吳桐

基于人工智能技術(shù)的垃圾分類回收系統(tǒng)研究

吳桐

（西安北大科技園創(chuàng)新基地，陜西 西安 710061）

研究當(dāng)前城市生活垃圾的回收現(xiàn)狀，城市生活垃圾分類回收過程非常復(fù)雜，需要投入大量的人力、財力等，針對這種現(xiàn)狀，可以設(shè)計基于人工智能技術(shù)的垃圾分類回收系統(tǒng)，智能、高效地處理回收城市生活垃圾，降低城市生活垃圾分類回收的成本，進(jìn)一步提升垃圾分類回收的效率，為中國綠色節(jié)能生活目標(biāo)貢獻(xiàn)力量。

人工智能技術(shù)；垃圾；分類回收；回收系統(tǒng)

中國城市化發(fā)展速度越來越快，人們的生活水平也不斷提高，城市生活垃圾也越來越多，城市生活垃圾管理工作的工作壓力不斷加大。當(dāng)前很多城市利用集中收集和集中處理的方式，不僅極大地浪費(fèi)了可回收資源，還加大了垃圾處理難度，浪費(fèi)了人力和物力等。很多城市利用傳統(tǒng)的垃圾處理方式，每天固定時間、固定車輛到各個地點(diǎn)回收垃圾，垃圾回收人員沒有掌握垃圾的相關(guān)信息和作業(yè)情況，這就需要利用基于人工智能技術(shù)的垃圾分類回收系統(tǒng)，集中管理調(diào)度城市垃圾，合理分配可回收資源，提高垃圾收集處理效率。

1 生活垃圾回收處理現(xiàn)狀

中國城市化發(fā)展進(jìn)程不斷加快，城市生活垃圾快速增多，中國很多城市發(fā)展都面臨著生活垃圾處理的難題。當(dāng)前中國城市生活垃圾處理主要利用垃圾箱混合收集垃圾，再送入到垃圾中轉(zhuǎn)站進(jìn)行統(tǒng)一處理，垃圾的回收和處理過程都存在問題。

人們?nèi)狈诸愑^念，城市生活垃圾分類回收工作涉及到較多的工作環(huán)節(jié)，干擾因素比較多，需要投入大量的資金，垃圾回收周期比較長，短期內(nèi)很難看到實(shí)際收益，回報率比較低，此外中國缺乏相關(guān)管理制度，這些問題都會制約中國生活垃圾的科學(xué)處理[1]。

當(dāng)前中國在處理城市生活垃圾的過程中，有機(jī)肥占據(jù)8.21%左右，填埋占據(jù)57.97%左右，焚燒占據(jù)33.82%左右。政府環(huán)境衛(wèi)生部門發(fā)揮主導(dǎo)作用，居民源頭回收物分類回收管理發(fā)揮輔助作用，這種城市垃圾回收處理方式需要耗費(fèi)大量的人力和財力，涉及到繁雜的中間環(huán)節(jié)，還存在著資源浪費(fèi)和環(huán)境污染等問題。政府主導(dǎo)利用有機(jī)堆肥和填埋以及焚燒形式，對于垃圾落實(shí)無害化處理，在城市垃圾回收處理過程中，政府屬于責(zé)任主體，這項工作非常復(fù)雜，處理過程卻比較簡單，很多工作沒有落實(shí)，導(dǎo)致城市垃圾回收效率比較低，取得的效果也不夠明顯。城市生活垃圾分類回收處理情況如圖1所示。

圖1 城市生活垃圾分類回收處理情況

中國垃圾處理工作發(fā)展時間比較短暫，當(dāng)前還處于無害化處理為階段，當(dāng)前雖然中國也具有垃圾分類制度和垃圾分類收集箱，但是因?yàn)榭傮w環(huán)保觀念意識不強(qiáng)，垃圾分類處理技術(shù)手段比較落后，無法有效落實(shí)垃圾分類回收工作。出現(xiàn)這種情況，一方面是因?yàn)橹袊皇峭ㄟ^宣傳增強(qiáng)公民意識，人們還沒有建立垃圾分類的價值觀。此外垃圾分類回收工作具有系統(tǒng)性，涉及到較多等環(huán)節(jié)，每個環(huán)節(jié)都可能會影響到整個系統(tǒng)。因此，在研究基于人工智能技術(shù)的垃圾分類回收系統(tǒng)的過程中，需要綜合考慮所有的影響因素[2]。

