近三十年來垃圾桶的智能化發(fā)展歷程及未來發(fā)展趨勢略探

冉蘭芳　高淬愉　李婷婷　張琳琳　廖明明　蔡渝

摘要：本文介紹了簡單式垃圾桶、節(jié)能性垃圾桶、感應(yīng)性垃圾桶、效益性垃圾桶以及當下的新型智能垃圾桶，并提出了我們對未來智能垃圾桶發(fā)展必須要解決的一些問題和一些創(chuàng)新的點子。

關(guān)鍵詞：智能化；垃圾桶；垃圾處理；節(jié)能

我國人口的快速增長和人民日益提高的生活質(zhì)量，導(dǎo)致的負面影響之一就是垃圾的增長速率也在逐年上升。據(jù)2014報道，我國約2/3的城市處于垃圾包圍之中，其中1/4已無填埋堆放場地。據(jù)2016年統(tǒng)計，全世界垃圾年均增長速度為8.42%，而中國垃圾增長率達到10%以上。全世界每年產(chǎn)生4.9億噸垃圾，僅中國每年就產(chǎn)生近1.5億噸城市垃圾。預(yù)計到2020年，中國生活垃圾清運量將達到2.15億噸，由此可見我們面臨著嚴峻的垃圾處理形勢。垃圾的處理是一個復(fù)雜的系統(tǒng)工作，為了解決傳統(tǒng)垃圾桶存在的不足，實現(xiàn)垃圾處理的高效化、便捷化、低成本化，智能垃圾桶應(yīng)勢而生。隨著世界經(jīng)濟的逐步變遷，人們的環(huán)保意識逐漸增強，同時人們對于整潔的生存環(huán)境和對高質(zhì)量生活品質(zhì)的不斷渴求，現(xiàn)今的垃圾桶，更是融環(huán)保與科技于一體。垃圾桶的智能化發(fā)展與世界文明發(fā)展密切相關(guān)。垃圾桶有公用式、家用式、醫(yī)用式之分。由于家用式和醫(yī)用式的垃圾桶應(yīng)用范圍較窄，功能要求較低，所以我們主要以公用式智能垃圾桶的改進歷程和發(fā)展趨勢進行研究。

一、公用式垃圾桶的改進歷程

垃圾桶是人們?nèi)粘Ｉ钪胁豢苫蛉钡纳畋匦杵罚瑹o論在什么時候什么地點，它都是一個必然的存在，只會日益進步而不會被淘汰。從最簡單的簡單式垃圾桶到現(xiàn)在功能越來越全面的智能型垃圾桶，垃圾桶完成了屬于它的完美蛻變。

1.七八十年代的簡單式垃圾桶。這類垃圾桶無論是在形狀、材料，還是功能上，都比較單一，同時也是目前人們運用最廣泛的垃圾桶。其中最早的垃圾桶，便是土坑型垃圾桶，其僅僅被人們作為一個能裝納垃圾的容器。隨著人們對生活質(zhì)量的關(guān)注，人們開始追求更加美觀、運用更加便捷的垃圾桶，于是對傳統(tǒng)垃圾桶進行了簡單加工，逐漸出現(xiàn)了翻蓋型、踩腳型、可翻轉(zhuǎn)型垃圾桶。翻蓋型垃圾桶是在傳統(tǒng)型（即土坑型）的基礎(chǔ)上為其添加蓋子，蓋住桶內(nèi)垃圾。這種垃圾桶起到了遮蓋垃圾、阻隔臭味的作用，能在一定程度上美化城市。翻蓋性垃圾桶是在傳統(tǒng)型上進行了一個外觀改造，而踩腳型和可翻轉(zhuǎn)型垃圾桶則是對其進行了簡單人工技術(shù)改造。后兩者著重解決垃圾的投入和倒出過程，節(jié)省了人們的體力，為人們帶來了便捷。九十年代初期簡單分類垃圾桶的出現(xiàn)，讓我國人民開始意識到了環(huán)保的重要性。這種垃圾桶由傳統(tǒng)的一桶一體變化為多桶一體，可回收垃圾箱的設(shè)置為有回收價值的垃圾提供了循環(huán)利用的機會，提高了資源利用率；針對廢舊電池格而另有的回收格設(shè)置，更是有效地減少了鉛、汞、鎘等有毒物質(zhì)對環(huán)境的污染。垃圾桶逐漸由傳統(tǒng)向美觀化、便捷化、多功能化發(fā)展。

