基于用户特征的垃圾分类系统设计与实现

辜萍萍 郑宇辉

1.厦门大学嘉庚学院；2.厦门大学

随着当前我国的社会市场经济水平不断发展和提高，城市化进程加快，大量的人口由传统的农村地区转移至其他城市，这使得城市的人口出现了大幅度上升，城市居民生活的垃圾分类问题日益严峻。现阶段，我国已经开始逐步进入生活垃圾分类新时代。因此，设计一款基于用户特征的垃圾分类查询系统，旨在有效解决对公众思想认识程度不足、分类的标准不清、信息的接收渠道较少等基础性问题。根据用户使用系统的行为习惯分析用户特征，从源头上引导和辅助社会公众正确进行垃圾分类。

随着我国特色社会主义经济建设进程持续加快，人民基本物质生活和消费水平实现了井喷式增长和提高，数量和规模持续快速攀升的大型城市生活处理垃圾也随之而来。据目前的国家统计局的数据库资料显示，自2012年起我国城市生活及处理垃圾的清运量逐年快速增长。2021年-2025年的“十四五”时期，生活垃圾分类和处理设施建设进入关键阶段。当前，城镇生活垃圾分类和处理设施还存在诸多问题，处理能力不足、区域发展不平衡、管理体制机制不健全等，实现全面覆盖的高质量发展面临较大的困难和挑战。虽然北京、上海、广州、厦门等地相继地推行了开展强制垃圾分类的举措，但对于大部分城市而言这仅是刚迈入强制垃圾分类时代的第一步，距离垃圾分类广度深度覆盖还有很长的路要走。在移动互联网和智能手机愈发普及的时代，利用低门槛的应用系统将垃圾分类知识融入大众的日常生活之中，无疑对提升全社会生活垃圾分类意识是极其有益的。

1 垃圾分类系统的前景

移动互联网蓬勃发展的态势下，微信用户基数庞大、覆盖面较广，且居民实际使用场景贴切于其小程序“用完即走”的核心理念。垃圾分类系统正是依托微信小程序而构建的一款应用程序，让用户更便捷地了解垃圾分类及环境保护相关资讯。从百度指数的“垃圾分类”关键词的搜索数据及资讯数据统计结果来看，从2019年跨度到2021年，出现了对比鲜明的差异，资讯指数的日均值达到了20万条以上，而大众用户的搜索指数整体日均值只有1万多条，说明媒体不断在宣传垃圾分类的重要性，可民众似乎对这个全新的生活方式并不格外关注，通过观察调研发现，更多的老百姓是觉得无所适从不愿改变生活方式，从而选择性地忽略。由此可见，微信小程序版本的基于用户行为习惯特征的垃圾分类系统可以为生活中落地实现垃圾分类带来可能。

就现阶段我国市面上存在的生活垃圾分类平台而言，反馈一般，主要的痛点在于无法根据用户历史交互数据分析出不同属性特征的用户在不同垃圾类型上存在的盲区，也由于不同城市垃圾分类标准存在偏差，在目前的部分系统中查询结果产生错误，产品的数据库不够完善。基于前期调研发现的一些问题，本文设计实现的小程序，可以更加个性化地为用户服务。

2 系统核心功能设计

该系统基于前期需求调研，针对大众在垃圾分类上的诉求，设计了五大核心功能模块为用户服务，包括垃圾分类查询、在线趣味答题、新闻资讯浏览、垃圾分类指南及用户数据管理分析服务。用户包括普通用户及管理员用户两大类。

普通用户权限描述如下：

（1）微信账号授权登录后，可对个人中心信息（用户名、性别、年龄、所在城市）进行修改。

（2）程序自动定位所在城市后，可搜索查询有疑问、不清楚如何分类的垃圾在该地区所处类别及其处理方法。

（3）可实时浏览有关于垃圾分类的新闻，在内置新闻页面评论分享自己的心得感受。

（4）程序自动定位或用户手动修改所在城市后，可查看该地区的垃圾分类指南。

（5）可完成垃圾分类测试题，检测自己对垃圾分类的掌握程度。

（6）将使用产品过程中所发现的问题或感受建议对开发团队予以反馈。

（7）收藏小程序或将小程序分享给其他用户。

管理员用户权限描述如下：

（1）可对用户反馈的信息进行查询和回复。

（2）可对用户使用信息（垃圾查询信息、答题情况信息）进行查询和导出。

（3）可对趣味答题模块的题目进行添加、删除、修改、查询操作。

（4）可对新闻资讯模块的新闻进行添加、删除、修改、查询操作。

2.1 垃圾分类查询

用户对于生活垃圾分类标准的模糊是生活垃圾分类执行情况不理想的一个关键所在，系统对各项生活垃圾的分类方式进行了优化收录，并且为用户提供了文字输入查询的方式。生活垃圾类别查询系统后台会自动定位查询用户的所在城市，匹配位置以及相应的生活垃圾分类的标准，用户登录后只需在分类垃圾却不知道这些垃圾具体的类别时，打开小程序在对应的输入框中直接输入垃圾的名称进行文字输入搜索。用户可在该页面自动查看到这些垃圾的具体名称、类别，以及相应的垃圾介绍和提示信息，后台小程序会实时自动记录当前用户的垃圾查询信息，后期提供智能化的个性服务。

