城市大腦助力包裝廢棄物資源化系統構建研究

李小龍

(蘭州工商學院 會計學院，蘭州 730101)

城市大腦是以數據、算力、算法等為基礎和支撐，運用大數據、云計算、物聯網、區塊鏈、通信信息等新技術，全面、全程、全域推動實現城市治理體系和治理能力現代化的數字系統和基礎設施。

垃圾分類是實現人類社會良性發展以及發展循環經濟的必由之路，是人類文明發展的重要標志。隨著我國經濟與科技的迅猛發展，城市生活垃圾中的成分也發生了巨大的變化，快件垃圾及包裝物垃圾的成分日益復雜，包括塑料垃圾、紙質垃圾、木料垃圾、玻璃垃圾等。大量的包裝廢棄物產生了巨大的污染以及包裝的產值和回收率差距不斷拉大，對我國垃圾分類的治理形成了巨大的挑戰。近年來，我國部分區域建立起了靜脈產業園區和相對完善的廢棄物回收體系，對包裝廢棄物的循環利用起到了重要的促進作用。為了提高垃圾分類的效率和進行資源化處理，我國先后頒布了《循環經濟促進法》《清潔生產促進法》《固體廢物污染環境防治法》等法律法規來保障廢棄物的資源化利用程度。

基于大數據、人工智能技術等，探討如何利用城市大腦構建包裝廢棄物資源化利用系統，打通生產者、流通領域、包裝廢棄物末端治理的通道，實現政府、企業、非政府組織、社區、居民等的協同治理，從而實現垃圾分類治理的“三化”原則，保護生態文明，實現循環經濟的良性發展。

一、我國包裝廢棄物資源化的現狀

包裝廢棄物資源化是指對已經使用過的包裝物經過回收再處理，以改變其物理特性和化學特性的方式使其成為新的包裝材料，從而變廢為寶，實現廢棄包裝物的資源綜合利用。包裝廢棄物在資源化過程中也要遵循垃圾分類的“3R”原則。

近年來，隨著經濟與科技的進步，產品的生命周期不斷縮減，同時伴隨市場的激烈競爭和人民生活水平的日益提高，人們對產品和包裝的個性化需求越來越多，導致產品包裝市場的需求旺盛。2018年，我國快遞業務量首次突破500億；2019年，增至635多億件，累計收入約749.80億元；2020年，受新冠疫情的影響，快遞業務量出現了新的增長趨勢，1月至11月累計收入約為965億元，同比增長21.3%。在我國特大城市中，快遞包裝垃圾增量已經占到生活垃圾增量的93%，部分大型城市也達到85%至90%，而快遞包裝物回收率不到20%，紙板和塑料的實際回收率不到10%[1]。

二、我國包裝廢棄物資源化中存在的問題

(一)法律法規不健全

我國現行的立法中有關包裝廢棄物的規定并沒有構成良好的體系，存在交叉重疊的現象。法律規定過于零散、原則性規定較多，可操作性差。包裝廢棄物資源化各方權利與義務不明確，無包裝物專項立法。

(二)生態消費的社會理念尚未形成

生態消費是一種生態化的消費模式，要求適度、公正、責任消費。生態消費強調個體的消費行為要在地球環境可控的合理范圍內進行，若沒有循環經濟的資源化意識，社會公眾在實踐中便難以通過社會行為形成包裝物循環利用產業[2]。

(三)回收渠道混亂

目前，我國包裝物的回收主要仍為政府主導，市場回收系統尚未建立。各行各業都有專門的回收機構或部門，但是既缺乏統一的回收系統和組織，也缺乏統一的管理部門和回收技術標準。

(四)分類收集水平較低

一是由于包裝物標準不統一，導致包裝物的質量優劣各異、規格大小不同，優質的包裝物重復利用程度較高，而絕大多數使用過的包裝物很難再重復利用，或者在回收時會造成資源浪費；二是由于技術落后，參與包裝物回收利用的企業普遍存在研發動力不足、資金短缺、技術創新較弱等問題，在目前包裝廢棄物回收利用過程中仍然是以傳統手工分揀為主。

