基于物聯網的垃圾智能分類回收系統的研究

吳凡，孫穎，賈長青

（天津市方衛信息系統工程技術有限公司，天津300384）

基于物聯網的垃圾智能分類回收系統的研究

吳凡，孫穎，賈長青

（天津市方衛信息系統工程技術有限公司，天津300384）

以物聯網技術為基礎，對垃圾智能分類回收系統進行了深入研究，并從硬件和軟件2個方面描述了系統的實現過程。系統通過智能垃圾箱實現垃圾的智能分類，建立常態化的回收獎勵機制，規范垃圾運輸、處理、調度等，實現對垃圾的科學分類和回收利用；系統使用太陽能輔助供電，并且還提供廣告投放、無線接入等增值業務，進一步降低運營成本。通過應用該系統，可以促進居民垃圾分類意識的增強，并可以整合垃圾循環利用的產業資源，有利于避免二次污染的發生，為政府解決垃圾處理問題、構建綠色循環經濟提供了一種高效的信息化管理手段。

物聯網；垃圾分類回收；智能垃圾箱；智能分類

目前，我國正處在經濟快速發展的階段，城市化速度居世界前列，城市數量和規模不斷擴大，城市生活垃圾數量也隨之在迅速增加，它不僅影響城市景觀，造成“垃圾圍城”的現象，同時也對環境造成了嚴重的污染，對居民的健康構成威脅。垃圾處理已成為城市發展中的棘手問題。而解決這一問題的前提就是，進行全社會性質的、科學的垃圾分類回收再利用，建立綠色循環經濟。而垃圾分類回收是實現垃圾資源化的前提條件，是建立綠色循環經濟的最基本出發點。然而，我國的垃圾分類回收機制與發達國家相比起步較晚，存在垃圾分類體系不完善、分類標準不統一、居民垃圾分類意識不高等諸多問題。目前，我國垃圾的回收主要是以個體從業人員上門回收為主，再交由垃圾回收場站分類回收，最后由企業進行再利用，在垃圾運輸、處理過程中，也存在管理不規范等問題，極易造成二次污染。因此，本文就這一問題進行了深入研究，通過物聯網技術構建一套針對垃圾的智能分類回收、循環利用的系統，促進全民垃圾分類意識的增強，來改變城市垃圾的分類、收集方式，完善城市生活垃圾處理手段，建立綠色循環經濟。

1 系統硬件設計

系統的設計宗旨是通過系統對居民的獎勵、宣傳等多種手段，來提高環保意識，促進垃圾的分類與回收，同時通過提供廣告投放、無線接入服務等業務，維持自營，提供一套行之有效的管理流程，整合產業鏈，使垃圾處理、利用更為規范化、專業化，避免二次污染的發生。系統硬件由大屏操作終端、智能垃圾箱和應用服務器等組成。

1.1 大屏操作終端

日常可以播放公益、商業廣告，各類宣傳教育的多媒體內容等，提供廣告投放等增值服務。當有人需要扔垃圾時，在大屏前刷卡、選擇所扔垃圾的類別，大屏下方會自動打印出一張二維碼，用戶將二維碼直接貼在垃圾袋上，用作標識。

1.2 智能垃圾箱

智能垃圾箱采用太陽能供電，可以通過有線通訊、3G/4G移動通訊等方式接入到以太網，與遠程服務器通訊，同時其本身還帶有無線接入系統，用于實現區域無線網絡的覆蓋，為居民提供無線接入以及其他增值服務。智能垃圾箱內有相應的傳感器，可以感知目前是否已滿。如果達到預定值，就會給服務器發送信息，并由車輛調度系統向附近車輛發出清運信息。

垃圾箱帶有分類識別功能，將垃圾袋上的二維碼在垃圾箱上的掃描區域掃一下，相對應分類的垃圾箱的門會自動打開，指引扔垃圾。垃圾清理人員收垃圾時，垃圾箱內膽可通過滑道直接拉出，大大減少垃圾運輸人員在收集、運輸、分類等方面的工作量。

1.3 應用服務器

應用服務器用于為手機應用APP、微信平臺、線上支付及消費、管理軟件提供運行環境。

2 系統軟件設計

系統軟件結構如圖1所示。系統主要由基礎與支持部分、業務管理部分2個主要部分組成。

2.1 基礎與支持部分

該部分提供整體功能服務、對整個系統起到整體調度、統一的資源安排等功能，提供統一的功能接口；對所有的外圍設備（大屏、垃圾箱、運輸車、手機APP等）進行管理，比如數據更新、錯誤告警等；對整個系統的所有基礎數據、業務數據、交易數據、日志數據進行統一的存儲與管理。

提供整體用戶信息、垃圾信息、分類信息的存儲與管理，金融兌換與支付接口、短信管理；提供整套系統中的各類廣告的分發與管理；提供大件垃圾預約信息推送與管理功能支持、各類設備對此類功能的調用接口。

2.2 業務管理部分

對垃圾分類回收流程進行調度、管理，主要流程如下：每個大屏終端內有一個射頻讀卡器，每戶發放一個標識身份的IC卡。當用戶需要扔可回收垃圾時，先在大屏上刷卡，大屏就會記錄下磁卡信息，根據用戶的垃圾分類選擇，就會自動打印出一個二維碼。該二維碼中有投放垃圾人的個人信息、垃圾名稱或分類名信息等。最后將該二維碼直接粘貼到垃圾袋上。有些大件垃圾可以在這里或通過手機預約，然后由后臺處理，直接通知垃圾清運人員上門收取。

將垃圾扔到垃圾桶之前，在智能垃圾箱上掃描垃圾袋上或手機APP上的二維碼，相應分類的垃圾桶的門會自動打開，扔垃圾，自動關門。進入到分揀流程，管理人員通過二維碼的掃描來確認分類信息是否正確，并根據實際情況為用戶增加相應的兌換金額。如果不屬實，則以此時垃圾分檢的情況為準。可兌換金額由分檢人員手工修改，然后打入其已綁定的銀行賬號。在交易結束后，會發送一個短信，告之用戶本次涉及到的垃圾名稱、分類名、數量金額及總金額。

用戶可以通過系統、手機APP實現賬戶管理、交易查詢、商品兌換、積分提現等功能。圖2所示為系統業務流程。

圖1 軟件結構圖

圖2 業務流程圖

3 結束語

本文以物聯網技術為基礎，對垃圾智能分類回收系統的實現進行了深入的研究，目前已在部分社區試點應用，取得了良好的效果。通過該系統建立完善、易用的垃圾分類、獎勵回收機制以及智能調度、監管措施，實現垃圾的智能分類回收、循環利用。通過科技手段提升了居民垃圾分類回收的樂趣，對居民的垃圾分類意識的增強有著極大的推動作用，并為政府管理垃圾循環利用產業資源提供了一種高效的信息化管理手段，有利于避免二次污染的發生。此外，系統使用太陽能輔助供電，并且還提供了廣告投放、無線接入等增值業務來進一步降低運營成本。該系統適合我國國情，可以很好地解決垃圾分類回收、循環利用的難題，具有極大的推廣價值。

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〔編輯：劉曉芳〕

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10.15913/j.cnki.kjycx.2017.14.048

2095－6835（2017）14－0048－03