基于大數(shù)據(jù)分析的城市包裝垃圾回收體系研究

王曉燕 袁 帥 宋 奇

（1.鄭州電力高等?？茖W(xué)校，河南 鄭州 450000；2.慧科教育集團(tuán)，北京 100000）

0 引言

現(xiàn)階段國內(nèi)各個企業(yè)署了大數(shù)據(jù)應(yīng)用，其中就有金融、醫(yī)療、電子商務(wù)、互聯(lián)網(wǎng)、制造業(yè)等領(lǐng)域已經(jīng)有了很大的進(jìn)步，是發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟(jì)的重要組成部分，大數(shù)據(jù)技術(shù)在可再生資源產(chǎn)業(yè)中的應(yīng)用尚未得到實現(xiàn)。因此，結(jié)合包裝回收市場的現(xiàn)狀，研究基于大數(shù)據(jù)思維的城市包裝垃圾回收體系，對于促進(jìn)產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級乃至國家戰(zhàn)略的實施具有重要意義。

1 包裝回收市場的現(xiàn)狀

伴隨電子商務(wù)不斷進(jìn)步，網(wǎng)購不斷沖擊著快遞業(yè)，為了促使產(chǎn)品可以經(jīng)受快遞公司投揀，成功交付給購物者，商家會把商品包裝特別嚴(yán)實，將不可生物降解的塑料、泡沫墊裝進(jìn)去包裝袋，用膠帶固定。并且大量快遞包裹一次性使用后被丟棄，浪費資源，污染環(huán)境，如何應(yīng)對這一問題已成為人們面臨的難題[1]。而目前包裝回收市場的現(xiàn)狀如下：

1.1 缺乏系統(tǒng)和有效的回收系統(tǒng)

缺乏系統(tǒng)、高效的回收體系是限制國內(nèi)包裝回收的主要因素。我國尚未建立起包裝回收體系，面對公眾、快遞公司和包裝制造商三個對立的個體，回收也變得分離，不到位。目前的回收系統(tǒng)缺乏一定的信息處理系統(tǒng)，無法收集整理回收過程中包裝的數(shù)量和流向信息，也讓回收工作無法進(jìn)行。

1.2 回收本錢高

目前外包裝或快遞包裝的回收利用起步較晚，發(fā)展慢。包裝方面沒有強制性的法律法規(guī)、標(biāo)準(zhǔn)與激勵對策，責(zé)任分化不明朗。商務(wù)交際、快遞公司在購買包裝時只注重獨特的包裝和品牌產(chǎn)品，沒有一致的包裝規(guī)格，這增加了回收的強度。運輸期間不細(xì)致的分揀與購物者的暴力拆卸造成大概30%的回收包裝不可利用，讓回收工作變得不經(jīng)濟(jì)?；厥章矢撸厥涨赖脑缙谕顿Y和后期維護(hù)需要大量的資金投入，小企業(yè)無法承受。

1.3 群眾參與度低

回收意識淡薄，投資與回報的不均衡，造成群眾參與回收的動力不足。包裝回收存在不方便性，再次利用或許會造成私人信息暴露，此外，包裝污染也會削弱群眾的積極性?，F(xiàn)階段，包裝回收獎勵措施主要是對網(wǎng)購者和電子郵件客戶，形式相對簡單，吸引力低，參與者有限。

2 回收體系構(gòu)建的建議

2.1 政府、相關(guān)部門

政府對城市包裝回收樹立有著主導(dǎo)作用，是回收模型建立引領(lǐng)者。鑒于中國包裝回收利用發(fā)展緩慢，政府要以無可替代的號召力和行動負(fù)擔(dān)起主導(dǎo)力量。第一，經(jīng)過政府接洽公眾、快遞站、快遞公司與包裝生產(chǎn)單位，確定各自任務(wù)，鼓勵和引導(dǎo)建立有序的區(qū)域回收網(wǎng)絡(luò)，可以先試試，用大數(shù)據(jù)判斷人流和快遞量，找到合適的位置放置智能回收箱，比如商業(yè)區(qū)和人口密集的建筑。第二，樹立包裝回收數(shù)據(jù)線路，動態(tài)監(jiān)控互聯(lián)網(wǎng)回收點的數(shù)量并共享回收信息。第三，在政府公共信息服務(wù)平臺建設(shè)中，通過積分反饋和綠色信用機制建設(shè)和獎勵包裝回收區(qū)，收集點在城市公共生活中的應(yīng)用應(yīng)多樣化，如使用公共交通、社區(qū)禮品交換、停車位等，動員不同年齡段的居民參與活動，真正將城市包裝回收融入社會。

