常燕青 常中龍 于強(qiáng) 吳海鎖 楊婧

（1.維爾利環(huán)保科技集團(tuán)股份有限公司，江蘇常州 213125；2.常州金源機(jī)械設(shè)備有限公司，江蘇常州 213126；3.江蘇省固體廢棄物處理環(huán)保裝備工程技術(shù)研究中心，江蘇常州 213126；4.北京起重運(yùn)輸機(jī)械設(shè)計(jì)研究院，北京 100007；5.江蘇環(huán)保產(chǎn)業(yè)技術(shù)研究院股份公司，江蘇南京 210036；6.中交第三公路工程局有限公司，北京 101300）

0.引言

隨著國民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和人民生活水平的提高，固體廢棄物產(chǎn)生量逐年增加，2019年，196個(gè)大、中城市生活垃圾產(chǎn)生量23560.2萬噸[1]，目前每年以8%～10%的速度增長[2]，特別是城鄉(xiāng)生活垃圾不僅是量的增加，垃圾組分也不斷發(fā)生變化，尤其網(wǎng)購時(shí)代帶來的快遞包裝物增加，給現(xiàn)有環(huán)衛(wèi)處理設(shè)施的壓力越來越大，垃圾圍城，鄰避效應(yīng)，選址困難，處理費(fèi)用不斷攀升，政府的壓力不斷增大。

歐洲以德國為代表的先進(jìn)國家在垃圾分類收集處置為典范，德國是城市礦產(chǎn)發(fā)展水平最高的國家之一。2000年德國50%的生活垃圾得到再利用，廢紙回收率達(dá)到60%，廢塑料回收再利用率37%左右，在1990年開始創(chuàng)建廢物回收二元回收體系（DSD）[3]。據(jù)2018年德國BMU官方資料，2022年廢塑料回收再利用率將達(dá)到63%左右，廢紙及紙板、鋁、金屬及白口鐵、玻璃等回收率將達(dá)到90%。垃圾分類和從垃圾中回收可回收物的再利用，已是各國法規(guī)和市民遵守的義務(wù)，由此推動(dòng)了相應(yīng)的可回收物分選回收技術(shù)設(shè)備的進(jìn)步。德國在20世紀(jì)90年代末開始采用自動(dòng)化分選技術(shù)設(shè)備分選包裝物及可回收垃圾的終端處理，特別是近幾年中國帶頭禁止洋垃圾進(jìn)口后，為了降低處理成本，提高分選效率，歐洲國家普及應(yīng)用了自動(dòng)化和智能分選技術(shù)。

近幾年來，黨中央加強(qiáng)生態(tài)文明建設(shè)，國家發(fā)展改革委、住房城鄉(xiāng)建設(shè)部于2017年發(fā)布了《生活垃圾分類制度實(shí)施方案》，并在全國46個(gè)城市先行實(shí)施生活垃圾強(qiáng)制分類。2019年6月，住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部等9部門印發(fā)了《關(guān)于在全國地級(jí)及以上城市全面開展生活垃圾分類工作的通知》，決定在全國地級(jí)及以上城市全面啟動(dòng)生活垃圾分類工作。2020年9月1日起施行新的《固體廢物污染環(huán)境防治法》，規(guī)定了在全國推行生活垃圾分類制度。中央全面深化改革委員會(huì)第十五次會(huì)議審議通過《關(guān)于進(jìn)一步推進(jìn)生活垃圾分類工作的若干意見》，將分類收集、分類運(yùn)輸、分類處理的提高一個(gè)政治和社會(huì)、企業(yè)、居民、公共機(jī)構(gòu)的責(zé)任的高度，將源頭減量作為生產(chǎn)及服務(wù)類等應(yīng)盡的社會(huì)責(zé)任。

人類生活每天都產(chǎn)生各種垃圾，各種生活用品和包裝物廢棄物迅猛增加，無論家庭和社會(huì)、企業(yè)及商業(yè)，時(shí)代的變遷，工業(yè)化和互聯(lián)網(wǎng)時(shí)代，改變了傳統(tǒng)生活方式。本世紀(jì)互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)和智能技術(shù)的普遍應(yīng)用，垃圾分類收集和處理，資源回收再利用，智慧城市，智慧環(huán)衛(wèi)，垃圾智能化收集和處理，已列入國家政府和城市管理的政治高度，也是城市文明程度的人民幸福指數(shù)的標(biāo)志之一。

由此，各地對(duì)各類垃圾收集、運(yùn)輸、中端預(yù)處理和終端處理技術(shù)設(shè)施的建設(shè)和使用要求不斷提高，不僅要減量化、無害化，資源化，隨著當(dāng)今信息技術(shù)迭代和“互聯(lián)網(wǎng)+”環(huán)衛(wèi)技術(shù)應(yīng)用日益廣泛，而且要求處理設(shè)施要智能化，從而適應(yīng)智慧城市和智慧環(huán)衛(wèi)的時(shí)代要求。本文簡要淺述幾種智能化環(huán)衛(wèi)處理設(shè)施技術(shù)在垃圾收集、運(yùn)輸、中轉(zhuǎn)和終端處置中的應(yīng)用。

