大數(shù)據(jù)在城市生活垃圾智能分類管理中的應(yīng)用研究

蔣 丹 張宇燕 李 軍 韓 丹

中國天楹股份有限公司

1 引言

隨著中國城市化進(jìn)程不斷發(fā)展，城市人口持續(xù)增加，城市的生活垃圾總量也在每年持續(xù)攀升，近年來中國已成為世界上城市垃圾治理壓力最大的國家之一。根據(jù)中華人民共和國生態(tài)環(huán)境部2018 年發(fā)布的《全國大、中城市固體廢物污染環(huán)境防治年報(bào)》，2017 年全國大中型城市共產(chǎn)生生活垃圾2.02 億噸，預(yù)計(jì)2018 年全國大中型城市產(chǎn)生的生活垃圾總量將達(dá)到2.13 億噸。全國600個(gè)城市中有三分之二的城市存在垃圾堆積等問題。目前各城市主要以填埋為主，焚燒為輔的垃圾處理手段顯然已經(jīng)無法滿足生活垃圾處理的需求。提高生活垃圾處理水平，實(shí)現(xiàn)生活垃圾的“無害化、減量化、資源化”，是城市可持續(xù)發(fā)展過程中必不可少的關(guān)鍵。隨著大數(shù)據(jù)時(shí)代的來臨，大數(shù)據(jù)技術(shù)也越來越多的應(yīng)用到我國城市生活垃圾治理中。2019年上海市率先發(fā)布了《上海市生活垃圾管理?xiàng)l例》，促使垃圾分類進(jìn)入了強(qiáng)制時(shí)代。基于大數(shù)據(jù)技術(shù)，上海形成了垃圾分類資源化回收的產(chǎn)業(yè)布局。大數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)監(jiān)測，動(dòng)態(tài)分析和預(yù)測預(yù)警等優(yōu)勢，正在為城市生活垃圾的分類回收提供新的治理技術(shù)。

2 基于大數(shù)據(jù)，生活垃圾智能化分類可行性分析

2.1 大數(shù)據(jù)理論

大數(shù)據(jù)是一種規(guī)模大到在獲取、存儲、管理、分析方面大大超出了傳統(tǒng)數(shù)據(jù)庫軟件工具能力范圍的數(shù)據(jù)集合，具有海量的數(shù)據(jù)規(guī)模、快速的數(shù)據(jù)流轉(zhuǎn)、多樣的數(shù)據(jù)類型和價(jià)值密度低四大特征[1]。大數(shù)據(jù)的戰(zhàn)略意義不僅僅在于掌握龐大的數(shù)據(jù)信息，還在于對這些信息進(jìn)行專業(yè)化技術(shù)處理，通過大數(shù)據(jù)技術(shù)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)信息的有效管理。大數(shù)據(jù)不僅僅是數(shù)據(jù)集資源，更是一種數(shù)據(jù)處理及應(yīng)用地解決新模式[2]。同時(shí)，大數(shù)據(jù)和云處理也是相輔相成的，云處理為大數(shù)據(jù)提供了可拓展的基礎(chǔ)設(shè)備。自2013年起，大數(shù)據(jù)已經(jīng)開始和云計(jì)算技術(shù)緊密結(jié)合。隨著云時(shí)代的來臨，大數(shù)據(jù)已經(jīng)吸引了各行各業(yè)的廣泛關(guān)注[3]。

2.2 城市生活垃圾處理現(xiàn)狀

我國政府近年來不斷對城市生活垃圾分類政策進(jìn)行加碼，2019年更是啟動(dòng)了46個(gè)城市的生活垃圾管理?xiàng)l例。對于公眾，垃圾分類已經(jīng)從提倡變成了強(qiáng)制，相關(guān)法律法規(guī)也開始與垃圾分類掛鉤，城市生活垃圾的分類正在全面推動(dòng)中。在當(dāng)前政策的指導(dǎo)和社會(huì)環(huán)境的驅(qū)動(dòng)下，形成垃圾分類回收資源化利用的產(chǎn)業(yè)格局，進(jìn)一步提高城市生活垃圾無害化、資源化水平，是當(dāng)前及未來很長一段時(shí)間城市可持續(xù)發(fā)展的主旋律。但是，由于各地對垃圾分類的重視程度不同，部分城市的生活垃圾處理水平較低，垃圾處理的設(shè)施跟不上步伐，使得垃圾處理的速度低于垃圾產(chǎn)生的速度。隨著垃圾的不斷累積，垃圾侵占城市用地問題普遍并進(jìn)一步污染到地下水資源[4]。因此，社會(huì)急需對生活垃圾做好減量化，資源化。這樣不僅可以解決嚴(yán)重的生態(tài)環(huán)境問題，還可以產(chǎn)生經(jīng)濟(jì)效益[5]。

