田佳羽　宋慶儒　王瑤

摘要：目前我國(guó)城市垃圾產(chǎn)量逐年遞增，垃圾收集和分類管理難度加大，使得垃圾管理成為城市發(fā)展進(jìn)程中亟待解決的問(wèn)題。隨著物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展，可通過(guò)應(yīng)用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)實(shí)現(xiàn)城市垃圾信息化管理。該文提出了一個(gè)基于物聯(lián)網(wǎng)的居民區(qū)垃圾分類回收系統(tǒng)，并設(shè)計(jì)了該系統(tǒng)的組成功能模塊。通過(guò)系統(tǒng)各功能模塊的運(yùn)作，實(shí)現(xiàn)相關(guān)數(shù)據(jù)信息的收集，監(jiān)控垃圾箱的實(shí)時(shí)狀態(tài)和居民住戶行為，優(yōu)化清運(yùn)管理，從而實(shí)現(xiàn)居民區(qū)垃圾分類管理網(wǎng)絡(luò)化、智能化和信息化。

關(guān)鍵詞：物聯(lián)網(wǎng)；射頻識(shí)別；居民區(qū)垃圾；分類回收

中圖分類號(hào)：TP311 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1009-3044（2017）13-0245-02

隨著國(guó)家城市化發(fā)展和人民生活水平的提高，城市生活垃圾的總量不斷地增加，給城市生活垃圾清運(yùn)、管理和處理帶來(lái)了巨大的壓力。目前，大部分城市采用“集中收集——集中運(yùn)輸——集中處理”方式，不僅造成了大量可回收資源的浪費(fèi)，也增加的垃圾的處理量和處理難度，導(dǎo)致人力、物力、土地等資源的浪費(fèi)。

目前，中國(guó)環(huán)境管理局所采用的模式都較為傳統(tǒng)，大部分處理垃圾的方式為每天固定時(shí)間固定車輛到各個(gè)地點(diǎn)進(jìn)行回收，對(duì)于每個(gè)垃圾桶產(chǎn)生的垃圾量的相關(guān)信息及垃圾收集的作業(yè)情況掌握少。因此需要一個(gè)集垃圾信息及設(shè)施信息搜集、運(yùn)輸車輛調(diào)度、垃圾分類回收等的平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)集中管理調(diào)度，合理分配資源，實(shí)現(xiàn)垃圾收集處理效率的最優(yōu)化。

1居民區(qū)垃圾分類回收系統(tǒng)的基本功能

物聯(lián)網(wǎng)是將各種信息傳感設(shè)備，與互聯(lián)網(wǎng)結(jié)合起來(lái)而形成的一個(gè)物一物相連的網(wǎng)絡(luò)，能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)物體進(jìn)行識(shí)別、定位、追蹤和監(jiān)控。物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)具有時(shí)效性，動(dòng)態(tài)性等特點(diǎn)，可實(shí)現(xiàn)對(duì)用戶投擲行為的監(jiān)督與管理，及對(duì)垃圾從產(chǎn)生到清運(yùn)回收全過(guò)程的實(shí)時(shí)監(jiān)控。

基于物聯(lián)網(wǎng)的居民區(qū)垃圾分類回收系統(tǒng)是以RFID技術(shù)為基礎(chǔ)，充分利用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，運(yùn)用先進(jìn)的硬件設(shè)備，完善的軟件管理系統(tǒng)和健全的監(jiān)管機(jī)制建立的居民區(qū)垃圾分類回收系統(tǒng)。

系統(tǒng)具有以下基本功能：

1）記錄用戶使用分類垃圾袋的信息；

2）記錄用戶投擲的垃圾種類及數(shù)目，匯總用戶的使用情況；

3）實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)垃圾桶的滿溢程度及垃圾重量；

4）對(duì)垃圾的分類清運(yùn)進(jìn)行合理規(guī)劃監(jiān)督及管理功能；

5）具有對(duì)信息及數(shù)據(jù)的收集，傳輸，處理，分析的功能；

6）實(shí)現(xiàn)對(duì)居民區(qū)垃圾從產(chǎn)生源頭到分類清運(yùn)處理的全程的監(jiān)察與管理。

2基于物聯(lián)網(wǎng)的居民區(qū)垃圾分類回收系統(tǒng)