1.智能化垃圾處理概述

智能化收運(yùn)和處置技術(shù)基于智慧環(huán)衛(wèi)平臺(tái)，智慧環(huán)衛(wèi)基于智能城市平臺(tái)，當(dāng)今互聯(lián)網(wǎng)和5G及智能技術(shù)迭代和融合，提高了垃圾處理技術(shù)向智能化的發(fā)展[4]。智能垃圾處理已不單獨(dú)是環(huán)衛(wèi)部門的責(zé)任和設(shè)施，而是融入到整個(gè)城市生活和社會(huì)各個(gè)部分，信息和大數(shù)據(jù)的交換和共享協(xié)同，應(yīng)急和突發(fā)公共事件的垃圾處理顯現(xiàn)出智能化和大數(shù)據(jù)及協(xié)同的重要性。在智慧城市中，智慧環(huán)衛(wèi)與智慧政府、智慧交管、智慧城管、智慧環(huán)保等通過大數(shù)據(jù)相互協(xié)同聯(lián)動(dòng)，為社會(huì)的公共安全有力保障[5]（見圖1） 。

圖1 智能化垃圾收集運(yùn)輸處置條塊圖

無論在城市垃圾的源頭智能投放和收集，壓縮中轉(zhuǎn)運(yùn)輸，還是到終端精細(xì)分類處置過程中，互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)和機(jī)器人技術(shù)及近紅外識(shí)別、激光識(shí)別、雷達(dá)識(shí)別、金屬感應(yīng)、光電識(shí)別、X射線識(shí)別等掃描技術(shù)結(jié)合人工智能分選技術(shù)，在智能收集運(yùn)輸、壓縮轉(zhuǎn)運(yùn)、終端智能分選和處置在城市垃圾處理領(lǐng)域都不同程度得到了有效應(yīng)用，提高了垃圾處理現(xiàn)代化技術(shù)水平，應(yīng)用智能分選技術(shù)將是未來垃圾處理的有效手段之一。

本文重點(diǎn)淺述智慧環(huán)衛(wèi)系統(tǒng)中智能化技術(shù)在垃圾收集、運(yùn)輸、處置過程中的應(yīng)用情況，從源頭智能化垃圾清掃車、智能垃圾收集機(jī)器人、智能垃圾收集站（房）、分類收集車，中端收運(yùn)車智能化調(diào)度、壓縮中轉(zhuǎn)，到終端的智能化垃圾分選處理，如智能機(jī)器人預(yù)分揀、智能顏色識(shí)別分選、智能材質(zhì)識(shí)別分選、智能金屬感應(yīng)分選、智能X射線識(shí)別分選、智能激光識(shí)別分選、智能近紅外識(shí)別分選、智能機(jī)器人后提純分揀和智能終端產(chǎn)品組分分析質(zhì)量控制等技術(shù)設(shè)施的應(yīng)用。

2.設(shè)施與方法

2.1 智能垃圾源頭清掃收集設(shè)施

2.1.1 智能環(huán)衛(wèi)掃地車和無人掃地收集車

（1）技術(shù)原理。智能環(huán)衛(wèi)掃地車和無人掃地收集車，基于清掃車輛的清掃功能，加上互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、4G和5G無線網(wǎng)、雷達(dá)掃描、紅外線掃描和數(shù)字地圖和GPS（北斗），大數(shù)據(jù)、云平臺(tái)存儲(chǔ)的應(yīng)用按照地圖街道路線行駛和識(shí)別垃圾，實(shí)現(xiàn)無人智能清掃城區(qū)街道污染物。其中汽車車輛是主體，完成行走運(yùn)輸和承載全部其他系統(tǒng)；清掃灑水裝置系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)路面的灑水和清掃；垃圾收集儲(chǔ)存系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)清掃過程中垃圾和塵土的收集存儲(chǔ)；吸塵和除塵系統(tǒng)收集粉塵和除塵；紅外線和雷達(dá)掃描傳感識(shí)別系統(tǒng)、智能中央控制系統(tǒng)，信息傳輸系統(tǒng)通過傳感器實(shí)現(xiàn)場(chǎng)景、人流、障礙物、路線、垃圾等掃描識(shí)別，由智能中央控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)運(yùn)算分析和數(shù)據(jù)交換和傳輸，通過復(fù)雜算法運(yùn)算決策判斷指揮各個(gè)系統(tǒng)執(zhí)行實(shí)現(xiàn)智能無人清掃收集和運(yùn)輸功能。

（2）技術(shù)設(shè)備。大中小型發(fā)動(dòng)機(jī)式、蓄電電動(dòng)式汽車，清掃灑水裝置系統(tǒng)，垃圾收集儲(chǔ)存系統(tǒng)、吸塵系統(tǒng)、除塵系統(tǒng)、紅外線和雷達(dá)掃描傳感識(shí)別系統(tǒng)、智能中央控制系統(tǒng)，信息傳輸系統(tǒng)等組成。

1）應(yīng)用場(chǎng)景：主要用于城區(qū)街道和廣場(chǎng)等場(chǎng)館的清潔應(yīng)用。

2）技術(shù)成熟度和成本：互聯(lián)網(wǎng)+環(huán)衛(wèi)設(shè)施，部分城市試點(diǎn)，技術(shù)日趨成熟。投資約在30～200萬元。

