陳冠澤 曾傳球 陳玉芳

（華南農(nóng)業(yè)大學(xué)廣東廣州510000）

基于物聯(lián)網(wǎng)的居民小區(qū)垃圾分類收集系統(tǒng)

陳冠澤 曾傳球 陳玉芳

（華南農(nóng)業(yè)大學(xué)廣東廣州510000）

本團(tuán)隊(duì)首先通過實(shí)地調(diào)查和資料匯總對廣州市居民小區(qū)垃圾分類處理體系現(xiàn)狀作了簡要分析,在此基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)了基于物聯(lián)網(wǎng)的居民小區(qū)垃圾分類收集系統(tǒng),以便為廣州市及其他省市居民小區(qū)進(jìn)行第一個(gè)垃圾分類收集環(huán)節(jié)管理決策提供參考及實(shí)際應(yīng)用。并隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和人們垃圾分類意識的提高，基于物聯(lián)網(wǎng)的居民小區(qū)垃圾分類收集系統(tǒng)可以從發(fā)達(dá)的家庭小區(qū)推廣到各城鎮(zhèn)家庭社區(qū)，最后覆蓋農(nóng)村各家庭，從而加快我國建設(shè)資源節(jié)約型、環(huán)境友好型社會(huì)，促進(jìn)環(huán)境和經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展。

分類垃圾袋；自動(dòng)分類垃圾桶；垃圾分類收集系統(tǒng)

目前，全世界每年垃圾產(chǎn)生量以8.24%的速率增長，約是世界經(jīng)濟(jì)增長速度的2.5～3倍。其中城市是垃圾的主要生產(chǎn)者，又是垃圾的主要受害者。在中國，作為城市公害的生活垃圾帶來的污染問題日益嚴(yán)重[1]。

廣州作為一座現(xiàn)代化的大都市，每天都會(huì)產(chǎn)生大量的城市生活垃圾，這其中有很多是具有再次利用價(jià)值的廢舊物質(zhì)，實(shí)現(xiàn)生活垃圾資源化，將會(huì)對廣州經(jīng)濟(jì)、社會(huì)、環(huán)境等方面產(chǎn)生巨大的效益。

生活垃圾分類處理體系是一個(gè)復(fù)雜的系統(tǒng)。從結(jié)構(gòu)上看,它包括垃圾分類收集、垃圾分類運(yùn)輸、垃圾分類處理以及垃圾分類回收4個(gè)環(huán)節(jié)。筆者認(rèn)為，實(shí)現(xiàn)廣州生活垃圾分類處理需從源頭做起，通過垃圾自動(dòng)分類收集是解決垃圾分類問題的有效對策之一。

1 垃圾分類收集系統(tǒng)設(shè)計(jì)思路

首先按國家的4種顏色垃圾分類標(biāo)識進(jìn)行分類垃圾袋的設(shè)計(jì)，然后進(jìn)行垃圾桶分類系統(tǒng)技術(shù)設(shè)計(jì)（太陽能供電系統(tǒng)、顏色識別感應(yīng)器、無線通信模塊、紅外感應(yīng)裝置、單片機(jī)軟件設(shè)計(jì)等），最后進(jìn)行自動(dòng)分類垃圾桶的設(shè)計(jì)。

圖1 分類垃圾袋

主要流程：家庭使用分類垃圾袋裝好對應(yīng)的垃圾，然后把垃圾袋放在垃圾回收箱的入口上，顏色識別器識別顏色完畢后，單片機(jī)對電機(jī)進(jìn)行控制，使擋板自動(dòng)調(diào)好入口下方的傾斜方向，打開入口讓垃圾袋下落在擋板上，然后垃圾袋滑到相應(yīng)的分類空間里。但垃圾桶內(nèi)的垃圾達(dá)到一定容量之后，垃圾桶會(huì)感應(yīng)并通過通信模塊發(fā)送信息到回收人員的控制主機(jī)中，然后回收人員可以準(zhǔn)確快速地進(jìn)行回收。

圖2 設(shè)計(jì)主要流程

圖3 自動(dòng)分類垃圾桶結(jié)構(gòu)簡圖

2 垃圾分類收集系統(tǒng)科學(xué)性、先進(jìn)性及獨(dú)特性

2.1 科學(xué)性

分類垃圾袋存放在紙巾套里，面積小，容量大；折疊成“紙巾”形狀放入紙巾套里面，即可隨身攜帶，同時(shí)方便發(fā)放給各家庭進(jìn)行垃圾分類處理。

自動(dòng)分類垃圾桶采用51單片機(jī)為控制核心，中間的擋板傾斜度固定，通過顏色傳感器判斷垃圾袋顏色后，通過控制電機(jī)旋轉(zhuǎn)其下方的支撐軸來改變傾斜的方向，在垃圾袋落下后可以順著擋板滑到相應(yīng)的垃圾容器中。

