基于物联网的居民小区垃圾分类收集系统

陈冠泽 曾传球 陈玉芳

（华南农业大学广东广州510000）

基于物联网的居民小区垃圾分类收集系统

陈冠泽 曾传球 陈玉芳

（华南农业大学广东广州510000）

本团队首先通过实地调查和资料汇总对广州市居民小区垃圾分类处理体系现状作了简要分析,在此基础上设计了基于物联网的居民小区垃圾分类收集系统,以便为广州市及其他省市居民小区进行第一个垃圾分类收集环节管理决策提供参考及实际应用。并随着经济的发展和人们垃圾分类意识的提高，基于物联网的居民小区垃圾分类收集系统可以从发达的家庭小区推广到各城镇家庭社区，最后覆盖农村各家庭，从而加快我国建设资源节约型、环境友好型社会，促进环境和经济的可持续发展。

分类垃圾袋；自动分类垃圾桶；垃圾分类收集系统

目前，全世界每年垃圾产生量以8.24%的速率增长，约是世界经济增长速度的2.5～3倍。其中城市是垃圾的主要生产者，又是垃圾的主要受害者。在中国，作为城市公害的生活垃圾带来的污染问题日益严重[1]。

广州作为一座现代化的大都市，每天都会产生大量的城市生活垃圾，这其中有很多是具有再次利用价值的废旧物质，实现生活垃圾资源化，将会对广州经济、社会、环境等方面产生巨大的效益。

生活垃圾分类处理体系是一个复杂的系统。从结构上看,它包括垃圾分类收集、垃圾分类运输、垃圾分类处理以及垃圾分类回收4个环节。笔者认为，实现广州生活垃圾分类处理需从源头做起，通过垃圾自动分类收集是解决垃圾分类问题的有效对策之一。

1 垃圾分类收集系统设计思路

首先按国家的4种颜色垃圾分类标识进行分类垃圾袋的设计，然后进行垃圾桶分类系统技术设计（太阳能供电系统、颜色识别感应器、无线通信模块、红外感应装置、单片机软件设计等），最后进行自动分类垃圾桶的设计。

图1 分类垃圾袋

主要流程：家庭使用分类垃圾袋装好对应的垃圾，然后把垃圾袋放在垃圾回收箱的入口上，颜色识别器识别颜色完毕后，单片机对电机进行控制，使挡板自动调好入口下方的倾斜方向，打开入口让垃圾袋下落在挡板上，然后垃圾袋滑到相应的分类空间里。但垃圾桶内的垃圾达到一定容量之后，垃圾桶会感应并通过通信模块发送信息到回收人员的控制主机中，然后回收人员可以准确快速地进行回收。

图2 设计主要流程

图3 自动分类垃圾桶结构简图

2 垃圾分类收集系统科学性、先进性及独特性

2.1 科学性

分类垃圾袋存放在纸巾套里，面积小，容量大；折叠成“纸巾”形状放入纸巾套里面，即可随身携带，同时方便发放给各家庭进行垃圾分类处理。

自动分类垃圾桶采用51单片机为控制核心，中间的挡板倾斜度固定，通过颜色传感器判断垃圾袋颜色后，通过控制电机旋转其下方的支撑轴来改变倾斜的方向，在垃圾袋落下后可以顺着挡板滑到相应的垃圾容器中。

下方的容器一分为四，每个独立的垃圾箱呈圆台状，每个垃圾箱下方都装有轮子方便移动，且容器表面颜色对应该类垃圾，对回收人员来说非常的方便。

在每个独立垃圾箱的上缘装有红外装置，实时监测是否满箱，任意一个满箱将会触发wifi通信模块，将回收请求发送到控制中心，再由控制中心调配回收人员前来回收，让垃圾回收更有效率。

自动分类垃圾桶将采用太阳能供电，内置蓄电池，在阴雨天也能工作。

2.2 先进性

项目设计的自动分类垃圾箱，省却了人们判断的成本，而垃圾满箱后会发出回收通知，提高了效率。

太阳能供电，将可持续能源技术与环境保护相结合，提倡建造绿色生活、低碳生活，具有一定的经济、社会与环境效益。

此外，垃圾箱无需手动打开盖等操作，更加卫生安全。

2.3 独特性

利用颜色进行分类判断可以有很多设计，但本设计的独特之处是仅需一个电机即可完成分类动作，更加节能。此外自动分类垃圾箱是一体的，但包含了四种垃圾箱，整体占地面积更小。

3 垃圾分类收集系统的应用价值

3.1 环境效应价值

直接回收垃圾中的可以再次利用的资源，使垃圾中的可燃物或是有机物间接的转化成为电、热等可再生资源或者是农业生产用肥等，并且能够起到减少进入填埋场的垃圾总量，缓解垃圾处理过程对土地资源的占用等效果。

3.2 经济价值

一方面是通过垃圾分类和垃圾源头减量，使垃圾的转运量和运输车次减少，从而起到使垃圾的运输成本降低，垃圾运输费用减少的效果；尤其通过监控垃圾存量实现智能通信定时定点回收，极大地减少人力资源和社会必要劳动时间；另一方面是可以在垃圾进行分类处理的过程中，对纸类、金属、塑料等可以再次利用物质进行回收并再次利用，从而创造经济效益。

3.3 文化宣传价值

可以通过向小区各家庭派发纸巾形状环保袋，建设智能自动分类垃圾桶，宣传垃圾分类意识、绿色文明环保的生活理念，实现绿色美丽园区的建设，共同维护清洁美丽的城市面貌。

随着经济的发展和人们垃圾分类意识的提高，这种基于物联网的居民小区垃圾分类收集系统可以从发达的小区推广到各城镇家庭社区，最后覆盖农村各家庭，有利于加快我国建设资源节约型、环境友好型社会，促进环境和经济的可持续发展，实行绿色发展战略。同时，未来十年，随着第四次工业革命即将到来，基于物联网的居民小区垃圾分类收集系统将会升级以网络技术为基础的垃圾分类收集系统，同时具有感知、分析、决策、控制等功能，将先进的制造技术、信息技术和网络技术更加深度地融合。

[1]李宇军．垃圾，城市的毒瘤［J］．中国科技纵横,2004(9)．

广东攀登计划项目。

图5

2.5 效果与推广经过努力，10kV便携式应急工具箱终于研制成功了（见图6）。

在实际工作中使用该应急工具箱，能使准备工具的时间控制在15分钟之内且毫无遗漏，箱体能适用于现有各种工器具的放置，在故障巡视和处理中使用率达100%。在日常的工作中将10kV便携式应急工具箱进行推广运用。

图6