近三十年来垃圾桶的智能化发展历程及未来发展趋势略探

冉兰芳　高淬愉　李婷婷　张琳琳　廖明明　蔡渝

摘要：本文介绍了简单式垃圾桶、节能性垃圾桶、感应性垃圾桶、效益性垃圾桶以及当下的新型智能垃圾桶，并提出了我们对未来智能垃圾桶发展必须要解决的一些问题和一些创新的点子。

关键词：智能化；垃圾桶；垃圾处理；节能

我国人口的快速增长和人民日益提高的生活质量，导致的负面影响之一就是垃圾的增长速率也在逐年上升。据2014报道，我国约2/3的城市处于垃圾包围之中，其中1/4已无填埋堆放场地。据2016年统计，全世界垃圾年均增长速度为8.42%，而中国垃圾增长率达到10%以上。全世界每年产生4.9亿吨垃圾，仅中国每年就产生近1.5亿吨城市垃圾。预计到2020年，中国生活垃圾清运量将达到2.15亿吨，由此可见我们面临着严峻的垃圾处理形势。垃圾的处理是一个复杂的系统工作，为了解决传统垃圾桶存在的不足，实现垃圾处理的高效化、便捷化、低成本化，智能垃圾桶应势而生。随着世界经济的逐步变迁，人们的环保意识逐渐增强，同时人们对于整洁的生存环境和对高质量生活品质的不断渴求，现今的垃圾桶，更是融环保与科技于一体。垃圾桶的智能化发展与世界文明发展密切相关。垃圾桶有公用式、家用式、医用式之分。由于家用式和医用式的垃圾桶应用范围较窄，功能要求较低，所以我们主要以公用式智能垃圾桶的改进历程和发展趋势进行研究。

一、公用式垃圾桶的改进历程

垃圾桶是人们日常生活中不可或缺的生活必需品，无论在什么时候什么地点，它都是一个必然的存在，只会日益进步而不会被淘汰。从最简单的简单式垃圾桶到现在功能越来越全面的智能型垃圾桶，垃圾桶完成了属于它的完美蜕变。

1.七八十年代的简单式垃圾桶。这类垃圾桶无论是在形状、材料，还是功能上，都比较单一，同时也是目前人们运用最广泛的垃圾桶。其中最早的垃圾桶，便是土坑型垃圾桶，其仅仅被人们作为一个能装纳垃圾的容器。随着人们对生活质量的关注，人们开始追求更加美观、运用更加便捷的垃圾桶，于是对传统垃圾桶进行了简单加工，逐渐出现了翻盖型、踩脚型、可翻转型垃圾桶。翻盖型垃圾桶是在传统型（即土坑型）的基础上为其添加盖子，盖住桶内垃圾。这种垃圾桶起到了遮盖垃圾、阻隔臭味的作用，能在一定程度上美化城市。翻盖性垃圾桶是在传统型上进行了一个外观改造，而踩脚型和可翻转型垃圾桶则是对其进行了简单人工技术改造。后两者着重解决垃圾的投入和倒出过程，节省了人们的体力，为人们带来了便捷。九十年代初期简单分类垃圾桶的出现，让我国人民开始意识到了环保的重要性。这种垃圾桶由传统的一桶一体变化为多桶一体，可回收垃圾箱的设置为有回收价值的垃圾提供了循环利用的机会，提高了资源利用率；针对废旧电池格而另有的回收格设置，更是有效地减少了铅、汞、镉等有毒物质对环境的污染。垃圾桶逐渐由传统向美观化、便捷化、多功能化发展。

