大数据在城市生活垃圾智能分类管理中的应用研究

蒋 丹 张宇燕 李 军 韩 丹

中国天楹股份有限公司

1 引言

随着中国城市化进程不断发展，城市人口持续增加，城市的生活垃圾总量也在每年持续攀升，近年来中国已成为世界上城市垃圾治理压力最大的国家之一。根据中华人民共和国生态环境部2018 年发布的《全国大、中城市固体废物污染环境防治年报》，2017 年全国大中型城市共产生生活垃圾2.02 亿吨，预计2018 年全国大中型城市产生的生活垃圾总量将达到2.13 亿吨。全国600个城市中有三分之二的城市存在垃圾堆积等问题。目前各城市主要以填埋为主，焚烧为辅的垃圾处理手段显然已经无法满足生活垃圾处理的需求。提高生活垃圾处理水平，实现生活垃圾的“无害化、减量化、资源化”，是城市可持续发展过程中必不可少的关键。随着大数据时代的来临，大数据技术也越来越多的应用到我国城市生活垃圾治理中。2019年上海市率先发布了《上海市生活垃圾管理条例》，促使垃圾分类进入了强制时代。基于大数据技术，上海形成了垃圾分类资源化回收的产业布局。大数据的实时监测，动态分析和预测预警等优势，正在为城市生活垃圾的分类回收提供新的治理技术。

2 基于大数据，生活垃圾智能化分类可行性分析

2.1 大数据理论

大数据是一种规模大到在获取、存储、管理、分析方面大大超出了传统数据库软件工具能力范围的数据集合，具有海量的数据规模、快速的数据流转、多样的数据类型和价值密度低四大特征[1]。大数据的战略意义不仅仅在于掌握庞大的数据信息，还在于对这些信息进行专业化技术处理，通过大数据技术实现数据信息的有效管理。大数据不仅仅是数据集资源，更是一种数据处理及应用地解决新模式[2]。同时，大数据和云处理也是相辅相成的，云处理为大数据提供了可拓展的基础设备。自2013年起，大数据已经开始和云计算技术紧密结合。随着云时代的来临，大数据已经吸引了各行各业的广泛关注[3]。

2.2 城市生活垃圾处理现状

我国政府近年来不断对城市生活垃圾分类政策进行加码，2019年更是启动了46个城市的生活垃圾管理条例。对于公众，垃圾分类已经从提倡变成了强制，相关法律法规也开始与垃圾分类挂钩，城市生活垃圾的分类正在全面推动中。在当前政策的指导和社会环境的驱动下，形成垃圾分类回收资源化利用的产业格局，进一步提高城市生活垃圾无害化、资源化水平，是当前及未来很长一段时间城市可持续发展的主旋律。但是，由于各地对垃圾分类的重视程度不同，部分城市的生活垃圾处理水平较低，垃圾处理的设施跟不上步伐，使得垃圾处理的速度低于垃圾产生的速度。随着垃圾的不断累积，垃圾侵占城市用地问题普遍并进一步污染到地下水资源[4]。因此，社会急需对生活垃圾做好减量化，资源化。这样不仅可以解决严重的生态环境问题，还可以产生经济效益[5]。

2.3 大数据对生活垃圾智能化治理的技术支持

大数据技术可以为城市生活垃圾的监测与检测、环保部门的调查与执法和环境治理的规划与执行等方面提供支撑，以其相关的数据资料为依据来开展工作。当前在城市生活垃圾智能化治理方面，是以城市垃圾的减量化和资源化为导向而进行的。有了大数据的支撑，可在我国城市生活垃圾管理战略下，全面系统的进行生活垃圾治理的整体框架设计。城市生活垃圾具有复杂性，分布性和动态性等特点，因此在顶层设计中与大数据结合，可以有效地提高框架设计的合理性并推动治理过程的精细化管理，从而制定全面的生活垃圾智能化治理方案。此外，大数据还可以利用对环境舆论的分析，通过互联网发布城市生活垃圾分类相关的信息，带动公众的理解和参与。利用大数据技术，对实时收集的信息进行综合分析，从而建立城市生活垃圾分类的治理新模式。

3 国内外城市生活垃圾治理中的大数据应用

3.1 国内城市生活垃圾治理中的大数据应用

目前，国内城市生活垃圾治理中大数据的应用并不普遍，仅有北京、上海、杭州等城市开始利用大数据对生活垃圾进行智能化分类。以上海为例，上海借助于大数据技术对垃圾进行智能分类，形成了大数据技术支持下的垃圾智慧分类新模式。首先，再垃圾的投放环节，上海在部分小区配备了智能化垃圾分类装置，小区居委会给每户家庭办理一张垃圾分类投放的IC卡。在投放垃圾时，刷IC卡打开垃圾箱，将分类好的垃圾投放到垃圾箱的相应位置，这些垃圾箱可以用于采集数据，实现对投放垃圾的重量称量，并通过大数据传输系统将收集到的数据上传至云平台，在垃圾桶满桶时自动预报，从而提高垃圾的处理效率。此外，智能垃圾桶会按重量给居民相应的积分，积分会自动记入每个家庭的专有账户。居民可以根据自己的积分在智能垃圾分类礼品兑换机上兑换洗衣粉、肥皂等生活用品。再垃圾的转运环节，利用GPS 技术对垃圾转运车辆进行定位管理，结合智能垃圾箱的数据，优化垃圾运转路线，提高垃圾处理效率。2019 年1月，杭州市萧山区的生活垃圾处理也迈向了大数据时代。萧山区的生活垃圾监管系统平台为400多个小区的生活垃圾投放点贴上了绿色二维码。通过对二维码的扫描，清运公司的工作人员对垃圾进行称重和拍照后，将每个垃圾桶的重量和分类情况上传至云平台，实现数据的同步更新。在垃圾运输途中，专业运输车辆上安装的GPS 监控装备和过磅系统，能够实时优化车辆在收运途中的路线。同时，处置企业通过专业设备接入监管系统，可以监控末端处理对垃圾的资源化综合利用情况，让每一顿垃圾都有明确的流向。

