现代环卫步入智能时代

刘国伟

应时而生的垃圾运输车

世界卫生组织2010年发布的报告《隐匿的城市：揭露和克服城市环境中的卫生不公平现象》称，到21世纪中期，全球城市人口将从2009年的约34亿人增加到2050年的64亿人。如此众多人口集中生活的城市，长期以来代表了人类追求美好家园的梦想。如果城市被视为一个生态系统的话，城市生活垃圾就是城市代谢的产物，是城市内部物质流动和能量循环的重要组成部分。所以自城市诞生之日起，妥善收集和处理城市生活垃圾就成为保证城市健康运行的关键。

工业革命席卷西方世界后，19世纪成为西方国家大城市急速发育的“青春期”。同时，垃圾收集和处理设备的短缺和低效给城市卫生状况、精神风貌带来了很大负面影响，从流传至今的描述纽约等地“马粪危机”的著作可以一窥当年人们的烦恼。大量老照片表明，许多西方国家城市里不约而同地使用马拉的垃圾车，现在看来十分原始。

1897年，伦敦的奇斯威克区议会从一家公司订购了一批自行垃圾车，这批以蒸汽为动力的垃圾车从此作为1.0版本的现代意义上的垃圾车被载入了城市环卫史册。

汽车产业的发展给环卫事业带来了新机遇。上世纪20年代，以汽车为动力的敞篷式环卫垃圾车投入使用，人们很快发现垃圾很容易从开放的车厢后面掉落，垃圾车发出的恶臭也让人避之不及，于是加了盖子的封闭垃圾车就变得普遍起来。接下来要解决的问题是如何减少环卫工人的劳动量，因为把垃圾桶举到高处放入垃圾车非常消耗体力。1929年，使用缆绳把垃圾运上车的垃圾车投入使用。随后，一位重量级人物的出现，很好地印证了恩格斯的一句话：“社会一旦有技术上的需要，这种需要就会比十所大学更能把科学推向前进。”

他就是乔治·登普斯特（1887～1964），著名的美国商人、发明家和政治家。中学毕业后不久，他就去了热火朝天的巴拿马运河工地打工，在开蒸汽挖掘机时几次遇险，差点送命，但这段经历也使他积累了丰富的机械操作和设计经验。美国大萧条期间，登普斯特兄弟在田纳西州成立了一家公司，设计生产出一种能便捷地与垃圾车一起作业的大型轮式垃圾箱，这能节省3/4的人工，受到环卫界的高度肯定，世界各地的订单纷至沓来。1939年，登普斯特又推出了专门将垃圾压碎和打包的垃圾车。

在20世纪50年代中期，登普斯特公司又发明了前装式垃圾车，它堪称当时最先进的垃圾车。垃圾车司机可以不下车，坐在驾驶室里通过机械臂就能把专门的垃圾桶抬起来越过头顶后将垃圾倒入车厢，然后把垃圾桶放回原处。在进行下一组动作之前，司机可以操纵车载液壓驱动装置把垃圾推向车厢后部压实，动作一气呵成。这款垃圾车的设计理念对环卫垃圾车产业的影响是如此巨大，以致我们在当下很多侧装式、后装式和抓斗式垃圾车上都能看到这款经典产品的影子。

1964年，乔治·登普斯特辞世，美国国会议员出席了他的葬礼，上千民众为他送行。他生前热情地为非洲裔人士和残疾人提供就业机会，身后为当地人留下了数座大桥和体育馆，还有影响深远的以其姓氏命名的垃圾箱和垃圾车。

蓬勃发展的现代垃圾车产业

上世纪70年代以来，在生活垃圾日益增长的压力之下，各国城市环境容量越来越无法满足经济发展的要求，这就对生活垃圾的收集运输和处置能力提出了新的要求。这种要求落实到垃圾车上，主要体现为新设备有着更高的效率、更佳的环境适应性和积极向上的文化价值。

2010年，墨西哥湾发生“深水地平线”漏油事件后，当地沙滩上出现的垃圾清理车给很多人留下了深刻印象。这种垃圾车能用耙子和筛分装置等，清理出海滩上的多种生活垃圾和异物，把平整的沙滩留给海滨，大大提高了海滩上游人的安全感和舒适度。

2017年10月，沙滩垃圾清理车首次亮相我国三亚大东海景区。这里的海滩由于近年来客流量猛增，沙滩清理难度大大增加，以往清理沙滩垃圾都是靠清洁工把垃圾一点一点从沙子里面捡出来，维持整洁成本很高。为此，大东海景区特意投入40余万元引进了全自动沙滩清理车。这台车具有清理、筛沙、除尘、回填等功能，1小时约能清理沙滩逾1万平方米，相当于近40名环卫工的工作量。

