實名可追溯智能垃圾分類管理系統設計與實現

收稿日期：2023-08-15

DOI：10.19850/j.cnki.2096-4706.2024.03.004

摘" 要：文章對我國大部分城市采用的定時定點投放、督導員現場督查的垃圾分類模式進行了研究，針對投放時間受限、人力成本高、異味滋生、居民滿意度下降等難題，借助物聯網、大數據等新一代信息技術手段，自主設計研發一種可追溯付費的垃圾分類管理系統，系統以手機號作為用戶接入系統的身份認證，實現實名制投放。實現了垃圾分類投放實名、可追溯、產廢者付費、不限時和無人監管的目的，建立了智能化、信息化的垃圾分類生態圈。

關鍵詞：垃圾分類；實名制；可追溯；不限時；無人監管

中圖分類號：TP311" 文獻標識碼：A" 文章編號：2096-4706（2024）03-0017-05

Design and Implementation of Real Name Traceable Intelligent Garbage Classification Management System

LIU Juanjuan

（Everbright Environment Technology （China） Co.， Ltd.， Nanjing 211102， China）

Abstract： This paper conducts a study on the garbage classification mode adopted by most cities in China， which includes fixed time and fixed placement， and on-site supervision by supervisors. In response to the challenges of limited placement time， high labor costs， odor breeding， and decreased residents' satisfaction， it independently designs and develops a traceable and paid garbage classification management system using new generation information technology such as the Internet of Things and Big Data. The system uses a mobile phone number as the user's identity authentication for accessing the system to achieve real name placement. It achieves the goal of real name， traceability， payment by waste producers， unlimited time and unmanned supervision of garbage classification and placement， and establishes an intelligent and informatization garbage classification ecosystem.

Keywords： garbage classification; real name system; traceability; unlimited time; unmanned supervision

0" 引" 言

隨著國民經濟的快速發展和人民生活水平的提高，每天都在產生上百萬噸的垃圾，中國正面臨著垃圾圍城的困境，需要通過從源頭上進行垃圾分類與循環利用解決這一問題[1，2]。

2000年6月，原建設部確定將北京、廣州、上海等8個城市作為全國垃圾分類首批試點城市，但由于民眾缺乏垃圾分類意識、垃圾分類宣傳不到位、政府監督力度不足等問題，使得2000—2008年間，首批試點城市中有2/3的城市垃圾分類率低于15%，甚至有部分城市垃圾分類率不足5%[3，4]。2017年3月，國家發展改革委、住房城鄉建設部在《生活垃圾分類制度實施方案》中明確確定了46個生活垃圾強制分類試點城市，根據實際城市生活垃圾情況，因地制宜推出差異化垃圾分類模式[5，6]。

針對目前上海、浙江等地為代表推行的垃圾分類模式運行過程中出現的人力成本高、投放時間受限、異味滋生、居民滿意度降低等問題，本文基于政府、市場和民眾多方積極參與的垃圾分類理念，借助互聯網+等新一代信息技術手段，建設實名可追溯智能垃圾分類管理系統，為用戶提供24小時不限時服務，實現垃圾分類投放實名制、可追溯、不限時和無人監管，建立智能化、信息化的垃圾分類生態圈。

1" 垃圾分類智能管理系統框架

根據學者對垃圾分類復雜多樣的影響因素進行探討的相關研究，得知提升垃圾分類回收體系中的軟硬件水平有利于居民分類意識和社會約束力的長久性[7-9]。基于政府、企業主體和民眾多方共同參與的垃圾分類處理機制理念，在政府垃圾分類政策規范指導下，借助互聯網+等技術手段，結合垃圾分類實際需求，設計研發以企業和民眾為主體角色的實名可追溯智能垃圾分類管理系統。針對企業市場主體，設計智能垃圾分類管理系統、智能運維軟件系統和監控分析數據大屏，面向居民用戶主體設計微信用戶小程序系統。該系統解決了目前行業內存在的垃圾分類投放時間受限、人力成本消耗大、異味滋生、居民滿意度降低等問題。

實名可追溯垃圾分類系統采用接入層、服務層和應用層三層架構，具體如下：

1）接入層：最底層，包括終端設備和數據接入程序。

2）服務層：中間層，包括數據接口服務和存儲服務，通過協議和設備層進行對接，并提供相應的數據接口供應用層使用。

3）應用層：上層應用，包括業務管理平臺、運維APP、公眾號、用戶端APP和監控分析數據大屏等上層應用，框架圖如圖1所示。

圖1" 實名可追溯垃圾分類智能管理系統框架

智能垃圾分類管理平臺整體采用前后端分離技術。后端服務采用Java技術棧開發，后端服務主要技術框

架：SpringBoot、MyBatis-Plus、MySQL、Shiro、JWT；

前端頁面主要技術框架：Vue、Vuex、Vue-Router、Ant-Design-Vue。后端開發工具采用Intellij IDEA、Navicat；前端開發工具采用Intellij Webstorm、微信開發者工具和DataV數據可視化工具。

