基于智慧城市理念的生活垃圾全过程管理策略研究①

鲁黎 郭芷含 罗郁

DOI：10.16660/j.cnki.1674-098X.2016.18.091

摘 要：生活垃圾是目前最贴近市民生活的问题之一，同时也是目前我国研究力度最大，掌控难度最大的课题之一。通过大量的数据资料显示，国际上当前对垃圾处理的手段已趋于多样化，系统化，我国也在近几年着重提倡垃圾处理的“3R”技术（Reduce、Reuse、Recycle）。但就目前现象表明，对于生活垃圾处理问题，我们还需要一个更优化的管理策略。因此该次研究借鉴了国外经验，立足于国内实际，借用当今的云计算数据处理系统来实现城市垃圾全过程智能化的控制，推动社会生活垃圾全过程管理系统的运作，达到城市生活垃圾管理的最优化。

关键词：城市垃圾管理 智能控制 管理优化策略

中图分类号：TP309 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2016）06（c）-0091-05

1 我国垃圾管理系统现状分析

随着城市化进程步伐的加快，经济的飞速发展，城市垃圾问题也日趋严重。近几年来，人们对城市生态，垃圾处理的问题关注度日益增高。

城市生活垃圾的收运和处理体系是目前垃圾管理系统中最贴近人民生活的方面之一。它既是城市生活的前提，也是城市正常运行的基础。目前我国正面临生活垃圾总产量大的难题，生活垃圾的处理方式也主要是以焚烧、堆肥和卫生填埋为主，具体数据见表1和表2（表中数据均来自中华人民共和国国家统计局官网）。

从以上数据可以看到，当前我国生活垃圾总产量数额庞大，虽然垃圾的无害化处理率有一定的提升，但单纯依靠现在所具备的人工和普通处理技术，仍无法达到生活垃圾处理最优状态。尤其是表2所突出的我国垃圾分类方面的不足严重制约了垃圾无害化处理的发展这一关键问题，更显示了城市生活垃圾全过程管理体系的革新迫在眉睫。因此本次研究提出代入新兴的智能化管理体系，提升人们对于垃圾处理的主动性，从而推动垃圾全过程管理体系的实时性、联动性及有效性的发展。

目前，我国城市生活垃圾管理体系分为“产生—收集—清运—处置”四个环节。

（1）产生环节。由于市民垃圾分类意识薄弱，因此产生的垃圾处于混杂状态。

（2）收集环节。该阶段运行到夏天，由于垃圾产量的陡增而环卫部门不能及时了解垃圾所属情况，垃圾清运工作迟缓，造成空气污染和微生物大量繁殖，给居民生活健康造成不利影响。

（3）清运环节。清运车辆密闭性存在问题，时常出现沿路倾洒污水、臭水的现象，对城市交通环境产生恶劣影响。此外，部分垃圾作业车辆驾驶员不按规定路线作业，经常出现半途倒卖“野垃圾”，对城市卫生环境带来危害。

（4）处置环节。目前我国多采用垃圾卫生填埋方式，但由于技术原因对土地污染严重，后期在土地恢复上要花费大量的人力物力。

与此同时，我国并没有严格的法规和政策来制约控制垃圾管理的各个环节，基本上我国垃圾管理系统的运行需要靠市民和相关部门的自觉维持。

2 基于智慧城市理念的城市生活垃圾全过程管理对策

通过对现有状况的分析，我们发现中国当前的城市垃圾管理全过程处于一种较为散乱的状态，各个环节衔接不紧密。针对以上问题，我们认为，城市生活垃圾管理系统若要达到最高效、最优化的状态，必须从整个流程上进行梳理和革新。因此，我们将垃圾处理的全过程分为三个阶段：

垃圾的收集→垃圾的运送→垃圾的处理

在这三个阶段当中，我们将智能化设备和管理体系相结合提出以下最优解决方案。

2.1 城市生活垃圾收集环节

2.1.1 智能化设备概念模型

（1）实名制垃圾袋。

①在大力宣传和普及垃圾分类知识的前提下，针对居民垃圾分类意识不强，环卫部门督查力度不够的现状，我们将垃圾袋进行了新的设计。将录有城市居民信息的二维码与垃圾袋相结合，形成了实名制垃圾袋（图1）。

②实名制垃圾袋分四种颜色，每种颜色对应不同垃圾类别。其特点主要是在传统垃圾袋的基础上附上录有持有者个人信息及垃圾种类信息的二维码。通过扫描二维码，可开启指定垃圾箱箱门。除此之外，在日后环卫督察队随机抽取垃圾袋内垃圾时，若发现有未分类垃圾的现象，可快速追查垃圾源头（图2）。

