智能分類垃圾桶的應(yīng)用研究

陳丹妮 郭玉青 蒙澤亮 翟少東

摘 要：本設(shè)計針對目前城市垃圾處理存在的諸多弊端，設(shè)計一款以垃圾分類和回收利用為宗旨，將互聯(lián)網(wǎng)與人工智能技術(shù)相結(jié)合的智能分類垃圾桶。此智能分類垃圾桶能夠快捷精準地進行垃圾分類，區(qū)別于傳統(tǒng)分類垃圾桶，以及市面上有的功能單一的智能垃圾桶，就是在技術(shù)方面運用人工智能技術(shù)結(jié)合互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展，解決垃圾分類問題，提高垃圾分類工作效率。同時也為有價值的垃圾提供二次利用的機會，減少資源浪費的現(xiàn)象，從而達到節(jié)約資源和保護環(huán)境的目的。

關(guān)鍵詞：智能分類垃圾桶;人工智能;互聯(lián)網(wǎng)

1 智能分類垃圾桶的研究背景及意義

隨著人們物質(zhì)生活需求的提高，產(chǎn)生的垃圾越來越多，而垃圾的處理存在諸多弊端，傳統(tǒng)處理方式是填和焚燒處理，垃圾填埋的費用是昂貴的，處理一噸垃圾的費用大約在200至300元之間，僅僅北京市日產(chǎn)垃圾就有12000噸，目前面積在36平方以上的垃圾堆在北京五環(huán)路以內(nèi)有七百多處，占地五百多萬平方米，每年以3%-5%的速度增加。顯而易見，填埋并不可取，而另一種垃處理方法就是焚燒，經(jīng)過高溫焚化后的垃圾雖然不會占用大量的土地，但它不僅投資驚人，而且會增加二次污染的風險。二惡英這一無色無味，毒性嚴重的脂溶性物質(zhì)就是焚燒后產(chǎn)生的主要氣體成分之一。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。其實細算一下，垃圾分類是由政府推廣，一線城市，二線城市，街道和各鄉(xiāng)鎮(zhèn)，基數(shù)之大，從成本上，智能回收垃圾箱需要整體地換顯然不現(xiàn)實， 智能垃圾處理垃圾桶集成裝置實時地通過互聯(lián)網(wǎng)對垃圾進行處理和回收利用反倒會更貼近現(xiàn)實應(yīng)用。對于發(fā)達國家來說 ，垃圾分類從上世紀70年代就已經(jīng)開始，這使得當?shù)氐睦幚砑夹g(shù)比較先進，發(fā)達國家通過垃圾桶的顏色來進行垃圾分類，不過復(fù)雜程度可想而知，智能分類垃圾桶以較小的成本將這些垃圾最大限度地進行回收而后轉(zhuǎn)化為新能源，能讓這些垃圾得到有效的處理，這樣能減少對土壤的危害性，同時還能防止污染空氣的現(xiàn)象，本文對自動化流水線處理垃圾做了詳細的闡述。

2 智能分類垃圾桶的總體結(jié)構(gòu)

本產(chǎn)品主要是基于人工智能和云服務(wù)技術(shù)，由電機、嗅覺傳感器、單片機和紅外對射模塊等部分組成。可以自行判斷垃圾種類并進行對應(yīng)分類從而進行保存和處理，主要可以實現(xiàn)垃圾類型識別和自主分類，輔助功能有火災(zāi)報警、滿箱提示、定位功能、簡單地與客戶進行語音對話提示用戶操作步驟。智能分類垃圾桶的總體結(jié)構(gòu)及材質(zhì)簡單介紹如下。

（1）品名：智能分類垃圾桶。

（2）規(guī)格：大型（1400*650*1600mm），中型（1000*400*1200mm），小型家用（800*200*1000mm）。

（3）內(nèi)桶總?cè)萘浚捍笮停?00L），中型（100L），小型（50L）。

（4）材質(zhì)：桶體以及上蓋組件采用厚度1mm優(yōu)質(zhì)電鍍鋅板制作，局部采用1.2mm鍍鋅板，上蓋后板裝有透氣散熱裝置及散熱風扇，能夠更好地保護內(nèi)部電器元件，提高壽命。

（5）表面處理：外部箱整體采用戶外塑粉靜電噴涂，其工藝特點表現(xiàn)為較高的戶外適應(yīng)性，表面涂層堅固，不易脫落，抗紫外線以及耐候性強。

（6）內(nèi)桶：內(nèi)桶采用聚乙烯材料制成，市場通用性強，具有較好的耐酸，耐堿，耐腐蝕性等性能，同時內(nèi)桶可與垃圾清運車配套，清理過程輕松、方便、快捷。

（7）粉碎處理器：通過小型直流或交流電機驅(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，刀盤設(shè)有6個360度回轉(zhuǎn)的沖擊頭，沒有刀刃，安全，耐用，免維護粉碎后的垃圾顆粒直徑小于兩毫米，不會阻塞下水道和排水管。

（8）壓縮處理器：甩干壓縮處理器：通過物體壓縮和化學壓縮，將垃圾壓縮成塊狀，方便儲存和后續(xù)清理。

（9）智能垃圾投遞裝置：用戶將垃圾投遞完畢后，產(chǎn)品自動續(xù)重，利用人工智能AI嗅覺識別和物體識別技術(shù)將垃圾分離出不可回收垃圾后，對可回收垃圾進行稱重，通過線上APP語音提示垃圾總重量，可回收垃圾總重量，計算可回收率，并且及時反饋到平臺，方便做調(diào)查統(tǒng)計，用戶可憑借此數(shù)據(jù)在線上APP兌換積分，當積分達到一定限額后，可按照一定的比例給用戶提現(xiàn)至微信。

（10）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。

3 智能分類垃圾桶的操作流程

智能垃圾桶的操作流程如圖1所示。

智能垃圾桶使用起來非常簡單，當垃圾桶的感應(yīng)范圍內(nèi)出現(xiàn)人的時候，垃圾桶會發(fā)出“您好，請將垃圾交給我吧！”的提示，用戶只需要將垃圾投放其中，智能分類垃圾桶會自動稱重，接下來垃圾桶便會運用A.I.嗅覺分辨技術(shù)和物體識別技術(shù)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6個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，如化學試劑、化學藥品、膠片等，同樣進行壓縮分裝處理，整個垃圾處理流程到此結(jié)束。