基于二維碼識(shí)別技術(shù)的人工智能垃圾桶

王子龍 范倩文 何其鑫

摘 要：當(dāng)前國家十分重視垃圾分類，但推行垃圾分類是十分艱巨、重大的工程。文章旨在利用新時(shí)代先進(jìn)科學(xué)技術(shù)，制造人工智能垃圾桶，減少后續(xù)廢棄物分類中的人力和物力消耗，從源頭對(duì)廢棄物進(jìn)行智能分類。實(shí)現(xiàn)智能識(shí)別、分類投放、APP聯(lián)動(dòng)線上線下，實(shí)現(xiàn)垃圾的有效分類、資源的二次利用，在一定程度上提高人們垃圾分類的意識(shí)以及國民素質(zhì)。

關(guān)鍵詞：互聯(lián)網(wǎng)+;人工智能;垃圾分類;二維碼識(shí)別

雖然一再提倡要注重垃圾的分類，但是人們對(duì)此的意識(shí)仍不高，收集到的“分類垃圾”往往是混合垃圾，“垃圾分類”逐漸形式化;經(jīng)濟(jì)的快速增長(zhǎng)帶來的大量資源消耗，提醒著我們回收利用、節(jié)能環(huán)保的任務(wù)迫在眉睫。因此，浩浩蕩蕩的垃圾分類熱潮已成為當(dāng)下最熱、最流行的時(shí)尚風(fēng)尚。垃圾分類是非常有意義的，但縱觀全國，還未推廣行之有效的措施。而當(dāng)今利用“互聯(lián)網(wǎng)+垃圾分類”的智能垃圾桶有良好的發(fā)展前景，“互聯(lián)網(wǎng)+垃圾回收”逐漸成為環(huán)保行業(yè)的新標(biāo)桿。本文旨在設(shè)計(jì)一個(gè)以智能垃圾箱為載體的垃圾回收分類模式，增強(qiáng)人們的環(huán)保意識(shí)，實(shí)現(xiàn)社會(huì)效益、環(huán)保效益、經(jīng)濟(jì)效益的統(tǒng)一。

一、智能檢測(cè)垃圾桶設(shè)計(jì)的思路

（一）硬件

二維碼識(shí)別智能垃圾桶由垃圾箱和自動(dòng)垃圾袋收集箱組成。從取垃圾袋到投放垃圾，所有這些都是智能操作，并且還實(shí)現(xiàn)了對(duì)垃圾處理的主動(dòng)追溯。外形設(shè)計(jì)，考慮到垃圾桶放置于公共場(chǎng)合容易受到人為損壞的問題，可采取特殊的涂層油漆，減少腐蝕損壞和牛皮蘚的粘貼，也會(huì)用機(jī)械開關(guān)固定垃圾桶，防止偷盜的情況。

（二）軟件

（1）二維碼識(shí)別技術(shù)

與傳統(tǒng)垃圾桶相比，智能垃圾桶新增二維碼掃描頭，通過垃圾袋和產(chǎn)品包裝袋上的條形碼識(shí)別垃圾分類。如果掃描成功，相應(yīng)的垃圾箱門將自動(dòng)打開。鑒于智能垃圾分類專用二維碼掃描頭特殊的使用環(huán)節(jié)，可利用深圳遠(yuǎn)景達(dá)的EM3096二維碼掃描模塊。該模塊采用了優(yōu)秀的cmos圖像解碼技術(shù)，可以方便地掃描一維和二維條碼，對(duì)污損碼和起皺碼也有很好的性能。此外，EM3096二維條碼掃描模塊體積精巧，適合嵌入式的智能垃圾桶設(shè)備。為人工智能垃圾桶提供良好的技術(shù)保障。

（2）智能識(shí)別系統(tǒng)