2.2 快遞公司

快遞公司作為包裝的直接使用者和主要回收商之一，在城市包裝回收模式中有著無可取代的作用。在樹立回收模式期間，快遞公司使用標(biāo)準(zhǔn)的包裝紙箱，慢慢取代印有公司品牌的紙箱流通，實現(xiàn)快遞包裝紙箱的標(biāo)準(zhǔn)化，降低因包裝不同引起的回收困難。在快遞服務(wù)點、營業(yè)網(wǎng)點的加盟點，要進(jìn)行區(qū)域劃分和人員利用，通過講解流程說明和宣傳，引導(dǎo)公眾正確回收，并進(jìn)行代扣郵寄費用等項目。

在回收期間，快遞公司要結(jié)合自身技術(shù)規(guī)模調(diào)整快遞站、自營網(wǎng)點的包裝材料回收數(shù)量和要求，來體現(xiàn)合理的車輛調(diào)度，降低運輸投入。退貨時，要依據(jù)貨物情況將包裝箱運回，再次循環(huán)使用，體現(xiàn)包裝逆向物流，增高回收效率。

2.3 包裝生產(chǎn)者

包裝企業(yè)是包裝產(chǎn)品的制造者，是社會資源再利用的實施者。成熟的包裝制造商可以根據(jù)不同包裝系統(tǒng)的生命周期，在包裝生產(chǎn)過程中融合有關(guān)技術(shù)和設(shè)備，做二次加工。破損程度嚴(yán)重的包裝，無法直接使用，可以作為再生材料，經(jīng)處理后再利用。經(jīng)過與快遞公司建立長期合作關(guān)系，包裝制造商可以以適當(dāng)?shù)膬r格向快遞公司售賣無受損包裝，此類包裝通過簡單修補能夠重復(fù)利用，增加包裝利用率。

與閑散垃圾收購站、移動人員等回收方式比較，固定回收點有助于減少受損紙箱的分散。包裝公司專注于回收利用，能夠降低原材料和加工本錢。也可以降低快遞包裝垃圾與可回收垃圾在垃圾分類中混雜引發(fā)的不必要浪費。

2.4 智能優(yōu)化

運用掃碼識別、采用文本識別和大數(shù)據(jù)分析技術(shù)，實現(xiàn)垃圾智能處置。先要利用視覺分類器輔助信息質(zhì)量特征，結(jié)合能識別的信息，對放置在垃圾儲存裝置中的垃圾，像垃圾桶、垃圾桶收購站進(jìn)行智能分類，降低人工成本。再使用大數(shù)據(jù)對垃圾進(jìn)行計算，讓垃圾數(shù)據(jù)與附近配送點的產(chǎn)業(yè)鏈協(xié)同合作，降低運輸成本，增加垃圾收集點覆蓋率，提高垃圾回收率，節(jié)約產(chǎn)品費用[2]。

3 基于大數(shù)據(jù)分析的城市包裝垃圾回收體系

結(jié)合垃圾分布位置數(shù)據(jù)、各類垃圾與所屬產(chǎn)業(yè)集群劃分、垃圾運輸路線規(guī)劃、大數(shù)據(jù)研判及推理等技術(shù)，提升包裝垃圾回收效率?；诶植己屠占c分布數(shù)據(jù)，綜合大數(shù)據(jù)分析等技術(shù)手段，確定垃圾收集點分布的合理性。上述內(nèi)容也打包進(jìn)SDK，統(tǒng)一交由后臺部署。

3.1 數(shù)據(jù)采集與數(shù)據(jù)整合

基于問卷調(diào)查、網(wǎng)頁數(shù)據(jù)爬取、物聯(lián)網(wǎng)感知等技術(shù)采集包裝廢棄物的材質(zhì)、規(guī)格、收回位置等信息，依托數(shù)據(jù)歸并與整合等手段，建立包裝廢棄物的樣本集與訓(xùn)練集，為城市包裝垃圾回收體系建設(shè)提供數(shù)據(jù)支撐[3]。問卷調(diào)查須保證調(diào)查對象的隨機性、普遍性和代表性，在此基礎(chǔ)上收集居民對不同類型包裝廢棄物處理方式的合理化建議；網(wǎng)頁數(shù)據(jù)爬取利用Http爬蟲方式從電商平臺、包裝廠商、監(jiān)管服務(wù)部門官方網(wǎng)站上獲取包裝收回信息，掌握包裝廢棄物收購情況、回收價格、回收渠道、回收利潤等數(shù)據(jù)；物聯(lián)網(wǎng)感知技術(shù)基于包裝廢棄物建立無線傳感網(wǎng)絡(luò)，涉及多個終端傳感器采集包裝廢棄物的分布位置和移動路徑等數(shù)據(jù)，為回收包裝廢棄物的全面、深入分析建立基礎(chǔ)。數(shù)據(jù)歸并與整合將采集到的多數(shù)據(jù)源中不同類型的數(shù)據(jù)進(jìn)行合并，通過偏移量和數(shù)據(jù)加載到內(nèi)存中的起始位置計算不同數(shù)據(jù)對應(yīng)的字段值,從而依據(jù)字段值進(jìn)行數(shù)據(jù)的歸并與整合。經(jīng)過上述步驟可有效建立合理化、規(guī)范化的包裝廢棄物樣本集與訓(xùn)練集，為數(shù)據(jù)清洗與數(shù)據(jù)挖掘操作提供便利。