2.2 在线趣味答题

对于检测自己的实际掌握情况，测试是最优的方法。系统设计了趣味答题的模块，用户可以通过答题检验自己是否已经掌握的相应垃圾的具体分类，查看答卷解析，有效提升自己垃圾分类掌握能力。系统会对用户的答题情况进行记录，掌握用户实际薄弱部分，更针对性的提供帮助。

2.3 新闻资讯浏览

系统为用户提供了热点新闻、科普讲解窗口供用户在线浏览，阅读与垃圾分类政策相关的信息内容，及时了解时事政策。用户登录后可以在系统的新闻资讯详情页面在线浏览各类热点新闻标题以及概述等相关信息，点击自己关注或感兴趣的热点新闻跳转到系统的详情信息页面，进行详细内容的查看。该新闻模块的建设旨在通过让社会公众更多的深入了解当下我国垃圾分类的具体实施的情况，了解和实施绿色健康生活的方式，起到教育、宣传和社会引导的重要作用。这不仅能有效的保护和改善城乡的生态环境，促进资源的分类回收和节约利用，也利于促进国民素质的提升、社会文明的进步。

2.4 垃圾分类指南

垃圾分类指南收录垃圾分类基本常识、常见问题等，用户可以点击分类指南进行阅读学习。系统会定期根据用户使用数据统计，扩充修改垃圾分类指南中对应内容，推广更加环保合理的处理方式和生活方式，希望能更有效地给用户提供真切需求的垃圾分类知识填充。

2.5 数据管理分析

数据管理功能对于团队内部开放，该模块主要针对用户使用情况进行管理，记录相应问题。将查询、错题等数据进行可视化，并关联用户注册时的属性特征，直观反映各类用户在垃圾分类中存在的分类困难，通过数据分析升级自身产品服务、探寻垃圾分类根本问题和解决途径，甚至可供有关组织、部门进行行业分析决策，为加速推行垃圾分类献出自己的一份力量。

3 系统实现关键技术

该系统的管理员端采用网页的形式对垃圾类型等数据进行增删改查的操作，而普通用户则采用微信小程序的方式进行交互。

3.1 软件总体架构设计

系统采用前后端完全分离的开发模式，将项目分成多组模块同时运作，以此提高开放效率，更好实现软件敏捷开发，系统整体技术框架如图1所示。

图1 系统技术框架图Fig.1 System technical framework diagram

3.2 软件开发技术环境

该系统在Windows10操作系统上进行开发。开发工具有：jdk1.8.0_162，IntelliJ IDEA 2018.1.5 x64，JetBrains WebStorm 2018.1.5 x64，微信开发者工具，Apache Maven 3.6.1，Mysql8.0。使用框架：微信小程序端UI库使用vantweapp，后端使用Springboot+SpringMVC+Mybatis。

开发环境采用前后端分离模式，管理员子系统的前端页面使用Bootstrap+Jquery+Echarts，而移动前端采用微信小程序SDK进行开发, 小程序界面设计由Wxml和Wxss所实现，其中Wxml用于实现页面的基本架构，而Wxss用于设计页面样式。

3.3 软件数据库设计

数据库的设计需要符合系统的业务逻辑，本系统核心数据表的设计如下：垃圾类别信息表（垃圾ID，垃圾名称，类别，加入时间）；新闻资讯表（新闻ID，新闻标题，新闻来源，新闻内容，新闻日期，新闻图片名称）；新闻评论表（新闻ID，用户ID，评论内容）；用户信息（用户ID，用户性别，出生年份，所在省份，所在城市，所在区县，可回收物查询次数，厨余垃圾查询次数，有害垃圾查询次数，其他垃圾查询次数）；测试题目信息（题目ID，题目，选项信息，正确答案）；用户答题信息（用户ID，测试分值，错题ID）；垃圾分类指南表（指南ID，推送用户ID，指南内容）。

3.4 系统功能测试

功能测试用例针对测试对象的功能测试应侧重于所有可直接追踪到业务功能和业务规则的测试需求。这种测试的目标是核实数据的接受、处理和检索是否正确，以及业务规则的实施是否恰当。主要测试技术方法为用户通过GUI（图形用户界面）与应用程序交互，对交互的输出或接受进行分析，以此来核实需求功能与实现功能是否一致，这是系统测试阶段主要的测试方法[1]。因篇幅关系，此处仅展示核心功能部分测试用例，如表1所示。

表1 核心模块测试用例Tab.1 Core module test cases

4 结语

加快推进生活垃圾分类和处理水平，是改善城镇生态环境、保障人民健康的有效举措，对推动生态文明建设实现新进步、社会文明程度得到新提高具有重要意义。垃圾分类查询系统秉承“低门槛、易学习”的理念，辅助用户在日常生活中及时了解垃圾分类相关资讯，根据需要查询垃圾分类信息，学习分类知识。同时，通过数据统计，了解用户特征，推送更准确的新闻资讯给用户，利于更高效地增强垃圾分类意识。