隨著人民生活水平的逐步提高，在公共場(chǎng)所也會(huì)產(chǎn)生許多垃圾，除了掃描產(chǎn)品包裝袋上的條碼和可降解垃圾袋上的二維碼，還有其他垃圾未能有二維碼，如地上的紙巾、橘子皮、煙蒂、樹葉等。所以我們?cè)诶渲谱鞯倪^程中還裝載了基于AR技術(shù)的智能掃描系統(tǒng)，人們經(jīng)過垃圾箱需要扔垃圾時(shí)，只需將待扔的垃圾置于識(shí)別的窗口，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)分析該垃圾屬于可回收垃圾、廚余垃圾、有害垃圾、其他垃圾中的哪一類，并打開對(duì)應(yīng)垃圾種類的桶蓋。智能識(shí)別系統(tǒng)基于視覺識(shí)別垃圾并分類，并通過人工判斷加自主記憶的方式不斷提高識(shí)別垃圾的能力。效率高，成本低，彌補(bǔ)了二維碼識(shí)別技術(shù)的不足，提升了智能垃圾桶的整體效能。智能識(shí)別還可以快速幫助人們分類垃圾，在長(zhǎng)期使用的過程中，人們也能逐漸積累垃圾分類知識(shí)，增強(qiáng)人們的環(huán)保意識(shí)，養(yǎng)成垃圾分類的習(xí)慣。

（3）太陽能控制器裝置

人工智能分類垃圾桶的使用過程中，不可避免要耗費(fèi)電力，以便設(shè)備正常運(yùn)行使用。為了更好的保護(hù)環(huán)境，實(shí)現(xiàn)低碳環(huán)保，太陽能操作設(shè)備可以由太陽能電池板，電池，控制設(shè)備，紫外線光源，高壓金屬柵等組成。這些電池可用于存儲(chǔ)晴天吸收的太陽能，智能垃圾桶在雨天也能正常工作，為自動(dòng)關(guān)閉垃圾箱蓋提供能量。

（4）管理系統(tǒng)

智能垃圾桶通過管理系統(tǒng)，對(duì)用戶個(gè)人信息和智能垃圾分類收集箱進(jìn)行代碼管理。垃圾站的工作人員可以借助手持條碼采集終端，即可實(shí)時(shí)掌握垃圾桶類別與垃圾投放居民的個(gè)人身份信息。利用云計(jì)算，大數(shù)據(jù)，物聯(lián)網(wǎng)，移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)和人工智能，廢物分類的前端分類，中端運(yùn)輸和后端處理組建立起“神經(jīng)系統(tǒng)”，用于產(chǎn)生，收集，運(yùn)輸和處置廢物，并提供可靠的數(shù)據(jù)和決策支持。

（5）APP介紹

基于Java等編程技術(shù)設(shè)計(jì)的一款集掃描識(shí)別、上門回收、積分兌換實(shí)物等多功能一體的APP。如果人們?cè)诰蛹疑顣r(shí)有不了解屬于什么種類的垃圾，可以打開APP的掃一掃功能，APP會(huì)識(shí)別屬于哪種垃圾，并指導(dǎo)使用者投放的技巧（比如紙類垃圾應(yīng)避免揉團(tuán)，應(yīng)展開壓平折疊）。上門回收服務(wù)，使用者可以進(jìn)行下單，先將需要扔的垃圾打包好，工作人員收到訂單后會(huì)集中統(tǒng)一回收。積分兌換實(shí)物功能，使用者在掃描垃圾、打包垃圾交給工作人員、合理投放垃圾后都會(huì)獲得一定的積分，累計(jì)積分可以進(jìn)行線上消費(fèi)，或線下兌換禮品。這些服務(wù)旨在逐漸普及垃圾分類的知識(shí)，幫助人們樹立環(huán)保意識(shí)，激發(fā)人們愛護(hù)環(huán)境的熱情。（6）LED顯示屏

LED顯示屏具有無縫拼接、色彩鮮艷、亮度高等特點(diǎn)，同時(shí)為了方便居民群眾，我們裝載了LED顯示屏來顯示回收垃圾的種類和滾動(dòng)播放科普垃圾回收的知識(shí)，例如垃圾如何正確分類、各種新聞、天氣預(yù)報(bào)、列車時(shí)間、公交站點(diǎn)提醒等，具有較高的時(shí)效性和公共性，當(dāng)處理緊急事件時(shí)可起到相當(dāng)大的作用;通過LED顯示屏也可以與商家進(jìn)行合作，投放廣告以獲得一定的收益來維修保養(yǎng)智能垃圾箱?；蛘吲c當(dāng)?shù)叵嚓P(guān)部門合作，播放公益廣告或者宣傳當(dāng)?shù)厥腥菪蜗蟆?/p>

