生活垃圾分類體系精細(xì)化管理關(guān)鍵技術(shù)研究

中國(guó)城市建設(shè)研究院有限公司，蘇州市環(huán)境衛(wèi)生管理處，蘇州市伏泰信息科技股份有限公司，安徽標(biāo)科環(huán)境科技有限公司

作者：仲 璐，何 晟，范延軍，潘 慧，吳標(biāo)彪，張思?jí)?，郵箱：luna_zhong@sina.com

【基本情況】

本研究采用硬件+軟件相結(jié)合的方式，自2017 年開始針對(duì)垃圾分類投放準(zhǔn)確率不高、人工督導(dǎo)難度大等問題，深入研發(fā)垃圾分類信息化技術(shù)平臺(tái)系統(tǒng)、分類智能投放箱體和AI 識(shí)別技術(shù)、垃圾分類信息化運(yùn)營(yíng)監(jiān)管平臺(tái)等關(guān)鍵技術(shù)，相關(guān)成果獲得發(fā)明專利6 項(xiàng)、實(shí)用新型專利13 項(xiàng)。

垃圾分類信息化技術(shù)平臺(tái)系統(tǒng)主要應(yīng)用于蘇州、南京、湖州、廣州、嵊州、如東、邢臺(tái)、臺(tái)州、藁城等多個(gè)城市的垃圾分類相關(guān)工作中；分類智能投放箱體和AI 識(shí)別技術(shù)主要應(yīng)用于生活垃圾分類的前端分類投放、分類收集環(huán)節(jié)，目前已在南京、臺(tái)州、平湖等十多個(gè)城市廣泛應(yīng)用于小區(qū)、學(xué)校、單位等相關(guān)公共區(qū)域，協(xié)助環(huán)衛(wèi)主管部門進(jìn)行垃圾分類與收集工作；垃圾分類信息化運(yùn)營(yíng)監(jiān)管平臺(tái)系統(tǒng)應(yīng)用于天津靜海區(qū)、蘭州安寧區(qū)、山東鄆城縣、西安西咸新區(qū)等城市的垃圾分類管理和考核工作中，有效提高了垃圾分類體系的精細(xì)化管理水平。

【技術(shù)/案例原理及技術(shù)路線】

（1）垃圾分類信息化技術(shù)平臺(tái)系統(tǒng)。垃圾分類智慧信息化平臺(tái)是基于“三體系、六層次、多應(yīng)用”進(jìn)行整體搭建，三體系包括信息化標(biāo)準(zhǔn)體系、保障體系及安全維護(hù)體系；六層次包括基礎(chǔ)感知層、網(wǎng)絡(luò)傳輸層、數(shù)據(jù)專題層、基礎(chǔ)平臺(tái)層、應(yīng)用展示層與用戶使用層。多應(yīng)用包含垃圾分類宣、投、收、運(yùn)、處的業(yè)務(wù)閉環(huán)管理應(yīng)用、分類質(zhì)量綜合考核應(yīng)用、公眾服務(wù)應(yīng)用、分類成效智能分析應(yīng)用等。其邏輯結(jié)構(gòu)見圖1。

圖1 邏輯結(jié)構(gòu)示意Figure 1 Logic structure schematic

（2）垃圾分類智能投放箱體。在垃圾投放環(huán)節(jié)滿足智能分類要求，投放人員在人臉或二維碼識(shí)別投放者身份后，語(yǔ)音提醒正確分類；通過識(shí)別垃圾袋顏色精準(zhǔn)開啟對(duì)應(yīng)垃圾類型的投放口，并配有防夾手功能規(guī)避投遞夾手，保證安全投放；同時(shí)，信息傳輸?shù)墓δ芤材軡M足管理者對(duì)片區(qū)投放信息的實(shí)時(shí)監(jiān)管。

（3）垃圾分類AI 智能識(shí)別技術(shù)?，F(xiàn)場(chǎng)設(shè)置攝像頭、邊緣計(jì)算設(shè)備、智能稱量設(shè)備、現(xiàn)場(chǎng)互動(dòng)設(shè)備等，運(yùn)用目標(biāo)檢測(cè)算法、圖像分類算法等實(shí)現(xiàn)投放者身份識(shí)別、破袋識(shí)別、混投識(shí)別、桶外投放識(shí)別、煙火監(jiān)測(cè)、垃圾桶滿溢監(jiān)測(cè)等，針對(duì)居民的分類行為實(shí)現(xiàn)分類量與質(zhì)的全面采集、進(jìn)而定向督導(dǎo)與宣教。

