基于情感化理念的城市生活垃圾收集产品再设计

程毕燊 徐海兼 曹景林 刘先勇

摘要：目前，国内绝大多数城市的小区、校园、写字楼的生活垃圾收集还只能遵循“粗放分类、个人自觉”，且收集设备以低成本的大容量垃圾桶为主。为了借鉴国外发达地区普遍采用的“精细分类、制度约束”的管理模式，本文基于“情感化”理念，提出了一种新的城市生活垃圾收集产品设计方案一“省心投”。新设计方案不仅符合我国国情，而且对推动我国智慧环卫、智慧城市建设具有示范效应。

关键词：智慧城市垃圾分类工业设计情感化理念再设计

中图分类号：TB472

文献标识码：A

文章编号：1003-0069（ 2021） 08-0011-03

Abstract： At present， the collection of household garbage in residential areas，campuses and office buildings in most cities in China can only follow the principleof 'extensive classification and personal consciousness"， and the collectionequipment is mainly low-cost large-capacity garbage cans. In order to learn fromthe management mode of "fine classification and institutional constraint" commonlyadopted in developed regions abroad ， Based on the concept of 'emotionalization'，this paper proposes a new urban household garbage collection product designscheme - "SMARTO'. The new design not only accords with the national conditionsof our country， but also has demonstrative effect on promoting the construction ofsmart sanitation and smart city in our country.

Keywords： Smart city Waste sorting Industrial design Emotional conceptRedesign

引言

自上世紀90年代起，我国的城市化发展进程开始步入快车道。根据联合国的预测，我国的城市化率在2050年将达到71.2%。人口密集度的不断增加带来了生活垃圾收集处理的巨大压力，成为阻碍我国社会高质量发展的绊脚石之一。由于对生活垃圾收集的管理方式未能形成有效闭环，传统的收集方式在一定程度上挫伤了市民的自觉性、积极性，导致大多数人形成了生活垃圾混合投放的“不良”习惯。各级政府管理部门和研究人员一直在共同努力以寻求更好的生活垃圾收集与处理方案。清华大学环境学院教授刘建国建议[1][2]，国内城市应做到“两头都要抓，两头都要硬”，即居民源头分类和末端高效处理。2020年3月4日，中央明确指示，要求加快推进国家规划已明确的重大工程和基础设施建设。显然，智慧环卫、智慧城市等目标任务的实现需要新型基础设施作为软、硬件支撑[3]。本文在国内新基建浪潮的大背景下，针对智慧城市生活垃圾收集设备方案的再设计开展研究。不同于其他现有方案，本文提出的“省心投”设备方案不是“推倒重来”，而是充分考虑我国国情，利用新型基础设施对国内普遍使用的“粗放分类”垃圾收集方案进行改良，使其更加符合产品设计“情感化”理念[4]，循序渐进地倡导城市居民积极参与生活垃圾分类当中。

一、国内外城市生活垃圾收集方案对比

（一）国内现状

曾经很长时期内，我国城市生活垃圾以“混合式收集”方式为主[5]，通过将不同类别的垃圾收集到一起进行集中化管理，全程往往不需要居民参与;且时间管理不受限制，随时随地就可进行垃圾车进站倾倒。这种方式虽然前端操作便利，但垃圾完全依赖“后端处理”，所收集的混合垃圾易产生臭气、污水等二次环境污染问题[6]。2000年6月，原建设部城建司确定上海、北京等8个城市为“生活垃圾分类收集试点城市”。2017年3月，国务院办公厅发布《生活垃圾分类制度实施方案》，在全国城市范围内倡导垃圾分类。预计到2025年，全国地级及以上城市基本建成生活垃圾分类处理系统。当前，我国城市内的生活垃圾收集设备以粗放式分类垃圾桶为主（见图1）。