下方的容器一分為四，每個(gè)獨(dú)立的垃圾箱呈圓臺(tái)狀，每個(gè)垃圾箱下方都裝有輪子方便移動(dòng)，且容器表面顏色對應(yīng)該類垃圾，對回收人員來說非常的方便。

在每個(gè)獨(dú)立垃圾箱的上緣裝有紅外裝置，實(shí)時(shí)監(jiān)測是否滿箱，任意一個(gè)滿箱將會(huì)觸發(fā)wifi通信模塊，將回收請求發(fā)送到控制中心，再由控制中心調(diào)配回收人員前來回收，讓垃圾回收更有效率。

自動(dòng)分類垃圾桶將采用太陽能供電，內(nèi)置蓄電池，在陰雨天也能工作。

2.2 先進(jìn)性

項(xiàng)目設(shè)計(jì)的自動(dòng)分類垃圾箱，省卻了人們判斷的成本，而垃圾滿箱后會(huì)發(fā)出回收通知，提高了效率。

太陽能供電，將可持續(xù)能源技術(shù)與環(huán)境保護(hù)相結(jié)合，提倡建造綠色生活、低碳生活，具有一定的經(jīng)濟(jì)、社會(huì)與環(huán)境效益。

此外，垃圾箱無需手動(dòng)打開蓋等操作，更加衛(wèi)生安全。

2.3 獨(dú)特性

利用顏色進(jìn)行分類判斷可以有很多設(shè)計(jì)，但本設(shè)計(jì)的獨(dú)特之處是僅需一個(gè)電機(jī)即可完成分類動(dòng)作，更加節(jié)能。此外自動(dòng)分類垃圾箱是一體的，但包含了四種垃圾箱，整體占地面積更小。

3 垃圾分類收集系統(tǒng)的應(yīng)用價(jià)值

3.1 環(huán)境效應(yīng)價(jià)值

直接回收垃圾中的可以再次利用的資源，使垃圾中的可燃物或是有機(jī)物間接的轉(zhuǎn)化成為電、熱等可再生資源或者是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)用肥等，并且能夠起到減少進(jìn)入填埋場的垃圾總量，緩解垃圾處理過程對土地資源的占用等效果。

3.2 經(jīng)濟(jì)價(jià)值

一方面是通過垃圾分類和垃圾源頭減量，使垃圾的轉(zhuǎn)運(yùn)量和運(yùn)輸車次減少，從而起到使垃圾的運(yùn)輸成本降低，垃圾運(yùn)輸費(fèi)用減少的效果；尤其通過監(jiān)控垃圾存量實(shí)現(xiàn)智能通信定時(shí)定點(diǎn)回收，極大地減少人力資源和社會(huì)必要?jiǎng)趧?dòng)時(shí)間；另一方面是可以在垃圾進(jìn)行分類處理的過程中，對紙類、金屬、塑料等可以再次利用物質(zhì)進(jìn)行回收并再次利用，從而創(chuàng)造經(jīng)濟(jì)效益。

3.3 文化宣傳價(jià)值

可以通過向小區(qū)各家庭派發(fā)紙巾形狀環(huán)保袋，建設(shè)智能自動(dòng)分類垃圾桶，宣傳垃圾分類意識、綠色文明環(huán)保的生活理念，實(shí)現(xiàn)綠色美麗園區(qū)的建設(shè)，共同維護(hù)清潔美麗的城市面貌。

隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和人們垃圾分類意識的提高，這種基于物聯(lián)網(wǎng)的居民小區(qū)垃圾分類收集系統(tǒng)可以從發(fā)達(dá)的小區(qū)推廣到各城鎮(zhèn)家庭社區(qū)，最后覆蓋農(nóng)村各家庭，有利于加快我國建設(shè)資源節(jié)約型、環(huán)境友好型社會(huì)，促進(jìn)環(huán)境和經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展，實(shí)行綠色發(fā)展戰(zhàn)略。同時(shí)，未來十年，隨著第四次工業(yè)革命即將到來，基于物聯(lián)網(wǎng)的居民小區(qū)垃圾分類收集系統(tǒng)將會(huì)升級以網(wǎng)絡(luò)技術(shù)為基礎(chǔ)的垃圾分類收集系統(tǒng)，同時(shí)具有感知、分析、決策、控制等功能，將先進(jìn)的制造技術(shù)、信息技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)更加深度地融合。

[1]李宇軍．垃圾，城市的毒瘤［J］．中國科技縱橫,2004(9)．

廣東攀登計(jì)劃項(xiàng)目。

圖5

2.5 效果與推廣經(jīng)過努力，10kV便攜式應(yīng)急工具箱終于研制成功了（見圖6）。

在實(shí)際工作中使用該應(yīng)急工具箱，能使準(zhǔn)備工具的時(shí)間控制在15分鐘之內(nèi)且毫無遺漏，箱體能適用于現(xiàn)有各種工器具的放置，在故障巡視和處理中使用率達(dá)100%。在日常的工作中將10kV便攜式應(yīng)急工具箱進(jìn)行推廣運(yùn)用。

圖6