城市大脑助力包装废弃物资源化系统构建研究

李小龙

(兰州工商学院 会计学院，兰州 730101)

城市大脑是以数据、算力、算法等为基础和支撑，运用大数据、云计算、物联网、区块链、通信信息等新技术，全面、全程、全域推动实现城市治理体系和治理能力现代化的数字系统和基础设施。

垃圾分类是实现人类社会良性发展以及发展循环经济的必由之路，是人类文明发展的重要标志。随着我国经济与科技的迅猛发展，城市生活垃圾中的成分也发生了巨大的变化，快件垃圾及包装物垃圾的成分日益复杂，包括塑料垃圾、纸质垃圾、木料垃圾、玻璃垃圾等。大量的包装废弃物产生了巨大的污染以及包装的产值和回收率差距不断拉大，对我国垃圾分类的治理形成了巨大的挑战。近年来，我国部分区域建立起了静脉产业园区和相对完善的废弃物回收体系，对包装废弃物的循环利用起到了重要的促进作用。为了提高垃圾分类的效率和进行资源化处理，我国先后颁布了《循环经济促进法》《清洁生产促进法》《固体废物污染环境防治法》等法律法规来保障废弃物的资源化利用程度。

基于大数据、人工智能技术等，探讨如何利用城市大脑构建包装废弃物资源化利用系统，打通生产者、流通领域、包装废弃物末端治理的通道，实现政府、企业、非政府组织、社区、居民等的协同治理，从而实现垃圾分类治理的“三化”原则，保护生态文明，实现循环经济的良性发展。

一、我国包装废弃物资源化的现状

包装废弃物资源化是指对已经使用过的包装物经过回收再处理，以改变其物理特性和化学特性的方式使其成为新的包装材料，从而变废为宝，实现废弃包装物的资源综合利用。包装废弃物在资源化过程中也要遵循垃圾分类的“3R”原则。

近年来，随着经济与科技的进步，产品的生命周期不断缩减，同时伴随市场的激烈竞争和人民生活水平的日益提高，人们对产品和包装的个性化需求越来越多，导致产品包装市场的需求旺盛。2018年，我国快递业务量首次突破500亿；2019年，增至635多亿件，累计收入约749.80亿元；2020年，受新冠疫情的影响，快递业务量出现了新的增长趋势，1月至11月累计收入约为965亿元，同比增长21.3%。在我国特大城市中，快递包装垃圾增量已经占到生活垃圾增量的93%，部分大型城市也达到85%至90%，而快递包装物回收率不到20%，纸板和塑料的实际回收率不到10%[1]。

二、我国包装废弃物资源化中存在的问题

(一)法律法规不健全

我国现行的立法中有关包装废弃物的规定并没有构成良好的体系，存在交叉重叠的现象。法律规定过于零散、原则性规定较多，可操作性差。包装废弃物资源化各方权利与义务不明确，无包装物专项立法。

(二)生态消费的社会理念尚未形成

生态消费是一种生态化的消费模式，要求适度、公正、责任消费。生态消费强调个体的消费行为要在地球环境可控的合理范围内进行，若没有循环经济的资源化意识，社会公众在实践中便难以通过社会行为形成包装物循环利用产业[2]。

(三)回收渠道混乱

目前，我国包装物的回收主要仍为政府主导，市场回收系统尚未建立。各行各业都有专门的回收机构或部门，但是既缺乏统一的回收系统和组织，也缺乏统一的管理部门和回收技术标准。

(四)分类收集水平较低

一是由于包装物标准不统一，导致包装物的质量优劣各异、规格大小不同，优质的包装物重复利用程度较高，而绝大多数使用过的包装物很难再重复利用，或者在回收时会造成资源浪费；二是由于技术落后，参与包装物回收利用的企业普遍存在研发动力不足、资金短缺、技术创新较弱等问题，在目前包装废弃物回收利用过程中仍然是以传统手工分拣为主。