国外发达地区生活垃圾分类起步早，城市居民已经具备较强的环保意识，垃圾收集设备达到了“精细分类”标准，社会形成了严厉的“制度化约束”。在韩国，通过计量收费（使用计量垃圾袋）的方式减少垃圾投放量;如果有人偷偷地扔掉大型垃圾，他可能会面临最多100万韩元的罚款。在英国，每家每户都有至少3种颜色的带滚轮垃圾桶，而且垃圾桶上还会有各家的门牌号码;专门负责监督垃圾回收方案执行的警察还可以当场开出100英镑罚单。在日本，公寓式住所都有自己的专用垃圾房;个人住宅区必须按照规定日期和时间回收各类垃圾，在非规定时间内不能随意扔垃圾。

（三）国内外现状对比

通过表l对比，我们可以发现，完善我国城市生活垃圾的前端收集方案仍然任重道远。以目前国内的实际情况来看，大多数城市的小区、校园、写字楼普遍采用设备成本较低的粗放式分类垃圾桶。这种收集设备不仅卫生条件差、智能化程度低，而且产品缺乏情感化理念要素，导致人们经常避而远之，甚至生活垃圾从一开始就没有被放进正确的桶位。物业、环卫部门在中期又不得不投入大量人力、物力重新收集、分类垃圾。此外，当垃圾桶盖被打开而未及时关闭时，导致生活垃圾长时间暴露在空气中，容易滋生细菌和蚊虫（尤其夏天），对市民健康、环境卫生造成了极大威胁。

二、城市生活垃圾收集的再设计

（一）对现状的思考及问题定义

客观分析来看，国内城市生活垃圾收集方案科学性不足的问题涉及多方面因素，包括教育、经济、文化等。然而，政府管理部门已经开始行动。2020年4月29日，国家主席习近平下发主席令（第四十三号），公布《中华人民共和国固体废物污染环境防治法》，自2020年9月1日起施行。防治法第四章针对生活垃圾，明确强调：县级以上地方人民政府应当加快建立分类投放、分类收集、分类运输、分类处理的生活垃圾管理系统，实现生活垃圾分类制度有效覆盖。

用户模型与产品概念模型的匹配，使得用户理解产品，发现产品乐趣，建立信任关系。因此情感化设计研究需要挖掘情感的潜在需求，调节相匹配的功能[12]。功能是根据人的需求设计而来的，不同产品、不同对象、不同时期，其功能的需求与设计是不同的[7]。产品的功能也会随着大趋势而变化，下一阶段，我国的生活垃圾收集方案将从“粗放分类、个人自觉”朝国外发达地区的“精细分类、制度约束”方向发展。事实上，这种趋势已经显现。如图3所示，近期国内市场上出现了一种“智能垃圾回收站”的前端产品。这种新型垃圾收集方案与国外发达地区普遍采用的“精细分类”模式吻合，但与目前国内正在推广的“粗放分类”模式相差甚远。因此，产品方案已经表现出“水土不服”，由于产品造价昂贵、操作不方便，在小区、校园等居民人数较多的区域无法大规模部署，实际利用率非常低。

设计师需要通过对生活的观察分析，来挖掘人们更深层次的需求来满足不同的消费者，从而开发出新的、更适合消费者使用的产品[8]。因此，在设计智能化产品的过程中，需要综合用户的实际需求，减少主观判断对用户带来的困扰。保证在多数情况下，产品设计符合用户直觉，而不是强迫用户理解复杂规则。产品设计运用获取用户“五感”的手段转变为“无感”，因此，智能设计要达到“数的物化”，将抽象的人工智能“可视化”，从而与用户产生共鸣[9]。

因此，本文通过调研与深入思考，对如何在国情背景下完善生活垃圾前端设备的产品设计进行了重定义：通过重新审视我们周围的设计，以最平易近人的方式，来探索设计的本质[10]。将已知的事物重新定义来实现垃圾收集装置的再设计，以及融入用户体验为核心的情感化理念[4]，在充分考虑国情的前提下，利用我国在新型基础设施领域具备的技术优势，消除粗放式分类垃圾桶传统的“脏、乱、差”形象，提升城市居民参与垃圾分类的积极性。

