關(guān)于智能分類垃圾桶的研究

陳丹妮 郭玉青 蒙澤亮 翟少東

摘 要 本文針對城市垃圾處理的諸多弊端，引出了智能分類垃圾桶的設(shè)想，實現(xiàn)了提高垃圾分類的效率，縮小垃圾回收的成本，提升可回收利用垃圾的價值，從而達(dá)到節(jié)約資源和保護(hù)環(huán)境的目的。

關(guān)鍵詞 垃圾分類 人工智能 互聯(lián)網(wǎng) 分選技術(shù)

中圖分類號：TP18 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1007-0745（2020）03-0018-02

1 背景分析

隨著城市發(fā)展的迅速，城市垃圾的問題越來越明顯，一些城市甚至出現(xiàn)了垃圾圍城的現(xiàn)象，而把垃圾進(jìn)行分類處理，能將垃圾轉(zhuǎn)化為新能源，同時讓這些垃圾得到有效的處理，不僅能減少對土壤的危害，還能減少污染空氣的現(xiàn)象。而垃圾填埋的費用是昂貴的，而且我們不斷把有限的地球資源變成垃圾，又把它們處理掉，總有一天大自然的資源會被我們用光，人類的生活品質(zhì)也會大大下降。無論填埋還是焚燒都是對資源無謂的浪費，不僅費用昂貴，而且回收利用率差，還污染環(huán)境，垃圾圍城也不少見，給人們的生活也帶來了極大的麻煩。對此中央雖然提出了垃圾分類的政策，但是往往流于表面，效果也不是很好。針對這一現(xiàn)象，我們想推出智能分類垃圾桶來改善目前現(xiàn)狀。即回收可利用垃圾，順帶處理不可回收垃圾。我們的智能垃圾分類垃圾桶具有分選技術(shù)，資源回收后有加工廠，一個完整的鏈條形成，簡化配置會留下智能物體檢測，滿溢報警，溫度，電池供電，數(shù)據(jù)無線傳輸?shù)燃梢惑w足以滿足日常需要，且安裝對技術(shù)要求不高，更能直接在現(xiàn)有環(huán)衛(wèi)垃圾桶上簡單安裝，后期運營照舊。設(shè)備智能，成本低、價格優(yōu)惠，更能在現(xiàn)有設(shè)備上改造升級，有普及的希望。這樣一分析，分類投放和回收利用是垃圾資源化的有效方法，但是垃圾分類的效果不盡如人意，總體而言，垃圾分類有倡議缺標(biāo)準(zhǔn)，有試點少管理，進(jìn)展遲緩，大致有以下問題：

1.宣傳效果差，市民積極性低，群眾對于垃圾回收沒有很強(qiáng)的積極性，宣傳發(fā)動不足，宣傳頻次不夠，宣傳教育流于表面難以深入人心，多數(shù)居民不了解垃圾分類的方法，也沒有形成垃圾分類的意識

2.垃圾處理方式單一，僅僅把垃圾作為污染源對待，處理方式單一，大多為焚燒處理和衛(wèi)生填埋，但無論是焚燒還是填埋都是不可再生行為，還存在二次污染的環(huán)境風(fēng)險，同時把一些可利用資源也一股腦地變成了真正的垃圾違背了減量化、資源化的原則。

3.垃圾分類與收集缺乏一致性，垃圾分類、運輸和收集是一個緊密相連的環(huán)節(jié)，很多地方投放可回收和不可回收兩種垃圾桶但收集又混在一起，垃圾分類成了流于形式的面子工程

4.經(jīng)濟(jì)補(bǔ)貼不到位，積極補(bǔ)貼只能針對末端處理設(shè)施，垃圾處理企業(yè)和廢品回收企業(yè)對分類與減量回收沒有積極性。

5.廢品回收體系不完整，廢品回收不成體系也無補(bǔ)貼，造成抵御市場風(fēng)險的能力較低，不同廢品價高有人收，價低沒人收，同一廢品價高有人收，價低沒人收，造成城市垃圾產(chǎn)生量劇增。

生活中垃圾無處不在，軌道質(zhì)量系劃分為不同的等別，其中主要是將這些垃圾分為可回收垃圾、不可回收垃圾、廚余垃圾、有害垃圾、其他垃圾等，這樣能將這些垃圾得到有效的處理，也可以針對不同的垃圾有不同的處理方式。對這些垃圾進(jìn)行分類管理，能最大限度地實現(xiàn)垃圾資源回收利用，同時減少垃圾處理的數(shù)量，可以通過垃圾分類再人工處理，轉(zhuǎn)化為新能源。