三、智能檢測(cè)垃圾桶的使用方法

用戶首先需要打開手機(jī)應(yīng)用程序個(gè)人信息，然后撥出個(gè)人信息的二維碼。在自動(dòng)垃圾袋集裝箱取出垃圾袋，在家中用戶將垃圾分類好，放入垃圾袋中。下次倒垃圾時(shí)，只要把包上的二維碼指向垃圾箱里的“二維碼掃描端口”門就會(huì)自動(dòng)打開。第一次體驗(yàn)完整的垃圾投放過程，該過程耗時(shí)約2分鐘，而且操作簡(jiǎn)單。通過二維碼掃描頭自動(dòng)識(shí)別條形碼，可以收集數(shù)據(jù)并對(duì)其進(jìn)行智能控制，并可以實(shí)現(xiàn)廢物分類管理。如果有任何投放錯(cuò)誤情況，可以及時(shí)將其定位在后臺(tái)管理系統(tǒng)中，然后采取相應(yīng)的監(jiān)督措施。

四、“互聯(lián)網(wǎng)+垃圾分類”模式運(yùn)營的流程

在政府層面，當(dāng)?shù)卣梢酝ㄟ^購買“互聯(lián)網(wǎng)+垃圾分類”的服務(wù)，或者通過完善當(dāng)?shù)氐幕A(chǔ)設(shè)施：如購進(jìn)一定數(shù)量的智能垃圾箱和與之配套的服務(wù)與設(shè)備，實(shí)現(xiàn)互聯(lián)網(wǎng)與垃圾分類回收相融合，推動(dòng)城市環(huán)保內(nèi)生動(dòng)力的形成，讓“互聯(lián)網(wǎng)+垃圾分類”走進(jìn)尋常百姓家。同時(shí)，推行“互聯(lián)網(wǎng)+垃圾分類”行業(yè)的擴(kuò)張，也少不了政府的制度支撐。地方政府應(yīng)該加速推行垃圾分類制度的實(shí)施，推動(dòng)垃圾分類的強(qiáng)制執(zhí)行?？稍谝恍C(jī)構(gòu)和地區(qū)試點(diǎn)運(yùn)行垃圾分類的模式，出臺(tái)相關(guān)條例，對(duì)未按要求分類的人格和單位處以罰款。政府部門需要加強(qiáng)引導(dǎo)，讓“互聯(lián)網(wǎng)+垃圾分類”的模式落地生根。

在企業(yè)層面，企業(yè)可以利用“互聯(lián)網(wǎng)+垃圾分類”建立大數(shù)據(jù)平臺(tái)，分析當(dāng)?shù)氐睦诸惽闆r和居民的投放習(xí)慣，將垃圾分類與大數(shù)據(jù)有機(jī)結(jié)合，實(shí)現(xiàn)垃圾分類工作的系統(tǒng)化、透明化，搭建了全方位、多渠道、線上線下相結(jié)合的垃圾分類與資源回收網(wǎng)絡(luò)。通過設(shè)置智能垃圾箱可以從源頭上做好干濕分離工作，減少企業(yè)的處理成本，但受利益的驅(qū)動(dòng)，很多企業(yè)只是回收廢紙，瓶子等回收效益高的垃圾，廚余垃圾便無人問津，這需要企業(yè)應(yīng)加大垃圾處理技術(shù)的研發(fā)力度，升級(jí)完善智能垃圾分類設(shè)備。

在社會(huì)公眾層面，公民應(yīng)該增強(qiáng)環(huán)保意識(shí)和垃圾分類回收意識(shí)，學(xué)會(huì)利用新興的智能分類設(shè)備養(yǎng)成良好的投放習(xí)慣。在線下，居民可以通過APP“一鍵下單”，負(fù)責(zé)的公司會(huì)有專門的工作人員上門回收垃圾，避免了以往保潔人員無序的尋找回收垃圾。居民也可以通過智能垃圾箱在指定位置準(zhǔn)確分類投放垃圾，提高了分類回收的效率。在線上，居民可以通過APP了解到垃圾分類的相關(guān)知識(shí)，也能兌換使用積分換取環(huán)保的資源，有效推動(dòng)了垃圾分類回收的資源化和減量化進(jìn)程。