（二）生活垃圾收集产品方案中的情感化理念

2002年，美国认知心理学家Donald Norman提出了产品设计“情感化”理念，并被日本、美国等发达工业国家所采用。由于在未来十年，甚至更长时期内，“粗放分类垃圾桶”仍然会在我国被大量使用，而且与民生息息相关。从情感化理念分析的角度来看，当前国内广泛使用的“粗放分类垃圾桶”产品主要存在以下问题：

1.当垃圾桶满后，且未被及时清理时，经常发生大量垃圾被随意丢弃在垃圾桶旁的现象，给环卫工人和环境卫生带来困扰。

2.当垃圾盖被人打开后，且未被及时关闭时，导致垃圾异味大面积扩散;尤其在夏天，餐厨垃圾经过太阳暴晒，细菌和蚊虫大量滋生，破坏空气环境和卫生条件。

3.现有的生活垃圾桶的产品設计本身普遍不符合人体工程学，不方便于人们扔垃圾这一动作行为，这给老弱病残、或行动不便的社区居民在扔垃圾时，从客观上造成的困难。

3.室外垃圾站点的物理布局、垃圾收集的工作安排、居民投放生活垃圾的频次、识别乱扔垃圾的不文明行为等问题一直困扰物业和环卫部门，但缺乏有效的数据和技术支撑。

三、“省心投”城市生活垃圾收集设备的新方案

图4显示了“省心投”产品的整体形态，它主要由三部分组成，即地上云台、连排翻盖、地下升降桶。新方案并没有“弃用”正被普遍使用的粗放分类垃圾桶，而是通过融合情感化理念，对用于城市生活垃圾收集的原有产品方案进行再设计。

（一）地上云台

当居民在投放生活垃圾时，地上云台是实现人机交互的主要载体，它的操作面板高度大约1.2米，适合不同年龄阶段的人群使用。通过圆滑流畅的的流线型设计、情感化造型语言，让用户消除对现有“粗放式分类垃圾桶”的“脏、乱、差”印象，如图5。

1.情感化设计理念：翻盖装置自动播报感谢语音，环保宣传更贴心。云台的底部设有智能语音助手。识别到用户后，在投放垃圾和完成投放时，语音助手会进行提醒和感谢，从心理上激活居民正确投放生活垃圾的积极性。智能感应垃圾桶内的饱和程度，物业和环卫工人清理垃圾更及时。识别人脸和语音，翻盖自动打开或关闭，垃圾在空气中的暴露时间更少。“连排式”翻盖一次性可打开多个垃圾桶，垃圾分类投放更便捷。桶口位置较低，老年人等行动不便者扔垃圾时更轻松。产品的智能在设计时应考虑用户的注意范围，避免经常打扰用户。

2.人工智能辅助设备：在社会实践调研中，我们观察到，早晨通勤时段是生活垃圾投放的高峰期，所以云台设计应当尽可能满足“减少使用者的等待时间”。云台的顶部配置有一个可单轴180°往复旋转的摄像头。顶部的设计为屋檐架构，同时装有根据感光度自启的LED平板灯，为摄像头捕捉人脸图像提供较为稳定的光线环境，尽量避免了逆光或是侧光等光线问题，提高了人脸检测的精度。可单轴180°旋转的摄像头，扩大了对人脸定位摄取的范围，能够在较短时间内扫描到不同身高人群的脸部。人脸检测也配合身份识别功能，对未正确分类投放垃圾的人群进行精准提示。

