大”—运用大数据技术全面分析和预测废铅蓄电池的产生量，实现废铅蓄电池主动预防式管理。

“云”—建立废铅蓄电池云平台，用一张图集中管控全公司系统废铅蓄电池，实现废铅蓄电池全过程可控在控。

“物”—采用RFID 电子射频技术和电子标签技术，建立废铅蓄电池物联网，打通全过程数据流。

“移”—利用4G 移动互联和车联网技术实时跟踪废铅蓄电池运输流程，实现危险废物转运可视化、智能化、数字化追溯管控。

“智”—建设智能化废铅蓄电池仓库，实现在线监控、智慧管理。

推动管理的智能化、网络化和规范化，形成更为完善的废铅蓄电池管理流程及机制，保障废铅蓄电池的有效管理。

管理过程的智能化。推进全过程的智能化，减少管理环节、便于就近就快收储、提升管理质量。通过物联网技术、智能化手段，全天候、便捷式、全方位智能化管理。

管理过程的网络化。增强业务的互通性、数据的可用性和资源的共享性，利用移动互联技术，进行废铅蓄电池办理全程可视化；结合物联网技术，确定废旧废铅蓄电池快速收储、确定身份、准确计量。

管理过程的规范化。依托物联网和人工智能，推动废铅蓄电池管理的智能化，实现业务自动化执行、实时性监管。通过日常运用和实践，对管理流程、物联网应用进行修正完善，最终形成一套准确的管理机制。

图2 实时跟踪眼

图3 “大云物移智”技术应用管理

5 成效

强化统一数据标准建设。建立废铅蓄电池管理和暂存仓库管理技术规范，统一数据和场地建设标准。推进企业合规管理落地。应用物联网新技术提升废铅蓄电池处置管控规范化，实现依法合规处置。规范安全处置溯源管控。委托有资质的第三方专业安全处置，溯源管控，全寿命周期管理。实现废铅蓄电池管理效益。废铅蓄电池智慧云平台系统实现电网废铅蓄电池智能预测、监控、跟踪及预警的安全高效管理。提高危险废物处置经济效益。专业协同提升废铅蓄电池处置价值创造，推动经济效益提升。促进企业生态环境效益。减少废铅蓄电池的环境污染隐患，有效规避企业法律风险，促进企业社会和生态环境效益提升。

6 结论

该文在废铅蓄电池的规范化处置过程中，研究了一套较先进、易操作、可复制、可推广且合法合规的废铅蓄电池管理理念和智慧管理系统，符合国家和地方对危险废物监管的要求，今后将不断完善电网危险废物全过程环境无害化处置管理平台，探索研究更加集约化、精益化的电网危险废物管理模式，为了树立企业形象，彰显企业社会责任做出应有的贡献。