基于可持續(xù)發(fā)展理念下的智能分類垃圾桶設(shè)計(jì)研究

摘 要：隨著城市人口的快速增長(zhǎng)，在我國(guó)中長(zhǎng)期綠色低碳轉(zhuǎn)型總體思路的提出下，我國(guó)實(shí)行環(huán)境保護(hù)、節(jié)約資源的基本國(guó)策，大力推進(jìn)可持續(xù)發(fā)展，推動(dòng)綠色低碳發(fā)展。而在此理念下城市建設(shè)中的生活垃圾處理成為其中一個(gè)重點(diǎn)。據(jù)估計(jì)，到2025年，會(huì)有43億城市居民每天將產(chǎn)生3磅（1.5千克）的城市垃圾，即每年22億噸。并且可回收垃圾大多都是進(jìn)行填埋處理，無(wú)法再生利用。在經(jīng)濟(jì)網(wǎng)絡(luò)發(fā)展迅捷的現(xiàn)代社會(huì)，如何利用智能優(yōu)化系統(tǒng)打造貼合城市可持續(xù)發(fā)展理念的智能垃圾桶，這成為當(dāng)今社會(huì)綠色城市發(fā)展的首要課題。

本課題針對(duì)城市垃圾分類難、有害垃圾處理難、垃圾分類監(jiān)管難等問題，對(duì)智能化垃圾桶在城市中的應(yīng)用進(jìn)行設(shè)計(jì)研究，由此對(duì)“踐行綠色發(fā)展”提供參考價(jià)值。

關(guān)鍵詞：可持續(xù)發(fā)展；智能優(yōu)化系統(tǒng)；綠色城市；垃圾分類

一、概述

（一）可持續(xù)發(fā)展理念。為相應(yīng)國(guó)家政策，可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略逐漸受到重視，它需要我們快速發(fā)展綠色低碳、深度減排溫室氣體，將清潔低碳、安全高效等要求融入到社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展中。而垃圾桶是城市公共設(shè)施發(fā)展中的重要一步，建設(shè)可持續(xù)發(fā)展理念下的城市智能分類垃圾桶，將綠色設(shè)計(jì)、綠色產(chǎn)品與智能垃圾桶相結(jié)合，這是提高城市文明生態(tài)的重要手段。

（二）垃圾分類。垃圾分類是在一定標(biāo)準(zhǔn)下將垃圾按照不同的性質(zhì)分別儲(chǔ)存、投放、處理的過程。其目的在于擴(kuò)大垃圾的資源化利用和減少垃圾對(duì)環(huán)境的污染。2019年7月，垃圾分類管理開始在一、二線城市進(jìn)行試點(diǎn)實(shí)驗(yàn)。但是，其想要達(dá)到的分類效果并不理想，仍然有一部分人在投擲垃圾時(shí)并不遵守垃圾分類的規(guī)則，城市垃圾的處理問題也沒有得到更好的解決，導(dǎo)致許多寶貴資源無(wú)法回收再利用；再加上近年的衛(wèi)生安全問題頻頻發(fā)生，設(shè)計(jì)符合可持續(xù)發(fā)展的智能分類垃圾桶、打造清潔性綠色城市成為大勢(shì)所趨。

二、智能分類垃圾桶的設(shè)計(jì)研究

（一）智能分類垃圾桶的設(shè)計(jì)原則

1.智能性。隨著城市經(jīng)濟(jì)科技的發(fā)展，人工智能系統(tǒng)在生活中的應(yīng)用也越來越廣泛，而城市垃圾桶需要在可持續(xù)發(fā)展理念下將其充分智能化。所謂的智能性不僅僅是便利人們的生活，更重要的是環(huán)境保護(hù)和資源的回收利用。目前智能垃圾桶在發(fā)展中出現(xiàn)了功能單一，產(chǎn)品智能化不足等情況。隨著垃圾分類問題逐漸的細(xì)化，智能垃圾桶的發(fā)展在城市管理建設(shè)中越發(fā)重要。

2.關(guān)懷性。在垃圾分類回收的政策普及下，越來越多的人開始知道垃圾分類，但是仍有一部分人群缺乏垃圾分類意識(shí)，無(wú)法有效、快速地進(jìn)行垃圾分類，導(dǎo)致亂扔垃圾、投放錯(cuò)誤的現(xiàn)象。而城市智能分類垃圾桶的設(shè)計(jì)需要結(jié)合這些已有的現(xiàn)狀，從而設(shè)計(jì)出更能夠滿足城市居民需求，更具有人文關(guān)懷性的智能分類垃圾桶。

3.環(huán)保性?；诳沙掷m(xù)發(fā)展理念下的智能垃圾桶需要將“綠色環(huán)?！弊鳛槭滓瓌t，一方面是智能垃圾桶的環(huán)保節(jié)能，例如太陽(yáng)能板塊的應(yīng)用；一方面是垃圾桶在垃圾分類回收中有害物質(zhì)的處理，以及資源利用率的提高。