2.1.2 智能可回收物（垃圾）收集機(jī)器人

（1）技術(shù)原理。機(jī)器人具有模仿人收集垃圾的功能，采用AI人工智能技術(shù)，加上互聯(lián)網(wǎng)、4G和5G無線網(wǎng)、通過雷達(dá)掃描、紅外線掃描和數(shù)字地圖和GPS，圖像大數(shù)據(jù)、云平臺(tái)存儲(chǔ)的應(yīng)用，通過感知視覺系統(tǒng)識(shí)別垃圾圖像和機(jī)械手夾持及行走，完成一定粒度的垃圾的收集。其中核心是雷達(dá)掃描、紅外線掃描識(shí)別系統(tǒng)識(shí)別垃圾的形狀顏色，AI人工智能決策系統(tǒng)分析運(yùn)算比對(duì)，發(fā)出指令決定放入相應(yīng)的桶內(nèi)，實(shí)現(xiàn)分類收集，同時(shí)對(duì)周圍場(chǎng)景的判斷，障礙物和人、動(dòng)物的避讓和提示，保證安全。

（2）技術(shù)設(shè)備實(shí)施方法。行走機(jī)器人，手背夾持裝置，行走機(jī)構(gòu)，掃描識(shí)別系統(tǒng)，中央智能決策分析系統(tǒng)，儲(chǔ)料桶，語音報(bào)警提示系統(tǒng)等組成。

（3）應(yīng)用場(chǎng)景。街道和廣場(chǎng)及步行商業(yè)街的垃圾收集。

（4）技術(shù)成熟度和成本。技術(shù)相對(duì)成熟，部分城市試點(diǎn)階段，智能城市的一員，代替環(huán)衛(wèi)工人和減輕工作量，城市亮點(diǎn)。投資約在10～50萬元。

2.1.3 智能垃圾投放收集箱（站，房）

（1）技術(shù)原理。隨著垃圾分類政策實(shí)施的強(qiáng)力推進(jìn)，街道、小區(qū)、社區(qū)垃圾投放智能收集桶、站（房）大量鋪設(shè)和使用，采用互聯(lián)網(wǎng)、4G和5G無線網(wǎng)、投放人臉身份識(shí)別，IC或RFID磁卡掃描、二維碼垃圾袋識(shí)別，無論四分法還是三分法，均以不同可回收物和濕垃圾及危險(xiǎn)廢棄物分別設(shè)置桶、箱，通過稱重計(jì)量統(tǒng)計(jì)，容量檢測(cè)，物品拍照?qǐng)D像處理等技術(shù)手段統(tǒng)計(jì)匯總上傳數(shù)據(jù)到環(huán)衛(wèi)智能數(shù)據(jù)平臺(tái)，為環(huán)衛(wèi)車輛運(yùn)輸提供清運(yùn)信息。市民按照垃圾分類進(jìn)行分類投放，首先識(shí)別投放人身份，人臉識(shí)別或IC卡或手機(jī)掃碼，投放垃圾種類和實(shí)時(shí)重量統(tǒng)計(jì)，后臺(tái)計(jì)算通過價(jià)值折算兌換積分反饋給投放人IC卡或App，垃圾桶配備RFID芯片，滿桶提示和垃圾來源信息在掃描時(shí)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)傳輸?shù)江h(huán)衛(wèi)數(shù)據(jù)管理平臺(tái)，分析調(diào)度運(yùn)輸車輛，實(shí)現(xiàn)垃圾智能化收集。為鼓勵(lì)市民分類投放，設(shè)置積分卡和兌換機(jī)制，同時(shí)可以與社區(qū)樓宇物業(yè)系統(tǒng)聯(lián)網(wǎng)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)共享，可對(duì)投放垃圾進(jìn)行溯源。

（2）設(shè)備方案。智能分類投放站（箱或房）主要由電源或太陽能供電板、照明裝置、攝像頭、操作屏幕、人臉識(shí)別身份系統(tǒng)、IC或RFID讀卡器、4G或5G無線（有線）網(wǎng)數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)、物料識(shí)別拍照或掃描系統(tǒng)、稱重系統(tǒng)、垃圾桶滿桶料位提示報(bào)警、自動(dòng)投遞門（口）機(jī)構(gòu)、垃圾桶、除臭和清洗裝置、煙霧安全報(bào)警、外部房屋（站）或蓬等密閉式外殼造型組成。

（3）應(yīng)用場(chǎng)景。公開場(chǎng)所、企事業(yè)單位、學(xué)校、街道社區(qū)等垃圾投放點(diǎn)等城市垃圾收集。

（4）技術(shù)成熟度和成本。技術(shù)上相對(duì)成熟，各式各樣的造型，投資約在3～30萬元。

2.2 智能化垃圾的中端運(yùn)輸和壓縮分類轉(zhuǎn)運(yùn)

2.2.1 智能垃圾運(yùn)輸車

（1）技術(shù)原理。垃圾分類后運(yùn)輸智能數(shù)字化，環(huán)衛(wèi)數(shù)據(jù)平臺(tái)獲得垃圾來源和種類重量的數(shù)據(jù)信息，調(diào)度系統(tǒng)發(fā)出指令，派出相應(yīng)運(yùn)輸車（可回收垃圾，濕垃圾、危險(xiǎn)廢棄物垃圾，其他垃圾等），運(yùn)輸車輛配備由GPS(北斗)定位，攝像系統(tǒng)，無線數(shù)據(jù)傳輸4G或5G，按照指令去不同網(wǎng)點(diǎn)按照最佳行駛路線去收運(yùn)，駕駛員和車輛信息，導(dǎo)航系統(tǒng)和智慧交通指揮平臺(tái)數(shù)據(jù)傳輸，優(yōu)化行駛路線，避免交通擁堵，車輛的行駛路徑記錄，交通違章記錄，垃圾來源和重量信息等傳輸?shù)街卸宿D(zhuǎn)運(yùn)站或終端處理廠以及環(huán)衛(wèi)一體化數(shù)據(jù)平臺(tái)。將垃圾桶配備RFID芯片的垃圾來源信息，在掃描時(shí)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)傳輸?shù)江h(huán)衛(wèi)數(shù)據(jù)管理平臺(tái)和中轉(zhuǎn)站數(shù)據(jù)平臺(tái)，根據(jù)垃圾量和種類分析調(diào)度指揮運(yùn)輸車輛按時(shí)到達(dá)中轉(zhuǎn)站或終端處置中心，實(shí)現(xiàn)垃圾智能化運(yùn)輸和管理。同時(shí)運(yùn)輸過程中物流監(jiān)控，行駛路線，司機(jī)和車輛身份，垃圾來源區(qū)域和種類信息、重量等統(tǒng)計(jì)報(bào)表匯總等。

