基于可持續發展理念下的智能分類垃圾桶設計研究

摘 要：隨著城市人口的快速增長，在我國中長期綠色低碳轉型總體思路的提出下，我國實行環境保護、節約資源的基本國策，大力推進可持續發展，推動綠色低碳發展。而在此理念下城市建設中的生活垃圾處理成為其中一個重點。據估計，到2025年，會有43億城市居民每天將產生3磅（1.5千克）的城市垃圾，即每年22億噸。并且可回收垃圾大多都是進行填埋處理，無法再生利用。在經濟網絡發展迅捷的現代社會，如何利用智能優化系統打造貼合城市可持續發展理念的智能垃圾桶，這成為當今社會綠色城市發展的首要課題。

本課題針對城市垃圾分類難、有害垃圾處理難、垃圾分類監管難等問題，對智能化垃圾桶在城市中的應用進行設計研究，由此對“踐行綠色發展”提供參考價值。

關鍵詞：可持續發展；智能優化系統；綠色城市；垃圾分類

一、概述

（一）可持續發展理念。為相應國家政策，可持續發展戰略逐漸受到重視，它需要我們快速發展綠色低碳、深度減排溫室氣體，將清潔低碳、安全高效等要求融入到社會經濟發展中。而垃圾桶是城市公共設施發展中的重要一步，建設可持續發展理念下的城市智能分類垃圾桶，將綠色設計、綠色產品與智能垃圾桶相結合，這是提高城市文明生態的重要手段。

（二）垃圾分類。垃圾分類是在一定標準下將垃圾按照不同的性質分別儲存、投放、處理的過程。其目的在于擴大垃圾的資源化利用和減少垃圾對環境的污染。2019年7月，垃圾分類管理開始在一、二線城市進行試點實驗。但是，其想要達到的分類效果并不理想，仍然有一部分人在投擲垃圾時并不遵守垃圾分類的規則，城市垃圾的處理問題也沒有得到更好的解決，導致許多寶貴資源無法回收再利用；再加上近年的衛生安全問題頻頻發生，設計符合可持續發展的智能分類垃圾桶、打造清潔性綠色城市成為大勢所趨。

二、智能分類垃圾桶的設計研究

（一）智能分類垃圾桶的設計原則

1.智能性。隨著城市經濟科技的發展，人工智能系統在生活中的應用也越來越廣泛，而城市垃圾桶需要在可持續發展理念下將其充分智能化。所謂的智能性不僅僅是便利人們的生活，更重要的是環境保護和資源的回收利用。目前智能垃圾桶在發展中出現了功能單一，產品智能化不足等情況。隨著垃圾分類問題逐漸的細化，智能垃圾桶的發展在城市管理建設中越發重要。

2.關懷性。在垃圾分類回收的政策普及下，越來越多的人開始知道垃圾分類，但是仍有一部分人群缺乏垃圾分類意識，無法有效、快速地進行垃圾分類，導致亂扔垃圾、投放錯誤的現象。而城市智能分類垃圾桶的設計需要結合這些已有的現狀，從而設計出更能夠滿足城市居民需求，更具有人文關懷性的智能分類垃圾桶。

3.環保性。基于可持續發展理念下的智能垃圾桶需要將“綠色環保”作為首要原則，一方面是智能垃圾桶的環保節能，例如太陽能板塊的應用；一方面是垃圾桶在垃圾分類回收中有害物質的處理，以及資源利用率的提高。

4.藝術性。垃圾桶需與環境進行巧妙的協調，通過藝術的表現形式，設置美觀化，多樣化的垃圾桶。但商業景區垃圾桶風格人千篇一律，作為智能垃圾桶無論是在景區還是在公共場所，垃圾桶都應該融入景觀，通過其藝術性的展現達到豐富空間的作用。

（二）智能分類垃圾桶的設計實踐

1.功能設計。智能垃圾桶的基本功能包括：（1）自動壓縮功能。通過為垃圾桶設置一個合適的容量，利用傳感器檢測到容量快滿的時候，實行自動壓縮功能將垃圾壓縮；（2）具有紅外感應開蓋功能。在市民投擲垃圾時，手放在垃圾桶傳感器正上方設置的一定范圍內，桶蓋會受到感應然后自動打開，隨后6秒內無其他感應桶蓋又會自動關閉。（3）配置LED顯示屏，智能垃圾桶的應用成本是不低的，而LED顯示屏作為商業廣告的載體，可以成為成本回收的途徑，帶來良好的經濟效益。