利用基于人工智能技術(shù)的垃圾分類回收系統(tǒng)可以對于垃圾實(shí)施擠壓和脫水處理，這樣可以減小垃圾的體積，有利于降低垃圾分類回收工作強(qiáng)度，提高工作效率，此外在運(yùn)轉(zhuǎn)垃圾時可以避免垃圾出現(xiàn)二次污染的問題，通過分類處理城市生活垃圾，還可以實(shí)現(xiàn)垃圾的循環(huán)再利用。

2 基于人工智能技術(shù)的垃圾分類回收系統(tǒng)整體模塊

基于人工智能技術(shù)的垃圾分類回收系統(tǒng)如圖2所示。

圖2 基于人工智能技術(shù)的垃圾分類回收系統(tǒng)

2.1 分類支持模塊

垃圾袋分類：垃圾袋分為2種，藍(lán)色是廚余垃圾袋，綠色是其他生活垃圾袋，同時具有對應(yīng)的垃圾箱，包括藍(lán)色廚余垃圾箱和綠色生活垃圾箱，同時在物業(yè)上，需要保持用戶、社區(qū)管理、垃圾處理設(shè)備之間的密切聯(lián)系，體現(xiàn)儲存?zhèn)€人編碼信息的ID卡的人工智能應(yīng)用與識別，方便合理社區(qū)管理員計算住戶的物業(yè)費(fèi)用[3]。

居民倒垃圾需要刷卡，以多倒多收費(fèi)的原則為基礎(chǔ)，針對不可回收垃圾需要收費(fèi)，可回收垃圾可以根據(jù)一定價格標(biāo)準(zhǔn)計入到居民ID卡當(dāng)中，這樣可以同時起到制約和獎勵的作用。每個家庭都要配備廚余垃圾處理機(jī)，此設(shè)備可以初步處理家庭廚余垃圾，可以對于垃圾實(shí)施粉碎和脫水等處理工序，處理之后向廚余垃圾桶中注入殘渣。此外，家庭中還要具備生活垃圾桶，負(fù)責(zé)收集家庭日常生活垃圾。

2.2 分類處理模塊

在垃圾箱安裝設(shè)備信息采集系統(tǒng)，完成初步整合工作。利用GPRS網(wǎng)絡(luò)向信息處理中心傳輸相關(guān)信息。分類處理模塊主要負(fù)責(zé)信息的采集和傳輸，采集的信息包括用戶編號以及垃圾重量等。利用RFID讀寫器讀取ID卡，確定數(shù)據(jù)驗(yàn)證身份，驗(yàn)證通過之后，就會自動打開垃圾箱蓋，住戶可以向相應(yīng)的垃圾箱內(nèi)投放垃圾，隨后自動關(guān)閉垃圾箱蓋子，此時垃圾箱底部傳感器可以及時確定垃圾重量。利用GPS設(shè)備獲取垃圾箱的坐標(biāo)信息。最后整合儲存器的居民區(qū)編號和垃圾箱編號以及垃圾類型，利用網(wǎng)絡(luò)向數(shù)據(jù)處理中心傳輸信息數(shù)據(jù)[4]。

利用樓層垃圾分類收集箱、集合設(shè)置讀卡器和條形碼掃描器以及傳感器等，可確定垃圾主人、垃圾內(nèi)容和垃圾重量等信息。通過掃描垃圾袋的條形碼，再根據(jù)價格標(biāo)準(zhǔn)計入到ID卡當(dāng)中，識別不同垃圾，這樣有利于實(shí)施垃圾分類回收，并壓縮處理回收的垃圾。針對廚余垃圾，通過粉碎和脫水處理之后，放入到可降解的垃圾袋當(dāng)中，不會產(chǎn)生異味，不會發(fā)生二次污染。