（2）生活垃圾智能存储设备。

①生活垃圾智能存储设备是垃圾全过程管理研究内一个最为关键的设备。对于城市普通垃圾箱密封性不够，时常散发异味且蚊虫病菌大量繁殖的状况，我们将垃圾的二维码作为垃圾箱门开启的“钥匙”。一旦垃圾被放入指定垃圾箱内，箱门会立即关闭。当垃圾回收的工作人员在回收垃圾时，只需用自己工作牌上的二维码在扫描区域扫描即可开启箱门。

②为保证在垃圾的源头处进行分类，我们将智能垃圾存储设备依据垃圾的类别分成四个封闭的容器，分别为可回收垃圾（绿色）、一般垃圾（黄色）、餐厨垃圾（橙色）和有害垃圾（红色）。通过扫描垃圾袋上附有分类信息的二维码来开启对应的垃圾箱门（图3）。

③城市生活垃圾的有害类包括：废电池、荧光灯管、过期药品等。一般具有毒性、易燃性、腐蚀性、反应性、放射性和传染性。对此，我们将有害垃圾箱进行了特殊处理。首先，对整个垃圾箱体进行了改造，分为箱体和箱套两个可独立抽取的部分。这样做可以使有害垃圾在收集和运输时，工作人员不必打开箱门就能直接运输，减少了在这一过程中可能引发的安全事故。其次，我们将有害垃圾的箱体分为可回收类和需要经过无害化处理类。在投放垃圾时，只需扫描二维码，箱体可自动进行二次分类（图4、图5）。

④在夏日，小区内时常会出现垃圾长时间堆积无人清扫的情况。为此我们在每个垃圾箱体内置入了高精度称重器，当箱体内重量达到一定限制时，通过信息发送终端向城市环卫督察队发送请求信息，以达到垃圾管理的高效运作。

生活垃圾智能存储设备各主要控制构建功能见表3。

2.1.2 收集环节运作及管理方式

垃圾收集是智能垃圾全过程管理系统的基础，也是整个系统中阻碍最大，难度最大的一个环节。这其中首先涉及的问题就是如何改变中国人常年混合投放垃圾的习惯以及如何向居民灌输垃圾分类知识。

（1）垃圾分类知识普及。

在这个环节，我们针对两种人群提出不同的方案。

方案一：针对未成年人，我们提倡从基础教育中灌输垃圾分类知识。未成年人对各项事物接受能力强，思想行为方式具有一定的可塑性。因此，针对这一类人群社会及政府应当督促社会组织和教育机构在未成年人的基础教育及生活教育中灌输垃圾分类的理念及分类知识。这样才能使他们垃圾分类的意识不断健全，也能不断带动身边的人。

方案二：针对成年人，我们提倡利用社会宣传及“试错”方式加强其垃圾分类意识。成年人的思想行为经过数年的沉淀，要想短期内纠正过来并不容易。因此，针对这一类人群，首先应做好社会宣传工作，使其有一定的垃圾分类基础概念。其次再通过“试错”的方式加深印象（图7）。

每个垃圾储存容器都有对应的二维码扫描区，对应信息不符，无法开启垃圾箱。如果对垃圾分类知识不了解，那么在反复的试错过程中，可以加深对垃圾分类的印象。这也是我们提出用智能设备带动人的自觉性的关键点。

（2）智能监管。

在垃圾分类知识普及的前提下，代入智能监管方案。

一方面，实行实名制垃圾袋按时按量发放。社区管理机构对每家每月定量发放附有二维码的垃圾袋，市民在家中就要做好垃圾分类工作，在垃圾处理时，如发现随意分类垃圾，就会依据云计算系统录入的数据对其持有者进行信用额度的消减。此外，二维码每月信息会进行一次更新，更新后原有二维码将无法使用。用户可用每月剩余的垃圾袋领取积分换购奖品。这样可以促使市民自觉减少生活垃圾，达到生活垃圾的减量化。

2.2 城市生活垃圾运送环节

2.2.1 智能化运送工具概念模型

目前，城市垃圾运送环节存在比较大的漏洞，其中主要是运送过程缺乏监管且不易监管，导致运送人员对垃圾倾倒是否严格按照要求进行并不重视，其次垃圾车的封装不严密，使得在运送过程中有污水和垃圾溢出。因此，我们着重从垃圾车优化设计入手解决当前问题（图8）。