（2）設(shè)備方案。智能無人駕駛（有人駕駛）垃圾運(yùn)輸車、壓縮車、導(dǎo)航系統(tǒng)、攝像系統(tǒng)、4G或5G、IC卡計(jì)費(fèi)器、RFID讀卡器、雷達(dá)掃描系統(tǒng)等組成。

（3）應(yīng)用場(chǎng)景。公開場(chǎng)所、企事業(yè)單位、學(xué)校、街道社區(qū)等垃圾投放點(diǎn)等城市垃圾運(yùn)輸。

（4）技術(shù)成熟度和成本。技術(shù)成熟度高，很多城市的智慧環(huán)衛(wèi)已采用垃圾的智能收運(yùn)（無人駕駛運(yùn)輸車在某些城市處在試驗(yàn)階段），投資約在10～100萬元。

2.2.2 智能化垃圾壓縮中轉(zhuǎn)站

（1）技術(shù)原理。智能垃圾的中端壓縮分類轉(zhuǎn)運(yùn)，將智能垃圾收集站的垃圾運(yùn)輸?shù)街修D(zhuǎn)站，集中壓縮再轉(zhuǎn)運(yùn)到終端處置中心再智能分類處理。通過中央控制平臺(tái)，控制卸料、上料、破碎設(shè)備，壓縮設(shè)備，卸料裝車設(shè)備，自動(dòng)稱重，各個(gè)設(shè)備參數(shù)協(xié)同閉環(huán)處理，集中控制數(shù)據(jù)監(jiān)控平臺(tái)與智慧環(huán)衛(wèi)平臺(tái)共享交換。來自各垃圾收集點(diǎn)的垃圾集中運(yùn)輸?shù)街修D(zhuǎn)站，通過卸料、上料、破碎、壓縮處理增加密度和減小體積，同時(shí)擠出部分滲瀝液，再用大噸位運(yùn)輸車運(yùn)輸?shù)浇K端處理廠進(jìn)行深度處理，實(shí)現(xiàn)資源化和減量化。

（2）技術(shù)設(shè)備。中央控制平臺(tái)，卸料倉設(shè)備、上料輸送設(shè)備、破碎設(shè)備，壓縮設(shè)備，垃圾箱移換設(shè)備，車輛設(shè)別系統(tǒng)，自動(dòng)稱重計(jì)量，垃圾裝車設(shè)備，污水處理設(shè)施，臭氣處理設(shè)施，互聯(lián)網(wǎng)大數(shù)據(jù)信息處理系統(tǒng)和傳輸系統(tǒng)。

（3）應(yīng)用場(chǎng)景。城鄉(xiāng)垃圾大中型中轉(zhuǎn)站。

（4）技術(shù)成熟度和成本。技術(shù)成熟度高，垃圾壓縮減小體積，降低運(yùn)輸成本。300～1000t/d中大型轉(zhuǎn)運(yùn)站約在1200～35000萬元。

2.3 終端集中智能分選處理系統(tǒng)

2.3.1 智能機(jī)器人垃圾前分揀和后提純分選

（1）技術(shù)原理。機(jī)器人技術(shù)的普及應(yīng)用，可代替垃圾人工分揀，減輕勞動(dòng)強(qiáng)度和改善工作環(huán)境。采用人工智能技術(shù)，通過大量自學(xué)習(xí)訓(xùn)練，在輸送帶上垃圾物料特征被識(shí)別后通過后臺(tái)運(yùn)算比對(duì)判斷給執(zhí)行機(jī)構(gòu)發(fā)出執(zhí)行指令進(jìn)行分揀，按照設(shè)定好目標(biāo)分揀出垃圾物料，投放到指定箱內(nèi)。常見的特征識(shí)別方式有CCD攝像機(jī)、2D和3D照相機(jī)（CMOS）拍照?qǐng)D像設(shè)別，近紅外線光譜識(shí)別，激光識(shí)別了物料的形狀和顏色特征。計(jì)算機(jī)算法處理解析提取目標(biāo)特征，與數(shù)據(jù)庫圖庫圖像比對(duì)核實(shí)后發(fā)出分揀指令，通過的工業(yè)機(jī)器人執(zhí)行機(jī)構(gòu)抓取目標(biāo)物，實(shí)現(xiàn)垃圾智能分揀，代替人工分揀。各種識(shí)別系統(tǒng)固定前端掃描固定支架上對(duì)物體掃描拍照，不同的識(shí)別系統(tǒng)性價(jià)比不同，對(duì)物體的識(shí)別精度和準(zhǔn)確率不同，照相機(jī)和攝像機(jī)均獲得不同分辨率的圖像，通過軟件解析處理和數(shù)據(jù)庫樣板圖像的比對(duì)來識(shí)別物體（垃圾）目標(biāo)特征，中央控制系統(tǒng)發(fā)出分揀執(zhí)行指令，傳輸給工業(yè)機(jī)器人位置和物體特征信號(hào)，實(shí)時(shí)抓取目標(biāo)到相應(yīng)的分揀箱，實(shí)現(xiàn)不同物體（垃圾）的分揀。一般分揀效率在70%～90%，準(zhǔn)確率85%以上，每分鐘分揀60～300次。效率是人工的2～5倍，可24h工作。