如何破解包裝廢棄物“圍城”現象以及如何提高包裝廢棄物資源化利用效率成了現代城市治理的難題。近年來，我國的包裝廢棄物資源化受到了國家和地方政府的高度重視，如出臺一系列的法律法規文件完善回收途徑并進行政策性的指引，為包裝廢棄物循環利用起到了積極的推動作用。在政府的廣泛宣傳指引下，居民的生態消費理念正在逐步形成，環保意識逐步加強。以“城市大腦”為核心的智慧城市建設為我國城市治理現代化注入了新鮮的血液[3]。截至2020年，我國近500個城市啟動“城市大腦”建設規劃，其中包括杭州、上海、北京、福州等，建設資金超過數百億元。研究表明，通過技術創新可以降低城市公共事務治理中的信息不對稱，促進治理主體發揮比較優勢，形成共同解決問題的方案[4]。

三、基于城市大腦的包裝廢棄物資源化系統構架

基于城市大腦的包裝廢棄物資源化系統是建設智慧城市不可或缺的一個重要組成部分，它可以作為垃圾分類系統的一個子系統，與智慧環衛平臺、固廢處置廠監管平臺、生活垃圾全流程監管平臺協同運作，利用物聯網、大數據、人工智能實現包裝廢棄物資源化利用，由傳統手工模式、“手工+信息化”模式向“智慧回收”模式轉變。

(一)構建原則

1.統一目標，完善機制

在垃圾分類治理中，不能以垃圾分類這一單一目標制定評價指標，而要挖掘在城市治理中垃圾分類對循環經濟的促進作用，從而制定全面系統的評價指標。結合地方經濟發展的特點，以現有的國家層面的法律法規為基礎，按照“三化四分”的原則，建立垃圾治理的投入機制和成本分攤機制，全面落實生產者責任延伸制度，完善垃圾分類治理體系。

2.技術標準

按照我國目前已經頒布的《生活垃圾分類標準》《大件垃圾收集和利用技術要素》《生活垃圾收集運輸技術規范》等垃圾分類處理技術標準和信息技術標準[5]，完成數據的收集和挖掘。

3.協同治理

社會治理的變革與調適是智慧城市良性發展的長續動力和戰略支撐。因此，在建設過程中要注重技術創新、人才培養和儲備戰略。應該充分調動政府各部門之間、政府與其他主體之間的協調性，還應該精心設計流程及標準化的格式，各組織之間形成“共商共治”的良好生態。

(二)構建過程

該系統的構建包括如下5個層級。

1.基礎設施層

基礎設施層是構建該系統的基石，重點是利用大數據、云計算服務器、物聯網、5G、信息通信技術等為該系統提供硬件和軟件支持。通過技術支撐推動系統互聯、數據互通，建立覆蓋區縣(市)、鄉鎮(街道)及社區在線協同系統，是其他層級建設的前提條件。

2.數據交互層

數據交互層主要利用大數據、云計算及物聯網技術收集包裝廢棄物處置的動態信息，對包裝廢棄物資源化的全程進行監控，將這些動態信息進行挖掘、清洗，形成數據倉庫并存儲于云服務器端，形成包裝廢棄物處理信息圖，將處理信息在各個治理主體中進行共享。

3.數據資源層

數據資源層主要集成社會科學類、經濟文化類等領域的開放專題科學數據、公開的研究報告及相關政策法規等。以此為數據基礎環境，建立公共數據中心、垃圾分類專題數據庫，包裝廢棄物回收利用數據庫，企業基本信息數據庫，用戶管理數據庫，以及智能分析模型和智能決策模型等，滿足用戶的數據智慧化服務需求。

4.信息服務層

信息服務層是包裝廢棄物資源化利用系統的核心層。主要利用城市大腦實現一網統管，利用大數據分析、圖像識別、人工智能算法等對制造企業生成過程進行監督、及時收集包裝廢棄物的物流動態信息、進行環境監測、對政府各個職能部門業績進行評價、獲取居民的參與度信息，以便完善法律法規、彌補基礎設施的不足等。

5.用戶訪問層

用戶訪問層通過接口幫助用戶進入該系統，實現處理信息實時共享，降低各參與主體的信息不對稱性，實現政府—企業—非政府組織—社區—居民的協同治理，提高包裝廢棄物的資源化效率和效果。