3.2 国外城市生活垃圾治理中的大数据应用

国外城市生活垃圾治理中大数据的应用方式与国内略不相同。以新加坡为例，新加坡当局研发出能够报告垃圾桶是否装满垃圾的传感器以及发现并提醒乱丢垃圾者捡起垃圾的摄像头，这种带有语音提示的传感器和摄像头对增强市民环保意识具有很大的帮助。这些智能垃圾桶通过大数据技术向城市管理部门发送垃圾投放数据信息，以便于垃圾可以及时清理，减少生活垃圾对城市环境的影响。瑞典的斯德哥尔摩市也利用大数据对城市生活垃圾进行智能化分类处理。斯德哥尔摩市投放了各种智能垃圾桶，分别用于接收可燃垃圾、食物垃圾和废旧报纸等不同类型的垃圾。垃圾桶与地下管道相连，不同类型的垃圾进入地下管道，并以每小时70公里的速度被输送到远郊，在计算机的控制下自动分离到不同的容器并相对应的进行直接回收、生化堆肥和焚烧发电[6]。此外，斯德哥尔摩市也积极推进政府、企业和社会公众的合作，借助于大数据技术，不断优化垃圾处理方案和回收路线，提高该市的垃圾处理效率[7]。

4 基于大数据的生活垃圾智能化分类治理困境及实现对策

4.1 大数据应用于城市生活垃圾智能化分类的困境分析

大数据应用于城市生活垃圾智能化分类的困境主要有以下四点。

（1）大数据的来源限制。大数据应用技术的前提是拥有大量的数据源，但在城市垃圾分类领域仍缺乏统一全面的垃圾大数据资源体。首先是因为现有的垃圾分类数据库并没有对外开放，其次是因为国内垃圾分类大数据的采集技术还有待提高。

（2）大数据的技术瓶颈。大数据技术需要处理的数据源十分庞大，并且具有多源异构的复杂性，面对海量的数据资源，现有的数据处理技术难以实现快速的运转，处理和分析功能。有必要研究新型的计算机算法，从而实现有效的数据评估。

（3）大数据的信息安全风险。垃圾大数据中包含众多用户的信息，甚至政府和企业不能公开的重要信息，一旦大数据用于垃圾分类，就有可能导致个人隐私泄密或政府、企业的机密被曝光。因此，我们有必要对大量的垃圾数据进行有效管控。

（4）大数据的人才缺口。相比于传统的数据处理，大数据对技术有着更高的要求。这就意味着大数据的使用者需要掌握更加灵活的智能化数据处理技术。随着大数据技术的飞快发展，大数据已经融入了各行各业，人才市场缺口也越来越大。大数据技术的研发、管理和操作等高端人才的需求也日益增长，目前相关人才规模无法达到要求。

4.2 实现基于大数据的城市生活垃圾智能化分类的对策分析

实现基于大数据的城市生活垃圾智能化分类的对策主要有以下四点。

（1）加强垃圾分类相关的大数据建设。首先要构建信息共享的云平台，这是利用大数据技术的必要基础。云平台可以为垃圾治理决策者提供海量且精确的数据，帮助其及时的判断垃圾治理问题，明确治理目标和方案，从而提高垃圾治理决策的针对性、科学性和高效性。

（2）树立新的大数据城市生活垃圾分类理念。基于大数据的城市生活垃圾分类更加强调多元化的协同治理。政府不再是唯一的管理中心，而是强调以政府为主体，公众、企业和社会团体协同参与，实现垃圾的分类投放，促进垃圾的无害化处理和资源回收。

（3）完善大数据信息监督系统。通过运用物联网和互联网等技术，建立全面覆盖城市垃圾治理的动态监测系统，并通过不断加强的数据分析和技术运用能力，提高监控的效率和质量。

（4）加强大数据的人才培养与引进。在垃圾分类治理中运用大数据，无论是设备操作、技术运用还是安全维护都离不开高端的大数据人才。2017 年11 月，中国数据委发布了《中国大数据人才培养体系标准》，明确指出大数据人才不仅需要专业的IT工具的运用能力，还需要具备专业分析问题和解决问题的能力。因此，有必要对现有的工作人员进行大数据技术培训，让工作人员能够了解到大数据并能够进行简单的操作。同时，也可以将国内各个领域的大数据专家引入生活垃圾分类治理领域，充分发挥大数据技术在生活垃圾智能化分类中的作用。

5 结束语

当前，城市生活垃圾分类治理已成为城市可持续化发展过程中必要的考虑因素，近年来，随着中国城镇化发展，城市居民生活不断改善，涌现的垃圾围城城市不断增加。面对日益复杂的城市生活垃圾分类治理问题，大数据凭借着其独特的技术优势，为提高城市垃圾分类治理的智能化、科学化、系统化和精细化带来了新的机遇。在此背景下，在坚持城市可持续发展的同时，将大数据概念运用到城市生活垃圾分类中，是确保生态安全，缓解城市垃圾围城危机的有效手段。因此，要紧跟时代潮流的脚步，结合大数据提供的技术支持，为未来城市发展和生活垃圾智能化分类带来新的变革。