2" 實名可追溯垃圾分類管理軟件系統設計實現

2.1" 智能垃圾分類管理平臺

近年來，我國加速推行垃圾分類制度，全國垃圾分類工作由點到面、逐步啟動，并在《生活垃圾分類制度實施方案》中明確提出了可操作性強的垃圾分類模式，考慮到中國人口眾多，民眾素質不一，方案中提出了大類粗分模式[10]。

智能垃圾分類管理平臺以項目為主體進行權限設置，實現項目數據的隔離。單個項目的管理員僅能設置管理自己項目的數據，如果想查看其他項目數據，需要系統超管增加權限；管理層擁有超管權限，可以查看管理所有項目的數據，智能垃圾分類管理平臺主要功能模塊如圖2所示。

具體內容如下：

1）項目信息。用于配置、顯示項目的名稱、描述、積分模板等基本信息，積分模板需要在“基礎配置”模塊中配置后，在項目基礎信息配置時才能選擇。

2）基礎設置。小區設置：包括小區名稱、所屬行政區域、地址、樓棟數、配置運維人員、設計戶數、實際入住戶數等信息。小區信息列表右側操作欄可以對該條信息進行編輯和刪除。配置的垃圾類型：可添加垃圾類型設置，包括垃圾類型名稱、設備傳輸編號、所屬垃圾類型、積分單價、積分上限等信息。配置的積分模板：積分模板用來設置用戶投放垃圾獲得的積分數額，并可選擇按次數和按重量的積分獲得形式。正在應用的積分模板不可刪除。垃圾袋生產：生成的垃圾袋信息，點擊新增可以生成垃圾袋信息，可勾選垃圾袋的種類，填寫垃圾數量。即可生成指定垃圾類型和數量的垃圾袋，生產垃圾袋后，右側操作可選擇導出Excel表格，查看到垃圾袋的詳細信息。積分等級計算：分揀流程中，會對垃圾投放情況進行打分，不同的分數對應不同的積分獲得比例。點擊新建可新建積分的等級和計算比例。

3）用戶管理。用戶管理：顯示該項目下的所有用戶，可錄入新的用戶，也可先導出Excel模板表格，在表格中填好信息后，再導入用戶管理頁面中。可以查看該用戶的積分詳情，也可以對該用戶信息進行編輯和刪除。投放管理：顯示所有投放記錄，對垃圾的每個流轉節點進行記錄，記錄垃圾的投放人、投放設備、垃圾信息、收運信息、分揀信息和結算信息。交易管理：顯示售袋機中的交易記錄，包括售袋機的設備信息、交易信息、消費者信息等。結算管理：垃圾收運、分揀后的結果都在結算管理的頁面顯示，管理員需定期在結算管理中，對已分揀未結算的垃圾進行積分結算。可勾選單條結算，也可多條結算。

4）設備管理。分類箱管理：顯示已經錄入的分類箱列表信息。管理員通過新增和快速克隆的功能實現設備錄入。兌換機管理：可以錄入新兌換機的信息。包括設備名稱、序列號、所屬片區、位置等信息。兌換機列表中操作欄可以對該條設備信息編輯、刪除、增加兌換機商品。故障記錄：顯示分類箱故障記錄，切換標簽可以查看兌換機故障機記錄，顯示故障設備信息、故障原因等。右側操作可以修改設備故障信息。

5）運營管理。人員設置：顯示人員列表，在此頁面中新增配置人員，將角色安排到人，錄入人員的信息，包括負責的區域、手機號、個人信息等。人員用此手機號和原始密碼登錄運維APP開展工作。人員列表中負責欄可以點擊查看該人員負責的區域，操作欄可以對該角色進行編輯、刪除和重置密碼。功能清單：顯示功能清單列表，此頁面中功能清單為已經配置好的運維APP中的功能清單，提供角色設置中的功能清單勾選列表。設備分布：點擊查看設備概覽。

6）統計分析。從積分、用戶參與率、投放正確率、紅黑榜等多個維度進行分析。

7）商城管理。顯示商品列表，在此頁面中配置商品，錄入商品信息對商品進行上架。上架的商品會在用戶小程序中的積分商城中顯示，用戶可以在積分商城中進行兌換。商品可設置積分下限，主要用戶兌換后的積分大于該積分下限，可以兌換商品，對訂單進行管理。