物聯(lián)網(wǎng)是以無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)（WSN）和射頻識(shí)別技術(shù)（RFID）為核心的，建立在計(jì)算機(jī)互聯(lián)網(wǎng)基礎(chǔ)上的實(shí)物互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)，其宗旨是實(shí)現(xiàn)全球物品信息的實(shí)時(shí)共享和互通。

基于物聯(lián)網(wǎng)的居民區(qū)垃圾分類回收系統(tǒng)是運(yùn)用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)實(shí)現(xiàn)身份識(shí)別，信息采集，以居民區(qū)垃圾分類回收及監(jiān)督管理為目的的信息系統(tǒng)。通過(guò)取袋機(jī)識(shí)別居民ID卡，進(jìn)行記錄取袋數(shù)量。在智能分類垃圾桶上進(jìn)行用戶身份識(shí)別，記錄投擲的垃圾種類及重量，并將數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)傳輸至數(shù)據(jù)中心。清理回收人員根據(jù)數(shù)據(jù)中心優(yōu)化后的清理路線進(jìn)行垃圾回收。數(shù)據(jù)中心根據(jù)所收集的用戶信息及相關(guān)垃圾數(shù)據(jù)分析用戶的分類情況。一個(gè)基于物聯(lián)網(wǎng)的居民區(qū)垃圾智能分類回收系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖1所示。主要由分類支持模塊、分類處理模塊、清運(yùn)模塊、數(shù)據(jù)中心等部分組成。

2.1分類支持模塊

2.1.1垃圾袋分類

垃圾袋分為兩種：藍(lán)色廚余垃圾袋和綠色其他生活垃圾袋，相對(duì)應(yīng)的垃圾箱是藍(lán)色廚余垃圾箱和綠色生活垃圾箱。

2.1.2分類取垃圾袋

社區(qū)管理員事先將所有的垃圾袋分類放置于取袋機(jī)中，設(shè)定用戶垃圾袋標(biāo)準(zhǔn)用量，若用戶的取袋數(shù)量超過(guò)標(biāo)準(zhǔn)用量時(shí)，超出的部分根據(jù)規(guī)定加收物業(yè)費(fèi)。

每一用戶擁有一張ID卡，每張ID卡內(nèi)存儲(chǔ)用戶的編碼信息。用戶刷卡取袋時(shí)，機(jī)器讀取用戶身份信息并驗(yàn)證，通過(guò)后將用戶的條形碼打印到垃圾袋上，用于后期識(shí)別垃圾的主人。

同時(shí)取袋機(jī)將讀取到的用戶信息與用戶的取袋量統(tǒng)一發(fā)送至管理信息子系統(tǒng)。物業(yè)中心可查詢出本小區(qū)住戶月用袋量并計(jì)算每個(gè)住戶的物業(yè)管理費(fèi)用。

分類支持模塊業(yè)務(wù)流程圖：

2.2分類處理模塊

分類處理模塊是指將安裝在垃圾箱的相關(guān)設(shè)備采集的信息，經(jīng)過(guò)初步整合，

利用GPRS網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)叫畔⑻幚碇行牡倪^(guò)程。這個(gè)模塊主要負(fù)責(zé)兩部分工作：信息采集和信息傳輸。

采集信息類型：住戶編號(hào)，垃圾箱編號(hào)，垃圾類型，垃圾重量，垃圾箱內(nèi)垃圾高度，位置坐標(biāo)，時(shí)間。

信息采集過(guò)程：如圖3所示：

1）RFID讀寫器讀取ID卡中用戶唯一編號(hào)，和信息中心交換數(shù)據(jù)驗(yàn)證身份。

2）若用戶身份驗(yàn)證通過(guò)之后，常閉垃圾箱蓋就會(huì)自動(dòng)打開(kāi)，住戶就可以把垃圾放到相對(duì)應(yīng)的垃圾箱內(nèi)膽里面，然后垃圾箱的蓋子自動(dòng)關(guān)閉，此時(shí)安裝在垃圾箱底層的壓力傳感器感應(yīng)獲取垃圾的重量。

