“互聯網+”校園智能分類垃圾箱設計研究

程靖雯 阿依努爾·曼麥提

新疆科技學院信息科學與工程學院 新疆庫爾勒 841000

城市生活垃圾處理不當會造成環境問題，與此同時還有資源浪費的問題，嚴重影響城市的可持續發展，因此推行垃圾分類顯得尤為重要。高校是人員密集的場所，每天會產生大量生活垃圾，生活垃圾的堆積不僅會對身體健康產生影響，也會出現一系列的生態環境問題，基于校園內宿舍樓的生活垃圾隨意堆放，加上受庫爾勒的大風天氣影響，增加了回收垃圾的難度，垃圾以怎樣的方式進行回收，成為了需要研究的問題。本文以垃圾分類理念作為依托，試圖制作智能分類垃圾箱并在校園內投入使用，在解決校園內垃圾堆放問題的基礎上達到美化校園環境的目的。

1 研究現狀

校園作為重要社區生活場景，每天產生的生活垃圾不容小覷。有統計數據顯示，大部分高校學生贊同在垃圾分類回收中垃圾排放者應發揮最大作用，而垃圾投放群體中會進行垃圾分類投放的學生僅占32.5%，想要這樣做但不會分類的占10%。這就表明，接受高等教育的大學生有相當一部分是有意進行垃圾分類投放的，不會分類投放的學生，一方面是自身主動性不高，傾向于被動接受垃圾分類知識宣傳，另一方面揭示了高校垃圾分類知識宣傳工作不足。上海作為強制垃圾分類的首個試點城市，上海的高校自然也強制實行著垃圾分類，而全國其他高校并未真正強制實施生活垃圾分類。一方面是因為雖然大部分高校都設有分類垃圾箱，但大部分的學生并未按要求做到分類，還是隨意丟棄垃圾，分類垃圾箱形同虛設；另一方面是由于學校未能將分類的垃圾按要求分類回收，集中收集導致垃圾再次被混合。

新疆科技學院的教學樓、學生宿舍樓下和路邊使用的是普通混合收集的垃圾箱，沒有垃圾分類的意識；食堂對垃圾只是進行了簡單的分類，在垃圾箱上張貼紙張將垃圾箱分為裝剩飯的和其他垃圾，仍有少部分學生會因沒看清或在匆忙的狀態下而扔錯。經在新疆科技學院內按宿舍樓發放問卷，共12棟學生宿舍樓，每樓發放50份問卷隨機抽樣調查，統計結果顯示86.7%的學生愿意實行垃圾分類，44.17%的學生害怕對垃圾分類錯誤，而僅有16.3%的學生對垃圾的分類十分清楚。

2 以新疆科技學院為例的PEST分析

2.1 政治(Politics)

為深入貫徹黨的十九大精神，推進資源全面節約和循環利用，根據《國務院辦公廳關于轉發國家發展改革委住房城鄉建設部生活垃圾分類制度實施方案的通知》(國辦發〔2017〕26號)要求，經研究，教育部辦公廳等六部門決定在各級各類學校實施生活垃圾分類管理，下發通知對象為各省、自治區、直轄市、新疆生產建設兵團教育廳(教委、教育局)、黨委宣傳部、發展改革委、環境保護廳(局)、住房和城鄉建設廳(局)、機關事務管理部門，部屬各高等學校，因此，在推廣使用智能分類垃圾箱方面有一定政策支撐。

2.2 經濟(Economy)

中國互聯網絡信息中心(CNNIC)在京發布第48次《中國互聯網絡發展狀況統計報告》顯示截至2021年6月，我國網民規模達10.11億，大學生的比例也日益提高，使用互聯網的人群中27%是學生。這充分表明了大學生群體正逐漸成為中國互聯網的主力軍，同時也是互聯網經濟的核心使用者和消費者。校園經濟是市場經濟重要的一個組成部分，學生的消費和市場需求，從學校場景到校外場景，再到互聯網，都是不可被忽視的，在校園經濟中增大科技投入，是科學技術和教育的有機結合，因此投入使用智能分類垃圾箱可以起到良好的教育作用。

2.3 社會(Society)

校園作為重要社會環境之一，可以說是一個小型社會的縮影，目前新疆科技學院在校人數達到一萬多，年齡分布以18～22歲為主，加上教師在內包括青年、中年和老年各個年齡階段。在學校生活每天會產生生活垃圾，食堂和超市每天也會產生廚余垃圾和可回收垃圾，數量龐大，如不加以分類再回收會造成一定資源的浪費。庫爾勒市經常刮大風，普通垃圾箱易被吹翻，不易收集，而智能分類垃圾箱因材質特殊有一定重量，又能鎖住垃圾，可以很好地解決這個問題。

2.4 技術(Technology)

當今世界科技迅猛發展，從互聯網時代逐步過渡到物聯網時代，在我國“物聯網智能硬件+移動端軟件+云端智能”的結合已經運用得十分普遍。智能分類垃圾箱的掃碼解鎖技術就是運用物聯網和移動設備端結合，通過云端提供信息交互服務，實現掃碼解鎖等功能。

3 智能分類垃圾箱設計

3.1 設計思路

在校園內各處投放智能垃圾回收箱，整個箱體分為四個單獨的回收箱，能分別回收有害垃圾、可回收垃圾、干垃圾和濕垃圾，回收箱上有二維碼，需要使用時可用微信掃碼進入“回收助手小程序”解鎖垃圾箱。

