关于智能分类垃圾桶的研究

陈丹妮 郭玉青 蒙泽亮 翟少东

摘 要 本文针对城市垃圾处理的诸多弊端，引出了智能分类垃圾桶的设想，实现了提高垃圾分类的效率，缩小垃圾回收的成本，提升可回收利用垃圾的价值，从而达到节约资源和保护环境的目的。

关键词 垃圾分类 人工智能 互联网 分选技术

中图分类号：TP18 文献标识码：A 文章编号：1007-0745（2020）03-0018-02

1 背景分析

随着城市发展的迅速，城市垃圾的问题越来越明显，一些城市甚至出现了垃圾围城的现象，而把垃圾进行分类处理，能将垃圾转化为新能源，同时让这些垃圾得到有效的处理，不仅能减少对土壤的危害，还能减少污染空气的现象。而垃圾填埋的费用是昂贵的，而且我们不断把有限的地球资源变成垃圾，又把它们处理掉，总有一天大自然的资源会被我们用光，人类的生活品质也会大大下降。无论填埋还是焚烧都是对资源无谓的浪费，不仅费用昂贵，而且回收利用率差，还污染环境，垃圾围城也不少见，给人们的生活也带来了极大的麻烦。对此中央虽然提出了垃圾分类的政策，但是往往流于表面，效果也不是很好。针对这一现象，我们想推出智能分类垃圾桶来改善目前现状。即回收可利用垃圾，顺带处理不可回收垃圾。我们的智能垃圾分类垃圾桶具有分选技术，资源回收后有加工厂，一个完整的链条形成，简化配置会留下智能物体检测，满溢报警，温度，电池供电，数据无线传输等集成一体足以满足日常需要，且安装对技术要求不高，更能直接在现有环卫垃圾桶上简单安装，后期运营照旧。设备智能，成本低、价格优惠，更能在现有设备上改造升级，有普及的希望。这样一分析，分类投放和回收利用是垃圾资源化的有效方法，但是垃圾分类的效果不尽如人意，总体而言，垃圾分类有倡议缺标准，有试点少管理，进展迟缓，大致有以下问题：

1.宣传效果差，市民积极性低，群众对于垃圾回收没有很强的积极性，宣传发动不足，宣传频次不够，宣传教育流于表面难以深入人心，多数居民不了解垃圾分类的方法，也没有形成垃圾分类的意识

2.垃圾处理方式单一，仅仅把垃圾作为污染源对待，处理方式单一，大多为焚烧处理和卫生填埋，但无论是焚烧还是填埋都是不可再生行为，还存在二次污染的环境风险，同时把一些可利用资源也一股脑地变成了真正的垃圾违背了减量化、资源化的原则。

3.垃圾分类与收集缺乏一致性，垃圾分类、运输和收集是一个紧密相连的环节，很多地方投放可回收和不可回收两种垃圾桶但收集又混在一起，垃圾分类成了流于形式的面子工程

4.经济补贴不到位，积极补贴只能针对末端处理设施，垃圾处理企业和废品回收企业对分类与减量回收没有积极性。

5.废品回收体系不完整，废品回收不成体系也无补贴，造成抵御市场风险的能力较低，不同废品价高有人收，价低没人收，同一废品价高有人收，价低没人收，造成城市垃圾产生量剧增。

生活中垃圾无处不在，轨道质量系划分为不同的等别，其中主要是将这些垃圾分为可回收垃圾、不可回收垃圾、厨余垃圾、有害垃圾、其他垃圾等，这样能将这些垃圾得到有效的处理，也可以针对不同的垃圾有不同的处理方式。对这些垃圾进行分类管理，能最大限度地实现垃圾资源回收利用，同时减少垃圾处理的数量，可以通过垃圾分类再人工处理，转化为新能源。

而生活中的有害垃圾不能进行自我分解，从而产生很多的有毒物质，这样会对土壤进行严重的污染，从而导致农作物的产量逐渐下降，也会导致动物出现死亡的现象。进行分类处理，能有效的减少危害性。

而我们的产品是以垃圾分类与回收利用为宗旨，将互联网与人工智能技术相结合，快捷精准的进行垃圾分类，提高垃圾分类工作效率，同时智能分类垃圾处理器垃圾桶也为有价值的垃圾提供二次利用的机会，减少资源浪费现象，达到节约资源和保护环境的目的。

2 人工智能的发展背景

第一个是“知识”，对于人工智能而言，数据就是它的知识，没有数据，机器就不能学习。机器学习速度很快，但是我们要明白的是，只学习不会使用就等于白学，所以我们不仅需要让机器快速学习，还需要让它学习的知识在需要的时候能真正应用出来。当今的深度学习算法不一样，只要学习数据足够多，它可以将结果表现的非常好，它可以超过原来的传统算法。正因为这些重要因素的突破发展，使得人工智能的技术和积累都达到了一个爆发的点，所以人工智能在近年发展迅速，正是人工智能的爆发期。

