基于物联网的垃圾智能分类回收系统的研究

吴凡，孙颖，贾长青

（天津市方卫信息系统工程技术有限公司，天津300384）

基于物联网的垃圾智能分类回收系统的研究

吴凡，孙颖，贾长青

（天津市方卫信息系统工程技术有限公司，天津300384）

以物联网技术为基础，对垃圾智能分类回收系统进行了深入研究，并从硬件和软件2个方面描述了系统的实现过程。系统通过智能垃圾箱实现垃圾的智能分类，建立常态化的回收奖励机制，规范垃圾运输、处理、调度等，实现对垃圾的科学分类和回收利用；系统使用太阳能辅助供电，并且还提供广告投放、无线接入等增值业务，进一步降低运营成本。通过应用该系统，可以促进居民垃圾分类意识的增强，并可以整合垃圾循环利用的产业资源，有利于避免二次污染的发生，为政府解决垃圾处理问题、构建绿色循环经济提供了一种高效的信息化管理手段。

物联网；垃圾分类回收；智能垃圾箱；智能分类

目前，我国正处在经济快速发展的阶段，城市化速度居世界前列，城市数量和规模不断扩大，城市生活垃圾数量也随之在迅速增加，它不仅影响城市景观，造成“垃圾围城”的现象，同时也对环境造成了严重的污染，对居民的健康构成威胁。垃圾处理已成为城市发展中的棘手问题。而解决这一问题的前提就是，进行全社会性质的、科学的垃圾分类回收再利用，建立绿色循环经济。而垃圾分类回收是实现垃圾资源化的前提条件，是建立绿色循环经济的最基本出发点。然而，我国的垃圾分类回收机制与发达国家相比起步较晚，存在垃圾分类体系不完善、分类标准不统一、居民垃圾分类意识不高等诸多问题。目前，我国垃圾的回收主要是以个体从业人员上门回收为主，再交由垃圾回收场站分类回收，最后由企业进行再利用，在垃圾运输、处理过程中，也存在管理不规范等问题，极易造成二次污染。因此，本文就这一问题进行了深入研究，通过物联网技术构建一套针对垃圾的智能分类回收、循环利用的系统，促进全民垃圾分类意识的增强，来改变城市垃圾的分类、收集方式，完善城市生活垃圾处理手段，建立绿色循环经济。

1 系统硬件设计

系统的设计宗旨是通过系统对居民的奖励、宣传等多种手段，来提高环保意识，促进垃圾的分类与回收，同时通过提供广告投放、无线接入服务等业务，维持自营，提供一套行之有效的管理流程，整合产业链，使垃圾处理、利用更为规范化、专业化，避免二次污染的发生。系统硬件由大屏操作终端、智能垃圾箱和应用服务器等组成。

1.1 大屏操作终端

日常可以播放公益、商业广告，各类宣传教育的多媒体内容等，提供广告投放等增值服务。当有人需要扔垃圾时，在大屏前刷卡、选择所扔垃圾的类别，大屏下方会自动打印出一张二维码，用户将二维码直接贴在垃圾袋上，用作标识。

1.2 智能垃圾箱

智能垃圾箱采用太阳能供电，可以通过有线通讯、3G/4G移动通讯等方式接入到以太网，与远程服务器通讯，同时其本身还带有无线接入系统，用于实现区域无线网络的覆盖，为居民提供无线接入以及其他增值服务。智能垃圾箱内有相应的传感器，可以感知目前是否已满。如果达到预定值，就会给服务器发送信息，并由车辆调度系统向附近车辆发出清运信息。

垃圾箱带有分类识别功能，将垃圾袋上的二维码在垃圾箱上的扫描区域扫一下，相对应分类的垃圾箱的门会自动打开，指引扔垃圾。垃圾清理人员收垃圾时，垃圾箱内胆可通过滑道直接拉出，大大减少垃圾运输人员在收集、运输、分类等方面的工作量。

1.3 应用服务器

应用服务器用于为手机应用APP、微信平台、线上支付及消费、管理软件提供运行环境。

2 系统软件设计

系统软件结构如图1所示。系统主要由基础与支持部分、业务管理部分2个主要部分组成。

2.1 基础与支持部分

该部分提供整体功能服务、对整个系统起到整体调度、统一的资源安排等功能，提供统一的功能接口；对所有的外围设备（大屏、垃圾箱、运输车、手机APP等）进行管理，比如数据更新、错误告警等；对整个系统的所有基础数据、业务数据、交易数据、日志数据进行统一的存储与管理。

提供整体用户信息、垃圾信息、分类信息的存储与管理，金融兑换与支付接口、短信管理；提供整套系统中的各类广告的分发与管理；提供大件垃圾预约信息推送与管理功能支持、各类设备对此类功能的调用接口。

2.2 业务管理部分

对垃圾分类回收流程进行调度、管理，主要流程如下：每个大屏终端内有一个射频读卡器，每户发放一个标识身份的IC卡。当用户需要扔可回收垃圾时，先在大屏上刷卡，大屏就会记录下磁卡信息，根据用户的垃圾分类选择，就会自动打印出一个二维码。该二维码中有投放垃圾人的个人信息、垃圾名称或分类名信息等。最后将该二维码直接粘贴到垃圾袋上。有些大件垃圾可以在这里或通过手机预约，然后由后台处理，直接通知垃圾清运人员上门收取。

将垃圾扔到垃圾桶之前，在智能垃圾箱上扫描垃圾袋上或手机APP上的二维码，相应分类的垃圾桶的门会自动打开，扔垃圾，自动关门。进入到分拣流程，管理人员通过二维码的扫描来确认分类信息是否正确，并根据实际情况为用户增加相应的兑换金额。如果不属实，则以此时垃圾分检的情况为准。可兑换金额由分检人员手工修改，然后打入其已绑定的银行账号。在交易结束后，会发送一个短信，告之用户本次涉及到的垃圾名称、分类名、数量金额及总金额。

用户可以通过系统、手机APP实现账户管理、交易查询、商品兑换、积分提现等功能。图2所示为系统业务流程。

图1 软件结构图

图2 业务流程图

3 结束语

本文以物联网技术为基础，对垃圾智能分类回收系统的实现进行了深入的研究，目前已在部分社区试点应用，取得了良好的效果。通过该系统建立完善、易用的垃圾分类、奖励回收机制以及智能调度、监管措施，实现垃圾的智能分类回收、循环利用。通过科技手段提升了居民垃圾分类回收的乐趣，对居民的垃圾分类意识的增强有着极大的推动作用，并为政府管理垃圾循环利用产业资源提供了一种高效的信息化管理手段，有利于避免二次污染的发生。此外，系统使用太阳能辅助供电，并且还提供了广告投放、无线接入等增值业务来进一步降低运营成本。该系统适合我国国情，可以很好地解决垃圾分类回收、循环利用的难题，具有极大的推广价值。

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〔编辑：刘晓芳〕

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10.15913/j.cnki.kjycx.2017.14.048

2095－6835（2017）14－0048－03