2.3 清運(yùn)模塊

垃圾清運(yùn)車輛主要包括干垃圾回收車輛和濕垃圾回收車輛，利用不同類型的車分別回收垃圾。在中轉(zhuǎn)站利用數(shù)據(jù)庫統(tǒng)一登記車輛的信息，登記的信息包括車輛噸位和車票號以及駕駛員等。車輛離開中轉(zhuǎn)站時，基于人工智能技術(shù)的垃圾分類回收系統(tǒng)的清運(yùn)模塊可以自動識別車輛，準(zhǔn)確記錄車輛駛出中轉(zhuǎn)站的時間，為車輛分配目的地和路線。車輛達(dá)到小區(qū)之后，清潔工需要刷卡啟動智能垃圾桶之后回收垃圾，此時垃圾桶回收中心傳輸刷卡人的信息和垃圾相關(guān)信息。車輛需要根據(jù)既定路線回收垃圾，拉力機(jī)車裝滿之后再回到中轉(zhuǎn)站。中轉(zhuǎn)站自動識別車輛，并且將車輛駛回時間等信息記錄下來，同時稱重車輛，確定垃圾重量。垃圾運(yùn)輸車輛利用密閉鋼瓶式運(yùn)輸廚余垃圾和生活垃圾，在運(yùn)轉(zhuǎn)過程中不會造成二次污染[5]。

在小區(qū)內(nèi)部設(shè)置垃圾分類收集站，負(fù)責(zé)分類集中存放小區(qū)垃圾，收集站要分為廚余垃圾收集站和生活垃圾收集站，利用密閉式瓶和箱體結(jié)構(gòu)承載垃圾，這樣可以為運(yùn)輸工作提供更大的便利，同時還不會產(chǎn)生二次污染。

2.4 數(shù)據(jù)中心

利用小區(qū)管理分系統(tǒng)分析用戶數(shù)據(jù)信息，并向物業(yè)及時反饋，結(jié)合輔助信息中心完成垃圾清運(yùn)工作，分系統(tǒng)利用匯總分類支持模塊和清運(yùn)模塊傳輸?shù)臄?shù)據(jù)，完成數(shù)據(jù)處理工作，確定用戶的實(shí)際物業(yè)費(fèi)。

信息中心結(jié)合區(qū)域內(nèi)傳輸?shù)睦爸亓亢蜐M溢情況，確定垃圾清運(yùn)路線，安排車輛及時清運(yùn)垃圾，再利用清運(yùn)模塊獲取傳輸信息，可以實(shí)時監(jiān)控管理垃圾處理過程。數(shù)據(jù)中心利用管理方式，減小信息中心工作壓力，小區(qū)管理者也可以因此落實(shí)監(jiān)控管理工作，順利實(shí)施基于人工智能技術(shù)的垃圾分類回收系統(tǒng)的工作[6]。

3 基于人工智能技術(shù)的垃圾分類回收系統(tǒng)的應(yīng)用

3.1 智能控制網(wǎng)點(diǎn)

利用智能控制網(wǎng)點(diǎn)，通過互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)操控機(jī)器內(nèi)置系統(tǒng)，維持機(jī)器運(yùn)轉(zhuǎn)的穩(wěn)定性。將網(wǎng)點(diǎn)綜合管理系統(tǒng)加入到智能控制網(wǎng)點(diǎn)，實(shí)時更新宣傳資料，對比傳統(tǒng)分散網(wǎng)點(diǎn)控制，利用智能控制網(wǎng)點(diǎn)，可以提高更新速度，同時可以即時更新機(jī)器通知信息。區(qū)域負(fù)責(zé)人通過操作計算機(jī)，就可以遠(yuǎn)程實(shí)施控制網(wǎng)點(diǎn)的廣告屏幕[7]。