如何破解包装废弃物“围城”现象以及如何提高包装废弃物资源化利用效率成了现代城市治理的难题。近年来，我国的包装废弃物资源化受到了国家和地方政府的高度重视，如出台一系列的法律法规文件完善回收途径并进行政策性的指引，为包装废弃物循环利用起到了积极的推动作用。在政府的广泛宣传指引下，居民的生态消费理念正在逐步形成，环保意识逐步加强。以“城市大脑”为核心的智慧城市建设为我国城市治理现代化注入了新鲜的血液[3]。截至2020年，我国近500个城市启动“城市大脑”建设规划，其中包括杭州、上海、北京、福州等，建设资金超过数百亿元。研究表明，通过技术创新可以降低城市公共事务治理中的信息不对称，促进治理主体发挥比较优势，形成共同解决问题的方案[4]。

三、基于城市大脑的包装废弃物资源化系统构架

基于城市大脑的包装废弃物资源化系统是建设智慧城市不可或缺的一个重要组成部分，它可以作为垃圾分类系统的一个子系统，与智慧环卫平台、固废处置厂监管平台、生活垃圾全流程监管平台协同运作，利用物联网、大数据、人工智能实现包装废弃物资源化利用，由传统手工模式、“手工+信息化”模式向“智慧回收”模式转变。

(一)构建原则

1.统一目标，完善机制

在垃圾分类治理中，不能以垃圾分类这一单一目标制定评价指标，而要挖掘在城市治理中垃圾分类对循环经济的促进作用，从而制定全面系统的评价指标。结合地方经济发展的特点，以现有的国家层面的法律法规为基础，按照“三化四分”的原则，建立垃圾治理的投入机制和成本分摊机制，全面落实生产者责任延伸制度，完善垃圾分类治理体系。

2.技术标准

按照我国目前已经颁布的《生活垃圾分类标准》《大件垃圾收集和利用技术要素》《生活垃圾收集运输技术规范》等垃圾分类处理技术标准和信息技术标准[5]，完成数据的收集和挖掘。

3.协同治理

社会治理的变革与调适是智慧城市良性发展的长续动力和战略支撑。因此，在建设过程中要注重技术创新、人才培养和储备战略。应该充分调动政府各部门之间、政府与其他主体之间的协调性，还应该精心设计流程及标准化的格式，各组织之间形成“共商共治”的良好生态。

(二)构建过程

该系统的构建包括如下5个层级。

1.基础设施层

基础设施层是构建该系统的基石，重点是利用大数据、云计算服务器、物联网、5G、信息通信技术等为该系统提供硬件和软件支持。通过技术支撑推动系统互联、数据互通，建立覆盖区县(市)、乡镇(街道)及社区在线协同系统，是其他层级建设的前提条件。

2.数据交互层

数据交互层主要利用大数据、云计算及物联网技术收集包装废弃物处置的动态信息，对包装废弃物资源化的全程进行监控，将这些动态信息进行挖掘、清洗，形成数据仓库并存储于云服务器端，形成包装废弃物处理信息图，将处理信息在各个治理主体中进行共享。

3.数据资源层

数据资源层主要集成社会科学类、经济文化类等领域的开放专题科学数据、公开的研究报告及相关政策法规等。以此为数据基础环境，建立公共数据中心、垃圾分类专题数据库，包装废弃物回收利用数据库，企业基本信息数据库，用户管理数据库，以及智能分析模型和智能决策模型等，满足用户的数据智慧化服务需求。

4.信息服务层

信息服务层是包装废弃物资源化利用系统的核心层。主要利用城市大脑实现一网统管，利用大数据分析、图像识别、人工智能算法等对制造企业生成过程进行监督、及时收集包装废弃物的物流动态信息、进行环境监测、对政府各个职能部门业绩进行评价、获取居民的参与度信息，以便完善法律法规、弥补基础设施的不足等。

5.用户访问层

用户访问层通过接口帮助用户进入该系统，实现处理信息实时共享，降低各参与主体的信息不对称性，实现政府—企业—非政府组织—社区—居民的协同治理，提高包装废弃物的资源化效率和效果。