（2）技術(shù)設(shè)備。識(shí)別系統(tǒng)由CCD攝像機(jī)、2D和3D照相機(jī)（CMOS）、激光攝像機(jī)、照相機(jī)、光源裝置、固定支架；驅(qū)動(dòng)模塊、工業(yè)機(jī)器人、氣動(dòng)或電動(dòng)抓手夾頭、輸送機(jī)、分揀物料儲(chǔ)存箱、控制柜、觸摸屏等。

（3）應(yīng)用場(chǎng)景。垃圾處理預(yù)分揀，可回收物的分揀，建筑垃圾預(yù)分揀等（木頭等）。在惡劣環(huán)境下代替人工分揀，降低勞動(dòng)強(qiáng)度。垃圾分揀機(jī)器人能夠根據(jù)客戶要求前分選和后提純分選，將不同物品、不同材質(zhì)的廢棄物如生活中各種塑料PET、HDPE、PP、玻璃、利樂包、易拉罐、衣服、鞋子、紙張等多種可回收物分揀。

（4）技術(shù)成熟度和成本。技術(shù)成熟、工業(yè)化推廣應(yīng)用、效率高，投資約在80～220萬元。

2.3.2 智能物料顏色分選機(jī)

（1）技術(shù)原理。根據(jù)物料的顏色識(shí)別分選出不同顏色的物料，給料設(shè)備使物料均勻分布在輸送機(jī)（或滑道）上，高速輸送機(jī)將物料拉薄避免重疊，物料通過識(shí)別橋架時(shí)被攝像機(jī)或2D和3D照相機(jī)（CMOS）拍照?qǐng)D像或掃描設(shè)別目標(biāo)物的顏色和形狀，計(jì)算機(jī)算法處理解析提取目標(biāo)顏色特征，與數(shù)據(jù)庫圖庫圖像比對(duì)核實(shí)后發(fā)出分選指令，通過分選機(jī)出料端的高壓氣流噴嘴，將相對(duì)應(yīng)位置目標(biāo)分選物料改變拋物線軌跡噴出，目標(biāo)物料和非目標(biāo)物料落在不同的出口，實(shí)現(xiàn)垃圾智能顏色分選。處理能力根據(jù)不同物料的比重而不同，設(shè)備分選寬度250mm～2800mm，長度3000mm～5000mm。

（2）技術(shù)設(shè)備。智能物料顏色分選機(jī)由均勻給料設(shè)備，高速輸送機(jī)（或滑道），攝像機(jī)或2D 和3D照相機(jī)（CMOS）照相機(jī)識(shí)別橋架，識(shí)別控制系統(tǒng)，物料出料分離器，高壓氣流噴嘴電磁閥組總成等組成。

（3）應(yīng)用場(chǎng)景。垃圾分選，可回收物的顏色分選，各種塑料的顏色分選。也可用于糧食和其他行業(yè)的顏色分選。

（4）技術(shù)成熟度和成本。技術(shù)成熟，在垃圾處理和資源回收、廢塑料、工商業(yè)垃圾分選等廣泛應(yīng)用。不同輸送寬度不同處理能力，投資約在120～300萬元左右。

2.3.3 智能金屬感應(yīng)分選機(jī)

（1）技術(shù)原理。給料設(shè)備使物料均勻分布在輸送機(jī)（或滑道）上，高速輸送機(jī)將物料拉薄避免重疊，位于物料輸送機(jī)輸送帶下方的金屬格柵感應(yīng)傳感器，根據(jù)各種金屬通過感應(yīng)磁柵磁場(chǎng)時(shí)微磁場(chǎng)改變識(shí)別判斷是否有金屬通過，并確定其在輸送機(jī)寬度上的位置，給計(jì)算機(jī)發(fā)出感應(yīng)信號(hào)，經(jīng)過計(jì)算處理后發(fā)出分選信號(hào)給相應(yīng)位于分選機(jī)出料端的高壓氣流總成的電磁閥組噴嘴，目標(biāo)分選物料在輸送機(jī)末端物料拋物線離開時(shí)被噴出高壓氣流將相對(duì)應(yīng)位置目標(biāo)金屬物料改變拋物線軌跡噴出，實(shí)現(xiàn)垃圾智能金屬分選。該感應(yīng)器可與其他近紅外線、X射線、顏色、激光識(shí)別分選設(shè)備組合，完成金屬（包括有色金屬和不銹鋼）與其他物質(zhì)的組合分選。處理能力根據(jù)不同物料的比重而不同，設(shè)備分選寬度250mm～2800mm，長度3000mm～5000mm。

（2）技術(shù)設(shè)備。智能金屬物料分選機(jī)由均勻給料設(shè)備，高速輸送機(jī)（或滑道），金屬格柵感應(yīng)傳感器識(shí)別控制系統(tǒng)，物料出料分離器，高壓氣流噴嘴總成，電氣控制系統(tǒng)等組成。