2.3 大數(shù)據(jù)對生活垃圾智能化治理的技術(shù)支持

大數(shù)據(jù)技術(shù)可以為城市生活垃圾的監(jiān)測與檢測、環(huán)保部門的調(diào)查與執(zhí)法和環(huán)境治理的規(guī)劃與執(zhí)行等方面提供支撐，以其相關(guān)的數(shù)據(jù)資料為依據(jù)來開展工作。當(dāng)前在城市生活垃圾智能化治理方面，是以城市垃圾的減量化和資源化為導(dǎo)向而進(jìn)行的。有了大數(shù)據(jù)的支撐，可在我國城市生活垃圾管理戰(zhàn)略下，全面系統(tǒng)的進(jìn)行生活垃圾治理的整體框架設(shè)計(jì)。城市生活垃圾具有復(fù)雜性，分布性和動(dòng)態(tài)性等特點(diǎn)，因此在頂層設(shè)計(jì)中與大數(shù)據(jù)結(jié)合，可以有效地提高框架設(shè)計(jì)的合理性并推動(dòng)治理過程的精細(xì)化管理，從而制定全面的生活垃圾智能化治理方案。此外，大數(shù)據(jù)還可以利用對環(huán)境輿論的分析，通過互聯(lián)網(wǎng)發(fā)布城市生活垃圾分類相關(guān)的信息，帶動(dòng)公眾的理解和參與。利用大數(shù)據(jù)技術(shù)，對實(shí)時(shí)收集的信息進(jìn)行綜合分析，從而建立城市生活垃圾分類的治理新模式。

3 國內(nèi)外城市生活垃圾治理中的大數(shù)據(jù)應(yīng)用

3.1 國內(nèi)城市生活垃圾治理中的大數(shù)據(jù)應(yīng)用

目前，國內(nèi)城市生活垃圾治理中大數(shù)據(jù)的應(yīng)用并不普遍，僅有北京、上海、杭州等城市開始利用大數(shù)據(jù)對生活垃圾進(jìn)行智能化分類。以上海為例，上海借助于大數(shù)據(jù)技術(shù)對垃圾進(jìn)行智能分類，形成了大數(shù)據(jù)技術(shù)支持下的垃圾智慧分類新模式。首先，再垃圾的投放環(huán)節(jié)，上海在部分小區(qū)配備了智能化垃圾分類裝置，小區(qū)居委會(huì)給每戶家庭辦理一張垃圾分類投放的IC卡。在投放垃圾時(shí)，刷IC卡打開垃圾箱，將分類好的垃圾投放到垃圾箱的相應(yīng)位置，這些垃圾箱可以用于采集數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)對投放垃圾的重量稱量，并通過大數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)將收集到的數(shù)據(jù)上傳至云平臺，在垃圾桶滿桶時(shí)自動(dòng)預(yù)報(bào)，從而提高垃圾的處理效率。此外，智能垃圾桶會(huì)按重量給居民相應(yīng)的積分，積分會(huì)自動(dòng)記入每個(gè)家庭的專有賬戶。居民可以根據(jù)自己的積分在智能垃圾分類禮品兌換機(jī)上兌換洗衣粉、肥皂等生活用品。再垃圾的轉(zhuǎn)運(yùn)環(huán)節(jié)，利用GPS 技術(shù)對垃圾轉(zhuǎn)運(yùn)車輛進(jìn)行定位管理，結(jié)合智能垃圾箱的數(shù)據(jù)，優(yōu)化垃圾運(yùn)轉(zhuǎn)路線，提高垃圾處理效率。2019 年1月，杭州市蕭山區(qū)的生活垃圾處理也邁向了大數(shù)據(jù)時(shí)代。蕭山區(qū)的生活垃圾監(jiān)管系統(tǒng)平臺為400多個(gè)小區(qū)的生活垃圾投放點(diǎn)貼上了綠色二維碼。通過對二維碼的掃描，清運(yùn)公司的工作人員對垃圾進(jìn)行稱重和拍照后，將每個(gè)垃圾桶的重量和分類情況上傳至云平臺，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的同步更新。在垃圾運(yùn)輸途中，專業(yè)運(yùn)輸車輛上安裝的GPS 監(jiān)控裝備和過磅系統(tǒng)，能夠?qū)崟r(shí)優(yōu)化車輛在收運(yùn)途中的路線。同時(shí)，處置企業(yè)通過專業(yè)設(shè)備接入監(jiān)管系統(tǒng)，可以監(jiān)控末端處理對垃圾的資源化綜合利用情況，讓每一頓垃圾都有明確的流向。