2.2" 用戶微信小程序

隨著我國新型城鎮化進程的加快，我國超過一半的城市被生活垃圾包圍[11]。城市生活垃圾分類是破解“垃圾圍城”的重要措施，基于垃圾源頭，協調政府強制性、民眾自主性、企業激勵性等措施，克服垃圾分類難問題[12]。

針對我國居民普遍存在“不想分類、懶得分類、分類標準難把握”等分類痛點問題[13]，借助互聯網+手段，本文設計“無廢生活|光大智能垃圾分類”微信小程序供居民使用，用戶無須重新注冊，使用方便快捷。垃圾分類微信用戶小程序以戶為單位，居民用戶通過注冊獲取自家獨有二維碼，在進行垃圾分類投遞時，通過微信小程序掃描垃圾袋上的二維碼，將垃圾袋與居民家信息進行綁定，建立居民家庭垃圾分類檔案，利于垃圾溯源。微信用戶小程序同時為居民用戶提供分類指南、投放指南等分類信息，指導用戶進行正確的垃圾分類，解決居民用戶不會分、分類難等難題。用戶可以通過投遞碼開啟分類箱設備門，進行垃圾投放，投放完成后，垃圾箱門會自動關閉。用戶進行垃圾分類投放會獲取一定的積分，獲取的積分可以在積分商城兌換分類垃圾袋及日常生活用品，當積分不夠時，用戶需要自己支付購買垃圾袋，用戶微信小程序如圖3所示。

2.3" 智能運營APP

城市生活垃圾處理主要包括收儲、運輸、中轉和處理四部分，其中收儲和運輸所占比例高達70%～

80%[14]。蘇州市針對分類后的玻璃、有害垃圾等實行單獨運輸，并在垃圾分類收集點設置運營時間告知牌[15]。杭州市垃圾分類采取定時定點投放模式，居民需要在規定的時間范圍內將垃圾投放進垃圾分類箱，小區保潔人員在規定的時間內將各垃圾分類桶集中到小區的環衛集置點，最后由垃圾清運車進行清運[16]。

本文針對定時定點投放運輸模式帶來的垃圾清運不及時導致的餐廚垃圾腐敗滋生異味、用戶體驗不佳等問題設計智能運營APP。運營APP具有搶單功能，能優化收運分配、提升參與率；滿倉報警，可及時提醒收運，提高設備利用效率；故障工單，通過派發故障工單，提醒運維人員及時運維，保證設備正常運行，提升用戶滿意度。智能運營APP設計開發自動結算、手動結算、批量結算等功能，支持多樣化的積分獎勵方式，根據項目地方垃圾分類政策和項目實際需求，細分可回收物，提供分揀和結算功能，根據回收物當天的市場價格給予相應的積分獎勵，智能運營APP如圖4所示。

圖3" 用戶微信小程序" " " " " 圖4" 智能運營APP

2.4" 監控分析數據大屏

數據大屏可視化展示系統指的是用在大數據領域前端實時顯示的顯示屏，在當前數字化經濟興起的今天越來越普及，數據可視化大屏是未來主流的顯示平臺，在推進行業進步及發展的過程中越來越重要。垃圾分類大數據中心具備數據存儲、數據挖掘、數據分析能力，實現海量設備數據、業務數據的存儲，能夠為垃圾箱和環衛車的動態分布提供數據基礎，為智慧環衛及五點一線模式推廣提供數據基礎。通過大數據、深度學習和神經網絡等技術進行數據分析與數據挖掘，得到分類垃圾最優清運時間，動態規劃清運路線[17]，調整設備分布量等數據，為城市垃圾分類運營奠定數據基礎。垃圾分類監控分析數據大屏通過IT技術對從數據中心獲取社區、設備、用戶、投放、分類、結算等基礎數據進行多維度的集合、整理、分析和展示，為政府和市場管理者提供實時可視化大數據平臺，為其決策提供強有力的數據支撐服務，做到“用數據說話、用數據管理、用數據決策、用數據創新”，監控分析數據大屏如圖5所示。

3" 結" 論

為了從源頭上實現資源可回收利用，減輕運營公司的運營成本，本文基于構建政府、企業主體和民眾多方共同參與的垃圾分類處理機制理念，借助互聯網+手段，結合各地垃圾分類市場和社會主體實際需求，設計研發針對政府、市場和民眾角色的實名可追溯智能垃圾分類管理系統，為用戶提供24小時不限時服務，實現垃圾分類投放實名制、可追溯、不限時和無人監管的目標，對垃圾分類政策落地，建立智能化、信息化的垃圾分類生態圈，推動我國垃圾分類的實施具有極其深遠的意義。

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作者簡介：劉娟娟（1989—），女，漢族，安徽亳州人，中級職稱，碩士研究生，研究方向：智能控制與圖像處理。