2.二十一世紀的節(jié)能性垃圾桶。隨著人們生活水平的提高，垃圾的數(shù)量不斷增多，垃圾桶的作用越來越大，垃圾桶已經(jīng)成為人們生活的必需品。在國家綠色政策以及世界環(huán)保事業(yè)的影響下，人們對于綠色節(jié)能的智能垃圾桶的需求不斷增加，太陽能垃圾桶的出現(xiàn)，極大地滿足了人們對于低碳、環(huán)保的需求。最早的太陽能垃圾桶在2006年就出現(xiàn)在紐約街頭，太陽能垃圾桶主要是利用太陽能發(fā)電，通過光學(xué)元件將太陽能轉(zhuǎn)化為電能，供給給系統(tǒng)驅(qū)動，并把多余的電量儲存到儲蓄電池中以備不時之需。除此之外，垃圾桶本身的材料運用也發(fā)生了巨大的改變，這種垃圾桶還有夜間照明的功能，垃圾桶本身可貼靜圖廣告或者宣傳，為城市公共形象加分。太陽能的利用為智能垃圾桶其他功能的延展奠定了基礎(chǔ)，相比于傳統(tǒng)形式，更環(huán)保、節(jié)能。太陽能垃圾桶已經(jīng)有了初代的智能化模型，垃圾桶智能化進入了飛速發(fā)展的階段。

3.二十一世紀的感應(yīng)性垃圾桶。有蓋垃圾桶是為了改善垃圾惡臭以及防止細菌肆意傳播等問題而設(shè)計，由于公用垃圾桶長期暴露于室外，垃圾桶蓋沒有得到及時清洗，或垃圾處理不及時，垃圾桶便失去了密閉空間。此時，垃圾桶蓋非旦沒有解決防臭隔菌的作用，反而降低了垃圾桶的使用價值。于是出現(xiàn)了紅外線、聲控、重量等感應(yīng)功能，以此改善問題。紅外線感應(yīng)功能能夠在人的手或物體接近垃圾桶口約15cm時，垃圾桶自動開蓋，等垃圾投入完畢，垃圾桶桶蓋又自動關(guān)閉。這種智能垃圾桶解決了用手直接接觸垃圾桶蓋才能扔垃圾的困擾。可是，這一垃圾桶在智能化的道路上只能算提升了一步，它仍存在很大的缺憾，其功能比較單一，而且直接開關(guān)蓋這一功能機械耗損程度較高，以是尚有待改進之處。隨著自動感應(yīng)技術(shù)的發(fā)展，垃圾分類也進入了一個新的發(fā)展階段。美國匹茲堡創(chuàng)業(yè)公司CleanRobotics研制了一款名為Transhbot的全自動分類垃圾桶。Trashbot操縱攝像頭、傳感器、金屬探測器和馬達，把垃圾放在精確的位置，減少認為性的錯誤。Trashbot通過傳感器檢測到正要接近的人，然后自動打開蓋子，就可以把垃圾扔進去了。金屬探測器和機器視覺系統(tǒng)會分析這個物體是屬于哪個類別，是否可回收、是否可掩埋等。待智能系統(tǒng)決定好后，活動門系統(tǒng)和傾斜電機就會把垃圾放到正確的垃圾桶內(nèi)。這樣，就可以避免因人們的垃圾分類知識的匱乏和垃圾分類意識的薄弱而不能很好的對垃圾進行分類了。垃圾桶智能化的發(fā)展逐步邁向自動化。

4.當下最廣泛的效益性垃圾桶。垃圾桶作為城市中的重要一員，除了要實現(xiàn)其作為廢棄物的容器的基本職能外，如何實現(xiàn)其社會效應(yīng)和經(jīng)濟效應(yīng)，降低制造成本，也必將成為智能化垃圾桶的改進趨勢。就目前的科技水平而言，智能化垃圾桶實現(xiàn)的社會和經(jīng)濟效益有：（1）提供wifi信號和USB接口手機充電，雖然流量費用不斷降低，5G時代也即將到來，但是垃圾桶作為城市中分布最廣的公物，作為無線網(wǎng)絡(luò)基站仍然是其的發(fā)展趨勢，這不僅方便了人們的生活，同時也降低了人們的上網(wǎng)成本，其中的社會和經(jīng)濟效益顯而易見；（2）實時監(jiān)測人流量，為城市交通規(guī)劃提供數(shù)據(jù)；（3）配置LED燈，減少安裝路燈的費用，同時可以為城市夜景添彩；（4）配置LCD顯示屏，LCD顯示屏作為商業(yè)廣告的載體，其中取得的效益是長期性的，這可以作為智能垃圾桶成本回收的一個途徑，具有良好的經(jīng)濟效益，當然，LCD顯示屏也可以為大眾服務(wù)，可以滾動播出熱點新聞，天氣預(yù)報，股市行情，公益廣告等有益大眾的信息。配置LCD顯示屏是智能垃圾桶發(fā)展的必然趨勢。（5）自動報警功能，充當人民的“警衛(wèi)員”，為人民服務(wù)。智能垃圾桶向效益化和收益化發(fā)展。