具体改进如下：

（1）针对有害垃圾的箱体我们采用整体搬运的方式，在运输时直接将箱体放入垃圾运送车内。垃圾运送车的后车厢加上了能够固定两个有害垃圾箱体的卡槽，以固定垃圾箱。

（2）在车辆上安装GPS（Global Positioning System）定位系统，实时掌控车辆方位信息，杜绝半路倾倒“野垃圾”的现象。最后，在车辆中安装信息存储系统和信息发送终端，以便垃圾回收机构随时掌握车辆信息。

（3）垃圾站通往每个回收站点的路线会提前设好，垃圾车在出厂前，会对车辆信息，操作人员信息，出发时间有一个备案，作为判断此次运送过程是否合理的依据以及对操作人员的监督。

2.2.2 运送环节运作及管理方式

垃圾站通往每个回收站点的路线会提前设计好，在路段中会设有ETC（Electronic Toll Collection）道路监控系统（图10）。通过将收集到的数据传入云计算系统，实时监控车辆是否有延误运送时间，如有违背原定路线或随处倾倒垃圾的现象城市智慧决策系统会立即发出警报。

当垃圾成功运送到垃圾处理场后，再由统一的垃圾处理人员进行卸载、处理。每位工作人员的信息同样需要经过严格的监控，以便在垃圾处理环节中，针对出现的每一项问题确定负责人。

与以上程序相辅相成的是需革新和落实垃圾处理单位的企业制度。当前城市垃圾处理部门虽有一套自己的方案，但在实施环节，有很多还没有落到实处。因此，要针对新的城市管理模式制定出严谨有效的控制方案。垃圾运送处理过程中的所有数据会上传至智慧城市指挥决策系统终端（图11），以便清晰地对该环节进行监控。企业制定严格的赏罚制度，督促员工严格、高效地完成垃圾处理工作。

2.3 城市生活垃圾处理环节

2.3.1 城市垃圾场的最优布置

【以武汉市为例】武汉现有的垃圾焚烧处理厂，每日可造成560t飞灰，处置不符合相关规定，并且部分垃圾处理厂处于水源、居民区附近，严重影响到市民的日常生活。因此需对现有垃圾场进行优化升级（图13）。

垃圾场的建立我们拟定分为有害类垃圾处理和无害类垃圾处理。对现有垃圾场，我们先判断其地理位置是否适合建立垃圾场，如合适，再判断该处是适合建有害垃圾处理厂还是无害垃圾处理厂。

2.3.2 处理环节运作及管理方式

一般垃圾和餐厨垃圾被运往指定类别垃圾处理厂。对于可直接再利用垃圾，有需要的市民或企业可提前向管理部门申请审批，以达到垃圾处理资源化，减少多余流程。而对于有害垃圾，需全程监控（其中包括工作动态监控，有害物质含量监控等），通过云计算将数据进行处理，符合无危害处理标准后再集中销毁，以达到垃圾处理无害化（图14）。

城市生活垃圾中固体废物有害类，如废电池、荧光灯管、过期药品等。一般具有毒性、易燃性、腐蚀性、反应性、放射性和传染性，对于这一类物品的处理必须做到严格把控。

在整个处理流程中，充分利用物联网技术，构建危险废物监管物联网系统，对生活垃圾中危险废物的处置流程及处理人员等进行实时监控，为固体废物处理过程的全程化监管提供技术保障，实现对危险废物从源头到填埋处理的全程可溯源化监控，促使固体废物管理由传统人工管理方式向现代化智能管理方式转变。

2.4 城市生活垃圾全过程智能管理策略总体框架图

该框架图是对该部分整个流程的思路概括（图15）。

3 展望

虽然该次研究只针对生活垃圾进行分析，但对于城市的其他垃圾种类处理，依旧可以以此方案为借鉴进行相应的改进。通过研究我们认为，城市垃圾处理虽然在种类上有很大不同，但在其管理方向的选择上应有部分关联性。因此该次研究成果具有一定的可调节性和广泛的适应性。

该方案目前还处在构想阶段，但对于城市生活垃圾各过程管理有一定的现实意义。随着社会科学技术的不断发展和完善，其可实施性也会日益增高。智能化、信息化是未来生活的发展趋势，如何合理运用智能技术是当代每个行业应该考虑的问题。基于智慧城市理念的城市垃圾全过程管理策略研究就是顺应时代发展，运用智能技术，解决当代城市面临的生活垃圾各环节的问题，从而达到构建资源节约型、环境友好型社会的效果。

参考文献

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