基于物聯網的居民小區(qū)垃圾分類收集系統(tǒng)

陳冠澤 曾傳球 陳玉芳

（華南農業(yè)大學廣東廣州510000）

基于物聯網的居民小區(qū)垃圾分類收集系統(tǒng)

陳冠澤 曾傳球 陳玉芳

（華南農業(yè)大學廣東廣州510000）

本團隊首先通過實地調查和資料匯總對廣州市居民小區(qū)垃圾分類處理體系現狀作了簡要分析,在此基礎上設計了基于物聯網的居民小區(qū)垃圾分類收集系統(tǒng),以便為廣州市及其他省市居民小區(qū)進行第一個垃圾分類收集環(huán)節(jié)管理決策提供參考及實際應用。并隨著經濟的發(fā)展和人們垃圾分類意識的提高，基于物聯網的居民小區(qū)垃圾分類收集系統(tǒng)可以從發(fā)達的家庭小區(qū)推廣到各城鎮(zhèn)家庭社區(qū)，最后覆蓋農村各家庭，從而加快我國建設資源節(jié)約型、環(huán)境友好型社會，促進環(huán)境和經濟的可持續(xù)發(fā)展。

分類垃圾袋；自動分類垃圾桶；垃圾分類收集系統(tǒng)

目前，全世界每年垃圾產生量以8.24%的速率增長，約是世界經濟增長速度的2.5～3倍。其中城市是垃圾的主要生產者，又是垃圾的主要受害者。在中國，作為城市公害的生活垃圾帶來的污染問題日益嚴重[1]。

廣州作為一座現代化的大都市，每天都會產生大量的城市生活垃圾，這其中有很多是具有再次利用價值的廢舊物質，實現生活垃圾資源化，將會對廣州經濟、社會、環(huán)境等方面產生巨大的效益。

生活垃圾分類處理體系是一個復雜的系統(tǒng)。從結構上看,它包括垃圾分類收集、垃圾分類運輸、垃圾分類處理以及垃圾分類回收4個環(huán)節(jié)。筆者認為，實現廣州生活垃圾分類處理需從源頭做起，通過垃圾自動分類收集是解決垃圾分類問題的有效對策之一。

1 垃圾分類收集系統(tǒng)設計思路

首先按國家的4種顏色垃圾分類標識進行分類垃圾袋的設計，然后進行垃圾桶分類系統(tǒng)技術設計（太陽能供電系統(tǒng)、顏色識別感應器、無線通信模塊、紅外感應裝置、單片機軟件設計等），最后進行自動分類垃圾桶的設計。

圖1 分類垃圾袋

主要流程：家庭使用分類垃圾袋裝好對應的垃圾，然后把垃圾袋放在垃圾回收箱的入口上，顏色識別器識別顏色完畢后，單片機對電機進行控制，使擋板自動調好入口下方的傾斜方向，打開入口讓垃圾袋下落在擋板上，然后垃圾袋滑到相應的分類空間里。但垃圾桶內的垃圾達到一定容量之后，垃圾桶會感應并通過通信模塊發(fā)送信息到回收人員的控制主機中，然后回收人員可以準確快速地進行回收。

圖2 設計主要流程

圖3 自動分類垃圾桶結構簡圖

2 垃圾分類收集系統(tǒng)科學性、先進性及獨特性

2.1 科學性

分類垃圾袋存放在紙巾套里，面積小，容量大；折疊成“紙巾”形狀放入紙巾套里面，即可隨身攜帶，同時方便發(fā)放給各家庭進行垃圾分類處理。

自動分類垃圾桶采用51單片機為控制核心，中間的擋板傾斜度固定，通過顏色傳感器判斷垃圾袋顏色后，通過控制電機旋轉其下方的支撐軸來改變傾斜的方向，在垃圾袋落下后可以順著擋板滑到相應的垃圾容器中。