4.藝術(shù)性。垃圾桶需與環(huán)境進(jìn)行巧妙的協(xié)調(diào)，通過藝術(shù)的表現(xiàn)形式，設(shè)置美觀化，多樣化的垃圾桶。但商業(yè)景區(qū)垃圾桶風(fēng)格人千篇一律，作為智能垃圾桶無(wú)論是在景區(qū)還是在公共場(chǎng)所，垃圾桶都應(yīng)該融入景觀，通過其藝術(shù)性的展現(xiàn)達(dá)到豐富空間的作用。

（二）智能分類垃圾桶的設(shè)計(jì)實(shí)踐

1.功能設(shè)計(jì)。智能垃圾桶的基本功能包括：（1）自動(dòng)壓縮功能。通過為垃圾桶設(shè)置一個(gè)合適的容量，利用傳感器檢測(cè)到容量快滿的時(shí)候，實(shí)行自動(dòng)壓縮功能將垃圾壓縮；（2）具有紅外感應(yīng)開蓋功能。在市民投擲垃圾時(shí)，手放在垃圾桶傳感器正上方設(shè)置的一定范圍內(nèi)，桶蓋會(huì)受到感應(yīng)然后自動(dòng)打開，隨后6秒內(nèi)無(wú)其他感應(yīng)桶蓋又會(huì)自動(dòng)關(guān)閉。（3）配置LED顯示屏，智能垃圾桶的應(yīng)用成本是不低的，而LED顯示屏作為商業(yè)廣告的載體，可以成為成本回收的途徑，帶來良好的經(jīng)濟(jì)效益。

2.造型設(shè)計(jì)。基于可持續(xù)發(fā)展理念下的智能垃圾桶在設(shè)計(jì)造型的材料選用方面必須滿足環(huán)保的大方針，以建設(shè)“綠色城市”為主題，在外觀設(shè)計(jì)上通過藝術(shù)性、視覺性來抓住路人的眼球，同時(shí)又要保留區(qū)域和場(chǎng)景的獨(dú)特性。以此達(dá)到美化城市，建立城市風(fēng)景名片的作用。

3.系統(tǒng)設(shè)計(jì)。（1）智能分類系統(tǒng)：在垃圾桶的箱體頂部設(shè)計(jì)檢測(cè)平臺(tái)，通過對(duì)被投擲物的識(shí)別掃描、鑒別，將垃圾分為能回收垃圾、廚房垃圾、其余垃圾、有害垃圾四個(gè)基本板塊。（2）圖像識(shí)別系統(tǒng)：垃圾桶運(yùn)用ESP32-CAM模塊（ESP32-CAM模塊是款基于ESP32-S芯片的小型相機(jī)模塊）搭建圖像識(shí)別功能。當(dāng)垃圾桶紅外感應(yīng)功能啟動(dòng)時(shí)，攜帶ESP32-CAM模塊的攝像頭開始進(jìn)入識(shí)別狀態(tài)，捕捉到有垃圾放入時(shí)，該攝像頭將其拍下儲(chǔ)存到SD卡中。（3）攝像檢測(cè)系統(tǒng)：利用云端網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，通過云端檢測(cè)可以顯示智能垃圾桶的位置信息和收集狀態(tài)，并可以對(duì)城市區(qū)域中的人流量進(jìn)行計(jì)算，為城市交通規(guī)劃提供數(shù)據(jù)。同時(shí)若出現(xiàn)可疑的移動(dòng)，可以及時(shí)開啟警告系統(tǒng)，并將實(shí)時(shí)信息傳至云端（防止智能垃圾桶被盜）。（4）凈化殺菌系統(tǒng)：為避免垃圾中可能存在的病毒擴(kuò)散蔓延，在垃圾桶中設(shè)置紫外線燈，以便及時(shí)殺滅廢棄物上攜帶的細(xì)菌。同時(shí)外桶的內(nèi)側(cè)壁上設(shè)有檢測(cè)模塊，自動(dòng)檢測(cè)垃圾桶內(nèi)的氣味，發(fā)現(xiàn)異常自動(dòng)啟動(dòng)對(duì)其內(nèi)氣體進(jìn)行消殺和過濾，然后再通過開蓋時(shí)維持垃圾桶內(nèi)負(fù)壓狀態(tài)，防止未經(jīng)過消殺和過濾的氣體溢出，基本上消除了垃圾桶使用過程中引入的空氣污染。