（3）應(yīng)用場(chǎng)景。主要用于垃圾分選線的非磁金屬和細(xì)小金屬分選。電子垃圾破碎物料有色金屬的精細(xì)分選。也可用于糧食和食品等行業(yè)的金屬去除。

（4）技術(shù)成熟度和成本。技術(shù)成熟，可組合使用。造價(jià)在30～80元左右。

2.3.4 智能X射線分選

（1）技術(shù)原理。X射線識(shí)別分選原理是利用X射線的特性，X射線的波長在0.05nm～10nm[6]，物料在X射線輻射下產(chǎn)生能量特性差異，物料的每一種元素原子能級(jí)機(jī)構(gòu)都是特定的，從而激發(fā)后躍遷時(shí)釋放出的X射線能量特征光譜是一定的，不同的物料有不同的X射線光譜特性，根據(jù)不同的能量強(qiáng)度差異來識(shí)別不同的物料材質(zhì)種類。給料設(shè)備使物料均勻分布在輸送機(jī)（或滑道）上，高速輸送機(jī)將物料拉薄避免重疊，物料通過識(shí)別橋架時(shí)被位于上方或下方的X射線管對(duì)物料輻射掃描（或穿透）識(shí)別，計(jì)算機(jī)算法處理解析提取目標(biāo)X射線能量特征反饋給計(jì)算機(jī)解析分析與數(shù)據(jù)庫比對(duì)決策后，發(fā)出分選指令給高壓氣流噴嘴總成的電磁閥組，在輸送機(jī)末端物料拋物線離開時(shí)噴出高壓氣流，從而使目標(biāo)材質(zhì)物料改變飛行軌跡，與非目標(biāo)物料分離開來，實(shí)現(xiàn)垃圾（可回收物）的材質(zhì)智能X射線材質(zhì)分選。X射線智能分選不僅可以識(shí)別有機(jī)物，而且可以識(shí)別無機(jī)物如陶瓷、惰性物、黑色PVC等近紅外線不能識(shí)別的物料分選。各種金屬和礦物的分選還可以采用X 射線熒光光譜識(shí)別。機(jī)器設(shè)備處理能力根據(jù)不同物料的比重而不同，設(shè)備分選寬度1000mm～2000mm，長度3000mm～5000mm。

（2）技術(shù)設(shè)備。X射線智能物料材質(zhì)分選機(jī)由均勻給料設(shè)備，高速輸送機(jī)（或滑道），X射線管識(shí)別橋架，X射線識(shí)別控制系統(tǒng)，物料出料分離器，高壓氣流噴嘴總成等組成。

（3）應(yīng)用場(chǎng)景。垃圾中有機(jī)物和無機(jī)惰性物的材質(zhì)分選，適合厭氧前有機(jī)物中惰性干擾物的去除分選。其他無機(jī)物如陶瓷、惰性物、黑色PVC等近紅外線不能識(shí)別的物料分選。礦物、廢汽車、廢金屬等行業(yè)破碎物料的分選。

（4）技術(shù)成熟度和成本。技術(shù)成熟，國內(nèi)外垃圾處理廠和選礦廠應(yīng)用，每臺(tái)設(shè)備造價(jià)在350～1000萬元。

2.3.5 智能激光分選

（1）技術(shù)原理。激光分選原理是利用激光光譜分析識(shí)別方法判斷物質(zhì)的差異，每種材料都有特定的光譜，即可以用來清楚識(shí)別它的特定物理指紋，激光具有光譜寬的特點(diǎn)，涵蓋可見光和近紅外光，激光掃描不僅可以使一般的物料產(chǎn)生光譜，而且可以克服近紅外識(shí)別黑色物料和惰性物等不足，激光傳感掃描可以使不同物料包含黑色塑料、橡膠、玻璃、石頭等惰性物料產(chǎn)生特定的激光光譜，利用不同的物料在激光掃描下反射出不同的光譜特性，根據(jù)不同的能量強(qiáng)度和波長差異來識(shí)別不同的物料材質(zhì)種類[7]。給料設(shè)備使物料均勻分布在輸送機(jī)（或滑道）上，高速輸送機(jī)將物料拉薄避免重疊，物料通過識(shí)別橋架時(shí)被激光掃描識(shí)別不同材質(zhì)，反饋給計(jì)算機(jī)解析分析提取目標(biāo)的激光光譜特征，與數(shù)據(jù)庫激光光譜比對(duì)核實(shí)后發(fā)出分選指令，最后通過分選機(jī)出料端的高壓氣流閥組噴嘴，將相對(duì)應(yīng)位置目標(biāo)分選物料改變拋物線軌跡噴出，目標(biāo)物料和非目標(biāo)物料落在不同的出口，實(shí)現(xiàn)垃圾（可回收物）的材質(zhì)激光智能分選。激光掃描的另一個(gè)應(yīng)用，可在智能分選方面還可以實(shí)現(xiàn)物料的3D形狀識(shí)別，與其他分選技術(shù)組合實(shí)現(xiàn)材質(zhì)加形狀的組合分選。機(jī)器設(shè)備處理能力根據(jù)不同物料的比重而不同，設(shè)備分選寬度1000mm～2000mm，長度3000mm～5000mm。