四、系統功能

包裝廢棄物資源化系統是城市垃圾分類治理體系必不可少的組成部分。通過技術創新倒逼城市生活垃圾治理體系的變革與創新是現代化城市建設的特點。大數據技術、人工智能技術的應用增加了信息的共享性，智能化的流程優化使得資源配置過程更加合理。該系統的功能主要包括基礎數據收集、數據處理與分析、信息安全及維護、數據共享服務、決策支持、建立各個數據接口等。主要功能如圖1所示。

圖1 基于城市大腦的包裝廢棄物資源化系統功能

基于城市大腦的包裝廢棄物資源化系統架構的核心思想是充分利用“大共享”的網絡環境，通過大數據對收集的原始數據進行分析、挖掘，提取反映包裝廢棄物產生的特點、處理過程的效率、處理難點等，重點關注包裝廢棄物的資源化利用程度，并直觀地利用可視化技術將多種信息同時呈現，幫助管理者提出解決問題的方案。基于城市大腦治理公共事務的過程也是多元主體互融互通的過程。在城市生活垃圾分類治理中，應該充分發揮多元主體“協同作戰”的動力，通過政府—企業—居民—非政府組織構建包裝廢棄物資源化系統。具體功能如下。

(一)政府部門主導服務

主要包括：利用城市大腦中心數據維運平臺掌握現有包裝廢棄物資源化系統及末端處置系統的軟硬件資源建設情況，完善基礎設施；通過實時監督資源化過程、處置效率及居民的配合和意見反饋完善法律法規；提供資金和技術保障支持。

(二)企業協同服務

主要包括：及時學習和掌握國家制定的法律法規、履行企業的社會責任，及時披露環境會計信息，充分利用社會資源，加強技術研發與創新，向綠色包裝、綠色物流等方面發展；末端處置企業通過平臺實時收集包裝物的生產信息，及時掌握新型包裝材料對生態環境的影響程度，嚴格執行國家制定的廢棄物處置標準，完善基礎設施、提高處置效率；包裝廢棄物資源化企業按照行業標準對回收的廢棄物進行無害化處理及修復，參與回收利用行業標準的制定，與制造企業無縫對接，建立綠色智能回收系統。通過企業協同提高居民參與分類回收的準確率，降低回收的人工成本及時間成本。

(三)居民與政府互動

居民利用該系統及時了解國家關于包裝廢棄物回收、處置的法律法規，利用平臺提供的視頻、音頻、圖片資料及時學習并掌握分類方法，做好包裝廢棄物的資源化的中間環節，同時利用平臺數據監督制造企業的生產環節、循環利用、末端處置等全程處理；政府部門利用該系統，通過城市大腦監督居民社會責任的履行情況，指導居民正確參與包裝廢棄物資源化利用。

(四)非政府組織協同服務

利用城市大腦及時獲得包裝廢棄物資源化的信息，積極參與城市大腦的基礎設施建設，設立包裝廢棄物智慧回收利用的裝置，廣泛參與垃圾分類法律法規、知識、技術的宣傳與推廣，協助政府部門監督企業與消費者的責任履行情況。

五、基于城市大腦的包裝廢棄物資源化工作流程

基于城市大腦模型構建包裝廢棄物資源化系統的工作流程如下：

第一，通過二維碼、APP及時獲得包裝物的生產材質及包裝廢棄物的處置說明；

第二，利用大數據技術和云計算技術及時掌握包裝物的物流及處置信息；

第三，利用人工智能、計算機視覺等算法將包裝廢棄物資源化或末端處置信息通過城市大腦實現大共享；

第四，通過數據挖掘與處理對處置過程和結果建立評價模型，形成智能決策系統，如完善法律法規、預算加大的財政投入、提高宣傳和推廣力度、進行財務審計、完善監督機制等。

六、結論

利用城市大腦構建包裝廢棄物資源化系統是垃圾分類治理中的創新路徑，是將現代科學技術應用于生態環境治理的具體體現。基于智慧城市建設，利用城市大腦構建包裝廢棄物資源化系統，并在此基礎上深入分析了該系統應該具備的主要功能及業務處理流程，旨在利用建設智慧城市的時代契機，通過技術創新充分發揮參與垃圾分類治理主體的優勢，提高包裝廢棄物資源化利用的效率。