基于二维码识别技术的人工智能垃圾桶

王子龙 范倩文 何其鑫

摘 要：当前国家十分重视垃圾分类，但推行垃圾分类是十分艰巨、重大的工程。文章旨在利用新时代先进科学技术，制造人工智能垃圾桶，减少后续废弃物分类中的人力和物力消耗，从源头对废弃物进行智能分类。实现智能识别、分类投放、APP联动线上线下，实现垃圾的有效分类、资源的二次利用，在一定程度上提高人们垃圾分类的意识以及国民素质。

关键词：互联网+;人工智能;垃圾分类;二维码识别

虽然一再提倡要注重垃圾的分类，但是人们对此的意識仍不高，收集到的“分类垃圾”往往是混合垃圾，“垃圾分类”逐渐形式化;经济的快速增长带来的大量资源消耗，提醒着我们回收利用、节能环保的任务迫在眉睫。因此，浩浩荡荡的垃圾分类热潮已成为当下最热、最流行的时尚风尚。垃圾分类是非常有意义的，但纵观全国，还未推广行之有效的措施。而当今利用“互联网+垃圾分类”的智能垃圾桶有良好的发展前景，“互联网+垃圾回收”逐渐成为环保行业的新标杆。本文旨在设计一个以智能垃圾箱为载体的垃圾回收分类模式，增强人们的环保意识，实现社会效益、环保效益、经济效益的统一。

一、智能检测垃圾桶设计的思路

（一）硬件

二维码识别智能垃圾桶由垃圾箱和自动垃圾袋收集箱组成。从取垃圾袋到投放垃圾，所有这些都是智能操作，并且还实现了对垃圾处理的主动追溯。外形设计，考虑到垃圾桶放置于公共场合容易受到人为损坏的问题，可采取特殊的涂层油漆，减少腐蚀损坏和牛皮藓的粘贴，也会用机械开关固定垃圾桶，防止偷盗的情况。

（二）软件

（1）二维码识别技术

与传统垃圾桶相比，智能垃圾桶新增二维码扫描头，通过垃圾袋和产品包装袋上的条形码识别垃圾分类。如果扫描成功，相应的垃圾箱门将自动打开。鉴于智能垃圾分类专用二维码扫描头特殊的使用环节，可利用深圳远景达的EM3096二维码扫描模块。该模块采用了优秀的cmos图像解码技术，可以方便地扫描一维和二维条码，对污损码和起皱码也有很好的性能。此外，EM3096二维条码扫描模块体积精巧，适合嵌入式的智能垃圾桶设备。为人工智能垃圾桶提供良好的技术保障。

（2）智能识别系统

随着人民生活水平的逐步提高，在公共场所也会产生许多垃圾，除了扫描产品包装袋上的条码和可降解垃圾袋上的二维码，还有其他垃圾未能有二维码，如地上的纸巾、橘子皮、烟蒂、树叶等。所以我们在垃圾箱制作的过程中还装载了基于AR技术的智能扫描系统，人们经过垃圾箱需要扔垃圾时，只需将待扔的垃圾置于识别的窗口，系统会自动分析该垃圾属于可回收垃圾、厨余垃圾、有害垃圾、其他垃圾中的哪一类，并打开对应垃圾种类的桶盖。智能识别系统基于视觉识别垃圾并分类，并通过人工判断加自主记忆的方式不断提高识别垃圾的能力。效率高，成本低，弥补了二维码识别技术的不足，提升了智能垃圾桶的整体效能。智能识别还可以快速帮助人们分类垃圾，在长期使用的过程中，人们也能逐渐积累垃圾分类知识，增强人们的环保意识，养成垃圾分类的习惯。

（3）太阳能控制器装置

人工智能分类垃圾桶的使用过程中，不可避免要耗费电力，以便设备正常运行使用。为了更好的保护环境，实现低碳环保，太阳能操作设备可以由太阳能电池板，电池，控制设备，紫外线光源，高压金属栅等组成。这些电池可用于存储晴天吸收的太阳能，智能垃圾桶在雨天也能正常工作，为自动关闭垃圾箱盖提供能量。

（4）管理系统

智能垃圾桶通过管理系统，对用户个人信息和智能垃圾分类收集箱进行代码管理。垃圾站的工作人员可以借助手持条码采集终端，即可实时掌握垃圾桶类别与垃圾投放居民的个人身份信息。利用云计算，大数据，物联网，移动互联网和人工智能，废物分类的前端分类，中端运输和后端处理组建立起“神经系统”，用于产生，收集，运输和处置废物，并提供可靠的数据和决策支持。

（5）APP介绍

基于Java等编程技术设计的一款集扫描识别、上门回收、积分兑换实物等多功能一体的APP。如果人们在居家生活时有不了解属于什么种类的垃圾，可以打开APP的扫一扫功能，APP会识别属于哪种垃圾，并指导使用者投放的技巧（比如纸类垃圾应避免揉团，应展开压平折叠）。上门回收服务，使用者可以进行下单，先将需要扔的垃圾打包好，工作人员收到订单后会集中统一回收。积分兑换实物功能，使用者在扫描垃圾、打包垃圾交给工作人员、合理投放垃圾后都会获得一定的积分，累计积分可以进行线上消费，或线下兑换礼品。这些服务旨在逐渐普及垃圾分类的知识，帮助人们树立环保意识，激发人们爱护环境的热情。（6）LED显示屏

LED显示屏具有无缝拼接、色彩鲜艳、亮度高等特点，同时为了方便居民群众，我们装载了LED显示屏来显示回收垃圾的种类和滚动播放科普垃圾回收的知识，例如垃圾如何正确分类、各种新闻、天气预报、列车时间、公交站点提醒等，具有较高的时效性和公共性，当处理紧急事件时可起到相当大的作用;通过LED显示屏也可以与商家进行合作，投放广告以获得一定的收益来维修保养智能垃圾箱。或者与当地相关部门合作，播放公益广告或者宣传当地市容形象。