3.2 國外城市生活垃圾治理中的大數(shù)據(jù)應(yīng)用

國外城市生活垃圾治理中大數(shù)據(jù)的應(yīng)用方式與國內(nèi)略不相同。以新加坡為例，新加坡當(dāng)局研發(fā)出能夠報(bào)告垃圾桶是否裝滿垃圾的傳感器以及發(fā)現(xiàn)并提醒亂丟垃圾者撿起垃圾的攝像頭，這種帶有語音提示的傳感器和攝像頭對增強(qiáng)市民環(huán)保意識具有很大的幫助。這些智能垃圾桶通過大數(shù)據(jù)技術(shù)向城市管理部門發(fā)送垃圾投放數(shù)據(jù)信息，以便于垃圾可以及時(shí)清理，減少生活垃圾對城市環(huán)境的影響。瑞典的斯德哥爾摩市也利用大數(shù)據(jù)對城市生活垃圾進(jìn)行智能化分類處理。斯德哥爾摩市投放了各種智能垃圾桶，分別用于接收可燃垃圾、食物垃圾和廢舊報(bào)紙等不同類型的垃圾。垃圾桶與地下管道相連，不同類型的垃圾進(jìn)入地下管道，并以每小時(shí)70公里的速度被輸送到遠(yuǎn)郊，在計(jì)算機(jī)的控制下自動(dòng)分離到不同的容器并相對應(yīng)的進(jìn)行直接回收、生化堆肥和焚燒發(fā)電[6]。此外，斯德哥爾摩市也積極推進(jìn)政府、企業(yè)和社會(huì)公眾的合作，借助于大數(shù)據(jù)技術(shù)，不斷優(yōu)化垃圾處理方案和回收路線，提高該市的垃圾處理效率[7]。

4 基于大數(shù)據(jù)的生活垃圾智能化分類治理困境及實(shí)現(xiàn)對策

4.1 大數(shù)據(jù)應(yīng)用于城市生活垃圾智能化分類的困境分析

大數(shù)據(jù)應(yīng)用于城市生活垃圾智能化分類的困境主要有以下四點(diǎn)。

（1）大數(shù)據(jù)的來源限制。大數(shù)據(jù)應(yīng)用技術(shù)的前提是擁有大量的數(shù)據(jù)源，但在城市垃圾分類領(lǐng)域仍缺乏統(tǒng)一全面的垃圾大數(shù)據(jù)資源體。首先是因?yàn)楝F(xiàn)有的垃圾分類數(shù)據(jù)庫并沒有對外開放，其次是因?yàn)閲鴥?nèi)垃圾分類大數(shù)據(jù)的采集技術(shù)還有待提高。

（2）大數(shù)據(jù)的技術(shù)瓶頸。大數(shù)據(jù)技術(shù)需要處理的數(shù)據(jù)源十分龐大，并且具有多源異構(gòu)的復(fù)雜性，面對海量的數(shù)據(jù)資源，現(xiàn)有的數(shù)據(jù)處理技術(shù)難以實(shí)現(xiàn)快速的運(yùn)轉(zhuǎn)，處理和分析功能。有必要研究新型的計(jì)算機(jī)算法，從而實(shí)現(xiàn)有效的數(shù)據(jù)評估。

（3）大數(shù)據(jù)的信息安全風(fēng)險(xiǎn)。垃圾大數(shù)據(jù)中包含眾多用戶的信息，甚至政府和企業(yè)不能公開的重要信息，一旦大數(shù)據(jù)用于垃圾分類，就有可能導(dǎo)致個(gè)人隱私泄密或政府、企業(yè)的機(jī)密被曝光。因此，我們有必要對大量的垃圾數(shù)據(jù)進(jìn)行有效管控。

