智能垃圾桶与垃圾分类小程序结合的应用研究

肖波雄 李博宇 张琼 黄波

摘要：垃圾分类是垃圾资源化、减量化、无害化的前提。针对人们不良的垃圾分类行为习惯，可以设计出一个包含拍照识别、垃圾处理、积分兑换、知识问答、学习资料、垃圾图鉴、环保新闻的微信小程序，同时，结合智能垃圾桶的智能垃圾分类功能的实现，提出垃圾分类积分激励策略，以此帮助提高居民对垃圾分类的认知，养成垃圾分类的行为习惯，促进垃圾分类工作的进展。

关键词：垃圾分类;智能垃圾桶;微信小程序

中图分类号：TP393      文献标识码：A

文章编号：1009-3044（2020）25-00102-03

Abstract： Garbage classification is the premise of recycling， reducing and harmless garbage. In view of people's bad garbage classification behavior habits， we can design a WeChat small program including photo identification， garbage disposal， integral exchange， knowledge quiz， learning materials， garbage map identification， environmental protection news. At the same time， combined with the realization of intelligent garbage sorting function of Smart trash can， this paper puts forward the incentive strategy of garbage sorting points， which can help to improve residents' cognition of garbage classification， develop behavior habits of garbage classification， and promote the progress of garbage sorting work.

Key words： garbage classification; smart trash can; WeChat small program

1 背景

2019年6月，根据住建部等部委公布的《关于在全国地级及以上城市全面开展生活垃圾分类工作的通知》文件指出到2020年，46个重点城市基本建成垃圾分类处理体系;到2025年，地级以上城市基本建成垃圾分类处理体系。自此，北京市提出有效控制97%的生活垃圾，完成全市162个非正式垃圾场75%的垃圾处置。同年，《上海市生活垃圾管理条约》正式实施，未按规定对垃圾进行分类的个人或单位将被触发。全国其他地区也发布了相应的政策推动垃圾分类的治理。

垃圾分类国家的大力倡导下取得了显著的进步，但是由于人们对垃圾分类知识的认知缺乏及长期以来不良的垃圾分类习惯，给垃圾治理工作带来了很大的困难。而微信小程序作为一个天生自带流量、无须下载安装的轻量级应用，依靠微信平台的社交网络，已经与人们的日常生活密不可分[1]。

针对人们对垃圾分类认知的不足，首先就要普及垃圾分类知识，而微信小程序在其中发挥着极为重要的作用。此外，小程序结合智能垃圾桶的使用，可构建出一套完整的垃圾分类积分激励策略。通过小程序的积分，人们可以在线换取商品，并获得垃圾分类处理后的奖励，因此在学习垃圾分类知识的同时，可鼓励人们最大限度参与到垃圾分类实践中来，以此从源头上减少垃圾的产生，减轻垃圾治理工作的难度。

2 系统设计

系统框架设计如图1所示，它主要包括七大模块：分别是学习资料，知识问答，垃圾图鉴，环保新闻，垃圾处理，积分兑换，拍照识别。各个模块之间都有联系，用户通过学习资料模块参与学习，通过知识问答可获取积分，不清楚的可通过垃圾图鉴区分，通过环保新闻了解垃圾实事新闻，线下通过把自己的垃圾放入智能垃圾桶里页可以获取积分，积分都可以用于积分商城兑换商品。

小程序中的一些界面展示：

1）小程序学习资料模块：小程序学习资料模块主要有视频学习资料，文件学习资料和图片学习资料等。主要包含有关垃圾分类的学习视频，文件资料，图片资料，它使用微信云开发，从云存储中读取视频，文件，图片等。

2）知识问答模块：知识问答模块是一些有关知识问答的问题，它从我们知识问答库里随机抽取一些垃圾分类有关的问题，并且以图片的形式展示出来，主要考察用户对干垃圾、湿垃圾、可回收垃圾、有毒有害垃圾的理解和分类。用户通过此模板可以获取垃圾分类的积分。并且可以使用积分来到积分兑换模块兑换积分。

3）垃圾图鉴模块：垃圾图鉴从云数据库中读取基本垃圾分类数据，给用户参考各种常见的生活垃圾分类。还有垃圾搜索功能，以便用户解决不清楚的垃圾分类处理。

4）环保新闻模块：该模块主要展示一些有关环保的实事新闻，主要以垃圾分类为主，包含垃圾处理，垃圾分类，垃圾回收等，它从云存储中读取实事新闻。用户可以从环保新闻界面了解到最新垃圾分类实事新闻。

5）垃圾处理模块：垃圾处理模塊主要是用户通过线下垃圾桶对自己的生活垃圾进行分类处理，智能垃圾桶管理员则对用户分类垃圾的重量进行称量并进行积分换算。然后输入相应的积分。

6）小程序积分兑换模块：小程序积分兑换模块主要是给用户提供使用垃圾分类积分来兑换相关商品的功能，用户根据垃圾处理模块和知识问答模块获取来的垃圾分类积分，再通过小程序积分兑换模块可使用积分兑换获得相应的商品，最后到线下智能垃圾桶管理处兑换商品。

7）拍照识别模块：用户通过拍照识别模块可以拍照快速识别垃圾。

3 微信小程序技术概述

微信小程序是小程序的一种，英文名为Wechat Mini Program，它依赖于微信，是一种不需要下载安装就可以使用的一种应用，自2017年微信小程序上线以来，便通过微信的普遍使用与其自身的优势，得到快速推广，再经过将近两年的发展，已经构造了新的微信小程序开发环境和开发者生态。微信小程序也是这么多年来中国IT行业里一个真正能够影响到普通程序员的创新成果，已经有超过150万的开发者加入了微信小程序的开发，与我们一起共同发力推动微信小程序的发展，微信小程序应用数量超过了一百万，覆盖200多个细分的行业，日活用户达到两个亿，微信小程序还在许多城市实现了支持地铁、公交服务。微信小程序发展带来更多的就业机会。