（2）技術(shù)設(shè)備。激光分選機(jī)由均勻給料設(shè)備，高速輸送機(jī)（或滑道），激光掃描識(shí)別橋架，激光識(shí)別控制系統(tǒng)，物料出料分離器，高壓氣流噴嘴總成，電氣控制系統(tǒng)等組成。

（3）應(yīng)用場(chǎng)景。生活、工商垃圾中惰性物如玻璃、陶瓷、石頭、金屬、各種塑料、橡膠等物質(zhì)的分選，適合厭氧前有機(jī)物中惰性干擾物的去除分選。廢汽車、廢金屬等行業(yè)破碎物料的分選。

（4）技術(shù)成熟度和成本。技術(shù)成熟，國內(nèi)外垃圾處理廠、廢塑料、廢舊汽車破碎物料分選，每臺(tái)設(shè)備造價(jià)在300～1000萬元左右。

2.3.6 智能NIR近紅外材質(zhì)分選

（1）技術(shù)原理。NIR近紅外線是不可見光，波長在780nm～2526nm，物料在外部光照射下低能電子和氫原子或分子原子團(tuán)等運(yùn)動(dòng)躍遷合頻和倍頻產(chǎn)生光譜，不同的物料有不同的近紅外光譜特性，根據(jù)不同的波長和強(qiáng)度差異來設(shè)別不同的物料材質(zhì)種類，利用近紅外攝像機(jī)或照相機(jī)進(jìn)行光譜掃描識(shí)別，在物料輸送寬度上分點(diǎn)掃描和線掃描二種方式[8]。在此波長范圍內(nèi)點(diǎn)掃描一般每個(gè)掃描點(diǎn)有8～16個(gè)波長點(diǎn)和識(shí)別強(qiáng)度形成光譜（德國Steinert公司256個(gè)波長點(diǎn)和識(shí)別強(qiáng)度，識(shí)別精度提高了20～30倍，可對(duì)物質(zhì)更精確地識(shí)別判斷），掃描頻次一般在70Hz左右；線掃描則是在物料輸送寬度方向上連續(xù)掃描，物料輸送方向每秒可達(dá)320線（320Hz）。給料設(shè)備使物料均勻分布在輸送機(jī)（或滑道）上，高速輸送機(jī)將物料拉薄避免重疊，當(dāng)物料在高速輸送過程中通過NIR近紅外識(shí)別攝像機(jī)（或照相機(jī)）橋架，輸送機(jī)上的物料被掃描出光譜，計(jì)算機(jī)算法處理解析提取目標(biāo)光譜特征，根據(jù)不同的材質(zhì)有著不同的光譜特性，反饋給計(jì)算機(jī)解析分析與數(shù)據(jù)庫比對(duì)決策后，與數(shù)據(jù)庫光譜比對(duì)核實(shí)后發(fā)出分選指令，通過的分選機(jī)出料端的高壓氣流閥組噴嘴，將相對(duì)應(yīng)位置目標(biāo)分選物料改變拋物線軌跡噴出，目標(biāo)物料和非目標(biāo)物料落在不同的出口，實(shí)現(xiàn)垃圾（可回收物）的材質(zhì)智能分選。機(jī)器設(shè)備處理能力根據(jù)不同物料的比重而不同，設(shè)備分選寬度1000mm～2800mm，長度3000mm～5000mm。

（2）技術(shù)設(shè)備。智能物料材質(zhì)分選機(jī)由均勻給料設(shè)備，高速輸送機(jī)（或滑道），攝像機(jī)或照相機(jī)識(shí)別橋架，識(shí)別控制系統(tǒng)，物料出料分離器，高壓氣流噴嘴總成，自動(dòng)控制系統(tǒng)等組成。

（3）應(yīng)用場(chǎng)景。垃圾中非黑色或深色可回收物的材質(zhì)分選，各種塑料，紙，木頭的材質(zhì)分選，衍生燃料RDF分選。廢塑料、廢汽車、電子垃圾、建筑垃圾、造紙等行業(yè)的破碎物料材質(zhì)分選。在一定條件下黑色塑料的特定材質(zhì)也可以分選。

（4）技術(shù)成熟度和成本。技術(shù)成熟，國內(nèi)外垃圾處理廠大量工業(yè)應(yīng)用，每臺(tái)設(shè)備造價(jià)在100～300萬元左右。

2.3.7 智能物料材質(zhì)在線分析系統(tǒng)（熱值、水分、成分等）

（1）技術(shù)原理。NIR近紅外線識(shí)別原理同前，終端產(chǎn)品物料均勻分布在輸送機(jī)（或滑道）上，當(dāng)物料輸送過程中通過NIR近紅外識(shí)別攝像機(jī)橋架，輸送機(jī)上的物料被掃描出光譜，計(jì)算機(jī)算法處理解析提取目標(biāo)光譜特征，根據(jù)不同的材質(zhì)有著不同的光譜特性，與數(shù)據(jù)庫光譜比對(duì)核實(shí)后計(jì)算出所通過物料的材質(zhì)成分組成和熱值及含水率，對(duì)物料進(jìn)行在線分析統(tǒng)計(jì)，特別是RDF衍生燃料的生產(chǎn)，PVC的含量，熱值等作為最終入爐指標(biāo)。此分析系統(tǒng)與中央控制平臺(tái)通訊反饋，可實(shí)現(xiàn)垃圾處理線不同設(shè)備分選物料的匹配，以實(shí)現(xiàn)控制終端產(chǎn)品的RDF質(zhì)量要求。機(jī)器設(shè)備處理能力根據(jù)不同物料的比重而不同，設(shè)備分選寬度1000mm～2800mm，長度3000mm～5000mm。