（4）大數(shù)據(jù)的人才缺口。相比于傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)處理，大數(shù)據(jù)對技術(shù)有著更高的要求。這就意味著大數(shù)據(jù)的使用者需要掌握更加靈活的智能化數(shù)據(jù)處理技術(shù)。隨著大數(shù)據(jù)技術(shù)的飛快發(fā)展，大數(shù)據(jù)已經(jīng)融入了各行各業(yè)，人才市場缺口也越來越大。大數(shù)據(jù)技術(shù)的研發(fā)、管理和操作等高端人才的需求也日益增長，目前相關(guān)人才規(guī)模無法達(dá)到要求。

4.2 實(shí)現(xiàn)基于大數(shù)據(jù)的城市生活垃圾智能化分類的對策分析

實(shí)現(xiàn)基于大數(shù)據(jù)的城市生活垃圾智能化分類的對策主要有以下四點(diǎn)。

（1）加強(qiáng)垃圾分類相關(guān)的大數(shù)據(jù)建設(shè)。首先要構(gòu)建信息共享的云平臺，這是利用大數(shù)據(jù)技術(shù)的必要基礎(chǔ)。云平臺可以為垃圾治理決策者提供海量且精確的數(shù)據(jù)，幫助其及時(shí)的判斷垃圾治理問題，明確治理目標(biāo)和方案，從而提高垃圾治理決策的針對性、科學(xué)性和高效性。

（2）樹立新的大數(shù)據(jù)城市生活垃圾分類理念。基于大數(shù)據(jù)的城市生活垃圾分類更加強(qiáng)調(diào)多元化的協(xié)同治理。政府不再是唯一的管理中心，而是強(qiáng)調(diào)以政府為主體，公眾、企業(yè)和社會(huì)團(tuán)體協(xié)同參與，實(shí)現(xiàn)垃圾的分類投放，促進(jìn)垃圾的無害化處理和資源回收。

（3）完善大數(shù)據(jù)信息監(jiān)督系統(tǒng)。通過運(yùn)用物聯(lián)網(wǎng)和互聯(lián)網(wǎng)等技術(shù)，建立全面覆蓋城市垃圾治理的動(dòng)態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)，并通過不斷加強(qiáng)的數(shù)據(jù)分析和技術(shù)運(yùn)用能力，提高監(jiān)控的效率和質(zhì)量。

（4）加強(qiáng)大數(shù)據(jù)的人才培養(yǎng)與引進(jìn)。在垃圾分類治理中運(yùn)用大數(shù)據(jù)，無論是設(shè)備操作、技術(shù)運(yùn)用還是安全維護(hù)都離不開高端的大數(shù)據(jù)人才。2017 年11 月，中國數(shù)據(jù)委發(fā)布了《中國大數(shù)據(jù)人才培養(yǎng)體系標(biāo)準(zhǔn)》，明確指出大數(shù)據(jù)人才不僅需要專業(yè)的IT工具的運(yùn)用能力，還需要具備專業(yè)分析問題和解決問題的能力。因此，有必要對現(xiàn)有的工作人員進(jìn)行大數(shù)據(jù)技術(shù)培訓(xùn)，讓工作人員能夠了解到大數(shù)據(jù)并能夠進(jìn)行簡單的操作。同時(shí)，也可以將國內(nèi)各個(gè)領(lǐng)域的大數(shù)據(jù)專家引入生活垃圾分類治理領(lǐng)域，充分發(fā)揮大數(shù)據(jù)技術(shù)在生活垃圾智能化分類中的作用。

5 結(jié)束語

當(dāng)前，城市生活垃圾分類治理已成為城市可持續(xù)化發(fā)展過程中必要的考慮因素，近年來，隨著中國城鎮(zhèn)化發(fā)展，城市居民生活不斷改善，涌現(xiàn)的垃圾圍城城市不斷增加。面對日益復(fù)雜的城市生活垃圾分類治理問題，大數(shù)據(jù)憑借著其獨(dú)特的技術(shù)優(yōu)勢，為提高城市垃圾分類治理的智能化、科學(xué)化、系統(tǒng)化和精細(xì)化帶來了新的機(jī)遇。在此背景下，在堅(jiān)持城市可持續(xù)發(fā)展的同時(shí)，將大數(shù)據(jù)概念運(yùn)用到城市生活垃圾分類中，是確保生態(tài)安全，緩解城市垃圾圍城危機(jī)的有效手段。因此，要緊跟時(shí)代潮流的腳步，結(jié)合大數(shù)據(jù)提供的技術(shù)支持，為未來城市發(fā)展和生活垃圾智能化分類帶來新的變革。