微信小程序的框架介绍：

1）在小程序开发中，它的框架的逻辑层主要是由脚本语言 JavaScript来编写的。它的逻辑层主要是将数据进行有关处理之后发送给视图层进行展示，此外，它也同时接受视图层的事件反馈，对数据进行双向绑定。逻辑层对应的是js文件，在每个页面的js文件中，系统提供了一系列的方法如：页面生命周期onLoad（），onShow（），onHide（），等，下拉刷新onPullDownRefresh（），页面到底部（上拉加载）onReachBottom（）方法，分享功能onShareAppMessage（）等。框架的核心是一个响应的数据绑定系统。整个系统分为两大模块：视图层（View）和逻辑层（App Service）。

2）小程序中的view模块的主要功能是负责控制UI的展示。视图层由WXML和WXSS组成，并且封装在组件中来表示，它的主要功能是将逻辑层的数据反映到视图中，并将事件从视图层发送到逻辑层。组件是视图层的基本组成单元，一个组件通常包括开始标签和结束标签，组件中的属性用来修饰这个组件，它的内容在两个标签之内，按类型可以将组件划分为七大类：视图容器、基础内容、表单、导航、多媒体、地图、画布。一个组件可以对应多个属性，属性具有名称和值两部分。组件属性分为所有组件都有的共同属性和组件自定义的特殊属性。小程序的视图模块主要是通过WeixinJSBridge对象发送数据请求来与后台进行通信。

3）小程序中的service 模块主要负责的是应用的后台逻辑处理，它主要由小程序的 js 代码部分以及微信给予的有关模块构成的。 一个应用只有一个 service 进程，它同样也是一个页面，与 view模块不同的是，它在程序生命周期内后台运行，service模块通过与 view 模块实现不同但接口格式一样的 WeixinJSBridge 对象跟后台通信。小程序模块间的通信：

4）拍照识别：拍照识别模块使用到手机的摄像头，它会调用手机的摄像头拍照组件camera，再根据拍照后生成图像，来处理垃圾分类。这里就要用到图像识别技术，图像识别技术涉及人工智能，机器学习等方面的知识。它的主要工作流程是：①信息获取，②预处理，③特征提取，④分类器选择，⑤分类决策。机器学习的模型有很多，比如说：①线性模型，②支持向量机模型，③贝叶斯模型，④神经网络等，每种模型各有特色，根据所解决的问题和训练级多少的等情况，产生的结果好坏不同。现在主要使用神经网络来处理图像识别问题，我们这里可以直接调用图像识别云服务接口，识别出图像中所包含的所有垃圾，再把识别出的垃圾与数据库中的垃圾进行匹配，最后根据匹配结果识别出所属垃圾的种类。

4 智能垃圾桶与垃圾小程序结合

伴随着互联网技术越来越多地融入生活中的各个领域中，在实现智能化的基础上，探索出更加适合居民垃圾分类的激励机制，促进居民更好地进行垃圾分类，将会让垃圾分类工作提升一个台阶。新型互联网+垃圾桶是一种适用于农村使用的智能垃圾桶。此智能垃圾桶通过二维码与本项目设计的小程序结合起来，打造出一个线上的垃圾分类积分平台，通过这个平台，可以监督居民进行垃圾分类，定期对居民进行垃圾分类表现的线上评比，旨在促进居民养成良好的垃圾分类行为习惯。

本文中所述的微信小程序则作为终端实现智能垃圾桶与小程序良好的结合，通过扫描智能垃圾桶上的二维码，帮助环卫人员及时对村民投放的垃圾进行处理，并将相应的积分录入到每家每户的积分账户中。通过垃圾分类积分激励机制，用户可以把自己生活垃圾分好类，投入智能垃圾桶中，工作人员即可对正确分类的垃圾称重并换算积分，最后用户可以使用积分在线上兑换奖品。

5 结束语

本文将线上垃圾分类小程序与线下智能垃圾桶各自的优势结合起来，针对垃圾分类难的问题，本文提出了合理的解决方案，利用微信小程序便利与广泛普及的优势，来解决居民在垃圾分类认知上的不足。通过小程序几大模块对垃圾分类进行系统的学习、知识问答模块获取积分等垃圾积分激励机制来鼓励人们进行垃圾分类。此外，本文将线上小程序与线下智能垃圾桶联系紧密，在实现智能化的基础上，探索出了更加适合居民垃圾分类的激励机制，促进居民更好地进行垃圾分类，这将会让垃圾分类工作提升一个台阶。

参考文献：

[1] 邓斌权， 李剑波， 瞿先超. 基于云开发和微信小程序的垃圾分类系统实现[J]. 电脑知识与技术， 2020， 16（7）： 82-84.

[2] 徐林， 凌卯亮， 卢昱杰. 城市居民垃圾分类的影响因素研究[D]. 浙江： 浙江大学， 2017.

[3] 陈绍军， 李如春， 马永斌. 意愿与行为的悖离：城市居民生活垃圾分类机制研究[D].浙江： 宁波大学， 2015.

[4] 賈亚娟， 赵敏娟， 夏显力， 等. 农村生活垃圾分类处理模式与建议[J]. 资源科学， 2019， 41（2）： 338-351.

[5] 罗鑫， 杨嘉颖， 容漫萍， 等. 微信小程序在城市社区环保中的设计与应用[D]. 广东：韶关学院， 2019.

[6] 王爽. 微信小程序在垃圾分类中的应用研究[D]. 武汉： 武汉晴川学院， 2019.

【通联编辑：谢媛媛】