3 装置功能

3.1 装置功能

3.1.1 自动识别及智能分类

通过人工智能识别技术对信息多帧识别后，将信息反馈给单片机，单片机根据接收的各种各样的信息，对垃圾回收装置做出相应的指令，智能垃圾桶的各类装置进行运作，不同种类的垃圾通过各渠道到达目的地，从而对垃圾分类以及利用。

3.1.2 安全环保质检

1.安全检测：箱体内设有温度感性探头，温度及时通讯检测，并当温度高于70度时通过手机APP语音提示，可提前预知箱体是否存在火源，大大提高安全性能。

2.定位功能：产品安装后，通过手机APP软件定位产品，并把定位信息发送到平台，以便查找，并将所有的产品进行云监控

3.防水设计：产品电器件安装处设有密封胶条，防水效果更好，寿命更长，可在户外使用。

4.环保清理：垃圾桶安装超声波传感器，利用超声波传感器，对垃圾桶内垃圾进行实时监测，若垃圾桶已满，LED屏幕上显示垃圾桶剩余容量为0，通过智能语音提示用户，此智能投放箱已满，不能继续投放垃圾。

3.2 功能介绍

3.2.1 识别垃圾种类及是否可回收

分辨出投入垃圾的类型，首先分离出瓜果，皮核，杂草，尘土等不可回收垃圾，粉碎处理器会将不可回收垃圾研磨，通过小型交流或直流驱动刀盘利用离心力将粉碎腔内的食物粉碎后排入下水道粉碎腔具有过滤作用自动拦截食物固体颗粒，不会堵塞下水道，刀盘设有360度旋转刀头，粉碎后與水混合成液态水直冲入下水道，再分离出纸类，厨余类（剩菜，剩饭，菜根菜叶等），玻璃类，金属类，塑料类，纺织品，橡胶，木制品等可回收垃圾，甩干压缩处理器，再对可回收垃圾进行称重以及分类处理，将食物垃圾水与固态物质分离后从水盆下排走水分，留下固态物质压缩成块状方便保存及处理，以节省空间隔离异味，最后剩下的就是有害垃圾了，如化学试剂，化学药品，胶片等，同样进行压缩分装处理，整个垃圾处理流程到此结束。

3.2.2 实时检测智能垃圾桶储存容量及温度

智能垃圾桶桶内安装有温度传感器，避免因外界因素导致同类温度过高发生爆炸等情况，超声波传感器能实时监测桶内垃圾容量，若容量已满，先语音提示用户停止投放垃圾，并及时有效的提提示环卫工人或资源回收公司进行清理。

3.2.3 高温报警

一旦桶内温度高于安全温度，切断电源及一切可控制设备，智能分类垃圾桶立即停止工作。

3.2.4 处理垃圾桶内异味

在垃圾桶盖及垃圾桶内壁附上一层活性炭，利用活性炭的吸附性，吸除垃圾处理时散发出的异味，净化空气，避免在夏天时，垃圾桶旁边招惹飞虫，污染空气，破坏人们在投放垃圾时的心情，使智能分类垃圾桶做到干净、美观、实用、实惠。

4 专业分析

4.1 人工智能（Artificial Intelligence）

英文缩写为AI。它是当今最火的一门科学，是研究、开发用于模拟、延伸和扩展人的智能的理论、方法、技术及应用系统的一门新的技术科学，是一项新兴的识别技术，是当今国际科技领域攻关的高精尖技术。非常复杂，应用层面也非常的广，人工智能是计算机科学的一个分支，它企图了解智能的实质，该领域的识别包括图像识别，专家系统等。

随着科学的发展，我们的生活越来越便利，人工智能得到广泛的应用，更多的人力工作可以用科技代替，速度快、效率高、成本低、精准度高，节约了更多的人力、物力、财力，从而真正意义上达到节约成本的目的。

在现在这样一个科技发展突飞猛进的社会，我们身边的电子产品逐渐变得人工智能化，它们正变得像人类大脑一样灵活、聪明。思维脱去了以往的死板，按程序行事更加贴近人类生活，有了感情色彩，不再冷漠。

人工智能的益处颇多，我们应提倡且更多的去应用这一科技。

4.2 嗅觉分辨技术

2019年谷歌人员表示，他们已经教会了人工智能如何使用嗅觉，在ARXIV这本杂志发表的一篇论文中，谷歌大脑研究小组的研究人员描述了他们如何利用机器学习来指导机器人通过评估分子结构来准确的分别不同气味。这个机器人只用了一个包括5000个分子的数据库来训练，这些分子已经被贴上了标签。研究人员将数据库的2/3输入机器人的神经网络，然后利用剩下的AI不熟悉的气味来测试人工智能，结果人工智能通过了测试，这种测试称为嗅觉编写程序。

5 结语

随着国家保护环境国策的响应号召，人们的环保意识也在逐步增强，人们面对日益增长的垃圾产量和环境状况恶化的局面，通过垃圾分类管理，可最大限度地实现垃圾资源利用，减少垃圾处置量，改善生存環境质量，此设计主要是将垃圾分类的复杂工作转变为自动化运作，使人们意识到保护环境也可以是举手之劳，从而更加积极主动地保护环境。

西安交通工程学院，陕西 西安