2.造型設計。基于可持續發展理念下的智能垃圾桶在設計造型的材料選用方面必須滿足環保的大方針，以建設“綠色城市”為主題，在外觀設計上通過藝術性、視覺性來抓住路人的眼球，同時又要保留區域和場景的獨特性。以此達到美化城市，建立城市風景名片的作用。

3.系統設計。（1）智能分類系統：在垃圾桶的箱體頂部設計檢測平臺，通過對被投擲物的識別掃描、鑒別，將垃圾分為能回收垃圾、廚房垃圾、其余垃圾、有害垃圾四個基本板塊。（2）圖像識別系統：垃圾桶運用ESP32-CAM模塊（ESP32-CAM模塊是款基于ESP32-S芯片的小型相機模塊）搭建圖像識別功能。當垃圾桶紅外感應功能啟動時，攜帶ESP32-CAM模塊的攝像頭開始進入識別狀態，捕捉到有垃圾放入時，該攝像頭將其拍下儲存到SD卡中。（3）攝像檢測系統：利用云端網絡技術，通過云端檢測可以顯示智能垃圾桶的位置信息和收集狀態，并可以對城市區域中的人流量進行計算，為城市交通規劃提供數據。同時若出現可疑的移動，可以及時開啟警告系統，并將實時信息傳至云端（防止智能垃圾桶被盜）。（4）凈化殺菌系統：為避免垃圾中可能存在的病毒擴散蔓延，在垃圾桶中設置紫外線燈，以便及時殺滅廢棄物上攜帶的細菌。同時外桶的內側壁上設有檢測模塊，自動檢測垃圾桶內的氣味，發現異常自動啟動對其內氣體進行消殺和過濾，然后再通過開蓋時維持垃圾桶內負壓狀態，防止未經過消殺和過濾的氣體溢出，基本上消除了垃圾桶使用過程中引入的空氣污染。

（三）智能分類垃圾桶設計中的可持續發展理念應用

1.凈化功能。目前城市垃圾隨著人口的增長率越來越高，垃圾桶常常處于滿溢的狀態，此時，垃圾桶便是各類細菌滋生繁殖的溫床，容易形成環境中的病毒，從而給周圍路過的人們留下了衛生安全的隱患。為響應國家可持續發展的號召及需求，特設計出具有凈化功能的智能垃圾桶。在垃圾桶的設計中安裝消毒噴霧裝置和紫外線殺菌燈，再利用醫藥濕熱滅菌法的原理，通過85-65℃微米級蒸汽分子，深層滲透垃圾纖維，從而充分釋放蒸汽熱能，以此來瓦解菌類微生物蛋白，高效殺滅部分垃圾上細菌病毒；同時垃圾桶內安置紫外線殺菌燈對垃圾殺菌消毒。這些設置可以對投放者的衛生安全進行初步的保護。

2.新能源應用

（1）太陽能。在桶體外側設置太陽能電池板，當垃圾桶原儲存的電源不足時，垃圾桶就會伸出太陽能電池板自動充電，其能源清潔，可長期使用，節省了人力的維護。

（2）防火復合垃圾桶促進消防安全。由玻璃纖維增強的熱固性復合材料制成，能夠在不燃燒、熔化或坍塌的情況下控制火勢。由熱固性復合材料和玻璃纖維增強材料制成，有多種顏色和尺寸可供選擇。垃圾安全廢紙簍不會燃燒或助長火災，低煙無毒，并具有無縫結構。具有V-0的耐火等級。

3.垃圾分類后的循環經濟。循環經濟是以資源的節約和循環的利用為特征，通過環境和諧的經濟發展模式，按照能量流動和物質循環的運行系統，對城市垃圾進行減量化、再循環、再利用。當前我國仍然缺少了完整的垃圾分類工作機制，垃圾的回收運輸依然處于混合狀態，如此容易把危險有害的垃圾混入其中，從而對環境造成破壞。若忽視了垃圾分類管理，資源沒有得到可持續性的循環利用，造成一定程度的資源浪費，從而造成社會經濟上的損失。

三、總結

隨著現代化智能創新、互聯網應用的普及、國家政策的可持續發展理念要求，智能分類垃圾桶的設計發展逐步趨向大眾化。本課題通過對城市智能分類垃圾桶的系統研究，可以增強人們對城市垃圾桶可持續發展性的了解，從而提高市民對垃圾分類、環境污染等的意識。

同時通過對城市智能分類垃圾桶設計的不斷探究、創新以及推廣普及，引導市民自覺保護生態環境，為打造綠色環保型城市發展提供助力。

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