3.2 數(shù)據(jù)清洗與數(shù)據(jù)挖掘

經(jīng)過數(shù)據(jù)采集與數(shù)據(jù)整合后的數(shù)據(jù)質(zhì)量參差不齊，且訓(xùn)練集的數(shù)據(jù)質(zhì)量嚴(yán)重影響分析算法的有效性和精確度，研究與設(shè)計基于缺失值統(tǒng)計、重復(fù)記錄消除和不一致性檢測的數(shù)據(jù)清洗策略，可有效提升包裝廢棄物樣本集和訓(xùn)練集的數(shù)據(jù)質(zhì)量。缺失值統(tǒng)計是將缺失值從樣本集中推導(dǎo)出來，以均值、最值或概率估計值替代缺失值的方法；重復(fù)記錄消除需判斷數(shù)據(jù)的屬性值是否相等，再將相等的數(shù)據(jù)合并為一條記錄。

數(shù)據(jù)挖掘是自動發(fā)現(xiàn)有價值信息的過程，用來探查樣本集，發(fā)現(xiàn)事先未知的有用模式，還能夠推測未來的觀測結(jié)果，對國家、社會、個人的決策起到指導(dǎo)性作用。運用數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)，從回收對象、回收主體、回收機制等方面分析包裝廢棄物回收機制現(xiàn)存的問題，結(jié)合深度學(xué)習(xí)等人工智能算法，為居民預(yù)測、推薦合理的包裝垃圾處理策略?；诎b廢棄物的種類、垃圾分布位置和垃圾收回點位置數(shù)據(jù)，運用基于人工勢場法的路徑規(guī)劃算法，使包裝廢棄物與垃圾回收點產(chǎn)生引力，使包裝廢棄物與途徑垃圾回收點的障礙物之間產(chǎn)生斥力，隨后有效構(gòu)建引力函數(shù)和斥力函數(shù)，引力函數(shù)表達(dá)式如下：

ε：引力增益；d2（q，qgoal）：當(dāng)前點q到目標(biāo)點qgoal距離的平方；

斥力函數(shù)表達(dá)式如下：

D（q）：q點與其最近障礙物的距離；β：斥力增益；Q*：障礙物的作用距離閾值，小于等于此距離的障礙物將產(chǎn)生斥力影響。

勢函數(shù)表達(dá)式如下：

求解勢函數(shù)的最優(yōu)解，使之擁有局部路徑最短且耗時最少的最優(yōu)值，同時提供預(yù)測和建議路線，以降低居民到達(dá)垃圾回收點的行走距離。

3.3 數(shù)據(jù)應(yīng)用與數(shù)據(jù)價值

數(shù)據(jù)清洗與挖掘后可有效建立包裝廢棄物的樣本集和收回預(yù)測模型，利用物聯(lián)網(wǎng)識別中的二維碼技術(shù)標(biāo)記包裝不同材質(zhì)、規(guī)格的包裝，同時產(chǎn)品的外包裝應(yīng)詳細(xì)標(biāo)注材料的制造商、生產(chǎn)日期、主要成分、大致成本和推薦的回收方式等信息。最后設(shè)計移動端App的功能模塊，掃描外包裝上的二維碼信息，即可調(diào)用對應(yīng)的收回預(yù)測模型，實時地為用戶提供合理化的包裝廢棄物回收建議。合理利用科學(xué)技術(shù)和科學(xué)方法，在包裝廢棄物回收過程中能起到事半功倍的作用，再結(jié)合政府、社區(qū)、公司、個人等方面對包裝垃圾回收系統(tǒng)的推動作用，促進(jìn)社會綠色發(fā)展。

4 結(jié)語

本文立足資源回收領(lǐng)域，在互聯(lián)網(wǎng)+的環(huán)境下，利用大數(shù)據(jù)分析技術(shù)從回收對象、回收主體、回收機制等方面分析了當(dāng)前垃圾回收機制中存在的問題。利用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，后進(jìn)行數(shù)據(jù)整合，通過大數(shù)據(jù)分析技術(shù)對海量的數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)據(jù)清洗，最后通過數(shù)據(jù)挖掘，建立起城市包裝垃圾回收體系，助推綠色社會發(fā)展。