3.生活垃圾分类投放数据中心：由于普通人的认知习惯特点，造成人们对于图形图像的敏感程度远高于文字、数字和图表。特别是面对复杂事件的解析过程时，配合文字说明的图形图像具有很强的指引作用[11]。所以数据中心以图形交互界面的形式服务于个人用户。云台上的第一块面板是展示面板（如图6左），分别展示四类垃圾桶桶内的垃圾量情况。由于垃圾桶在装满之后不方便居民投放垃圾，产品加入了投放点查询功能。当有垃圾桶装满了的时候，居民可以通过这个面板定位到附近最近的投放点。当人脸被检测到时，会进入个人分类打卡界面，同时还可以查询垃圾分类的打卡奖励等。

第二块面板是操作面板（如图6右），设置两个按键，点击识别开盖可以扫码进入自己的个人主页。为了更好地应对一些不常见的垃圾，产品在面板上加入了搜索查询功能：当用户遇到垃圾分类相关的问题时，可以点击查询键进行及时查询。面板上还推送一些分类小提示和一些垃圾分类小常识。

在更好地服务个人的同时，保证“万物互联”为监管部门提供更好的决策。“省心投”产品方案以物联网技术采集海量的环卫数据，服务城市管理更智能。通过GPS卫星定位技术，实现采集、测量、分析智能翻盖装置的物理位置布局;通过移动通信网络（2G14GINB-Iot），实现将智能翻盖装置所配套的垃圾桶内的垃圾容量数据，实时传输给物业管理系统，确保生活垃圾被及时收集、清理;通过环卫数据分析和处理，针对智慧城市提出新的服务和管理模式，实现在决策和控制环节上的智能。

4.商业广告：广告收入可为小区物业主提供可观的收入来源，但是由于现有的粗放式分类垃圾桶长期形成的“脏、乱、差”印象，导致商业公司的广告投放量几乎为零。“省心投”产品的地上云台融合了情感化理念，不直接接触垃圾，视觉形象大大改善，其物理空间具有较大的商业广告投放价值。

（二）连排翻盖

考虑翻盖板的使用环境，我们通过在中心轴处增设支撑来保证结构的强度，从而避免翻盖板由于不必要的损坏而反复更换。如图6左所示，翻盖板和盖板底座之间设有细腻的卡槽与之契合，一定程度上提高了盖板由转动到静置状态切换的稳定性。在保证容易辨识的同时，桶口的高度接近于地面，这样的设计可以方便用户群体投放垃圾，也配合维护人员直接用扫把将桶口外的垃圾直接扫入桶内。

翻盖板接收云台的信息反馈，操作盖板的舵机由产品内置的中央控制器控制，当有人手持垃圾袋靠近时，云台快速识别并将信号传输到中控，从而驱动舵机平稳地将盖板转到110度左右。消毒紫外线灯等装置受到云台控制，通过数据分析进行决策，选择在合适时间段进行消毒处理。如果在消毒时段有人使用垃圾桶，在打开盖板的同时控制底座的紫外线消毒装置停止，当垃圾投放者离开后，翻盖板和消毒装置自动复原，等待下一次开启。

（三）地下升降桶

原有的垃圾桶普遍高度在70cm-lOOcm之间，“省心投”方案通过下沉放置生活垃圾桶，不仅解决了占用空间的问题，而且使得垃圾桶桶口位置降低，方便各类使用者群体投放。同时，为了配合垃圾清运车的装卸，下沉式垃圾桶通过置于地下的框架实现升降功能。地下框架内还放置了控制翻盖板和紫外线消毒灯的开发板，并连通地面上的云台和翻盖板的舵机组装置，使产品的各个部件的技术实现协同连接和一体化。总结

本文提出的“省心投”是一种全新的城市生活垃圾收集产品设计方案，与现有的“粗放分类垃圾桶”产品相比，它具备更丰富的情感化要素;与市场上新出现的“智能垃圾回收站”产品相比，它不仅充分考虑了我国国情与居民生活习惯，而且最大化地利用了环境资源。

基金项目：浙江省自然科学基金（LGGl8F030013），宁波工程学院科研启动基金（2170011540002）。

参考文献

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