3.2 系統(tǒng)管理

設(shè)計信息反饋系統(tǒng)為無線手持智能終端，利用該系統(tǒng)可以與LED屏保持通信，并且可以儲存相關(guān)信息，將通知信息和反饋信息利用LED屏將內(nèi)命令顯示出來。系統(tǒng)管理主要發(fā)揮后臺運(yùn)行系統(tǒng)和手機(jī)客戶端系統(tǒng)的作用。后天運(yùn)行系統(tǒng)包括功能管理板塊和信息反饋板塊，利用功能管理，可以更新機(jī)器功能，在使用機(jī)器的過程中可以升級優(yōu)化機(jī)器功能。利用信息反饋，可以實(shí)時監(jiān)控機(jī)器使用情況，聯(lián)系居民用戶和工作人員以及后天數(shù)據(jù)處理人員，設(shè)置手機(jī)客戶端系統(tǒng)，用戶可以在論壇模塊即時反饋使用感受，設(shè)置手機(jī)客戶端系統(tǒng)，有利于提高用戶的使用好感，居民也可以更好地參與到垃圾分類回收當(dāng)中。

3.3 集中儲存管理

線下回收機(jī)器負(fù)責(zé)回收資源，存放在區(qū)域臨時放置點(diǎn)，達(dá)到運(yùn)輸量標(biāo)準(zhǔn)之后，工作人員再統(tǒng)一運(yùn)送到倉庫當(dāng)中，由中央大倉庫進(jìn)行統(tǒng)一堆放，達(dá)到最佳盈利點(diǎn)之后可以進(jìn)行出售，這樣有利于提高居民的參與熱情，維持基于人工智能技術(shù)的垃圾分類回收系統(tǒng)的運(yùn)轉(zhuǎn)。

4 結(jié)束語

本文概述了基于人工智能技術(shù)的垃圾分類回收系統(tǒng)，其最大的優(yōu)勢在于，可以在最大限度上循環(huán)再利用垃圾，無害化處理垃圾，降低垃圾分類處理的難度，優(yōu)化車輛調(diào)度情況，更好地適應(yīng)信息時代對垃圾處理工作的需求。城市生活垃圾分類回收工作不僅是技術(shù)工作，還需要得到政府部門相關(guān)法律法規(guī)的有力支持，同時需要利用有效的技術(shù)手段實(shí)現(xiàn)，未來，這方面將會得到進(jìn)一步完善和加強(qiáng)。

［1］寧凱，張東波，印峰，等.基于視覺感知的智能掃地機(jī)器人的垃圾檢測與分類［J］.中國圖象圖形學(xué)報，2019（8）：1358-1368.

［2］吳新華.“互聯(lián)網(wǎng)+”模式下生活垃圾分類的研究與分析［J］.無線互聯(lián)科技，2019（13）：126-128.

［3］孫翔，張帥，韓彪.關(guān)于在中國推行智能垃圾分類終端和模式的芻議［J］.環(huán)境保護(hù)，2019，47（12）：21-25.

［4］袁昕.建設(shè)美麗中國視角下高校生活垃圾分類管理的困境與出路［J］.河南工業(yè)大學(xué)學(xué)報（社會科學(xué)版），2019，15（3）：113-120.

［5］王玥，劉葦，崔昊.基于STC89C52單片機(jī)的智能分類垃圾桶的設(shè)計［J］.科技經(jīng)濟(jì)導(dǎo)刊，2019，27（16）：66.

［6］魏會敏，劉月娥，吳何銘，等.可追溯式智能分類垃圾桶蓋的創(chuàng)意設(shè)計及應(yīng)用［J］.信息記錄材料，2019，20（5）：133-134.

［7］陳景翼，李春燕，盛宇彪，等.基于GPRS通訊的智能垃圾桶硬件電路設(shè)計［J］.電工技術(shù)，2019（2）：18-20，22.

X705

A

10.15913/j.cnki.kjycx.2020.09.013

2095－6835（2020）09－0038－02

〔編輯：張思楠〕