（三）智能分類垃圾桶設(shè)計(jì)中的可持續(xù)發(fā)展理念應(yīng)用

1.凈化功能。目前城市垃圾隨著人口的增長(zhǎng)率越來越高，垃圾桶常常處于滿溢的狀態(tài)，此時(shí)，垃圾桶便是各類細(xì)菌滋生繁殖的溫床，容易形成環(huán)境中的病毒，從而給周圍路過的人們留下了衛(wèi)生安全的隱患。為響應(yīng)國(guó)家可持續(xù)發(fā)展的號(hào)召及需求，特設(shè)計(jì)出具有凈化功能的智能垃圾桶。在垃圾桶的設(shè)計(jì)中安裝消毒噴霧裝置和紫外線殺菌燈，再利用醫(yī)藥濕熱滅菌法的原理，通過85-65℃微米級(jí)蒸汽分子，深層滲透垃圾纖維，從而充分釋放蒸汽熱能，以此來瓦解菌類微生物蛋白，高效殺滅部分垃圾上細(xì)菌病毒；同時(shí)垃圾桶內(nèi)安置紫外線殺菌燈對(duì)垃圾殺菌消毒。這些設(shè)置可以對(duì)投放者的衛(wèi)生安全進(jìn)行初步的保護(hù)。

2.新能源應(yīng)用

（1）太陽(yáng)能。在桶體外側(cè)設(shè)置太陽(yáng)能電池板，當(dāng)垃圾桶原儲(chǔ)存的電源不足時(shí)，垃圾桶就會(huì)伸出太陽(yáng)能電池板自動(dòng)充電，其能源清潔，可長(zhǎng)期使用，節(jié)省了人力的維護(hù)。

（2）防火復(fù)合垃圾桶促進(jìn)消防安全。由玻璃纖維增強(qiáng)的熱固性復(fù)合材料制成，能夠在不燃燒、熔化或坍塌的情況下控制火勢(shì)。由熱固性復(fù)合材料和玻璃纖維增強(qiáng)材料制成，有多種顏色和尺寸可供選擇。垃圾安全廢紙簍不會(huì)燃燒或助長(zhǎng)火災(zāi)，低煙無(wú)毒，并具有無(wú)縫結(jié)構(gòu)。具有V-0的耐火等級(jí)。

3.垃圾分類后的循環(huán)經(jīng)濟(jì)。循環(huán)經(jīng)濟(jì)是以資源的節(jié)約和循環(huán)的利用為特征，通過環(huán)境和諧的經(jīng)濟(jì)發(fā)展模式，按照能量流動(dòng)和物質(zhì)循環(huán)的運(yùn)行系統(tǒng)，對(duì)城市垃圾進(jìn)行減量化、再循環(huán)、再利用。當(dāng)前我國(guó)仍然缺少了完整的垃圾分類工作機(jī)制，垃圾的回收運(yùn)輸依然處于混合狀態(tài)，如此容易把危險(xiǎn)有害的垃圾混入其中，從而對(duì)環(huán)境造成破壞。若忽視了垃圾分類管理，資源沒有得到可持續(xù)性的循環(huán)利用，造成一定程度的資源浪費(fèi)，從而造成社會(huì)經(jīng)濟(jì)上的損失。

三、總結(jié)

隨著現(xiàn)代化智能創(chuàng)新、互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的普及、國(guó)家政策的可持續(xù)發(fā)展理念要求，智能分類垃圾桶的設(shè)計(jì)發(fā)展逐步趨向大眾化。本課題通過對(duì)城市智能分類垃圾桶的系統(tǒng)研究，可以增強(qiáng)人們對(duì)城市垃圾桶可持續(xù)發(fā)展性的了解，從而提高市民對(duì)垃圾分類、環(huán)境污染等的意識(shí)。

同時(shí)通過對(duì)城市智能分類垃圾桶設(shè)計(jì)的不斷探究、創(chuàng)新以及推廣普及，引導(dǎo)市民自覺保護(hù)生態(tài)環(huán)境，為打造綠色環(huán)保型城市發(fā)展提供助力。

參考文獻(xiàn)：

[1]崔赟杰，廖舒灝，成福良，林祺沁.智能分類垃圾桶的設(shè)計(jì)[J].科技創(chuàng)新導(dǎo)報(bào)，2019，16（30）：67-68

[2]李明，王晨景.綠色全自動(dòng)智能分類垃圾桶[J].科技資訊，2017，15（16）：124-124126

[3]黃璐，王樂，袁永祥，馬文婷，徐爽，張彩虹.校園智能環(huán)?？蓧嚎s式垃圾桶設(shè)計(jì)[J].科技風(fēng)，2019，0（19）：14-14

[4]張力帆，雷浩楠，李傳東，何理.一種城市和景區(qū)可操作式自動(dòng)智能垃圾桶設(shè)計(jì)開發(fā)[J].現(xiàn)代商貿(mào)工業(yè)，2021，42（29）：163-164.