下方的容器一分為四，每個獨立的垃圾箱呈圓臺狀，每個垃圾箱下方都裝有輪子方便移動，且容器表面顏色對應該類垃圾，對回收人員來說非常的方便。

在每個獨立垃圾箱的上緣裝有紅外裝置，實時監(jiān)測是否滿箱，任意一個滿箱將會觸發(fā)wifi通信模塊，將回收請求發(fā)送到控制中心，再由控制中心調配回收人員前來回收，讓垃圾回收更有效率。

自動分類垃圾桶將采用太陽能供電，內置蓄電池，在陰雨天也能工作。

2.2 先進性

項目設計的自動分類垃圾箱，省卻了人們判斷的成本，而垃圾滿箱后會發(fā)出回收通知，提高了效率。

太陽能供電，將可持續(xù)能源技術與環(huán)境保護相結合，提倡建造綠色生活、低碳生活，具有一定的經濟、社會與環(huán)境效益。

此外，垃圾箱無需手動打開蓋等操作，更加衛(wèi)生安全。

2.3 獨特性

利用顏色進行分類判斷可以有很多設計，但本設計的獨特之處是僅需一個電機即可完成分類動作，更加節(jié)能。此外自動分類垃圾箱是一體的，但包含了四種垃圾箱，整體占地面積更小。

3 垃圾分類收集系統(tǒng)的應用價值

3.1 環(huán)境效應價值

直接回收垃圾中的可以再次利用的資源，使垃圾中的可燃物或是有機物間接的轉化成為電、熱等可再生資源或者是農業(yè)生產用肥等，并且能夠起到減少進入填埋場的垃圾總量，緩解垃圾處理過程對土地資源的占用等效果。

3.2 經濟價值

一方面是通過垃圾分類和垃圾源頭減量，使垃圾的轉運量和運輸車次減少，從而起到使垃圾的運輸成本降低，垃圾運輸費用減少的效果；尤其通過監(jiān)控垃圾存量實現智能通信定時定點回收，極大地減少人力資源和社會必要勞動時間；另一方面是可以在垃圾進行分類處理的過程中，對紙類、金屬、塑料等可以再次利用物質進行回收并再次利用，從而創(chuàng)造經濟效益。

3.3 文化宣傳價值

可以通過向小區(qū)各家庭派發(fā)紙巾形狀環(huán)保袋，建設智能自動分類垃圾桶，宣傳垃圾分類意識、綠色文明環(huán)保的生活理念，實現綠色美麗園區(qū)的建設，共同維護清潔美麗的城市面貌。

隨著經濟的發(fā)展和人們垃圾分類意識的提高，這種基于物聯網的居民小區(qū)垃圾分類收集系統(tǒng)可以從發(fā)達的小區(qū)推廣到各城鎮(zhèn)家庭社區(qū)，最后覆蓋農村各家庭，有利于加快我國建設資源節(jié)約型、環(huán)境友好型社會，促進環(huán)境和經濟的可持續(xù)發(fā)展，實行綠色發(fā)展戰(zhàn)略。同時，未來十年，隨著第四次工業(yè)革命即將到來，基于物聯網的居民小區(qū)垃圾分類收集系統(tǒng)將會升級以網絡技術為基礎的垃圾分類收集系統(tǒng)，同時具有感知、分析、決策、控制等功能，將先進的制造技術、信息技術和網絡技術更加深度地融合。

[1]李宇軍．垃圾，城市的毒瘤［J］．中國科技縱橫,2004(9)．

廣東攀登計劃項目。

圖5

2.5 效果與推廣經過努力，10kV便攜式應急工具箱終于研制成功了（見圖6）。

在實際工作中使用該應急工具箱，能使準備工具的時間控制在15分鐘之內且毫無遺漏，箱體能適用于現有各種工器具的放置，在故障巡視和處理中使用率達100%。在日常的工作中將10kV便攜式應急工具箱進行推廣運用。

圖6