智能垃圾回收箱采用密封防水、耐摔耐火的材料，具備感應功能，如果要投放的對應垃圾箱已經裝滿，則掃碼解鎖時小程序提示垃圾已滿。在掃碼扔完垃圾后點擊“完成”回收箱才自動上鎖，防止夾手。

3.2 主要功能

3.2.1 小程序的功能

(1)可查詢垃圾屬于哪個分類，輸入垃圾名稱即可搜索所屬分類。

(2)選擇“投入”按鈕投入垃圾，輸入剛剛投入的垃圾名稱并拍攝圖片，系統會根據輸入名稱與圖片進行核實。核實無誤后根據投入物可回收利用的程度自動獲取相應積分，該積分可兌換各種物品(包括生活用品、學習用品、電子科技產品)、考證考級學習資料或餐飲優惠券等。如果出現扔錯垃圾的情況，第一次將警告，第二次將扣除垃圾相應積分。

(3)如系統核實投入垃圾與所屬分類不符，小程序會顯示“該垃圾不屬于這里”的提示彈窗。

(4)投完垃圾后點擊“完成”垃圾箱才關閉。

3.2.2 智能分類垃圾箱

(1)會自動上鎖，需掃碼解鎖。

(2)如小程序顯示“該垃圾不屬于這里”的提示彈窗，則垃圾箱不會開啟仍然是上鎖狀態。

(3)具備感應功能。利用紅外傳感器，當感應到垃圾箱內部已裝滿時，如有人使用小程序點擊“投入”按鈕，小程序則彈出“垃圾箱已滿”的提示彈窗，垃圾箱不會開啟仍然是上鎖狀態。

3.3 開發環境

(1)微信小程序：使用微信開發者工具進行開發，搭建小程序框架。

(2)圖像識別：依托百度智能云平臺實現圖像識別功能，通過獲取asscee_token，利用wx.request方法，請求百度API的URL地址，請求方式按要求是POST方式。然后分別編寫了請求完成、請求成功、請求失敗的回調函數，最后請求百度圖片識別的API接口，即可完成圖像識別的功能。

(3)圖像獲?。和ㄟ^微信提供的“從本地選擇圖片或使用相機拍照”的接口wx.chooseImage獲取圖片，可調用手機相機和相冊，即可完成圖像獲取的功能。

(4)IR障礙物傳感器(紅外傳感器)：根據紅外反射原理圖1來檢測障礙物，當沒有物體時，即垃圾箱內垃圾未達到一定高度，紅外接收器不接收信號；當前方有物體阻擋并反射紅外光時，即垃圾箱內垃圾達到一定高度，紅外接收器將接收信號。紅外傳感器按以下順序工作：①IR源(發射器)用于發射所需波長的輻射。這種輻射到達物體并被反射回來。②反射的輻射由IR接收器檢測。③然后，IR接收器檢測到的輻射會根據其強度進行進一步處理。

圖1

(5)智能鎖：采用“端—云—用戶”三位一體的應用架構圖2，首先，用戶通過手機微信掃智能垃圾箱上的小程序二維碼，向云端發起解鎖請求。其次，云端會對用戶和智能垃圾箱的信息進行核查，完成核查后將解鎖的指令發送給智能垃圾箱智能鎖，智能鎖開啟后向云端返回“解鎖成功”的信息，云端收到后立即通知用戶手機。

圖2

4 智能分類垃圾箱的應用

目前國內的智能分類垃圾箱大致是兩種趨勢，一是走向“智能化”路線，二是僅僅針對垃圾箱的外形、色彩或者部分結構進行改造。前者在使用上增加了成本，后者并未在根本上實現垃圾分類。所以我們的智能分類垃圾箱的設計綜合上述的兩種垃圾箱的設計，既采用了智能化的路線，又對結構進行了改良，盡可能在控制成本的前提下設計出大眾滿意度高的智能分類垃圾箱。智能分類垃圾箱是根據社會發展需要而提出的項目，既是為高校服務，也是為社會大眾服務。因此，首先在高校內大力宣傳和倡導垃圾分類，并介紹智能分類垃圾箱的使用方法，當分類效果達到一定程度之后就可以將這款智能分類垃圾箱向社會推廣，根據需要在一些特定的場合投放使用，為大眾提供服務，同時可以在網上進行銷售，通過電子商務拓寬市場。另外，我們在初投放使用的階段可以通過積分獎懲的方式來吸引更多的人來使用，提高大家使用的積極性，同時讓大家對垃圾分類有更好的認識，促使大家養成垃圾分類的好習慣。

結語

相比傳統垃圾箱，智能分類垃圾箱能使學生們養成垃圾分類的習慣，并科普關于垃圾分類的知識。推行垃圾分類不僅會對環境和資源等方面有著積極影響，還會使得人們意識到垃圾分類給生活帶來的好處，借此提升自己的道德修養，久而久之，節約和垃圾分類的思想觀念會慢慢在腦海之中深耕加固。高校實施垃圾分類對建立資源節約型和環境友好型社會有著重大意義，由高校入手更容易在全國范圍內推廣，不僅提高了學生的環保意識，垃圾分類也是人文精神的一種展現。垃圾一方面破壞生態環境，侵占土地資源；另一方面垃圾包含多種有用物質，如果這些校園垃圾資源可以被分類回收，不僅能防止環境污染，減少校園垃圾量，以提升環境質量，而且推動資源回收再利用也將是一筆可觀的財富。所以培養垃圾減量化、資源回收的正確觀念及習慣，落實校園環保教育意義重大。