2.二十一世纪的节能性垃圾桶。随着人们生活水平的提高，垃圾的数量不断增多，垃圾桶的作用越来越大，垃圾桶已经成为人们生活的必需品。在国家绿色政策以及世界环保事业的影响下，人们对于绿色节能的智能垃圾桶的需求不断增加，太阳能垃圾桶的出现，极大地满足了人们对于低碳、环保的需求。最早的太阳能垃圾桶在2006年就出现在纽约街头，太阳能垃圾桶主要是利用太阳能发电，通过光学元件将太阳能转化为电能，供给给系统驱动，并把多余的电量储存到储蓄电池中以备不时之需。除此之外，垃圾桶本身的材料运用也发生了巨大的改变，这种垃圾桶还有夜间照明的功能，垃圾桶本身可贴静图广告或者宣传，为城市公共形象加分。太阳能的利用为智能垃圾桶其他功能的延展奠定了基础，相比于传统形式，更环保、节能。太阳能垃圾桶已经有了初代的智能化模型，垃圾桶智能化进入了飞速发展的阶段。

3.二十一世纪的感应性垃圾桶。有盖垃圾桶是为了改善垃圾恶臭以及防止细菌肆意传播等问题而设计，由于公用垃圾桶长期暴露于室外，垃圾桶盖没有得到及时清洗，或垃圾处理不及时，垃圾桶便失去了密闭空间。此时，垃圾桶盖非旦没有解决防臭隔菌的作用，反而降低了垃圾桶的使用价值。于是出现了红外线、声控、重量等感应功能，以此改善问题。红外线感应功能能够在人的手或物体接近垃圾桶口约15cm时，垃圾桶自动开盖，等垃圾投入完毕，垃圾桶桶盖又自动关闭。这种智能垃圾桶解决了用手直接接触垃圾桶盖才能扔垃圾的困扰。可是，这一垃圾桶在智能化的道路上只能算提升了一步，它仍存在很大的缺憾，其功能比較单一，而且直接开关盖这一功能机械耗损程度较高，以是尚有待改进之处。随着自动感应技术的发展，垃圾分类也进入了一个新的发展阶段。美国匹兹堡创业公司CleanRobotics研制了一款名为Transhbot的全自动分类垃圾桶。Trashbot操纵摄像头、传感器、金属探测器和马达，把垃圾放在精确的位置，减少认为性的错误。Trashbot通过传感器检测到正要接近的人，然后自动打开盖子，就可以把垃圾扔进去了。金属探测器和机器视觉系统会分析这个物体是属于哪个类别，是否可回收、是否可掩埋等。待智能系统决定好后，活动门系统和倾斜电机就会把垃圾放到正确的垃圾桶内。这样，就可以避免因人们的垃圾分类知识的匮乏和垃圾分类意识的薄弱而不能很好的对垃圾进行分类了。垃圾桶智能化的发展逐步迈向自动化。

4.当下最广泛的效益性垃圾桶。垃圾桶作为城市中的重要一员，除了要实现其作为废弃物的容器的基本职能外，如何实现其社会效应和经济效应，降低制造成本，也必将成为智能化垃圾桶的改进趋势。就目前的科技水平而言，智能化垃圾桶实现的社会和经济效益有：（1）提供wifi信号和USB接口手机充电，虽然流量费用不断降低，5G时代也即将到来，但是垃圾桶作为城市中分布最广的公物，作为无线网络基站仍然是其的发展趋势，这不仅方便了人们的生活，同时也降低了人们的上网成本，其中的社会和经济效益显而易见；（2）实时监测人流量，为城市交通规划提供数据；（3）配置LED灯，减少安装路灯的费用，同时可以为城市夜景添彩；（4）配置LCD显示屏，LCD显示屏作为商业广告的载体，其中取得的效益是长期性的，这可以作为智能垃圾桶成本回收的一个途径，具有良好的经济效益，当然，LCD显示屏也可以为大众服务，可以滚动播出热点新闻，天气预报，股市行情，公益广告等有益大众的信息。配置LCD显示屏是智能垃圾桶发展的必然趋势。（5）自动报警功能，充当人民的“警卫员”，为人民服务。智能垃圾桶向效益化和收益化发展。