三、智能检测垃圾桶的使用方法

用户首先需要打开手机应用程序个人信息，然后拨出个人信息的二维码。在自动垃圾袋集装箱取出垃圾袋，在家中用户将垃圾分类好，放入垃圾袋中。下次倒垃圾时，只要把包上的二维码指向垃圾箱里的“二维码扫描端口”门就会自动打开。第一次体验完整的垃圾投放过程，该过程耗时约2分钟，而且操作简单。通过二维码扫描头自动识别条形码，可以收集数据并对其进行智能控制，并可以实现废物分类管理。如果有任何投放错误情况，可以及时将其定位在后台管理系统中，然后采取相应的监督措施。

四、“互联网+垃圾分类”模式运营的流程

在政府层面，当地政府可以通过购买“互联网+垃圾分类”的服务，或者通过完善当地的基础设施：如购进一定数量的智能垃圾箱和与之配套的服务与设备，实现互联网与垃圾分类回收相融合，推动城市环保内生动力的形成，让“互联网+垃圾分类”走进寻常百姓家。同时，推行“互联网+垃圾分类”行业的扩张，也少不了政府的制度支撑。地方政府应该加速推行垃圾分类制度的实施，推动垃圾分类的强制执行。可在一些机构和地区试点运行垃圾分类的模式，出台相关条例，对未按要求分类的人格和单位处以罚款。政府部门需要加强引导，让“互联网+垃圾分类”的模式落地生根。

在企业层面，企业可以利用“互联网+垃圾分类”建立大数据平台，分析当地的垃圾分类情况和居民的投放习惯，将垃圾分类与大数据有机结合，实现垃圾分类工作的系统化、透明化，搭建了全方位、多渠道、线上线下相结合的垃圾分类与资源回收网络。通过设置智能垃圾箱可以从源头上做好干湿分离工作，减少企业的处理成本，但受利益的驱动，很多企业只是回收废纸，瓶子等回收效益高的垃圾，厨余垃圾便无人问津，这需要企业应加大垃圾处理技术的研发力度，升级完善智能垃圾分类设备。

在社会公众层面，公民应该增强环保意识和垃圾分类回收意识，学会利用新兴的智能分类设备养成良好的投放习惯。在线下，居民可以通过APP“一键下单”，负责的公司会有专门的工作人员上门回收垃圾，避免了以往保洁人员无序的寻找回收垃圾。居民也可以通过智能垃圾箱在指定位置准确分类投放垃圾，提高了分类回收的效率。在线上，居民可以通过APP了解到垃圾分类的相关知识，也能兑换使用积分换取环保的资源，有效推动了垃圾分类回收的资源化和减量化进程。

五、人机交互

利用当前社会中成熟的二维码技术和先进的微电脑控制芯片、二维码扫描头、太阳能控制器等，可将垃圾自动识别分类，一方面使垃圾桶更富科技感，更好融入2020新工业时代;另一方面，居民在扔垃圾的过程中，也给居民普及垃圾正确分类的知识，起到科普的作用，提高了环保意识和国民素质。

六、智能检测垃圾桶的商业价值

在资源日益匮乏的背景下，运用高科技垃圾分类手段可高效率地发掘利用垃圾中的资源，提高资源利用效率，变废为宝。以北京为例，如果在充分利用高科技垃圾分类机器的基础上将垃圾进行分解与处理，仅北京一省就可获得十一亿元的回报，这是不可忽略的经济效益。在社会方面，此高科技垃圾分类技术也为人民的生活提供了更加环保与清洁的环境，深度响应了国家“绿水青山就是金山银山”的口号。它还可以在建设一个丰富，强大，和谐和美丽的祖国中发挥作用。此项目由国家全权负责，各级政府协助落实与推行，同时，设备成本由国家承担，效益由国家所得。

七、结语

人类生活在同一个地球村上，面对的资源是有限的。中国是一个人口众多、制造业发达的大国，每天会产生许多垃圾。此时应把握好垃圾分类回收这一关键环节。此外，“互联网+垃圾分类”未来前景广阔，垃圾分类给人们带来科技的体验和生活的改变，智能垃圾分类设备在将来为政府提供创新的管理载体。在国内，垃圾分类与智能结合已经成为一种新潮流。在国家逐步推行垃圾分类政策的前提下，全国各大城市正加速推进垃圾分类回收体系建设，垃圾分类行业潜在的市场机会和市场空间巨大，智能垃圾分类行业的商业盈利模式也逐渐成熟并呈现出多样化。同时信息技术与人工智能的發展也为生活垃圾分类提供新的机遇，由人工来做四分类，不仅耗费更多的人力成本，也很难做的精细准确。如何实现快速而准确的四分类是人们需要考虑的问题，而智能化为解决这个问题提供了契机。便捷、科学的垃圾分类将成为现代城市管理的重点主题之一。“互联网+垃圾分类”产业如何细水长流、持续发展，需要政府、企业和社会公众共同努力。也唯有如此，才能让“绿水青山就是金山银山”的理念深入人心，让每个人都树立环保理念，从而为我国的生态环保事业贡献力量。

参考文献

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[4] 刘晓蒙，赵立强，李伟.一种新型智能垃圾桶的设计[J].物联网技术，2019，9（09）：79-81.

作者简介：王子龙（2000.07- ），男，汉族，湖南常德人，思想政治教育学生;范倩文（2000.06- ），女，汉族，福建建瓯人，思想政治教育学生。

*通讯作者：何其鑫（1968- ），男，汉族，宁夏中卫人，怀化学院副教授，研究方向：高校思想政治教育。