而生活中的有害垃圾不能進(jìn)行自我分解，從而產(chǎn)生很多的有毒物質(zhì)，這樣會對土壤進(jìn)行嚴(yán)重的污染，從而導(dǎo)致農(nóng)作物的產(chǎn)量逐漸下降，也會導(dǎo)致動物出現(xiàn)死亡的現(xiàn)象。進(jìn)行分類處理，能有效的減少危害性。

而我們的產(chǎn)品是以垃圾分類與回收利用為宗旨，將互聯(lián)網(wǎng)與人工智能技術(shù)相結(jié)合，快捷精準(zhǔn)的進(jìn)行垃圾分類，提高垃圾分類工作效率，同時智能分類垃圾處理器垃圾桶也為有價值的垃圾提供二次利用的機(jī)會，減少資源浪費現(xiàn)象，達(dá)到節(jié)約資源和保護(hù)環(huán)境的目的。

2 人工智能的發(fā)展背景

第一個是“知識”，對于人工智能而言，數(shù)據(jù)就是它的知識，沒有數(shù)據(jù)，機(jī)器就不能學(xué)習(xí)。機(jī)器學(xué)習(xí)速度很快，但是我們要明白的是，只學(xué)習(xí)不會使用就等于白學(xué)，所以我們不僅需要讓機(jī)器快速學(xué)習(xí)，還需要讓它學(xué)習(xí)的知識在需要的時候能真正應(yīng)用出來。當(dāng)今的深度學(xué)習(xí)算法不一樣，只要學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)足夠多，它可以將結(jié)果表現(xiàn)的非常好，它可以超過原來的傳統(tǒng)算法。正因為這些重要因素的突破發(fā)展，使得人工智能的技術(shù)和積累都達(dá)到了一個爆發(fā)的點，所以人工智能在近年發(fā)展迅速，正是人工智能的爆發(fā)期。

3 裝置功能

3.1 裝置功能

3.1.1 自動識別及智能分類

通過人工智能識別技術(shù)對信息多幀識別后，將信息反饋給單片機(jī)，單片機(jī)根據(jù)接收的各種各樣的信息，對垃圾回收裝置做出相應(yīng)的指令，智能垃圾桶的各類裝置進(jìn)行運作，不同種類的垃圾通過各渠道到達(dá)目的地，從而對垃圾分類以及利用。

3.1.2 安全環(huán)保質(zhì)檢

1.安全檢測：箱體內(nèi)設(shè)有溫度感性探頭，溫度及時通訊檢測，并當(dāng)溫度高于70度時通過手機(jī)APP語音提示，可提前預(yù)知箱體是否存在火源，大大提高安全性能。

2.定位功能：產(chǎn)品安裝后，通過手機(jī)APP軟件定位產(chǎn)品，并把定位信息發(fā)送到平臺，以便查找，并將所有的產(chǎn)品進(jìn)行云監(jiān)控

3.防水設(shè)計：產(chǎn)品電器件安裝處設(shè)有密封膠條，防水效果更好，壽命更長，可在戶外使用。

4.環(huán)保清理：垃圾桶安裝超聲波傳感器，利用超聲波傳感器，對垃圾桶內(nèi)垃圾進(jìn)行實時監(jiān)測，若垃圾桶已滿，LED屏幕上顯示垃圾桶剩余容量為0，通過智能語音提示用戶，此智能投放箱已滿，不能繼續(xù)投放垃圾。

3.2 功能介紹

3.2.1 識別垃圾種類及是否可回收

分辨出投入垃圾的類型，首先分離出瓜果，皮核，雜草，塵土等不可回收垃圾，粉碎處理器會將不可回收垃圾研磨，通過小型交流或直流驅(qū)動刀盤利用離心力將粉碎腔內(nèi)的食物粉碎后排入下水道粉碎腔具有過濾作用自動攔截食物固體顆粒，不會堵塞下水道，刀盤設(shè)有360度旋轉(zhuǎn)刀頭，粉碎后與水混合成液態(tài)水直沖入下水道，再分離出紙類，廚余類（剩菜，剩飯，菜根菜葉等），玻璃類，金屬類，塑料類，紡織品，橡膠，木制品等可回收垃圾，甩干壓縮處理器，再對可回收垃圾進(jìn)行稱重以及分類處理，將食物垃圾水與固態(tài)物質(zhì)分離后從水盆下排走水分，留下固態(tài)物質(zhì)壓縮成塊狀方便保存及處理，以節(jié)省空間隔離異味，最后剩下的就是有害垃圾了，如化學(xué)試劑，化學(xué)藥品，膠片等，同樣進(jìn)行壓縮分裝處理，整個垃圾處理流程到此結(jié)束。