5.新型智能化垃圾桶。垃圾桶的智能化虽已发展一段时间，但仍存在许多实际问题等待解决，例如：细菌堆积、容量有限、污水处理等。地埋式垃圾桶利用安装在桶身向阳位置的太阳能电池板供电，配备信息收集、管理和报告系统，把所属地区内的所有地埋式垃圾桶的状况数据准确无误，实时地传输报送到清运控制中心及收运人员手机上，地埋式垃圾箱最大的优点是能对垃圾进行压缩处理，故能容纳平常状态五倍的垃圾，地埋式垃圾桶的顶部和底部分别装有一个容量传感器和一个压力传感器，随着垃圾投入量的增加，两个传感器每间隔一段时间自动感应垃圾与容器容量之间的关系，当容器快要装满时，即以无线网络传输的方式将呼叫信号报送到清运控制中心，工作人员检测到地埋式垃圾桶不断发出的呼叫信号，为装有GPS定位系统的垃圾运输车指定一条合理的清运路线，并以短信形式通知车辆驾驶员清运该垃圾桶。对于杀菌与污水处理，虽也有研发相应智能垃圾桶，但是却未取得实质性效果。此时垃圾桶的智能化发展的目标是逐个逐个解决问题，达到全面化发展。

二、对智能化垃圾桶在未来的功能发展趋势之研判

由上所述，公用式垃圾桶的智能化经历了从便捷多功能化、环保节能智能化、自动化、效益化和收益化的发展，但离全自动和全能性还有一定距离。现代化的智能型垃圾桶已经能够按照一开始设定的分类方式实现自动分类，便捷、卫生、密封性好。但是，现代化的智能型垃圾桶在对垃圾本身处理这方面，存在着极大的漏洞。同时，一个“完美”智能垃圾桶成本必然是极高的，但作为公物，必然面临一个安全问题。如何保证成本高昂的智能垃圾桶的“人身安全”必然成为智能垃圾桶改进中不可忽视的一点。

在这里就公用式智能垃圾桶周围仍存在许多垃圾问题，我们根据吸尘器和WYEVAR红外线智能垃圾桶（一种家用式的可吸细小垃圾）的启发，联想到公用智能垃圾桶的改进也可以增加吸垃圾的功能。根据目前的调查显示，人们因某些主客观原因，不是总能把垃圾准确无误地扔进垃圾桶内，垃圾极有可能遗落在垃圾桶周围。所以，为公用智能垃圾桶设计可吸距离其一定范围内的垃圾这一功能也极有可能会成为智能垃圾桶的一种改进趋势。增加“吸垃圾”这一功能不仅可以减轻环卫工人的工作负担，还起到了实时为城市“美容”的作用。

也许在将来，垃圾桶的智能化发展到与城市融为一体。那时会出现像下水道一样的地下垃圾通道，连接着每一个垃圾桶的下方，当垃圾袋里的垃圾填满之后，垃圾袋自动封存，然后垃圾袋从垃圾桶下方的窗口进入垃圾通道里，通过地下垃圾通道里的气流推动将垃圾直接送入垃圾站里进行处理，实现垃圾装存、分类、处理全面一体化。

三、结语

公用式垃圾桶对于垃圾分类的作用并不是很有效，许多人的垃圾分类意识不强，在投放垃圾时根本不会注意可回收和不可回收标志，我们希望通过分析了解我国的垃圾分类现状、环境保护及人们对于垃圾分类的意识，同时借鉴国外国外在智能化垃圾桶上的研究成果，找寻出新的思维和方法技术，利用高科技完成对垃圾的直接分类，增加垃圾的回收利用率；降低对垃圾进行分类的人工成本；同时增强人们在垃圾分类上的意识。在未来垃圾桶的不断发展下，垃圾桶的功能会越来越齐全，但是在成本的可控条件下，智能化垃圾桶的普及之路注定是任重而道远的，而且分类依据是人为提前输入系统的，不可否认，系统的承受能力是有一定限制的，因此如何做到成本最低化和完善系统，也是当前亟待解决的问题。

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作者简介：冉兰芳，高淬愉，李婷婷，张琳琳，廖明明，蔡渝，皆为重庆工商大学2015级工商管理专业本科学生。

注：本文是重庆工商大学2016年度学生科技创新基金项目“智能化垃圾桶的改进研究”（编号：163009）的成果。