在世界许多大城市的主干道背后，藏着无数的弄堂。这些看似不起眼的背街小巷承载了大多数人的生活记忆，也彰显着城市文明的水平，同时又因为大型环卫车辆无法入内，给环卫工作留下了无数的卫生死角和棘手的清洁难题。为此，以德国卡赫公司为代表的企业，把开发小尺寸、铰链式、多功能的环卫车辆作为技术解决方案。这些环卫车辆有的驾驶室配备冷暖空调，可全天候作业；有的利用扫洗一体机，用热水高压冲洗的方法有效解决小广告、涂鸦和道路油污，高效解决清洗难及效果差的问题。截至去年初，苏州某城区引进了近百台德国多功能清扫车和高温高压清洗车，把慢行道和背街小巷的机扫率提高到83%，作业效率和效果大幅提升。

在北极圈里有个名为阿纳克图沃克帕斯的地方，它是美国阿拉斯加州的一个边陲小镇，人口仅300多人。生活在这里的居民在长期的彼此相处中，培养出了引以为荣的社区价值观，他们把自己尊崇的生活理念写在了公共场所的垃圾箱上：敬畏自然、幽默、尊敬长者、避免冲突和同情他人等……此外，细心的读者一定也会注意到，近些年来一些国家和城市的环卫垃圾车在色彩、造型和装饰上显得越来越艺术化，使环卫车辆一改以往外观脏、造型丑的形象，大大增强了活力、灵性和魅力。受此启发，笔者认为对环卫设施和设备有意地进行艺术化改造，让它们承载新的社会功能，成为宣传社区和城市文化的名片，对今后我国环卫行业提升形象和品牌至关重要。

垃圾转运场日趋智能化

近年来，对生活垃圾进行“减量化、资源化、无害化”处理，已经成为市场热点，有效对垃圾开展分类综合利用早已成为各国共识。经环卫垃圾车和运输管道等收集起来的城市生活垃圾，运送到垃圾转运场集中再进行智能垃圾分类，不约而同地成为各国在这一领域共同关注的热点技术。这种技术受到设备成本的不断降低和人工智能技术蓬勃发展的推动，为业界利用图像识别、光学识别技术打造更小、更经济和更灵活的自动分拣系统，来应对日益增长的垃圾数量和种类提供了可能性。

目前，国际上有多个国家在这方面开展了相关探索和实际应用。荷兰的“禅机”（zenRobotics）公司，借助多种传感器（包括3D扫描器、金属探测器、光谱仪、重量计等）获得垃圾数据，通过机器学习，将收集来的数据，输入到该公司自主研发的人工智能系统里，在进行判断和分辨后，再给机械手下达指令进行自动分拣。如今，该公司已生产出同时可拥有3个机械手的系统，一小时可捡起6000个可回收垃圾。日本引入该回收系统后，金属、木材、石膏、石块、混凝土、硬塑料、纸板等20余种可回收垃圾已能被机器人识别并分拣，两套回收机一天即可处理2000吨垃圾，24小时不停机，相当于48个人的工作量。我国江苏常州市也引进了这个“禅机”系统，正在建设全国第一个装修垃圾无害化处理项目。

另一家位于美国田纳西州的光学分类设备生产商NRT，研发出来的一款人工智能垃圾分类系统，能够同时运用多层神经网络和视觉系统鉴别各类可回收物，首套系统已经在加州太阳谷的一家垃圾分类厂作为质量控制单元投入使用。该系统能同时自动做出多种分拣决定，比如将塑料瓶中混杂的热塑托盘、铝、纤维分离出来，并同时去除杂质，每分钟能进行大约65次分拣，相当于人工分拣的两倍，但占用空间却远小于人工分拣。

这些年来，我国在垃圾转运站建设上不断提高数量和质量，北京、上海和长沙等多个城市都开始建造具备垃圾分选功能的转运站。2017年，宁波六个区的生活垃圾分类转运站全面开工，这是亚洲唯一得到世界银行贷款资助的生活废弃物收集循环利用示范项目。其中位于宁波市江北区西邵村的垃圾转运站是一个新型垃圾分类转运站，配备压缩转运设备系统、可回收物分选系统、除臭设备系统、离子新风系统、水雾降尘、植物液除臭、两级洗涤等先进环保技术和设施，能准确将纸、塑料等常规的可回收垃圾进行分类，回收率在90%以上，目前每天转运垃圾量在520吨左右。