5.新型智能化垃圾桶。垃圾桶的智能化雖已發(fā)展一段時間，但仍存在許多實際問題等待解決，例如：細菌堆積、容量有限、污水處理等。地埋式垃圾桶利用安裝在桶身向陽位置的太陽能電池板供電，配備信息收集、管理和報告系統(tǒng)，把所屬地區(qū)內(nèi)的所有地埋式垃圾桶的狀況數(shù)據(jù)準確無誤，實時地傳輸報送到清運控制中心及收運人員手機上，地埋式垃圾箱最大的優(yōu)點是能對垃圾進行壓縮處理，故能容納平常狀態(tài)五倍的垃圾，地埋式垃圾桶的頂部和底部分別裝有一個容量傳感器和一個壓力傳感器，隨著垃圾投入量的增加，兩個傳感器每間隔一段時間自動感應(yīng)垃圾與容器容量之間的關(guān)系，當容器快要裝滿時，即以無線網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)姆绞綄⒑艚行盘枅笏偷角暹\控制中心，工作人員檢測到地埋式垃圾桶不斷發(fā)出的呼叫信號，為裝有GPS定位系統(tǒng)的垃圾運輸車指定一條合理的清運路線，并以短信形式通知車輛駕駛員清運該垃圾桶。對于殺菌與污水處理，雖也有研發(fā)相應(yīng)智能垃圾桶，但是卻未取得實質(zhì)性效果。此時垃圾桶的智能化發(fā)展的目標是逐個逐個解決問題，達到全面化發(fā)展。

二、對智能化垃圾桶在未來的功能發(fā)展趨勢之研判

由上所述，公用式垃圾桶的智能化經(jīng)歷了從便捷多功能化、環(huán)保節(jié)能智能化、自動化、效益化和收益化的發(fā)展，但離全自動和全能性還有一定距離?，F(xiàn)代化的智能型垃圾桶已經(jīng)能夠按照一開始設(shè)定的分類方式實現(xiàn)自動分類，便捷、衛(wèi)生、密封性好。但是，現(xiàn)代化的智能型垃圾桶在對垃圾本身處理這方面，存在著極大的漏洞。同時，一個“完美”智能垃圾桶成本必然是極高的，但作為公物，必然面臨一個安全問題。如何保證成本高昂的智能垃圾桶的“人身安全”必然成為智能垃圾桶改進中不可忽視的一點。

在這里就公用式智能垃圾桶周圍仍存在許多垃圾問題，我們根據(jù)吸塵器和WYEVAR紅外線智能垃圾桶（一種家用式的可吸細小垃圾）的啟發(fā)，聯(lián)想到公用智能垃圾桶的改進也可以增加吸垃圾的功能。根據(jù)目前的調(diào)查顯示，人們因某些主客觀原因，不是總能把垃圾準確無誤地扔進垃圾桶內(nèi)，垃圾極有可能遺落在垃圾桶周圍。所以，為公用智能垃圾桶設(shè)計可吸距離其一定范圍內(nèi)的垃圾這一功能也極有可能會成為智能垃圾桶的一種改進趨勢。增加“吸垃圾”這一功能不僅可以減輕環(huán)衛(wèi)工人的工作負擔，還起到了實時為城市“美容”的作用。

也許在將來，垃圾桶的智能化發(fā)展到與城市融為一體。那時會出現(xiàn)像下水道一樣的地下垃圾通道，連接著每一個垃圾桶的下方，當垃圾袋里的垃圾填滿之后，垃圾袋自動封存，然后垃圾袋從垃圾桶下方的窗口進入垃圾通道里，通過地下垃圾通道里的氣流推動將垃圾直接送入垃圾站里進行處理，實現(xiàn)垃圾裝存、分類、處理全面一體化。

三、結(jié)語

公用式垃圾桶對于垃圾分類的作用并不是很有效，許多人的垃圾分類意識不強，在投放垃圾時根本不會注意可回收和不可回收標志，我們希望通過分析了解我國的垃圾分類現(xiàn)狀、環(huán)境保護及人們對于垃圾分類的意識，同時借鑒國外國外在智能化垃圾桶上的研究成果，找尋出新的思維和方法技術(shù)，利用高科技完成對垃圾的直接分類，增加垃圾的回收利用率；降低對垃圾進行分類的人工成本；同時增強人們在垃圾分類上的意識。在未來垃圾桶的不斷發(fā)展下，垃圾桶的功能會越來越齊全，但是在成本的可控條件下，智能化垃圾桶的普及之路注定是任重而道遠的，而且分類依據(jù)是人為提前輸入系統(tǒng)的，不可否認，系統(tǒng)的承受能力是有一定限制的，因此如何做到成本最低化和完善系統(tǒng)，也是當前亟待解決的問題。

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作者簡介：冉蘭芳，高淬愉，李婷婷，張琳琳，廖明明，蔡渝，皆為重慶工商大學(xué)2015級工商管理專業(yè)本科學(xué)生。

注：本文是重慶工商大學(xué)2016年度學(xué)生科技創(chuàng)新基金項目“智能化垃圾桶的改進研究”（編號：163009）的成果。