（2）技術(shù)設(shè)備。智能物料在線材質(zhì)分析分選機(jī)由輸送機(jī)（或滑道），攝像機(jī)或照相機(jī)識(shí)別橋架，觸摸屏，材質(zhì)識(shí)別控制系統(tǒng)，數(shù)據(jù)傳輸集成系統(tǒng)等組成。

（3）應(yīng)用場(chǎng)景。MBT機(jī)械生物處理廠或水泥、RDF發(fā)電廠在線衍生燃料材質(zhì)在線分析和統(tǒng)計(jì)。

（4）技術(shù)成熟度和成本。技術(shù)成熟，國外垃圾處理RDF廠大量工業(yè)應(yīng)用，每臺(tái)設(shè)備造價(jià)在60～150萬元左右。

3.結(jié)果與討論

（1）智能源頭清掃收集，在國家垃圾分類的大形勢(shì)下，城市智能垃圾清掃和分類垃圾智能源頭投放和收集已在國內(nèi)如火如荼，技術(shù)設(shè)備研發(fā)發(fā)展迅速，形式和功能百花齊放，是智慧城市和智慧環(huán)衛(wèi)的組成部分，對(duì)環(huán)衛(wèi)行業(yè)是革命性的進(jìn)步，也是居民社區(qū)精神文明體現(xiàn)。

（2）智能中端處置智能運(yùn)輸車和智能壓縮轉(zhuǎn)運(yùn)站，從城市各個(gè)角落分散收集運(yùn)輸?shù)郊性趬嚎s轉(zhuǎn)運(yùn)站再轉(zhuǎn)運(yùn)，實(shí)現(xiàn)了垃圾中端處置運(yùn)輸智能化和數(shù)字化管理。

（3）智能終端處置，分類垃圾配套智能終端處置，采用各種傳感器設(shè)別（圖像、近紅外、金屬感應(yīng)、激光、雷達(dá)等）智能分選技術(shù)。大型城市垃圾處理工業(yè)化集中分選處置中心成為趨勢(shì)，降低處置成本，提高資源回收利用率，可以實(shí)現(xiàn)最大化資源循環(huán)再利用，節(jié)能減排和碳減排，為碳達(dá)峰和碳中和目標(biāo)實(shí)現(xiàn)具有重要貢獻(xiàn)意義。

（4）上述智能化技術(shù)在源頭投放、收集、中轉(zhuǎn)壓縮、運(yùn)輸、分類垃圾終端處理中應(yīng)用逐漸技術(shù)成熟和普及，特別是物聯(lián)網(wǎng)和5G及人工智能技術(shù)在環(huán)衛(wèi)行業(yè)的應(yīng)用，垃圾分類收集，分類運(yùn)輸，分類處理及處置，使垃圾分類后可回收物再循環(huán)利用率提高。為可燃物清潔燃燒，資源和能源循環(huán)再利用提供了技術(shù)保證，環(huán)境更友好，同時(shí)為智慧環(huán)衛(wèi)、智慧城市奠定了基礎(chǔ)。

（5）問題和建議，目前我國一些大中城市實(shí)行垃圾分類，源頭智能收集和運(yùn)輸已經(jīng)開始許多試點(diǎn)應(yīng)用，但中末端處置仍然不配套，存在很多工藝設(shè)備環(huán)節(jié)缺失。智能垃圾分類處理是系統(tǒng)工程，從源頭到終端最終處置，不僅是可回收物的資源最大化和再利用，也包括其他不可回收再利用物和低質(zhì)物的能源化處置，有機(jī)物和惰性物的最終處置，全產(chǎn)業(yè)鏈統(tǒng)籌考慮，配套建設(shè)相應(yīng)中端和終端設(shè)施，才能解決垃圾的最終處理，實(shí)現(xiàn)分類垃圾處理的減量化、無害化、資源化、能源化、智能化、生態(tài)化的目標(biāo)。

4.結(jié)論

隨著我國城鄉(xiāng)垃圾分類的試點(diǎn)和推廣，城市生活垃圾的處理技術(shù)不斷創(chuàng)新，無論在城市垃圾的源頭清掃過程，居民點(diǎn)社區(qū)和街道收集，中轉(zhuǎn)運(yùn)輸壓縮，還是到終端精細(xì)分類處置過程中，機(jī)器人技術(shù)和近紅外識(shí)別、激光識(shí)別、雷達(dá)識(shí)別、金屬感應(yīng)、光電識(shí)別、X射線識(shí)別等掃描技術(shù)結(jié)合人工智能分選技術(shù)，在城市垃圾處理領(lǐng)域都不同程度采用了物聯(lián)網(wǎng)、互聯(lián)網(wǎng)、人工智能和云技術(shù)等相結(jié)合的現(xiàn)代智能處理技術(shù)，解決了生活垃圾的收運(yùn)和處置，實(shí)現(xiàn)資源利用最大化，提高了效率和精度及純度，減少和代替大量人工，減輕勞動(dòng)強(qiáng)度和改善了工作環(huán)境，大大提升了環(huán)衛(wèi)設(shè)施的處理能力，提高了垃圾處理技術(shù)現(xiàn)代化和智能化水平，為人類美好生活改善了生活環(huán)境。垃圾中可回收物的精細(xì)分選回收再利用，對(duì)碳達(dá)峰和碳中和具有重要的貢獻(xiàn)意義。