3）安裝于垃圾箱內(nèi)層頂部的超聲波傳感器定時(shí)獲取垃圾箱內(nèi)的垃圾高度。

4）GPS設(shè)備獲取垃圾箱的坐標(biāo)信息。

5）將存儲(chǔ)器中的居民區(qū)編號(hào)，垃圾箱編號(hào)，垃圾類型，獲取時(shí)間及前四個(gè)步驟獲取的所有信息整合，通過(guò)GPRS網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)竭h(yuǎn)程的數(shù)據(jù)處理中心。

2.3清運(yùn)模塊

同時(shí)，車輛分為回收干垃圾類以及回收濕垃圾類車輛，兩類車分別回收對(duì)應(yīng)的垃圾。在中轉(zhuǎn)站，將車輛的相關(guān)信息登記并保存在數(shù)據(jù)庫(kù)中，例如：車輛噸位，車牌號(hào)、駕駛員及清潔工、車輛編號(hào)等。車輛駛出中轉(zhuǎn)站時(shí)，自動(dòng)識(shí)別車輛，記錄該車輛駛出時(shí)間，并為其分配目的地以及行駛路線。車輛到達(dá)小區(qū)后，清潔工在智能垃圾桶上刷卡，然后將垃圾回收到車輛中，而垃圾桶則將刷卡人的信息以及垃圾相關(guān)的信息回傳到中心。之后車輛按照既定路線到達(dá)下一個(gè)小區(qū)，直到垃圾車裝滿，然后駛回中轉(zhuǎn)站。車輛駛回中轉(zhuǎn)站后，被自動(dòng)識(shí)別，并記錄駛回時(shí)間等相關(guān)信息，同事對(duì)車輛稱重，得到垃圾重量。

2.4數(shù)據(jù)中心

小區(qū)管理分系統(tǒng)主要通過(guò)分析處理用戶的使用數(shù)據(jù)，并統(tǒng)計(jì)反饋給物業(yè)，并輔助信息中心完善清運(yùn)工作。分系統(tǒng)通過(guò)匯總分類支持模塊，智能分類模塊與清運(yùn)模塊所傳輸?shù)臄?shù)據(jù)（用戶垃圾分類投擲情況，取袋數(shù)量，活動(dòng)時(shí)間，清運(yùn)時(shí)間及人員編號(hào)等），經(jīng)過(guò)數(shù)據(jù)處理得到住戶的物業(yè)費(fèi)。

信息中心則根據(jù)區(qū)域內(nèi)實(shí)時(shí)傳輸?shù)睦暗闹亓考皾M溢情況規(guī)劃清運(yùn)路線，并安排合適的車輛進(jìn)行清運(yùn)，并根據(jù)清運(yùn)模塊所傳輸?shù)臄?shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控管理。

數(shù)據(jù)中心采用業(yè)務(wù)獨(dú)立的管理方式既減輕了信息中心的工作量，又方便小區(qū)管理者進(jìn)行監(jiān)控管理，使得系統(tǒng)更易實(shí)施。

3結(jié)束語(yǔ)

垃圾的分類收集和運(yùn)輸，是一項(xiàng)任重而道遠(yuǎn)的工作，不僅涉及政策和管理的提升和到位，更需要先進(jìn)的裝置裝備作支撐?；谖锫?lián)網(wǎng)技術(shù)的居民區(qū)垃圾分類回收系統(tǒng)利用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在信息的收集、傳輸和處理上的優(yōu)勢(shì)，將其應(yīng)用于垃圾分類以及垃圾回收的過(guò)程中，能夠有效幫助解決垃圾分類困難以及優(yōu)化車輛調(diào)度等問(wèn)題。從根本上控制了垃圾總體數(shù)量，減輕了城市垃圾處理的壓力，能夠較好的適應(yīng)現(xiàn)代信息化技術(shù)發(fā)展下垃圾處理的需求。