3.2.2 實時檢測智能垃圾桶儲存容量及溫度

智能垃圾桶桶內(nèi)安裝有溫度傳感器，避免因外界因素導(dǎo)致同類溫度過高發(fā)生爆炸等情況，超聲波傳感器能實時監(jiān)測桶內(nèi)垃圾容量，若容量已滿，先語音提示用戶停止投放垃圾，并及時有效的提提示環(huán)衛(wèi)工人或資源回收公司進(jìn)行清理。

3.2.3 高溫報警

一旦桶內(nèi)溫度高于安全溫度，切斷電源及一切可控制設(shè)備，智能分類垃圾桶立即停止工作。

3.2.4 處理垃圾桶內(nèi)異味

在垃圾桶蓋及垃圾桶內(nèi)壁附上一層活性炭，利用活性炭的吸附性，吸除垃圾處理時散發(fā)出的異味，凈化空氣，避免在夏天時，垃圾桶旁邊招惹飛蟲，污染空氣，破壞人們在投放垃圾時的心情，使智能分類垃圾桶做到干凈、美觀、實用、實惠。

4 專業(yè)分析

4.1 人工智能（Artificial Intelligence）

英文縮寫為AI。它是當(dāng)今最火的一門科學(xué)，是研究、開發(fā)用于模擬、延伸和擴(kuò)展人的智能的理論、方法、技術(shù)及應(yīng)用系統(tǒng)的一門新的技術(shù)科學(xué)，是一項新興的識別技術(shù)，是當(dāng)今國際科技領(lǐng)域攻關(guān)的高精尖技術(shù)。非常復(fù)雜，應(yīng)用層面也非常的廣，人工智能是計算機(jī)科學(xué)的一個分支，它企圖了解智能的實質(zhì)，該領(lǐng)域的識別包括圖像識別，專家系統(tǒng)等。

隨著科學(xué)的發(fā)展，我們的生活越來越便利，人工智能得到廣泛的應(yīng)用，更多的人力工作可以用科技代替，速度快、效率高、成本低、精準(zhǔn)度高，節(jié)約了更多的人力、物力、財力，從而真正意義上達(dá)到節(jié)約成本的目的。

在現(xiàn)在這樣一個科技發(fā)展突飛猛進(jìn)的社會，我們身邊的電子產(chǎn)品逐漸變得人工智能化，它們正變得像人類大腦一樣靈活、聰明。思維脫去了以往的死板，按程序行事更加貼近人類生活，有了感情色彩，不再冷漠。

人工智能的益處頗多，我們應(yīng)提倡且更多的去應(yīng)用這一科技。

4.2 嗅覺分辨技術(shù)

2019年谷歌人員表示，他們已經(jīng)教會了人工智能如何使用嗅覺，在ARXIV這本雜志發(fā)表的一篇論文中，谷歌大腦研究小組的研究人員描述了他們?nèi)绾卫脵C(jī)器學(xué)習(xí)來指導(dǎo)機(jī)器人通過評估分子結(jié)構(gòu)來準(zhǔn)確的分別不同氣味。這個機(jī)器人只用了一個包括5000個分子的數(shù)據(jù)庫來訓(xùn)練，這些分子已經(jīng)被貼上了標(biāo)簽。研究人員將數(shù)據(jù)庫的2/3輸入機(jī)器人的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，然后利用剩下的AI不熟悉的氣味來測試人工智能，結(jié)果人工智能通過了測試，這種測試稱為嗅覺編寫程序。

5 結(jié)語

隨著國家保護(hù)環(huán)境國策的響應(yīng)號召，人們的環(huán)保意識也在逐步增強(qiáng)，人們面對日益增長的垃圾產(chǎn)量和環(huán)境狀況惡化的局面，通過垃圾分類管理，可最大限度地實現(xiàn)垃圾資源利用，減少垃圾處置量，改善生存環(huán)境質(zhì)量，此設(shè)計主要是將垃圾分類的復(fù)雜工作轉(zhuǎn)變?yōu)樽詣踊\作，使人們意識到保護(hù)環(huán)境也可以是舉手之勞，從而更加積極主動地保護(hù)環(huán)境。

西安交通工程學(xué)院，陜西 西安