四、系统功能

包装废弃物资源化系统是城市垃圾分类治理体系必不可少的组成部分。通过技术创新倒逼城市生活垃圾治理体系的变革与创新是现代化城市建设的特点。大数据技术、人工智能技术的应用增加了信息的共享性，智能化的流程优化使得资源配置过程更加合理。该系统的功能主要包括基础数据收集、数据处理与分析、信息安全及维护、数据共享服务、决策支持、建立各个数据接口等。主要功能如图1所示。

图1 基于城市大脑的包装废弃物资源化系统功能

基于城市大脑的包装废弃物资源化系统架构的核心思想是充分利用“大共享”的网络环境，通过大数据对收集的原始数据进行分析、挖掘，提取反映包装废弃物产生的特点、处理过程的效率、处理难点等，重点关注包装废弃物的资源化利用程度，并直观地利用可视化技术将多种信息同时呈现，帮助管理者提出解决问题的方案。基于城市大脑治理公共事务的过程也是多元主体互融互通的过程。在城市生活垃圾分类治理中，应该充分发挥多元主体“协同作战”的动力，通过政府—企业—居民—非政府组织构建包装废弃物资源化系统。具体功能如下。

(一)政府部门主导服务

主要包括：利用城市大脑中心数据维运平台掌握现有包装废弃物资源化系统及末端处置系统的软硬件资源建设情况，完善基础设施；通过实时监督资源化过程、处置效率及居民的配合和意见反馈完善法律法规；提供资金和技术保障支持。

(二)企业协同服务

主要包括：及时学习和掌握国家制定的法律法规、履行企业的社会责任，及时披露环境会计信息，充分利用社会资源，加强技术研发与创新，向绿色包装、绿色物流等方面发展；末端处置企业通过平台实时收集包装物的生产信息，及时掌握新型包装材料对生态环境的影响程度，严格执行国家制定的废弃物处置标准，完善基础设施、提高处置效率；包装废弃物资源化企业按照行业标准对回收的废弃物进行无害化处理及修复，参与回收利用行业标准的制定，与制造企业无缝对接，建立绿色智能回收系统。通过企业协同提高居民参与分类回收的准确率，降低回收的人工成本及时间成本。

(三)居民与政府互动

居民利用该系统及时了解国家关于包装废弃物回收、处置的法律法规，利用平台提供的视频、音频、图片资料及时学习并掌握分类方法，做好包装废弃物的资源化的中间环节，同时利用平台数据监督制造企业的生产环节、循环利用、末端处置等全程处理；政府部门利用该系统，通过城市大脑监督居民社会责任的履行情况，指导居民正确参与包装废弃物资源化利用。

(四)非政府组织协同服务

利用城市大脑及时获得包装废弃物资源化的信息，积极参与城市大脑的基础设施建设，设立包装废弃物智慧回收利用的装置，广泛参与垃圾分类法律法规、知识、技术的宣传与推广，协助政府部门监督企业与消费者的责任履行情况。

五、基于城市大脑的包装废弃物资源化工作流程

基于城市大脑模型构建包装废弃物资源化系统的工作流程如下：

第一，通过二维码、APP及时获得包装物的生产材质及包装废弃物的处置说明；

第二，利用大数据技术和云计算技术及时掌握包装物的物流及处置信息；

第三，利用人工智能、计算机视觉等算法将包装废弃物资源化或末端处置信息通过城市大脑实现大共享；

第四，通过数据挖掘与处理对处置过程和结果建立评价模型，形成智能决策系统，如完善法律法规、预算加大的财政投入、提高宣传和推广力度、进行财务审计、完善监督机制等。

六、结论

利用城市大脑构建包装废弃物资源化系统是垃圾分类治理中的创新路径，是将现代科学技术应用于生态环境治理的具体体现。基于智慧城市建设，利用城市大脑构建包装废弃物资源化系统，并在此基础上深入分析了该系统应该具备的主要功能及业务处理流程，旨在利用建设智慧城市的时代契机，通过技术创新充分发挥参与垃圾分类治理主体的优势，提高包装废弃物资源化利用的效率。