五、人機(jī)交互

利用當(dāng)前社會(huì)中成熟的二維碼技術(shù)和先進(jìn)的微電腦控制芯片、二維碼掃描頭、太陽能控制器等，可將垃圾自動(dòng)識(shí)別分類，一方面使垃圾桶更富科技感，更好融入2020新工業(yè)時(shí)代;另一方面，居民在扔垃圾的過程中，也給居民普及垃圾正確分類的知識(shí)，起到科普的作用，提高了環(huán)保意識(shí)和國民素質(zhì)。

六、智能檢測(cè)垃圾桶的商業(yè)價(jià)值

在資源日益匱乏的背景下，運(yùn)用高科技垃圾分類手段可高效率地發(fā)掘利用垃圾中的資源，提高資源利用效率，變廢為寶。以北京為例，如果在充分利用高科技垃圾分類機(jī)器的基礎(chǔ)上將垃圾進(jìn)行分解與處理，僅北京一省就可獲得十一億元的回報(bào)，這是不可忽略的經(jīng)濟(jì)效益。在社會(huì)方面，此高科技垃圾分類技術(shù)也為人民的生活提供了更加環(huán)保與清潔的環(huán)境，深度響應(yīng)了國家“綠水青山就是金山銀山”的口號(hào)。它還可以在建設(shè)一個(gè)豐富，強(qiáng)大，和諧和美麗的祖國中發(fā)揮作用。此項(xiàng)目由國家全權(quán)負(fù)責(zé)，各級(jí)政府協(xié)助落實(shí)與推行，同時(shí)，設(shè)備成本由國家承擔(dān)，效益由國家所得。

七、結(jié)語

人類生活在同一個(gè)地球村上，面對(duì)的資源是有限的。中國是一個(gè)人口眾多、制造業(yè)發(fā)達(dá)的大國，每天會(huì)產(chǎn)生許多垃圾。此時(shí)應(yīng)把握好垃圾分類回收這一關(guān)鍵環(huán)節(jié)。此外，“互聯(lián)網(wǎng)+垃圾分類”未來前景廣闊，垃圾分類給人們帶來科技的體驗(yàn)和生活的改變，智能垃圾分類設(shè)備在將來為政府提供創(chuàng)新的管理載體。在國內(nèi)，垃圾分類與智能結(jié)合已經(jīng)成為一種新潮流。在國家逐步推行垃圾分類政策的前提下，全國各大城市正加速推進(jìn)垃圾分類回收體系建設(shè)，垃圾分類行業(yè)潛在的市場(chǎng)機(jī)會(huì)和市場(chǎng)空間巨大，智能垃圾分類行業(yè)的商業(yè)盈利模式也逐漸成熟并呈現(xiàn)出多樣化。同時(shí)信息技術(shù)與人工智能的發(fā)展也為生活垃圾分類提供新的機(jī)遇，由人工來做四分類，不僅耗費(fèi)更多的人力成本，也很難做的精細(xì)準(zhǔn)確。如何實(shí)現(xiàn)快速而準(zhǔn)確的四分類是人們需要考慮的問題，而智能化為解決這個(gè)問題提供了契機(jī)。便捷、科學(xué)的垃圾分類將成為現(xiàn)代城市管理的重點(diǎn)主題之一?！盎ヂ?lián)網(wǎng)+垃圾分類”產(chǎn)業(yè)如何細(xì)水長(zhǎng)流、持續(xù)發(fā)展，需要政府、企業(yè)和社會(huì)公眾共同努力。也唯有如此，才能讓“綠水青山就是金山銀山”的理念深入人心，讓每個(gè)人都樹立環(huán)保理念，從而為我國的生態(tài)環(huán)保事業(yè)貢獻(xiàn)力量。

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作者簡(jiǎn)介：王子龍（2000.07- ），男，漢族，湖南常德人，思想政治教育學(xué)生;范倩文（2000.06- ），女，漢族，福建建甌人，思想政治教育學(xué)生。

*通訊作者：何其鑫（1968- ），男，漢族，寧夏中衛(wèi)人，懷化學(xué)院副教授，研究方向：高校思想政治教育。