迈向更安全、更自动和更智能

国际上近些年来环卫设备和设施研发的核心指标之一是安全性。正如戴姆勒卡车北美业务部市场经理JP·戴维斯所说：“现在的环卫车更加安全和舒适，车队也比以往任何时候更注重保持作业社区的安全。”其中最流行的技术之一是在环卫车辆周围和驾驶室内部都使用摄像头，使驾驶员随时可以无死角地观察周围360度内的情况；有的环卫车辆安装了全钢驾驶室和车门，在侧面被碰撞的情况下能保护好驾驶员；有的产品为预防事故改善了驾驶室内的可视性和人体工程学设计。

此外，自动化、智能化也是环卫车辆和设备的发展大趋势。为此，有的环卫车队寻求远程信息解决方案，以达到优化路线和提高安全的目的；有的环卫设备生产商致力于安装自动化设备，驾驶员只需按一个按钮，就可取代以往复杂的操作动作；有的环卫车辆生产商则试图用更低的燃油消耗和维护成本，以及柴油颗粒过滤器和温室气体传感器等来吸引潜在的买家。

在整体结构上看，发达国家的生活垃圾收运系统基本都以垃圾分类收运为核心，会对每一类垃圾建立分类收运、分类 处理的综合管理系统。在垃圾收运细节上，地理信息技术（GIS）、无线射频技术（RFID）的应用使垃圾收运系统的管理更加便捷，同时减少了人力消耗，提高了管理效率。目前，发达国家的城市生活垃圾收运工作规范化程度较高，相比之下我国的城市生活垃圾收运系统相关研究开始比较晚，正处于快速发展，不断完善的过程中，因此很有必要借鉴国外在环卫设备、系统和管理等方面的技术和经验。

科幻感十足的真空垃圾运输系统

多年以前，笔者曾畅想未来，想象如果满街的垃圾都被送到地下管道里，再被集中起来处理掉，大家从此闻不到垃圾的味道，看不到垃圾满地，那该有多好。其实，这种科幻气息十足的垃圾清运方式当时已在一些国家和地区投入使用了。

一般说来，真空垃圾收集和运输系统是通过地下管道中的压缩空气来实现垃圾的清运。用户在把不同的垃圾（可能用于回收、堆肥或者填埋等）放到地面的入口处，之后大型工业风扇产生的气压差将垃圾吸入地下管道，确保一次只有一种垃圾通过管道，在软件硬件的协同运作下，垃圾到达最终的位置，如堆肥场或填埋场。瑞典首先在1960年创建了这种真空垃圾运输系统，并在1965年投入该国一个居民小区中运营。

2008年，挪威第二大城市卑尔根市中心地区决定建设一套地下真空垃圾运输系统。在任何城市中安装地下基础设施都是困难而昂贵的工程，在卑尔根尤其如此。因为该城市中心地区既有狭窄的中世纪鹅卵石街道，也有商贾云集的马路和木头房屋，还有被联合国列为世界遗产的古老码头，因此传统的垃圾箱和环卫车辆几无立足之地。经过8年的建设，系统成功建成。针对用户的调查显示，用户对这种服務非常满意。

从技术上看，卑尔根的真空垃圾运输系统没什么突出之处，但其管理思路值得借鉴。首先是在开工时施工部门与所有相关的公共事业公司展开密切合作，同步完成了自来水管（和下水管道）翻新、电缆翻新、区域供暖管道安装以及垃圾收集管道安装；其次是垃圾处理费用由垃圾投送量决定，用户在投送垃圾时由射频识别（RFID）设备识别身份，将不同的垃圾放入不同的入口，系统对可回收利用的生活垃圾是不收费的。

4年前，瑞典瓦拉斯塔登地区建成的地下真空垃圾运输系统代表了这一技术领域的新水平。该系统在垃圾投放口设有称重系统，住户使用无线射频识别钥匙打开垃圾投放门，将垃圾按生物垃圾和混合垃圾分别投入相应的垃圾投放口，有专门的公司使用这些数据进行分析和结账。随后，垃圾在地下被压缩进大型的垃圾箱，最终运送到垃圾处理厂，混合垃圾将转化为热能和电能，生物垃圾将转化为沼气和生物肥料。

（本文写作中参考了国际固废协会ISWA、世界卫生组织、waste360、芬兰Marimatic等网站的信息，在此一并致谢！）