【技術(shù)/案例特點(diǎn)】

（1）實(shí)現(xiàn)“一網(wǎng)統(tǒng)管”精細(xì)化管理。針對(duì)垃圾分類效率低、投放準(zhǔn)確性無源可溯的問題，研發(fā)“城市模式”“農(nóng)村模式”兩級(jí)城市管理大數(shù)據(jù)資源服務(wù)體系，依托信息化、智能化硬件設(shè)備，結(jié)合物聯(lián)網(wǎng)和GIS 技術(shù)，實(shí)現(xiàn)城鄉(xiāng)垃圾分類全過程實(shí)時(shí)遠(yuǎn)程監(jiān)管。研發(fā)跨區(qū)域、跨業(yè)務(wù)、跨平臺(tái)的垃圾分類大數(shù)據(jù)中心。建設(shè)垃圾分類大數(shù)據(jù)綜合庫(kù)，形成跨市、區(qū)縣、鎮(zhèn)街、社區(qū)/行政村4 級(jí)用戶的管理平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)全市垃圾分類管理數(shù)據(jù)“一網(wǎng)打盡，全域、全覆蓋”。研發(fā)垃圾分類“一張圖”，實(shí)現(xiàn)“時(shí)空一體”大數(shù)據(jù)體系。

（2）破解“分類質(zhì)量”瓶頸問題。針對(duì)分類主體意愿不高、不明、不確定等難點(diǎn)，開發(fā)互聯(lián)網(wǎng)+可回收物的平臺(tái)及設(shè)備/裝置，即借助移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)、GIS 等技術(shù)，實(shí)現(xiàn)可回收物的精準(zhǔn)到戶分類、“網(wǎng)約車”式的上門回收模式，讓居民用戶和回收人員在手機(jī)上輕松完成預(yù)約、收運(yùn)和消費(fèi)。

（3）體現(xiàn)專業(yè)化平臺(tái)運(yùn)營(yíng)監(jiān)管優(yōu)勢(shì)。①研究城市垃圾分類管理宏觀運(yùn)行體征大數(shù)據(jù)指標(biāo)模型；②研究城市垃圾分類大數(shù)據(jù)指標(biāo)化預(yù)警模型；③圍繞市民參與率、分類質(zhì)量、垃圾減量率及其走勢(shì)，研究建立大數(shù)據(jù)決策分析模型；④研究互聯(lián)網(wǎng)+回收服務(wù)模型；⑤圍繞垃圾分類“感知、分析、服務(wù)、指揮、監(jiān)察”五位一體要求，研究大數(shù)據(jù)綜合應(yīng)用模型。

應(yīng)用平臺(tái)展示見圖2。

圖2 應(yīng)用平臺(tái)展示Figure 2 Application platform display

【長(zhǎng)效運(yùn)行模式與機(jī)制】

（1）創(chuàng)新管理手段提升管理效率和管理質(zhì)量。運(yùn)用大數(shù)據(jù)、云計(jì)算、互聯(lián)網(wǎng)、人工智能等信息化管理模式對(duì)生活垃圾分類投放、分類收集、分類運(yùn)輸、分類處理進(jìn)行全鏈條、全過程管理，不僅能夠降低管理成本，完善運(yùn)輸流程，還能夠最大限度地實(shí)現(xiàn)垃圾資源再利用，提高工作效率。

（2）信息化管理助力生活垃圾分類長(zhǎng)效發(fā)展。廣泛應(yīng)用信息化技術(shù)可助力形成統(tǒng)一完整、能力適應(yīng)、協(xié)同高效的全過程運(yùn)行系統(tǒng)，高效推進(jìn)生活垃圾分類提質(zhì)擴(kuò)面。

【經(jīng)濟(jì)、環(huán)境及社會(huì)效益】

（1）經(jīng)濟(jì)效益：本項(xiàng)目的經(jīng)濟(jì)效益包括兩部分，一方面是間接收益，主要表現(xiàn)為垃圾分類體系科學(xué)合理構(gòu)建、分類運(yùn)輸效率提升、運(yùn)營(yíng)成本降低等，均可有效減少政府財(cái)政投入，提升財(cái)政資金使用效率；另一方面為企業(yè)的直接營(yíng)收，以參與的兩個(gè)企業(yè)為例，2017—2019 年共新增銷售額16 117.86 萬(wàn)元、新增利潤(rùn)5 761.79 萬(wàn)元、新增稅收1 506.61 萬(wàn)元。

（2）環(huán)境效益：隨著研究成果逐步在全國(guó)范圍內(nèi)廣泛應(yīng)用，在開展垃圾分類的地區(qū)、市縣及單位，垃圾減量化、資源化、無害化水平均有大幅提高，市容環(huán)境面貌明顯改善，環(huán)境效益十分顯著。

（3）社會(huì)效益：通過將信息化平臺(tái)的應(yīng)用作為管理抓手與服務(wù)窗口，垃圾分類體系建設(shè)實(shí)現(xiàn)從分類投放到末端處置全過程在線管理，有效推進(jìn)垃圾分類工作進(jìn)程，精細(xì)化管理提升了政府的公信力，改善了城市生活垃圾管理和服務(wù)環(huán)境，提升了社會(huì)公眾生活環(huán)境和品質(zhì)。