智能分类垃圾桶的应用研究

陈丹妮 郭玉青 蒙泽亮 翟少东

摘 要：本设计针对目前城市垃圾处理存在的诸多弊端，设计一款以垃圾分类和回收利用为宗旨，将互联网与人工智能技术相结合的智能分类垃圾桶。此智能分类垃圾桶能够快捷精准地进行垃圾分类，区别于传统分类垃圾桶，以及市面上有的功能单一的智能垃圾桶，就是在技术方面运用人工智能技术结合互联网的发展，解决垃圾分类问题，提高垃圾分类工作效率。同时也为有价值的垃圾提供二次利用的机会，减少资源浪费的现象，从而达到节约资源和保护环境的目的。

关键词：智能分类垃圾桶;人工智能;互联网

1 智能分类垃圾桶的研究背景及意义

随着人们物质生活需求的提高，产生的垃圾越来越多，而垃圾的处理存在诸多弊端，传统处理方式是填和焚烧处理，垃圾填埋的费用是昂贵的，处理一吨垃圾的费用大约在200至300元之间，仅仅北京市日产垃圾就有12000吨，目前面积在36平方以上的垃圾堆在北京五环路以内有七百多处，占地五百多万平方米，每年以3%-5%的速度增加。显而易见，填埋并不可取，而另一种垃处理方法就是焚烧，经过高温焚化后的垃圾虽然不会占用大量的土地，但它不仅投资惊人，而且会增加二次污染的风险。二恶英这一无色无味，毒性严重的脂溶性物质就是焚烧后产生的主要气体成分之一。无论填埋还是焚烧都是对资源无谓的浪费，不仅费用昂贵，而且回收利用率差，还污染环境，垃圾围城也不少见，给人们的生活也带来了极大的麻烦。对此中央虽然提出了垃圾分类的政策，但是往往流于表面，效果也不是很好。针对这一现象，我们想推出智能分类垃圾桶来改善目前现状。即回收可利用垃圾，顺带处理不可回收垃圾。我们的智能垃圾分类垃圾桶具有分选技术，资源回收后有加工厂，一个完整的链条形成，简化配置会留下智能物体检测，满溢报警，温度，电池供电，数据无线传输等集成一体足以满足日常需要，且安装对技术要求不高，更能直接在现有环卫垃圾桶上简单安装，后期运营照旧。设备智能，成本低，价格优惠，更能在现有设备上改造升级，有普及的希望。其实细算一下，垃圾分类是由政府推广，一线城市，二线城市，街道和各乡镇，基数之大，从成本上，智能回收垃圾箱需要整体地换显然不现实， 智能垃圾处理垃圾桶集成装置实时地通过互联网对垃圾进行处理和回收利用反倒会更贴近现实应用。对于发达国家来说 ，垃圾分类从上世纪70年代就已经开始，这使得当地的垃圾处理技术比较先进，发达国家通过垃圾桶的颜色来进行垃圾分类，不过复杂程度可想而知，智能分类垃圾桶以较小的成本将这些垃圾最大限度地进行回收而后转化为新能源，能让这些垃圾得到有效的处理，这样能减少对土壤的危害性，同时还能防止污染空气的现象，本文对自动化流水线处理垃圾做了详细的阐述。

2 智能分类垃圾桶的总体结构

本产品主要是基于人工智能和云服务技术，由电机、嗅觉传感器、单片机和红外对射模块等部分组成。可以自行判断垃圾种类并进行对应分类从而进行保存和处理，主要可以实现垃圾类型识别和自主分类，辅助功能有火灾报警、满箱提示、定位功能、简单地与客户进行语音对话提示用户操作步骤。智能分类垃圾桶的总体结构及材质简单介绍如下。

（1）品名：智能分类垃圾桶。

（2）规格：大型（1400*650*1600mm），中型（1000*400*1200mm），小型家用（800*200*1000mm）。

（3）内桶总容量：大型（200L），中型（100L），小型（50L）。

（4）材质：桶体以及上盖组件采用厚度1mm优质电镀锌板制作，局部采用1.2mm镀锌板，上盖后板装有透气散热装置及散热风扇，能够更好地保护内部电器元件，提高寿命。

（5）表面处理：外部箱整体采用户外塑粉静电喷涂，其工艺特点表现为较高的户外适应性，表面涂层坚固，不易脱落，抗紫外线以及耐候性强。

（6）内桶：内桶采用聚乙烯材料制成，市场通用性强，具有较好的耐酸，耐碱，耐腐蚀性等性能，同时内桶可与垃圾清运车配套，清理过程轻松、方便、快捷。

（7）粉碎处理器：通过小型直流或交流电机驱动刀盘利用离心力将粉碎腔内的食物粉碎后排入下水道。粉碎腔具有过滤作用，自动拦截食物固体颗粒，刀盘设有6个360度回转的冲击头，没有刀刃，安全，耐用，免维护粉碎后的垃圾颗粒直径小于两毫米，不会阻塞下水道和排水管。

（8）压缩处理器：甩干压缩处理器：通过物体压缩和化学压缩，将垃圾压缩成块状，方便储存和后续清理。

（9）智能垃圾投递装置：用户将垃圾投递完毕后，产品自动续重，利用人工智能AI嗅觉识别和物体识别技术将垃圾分离出不可回收垃圾后，对可回收垃圾进行称重，通过线上APP语音提示垃圾总重量，可回收垃圾总重量，计算可回收率，并且及时反馈到平台，方便做调查统计，用户可凭借此数据在线上APP兑换积分，当积分达到一定限額后，可按照一定的比例给用户提现至微信。

（10）防水设计，产品电器件安装处设有密封胶条，防水效果更好，寿命更长，可在户外使用。

3 智能分类垃圾桶的操作流程

智能垃圾桶的操作流程如图1所示。

智能垃圾桶使用起来非常简单，当垃圾桶的感应范围内出现人的时候，垃圾桶会发出“您好，请将垃圾交给我吧！”的提示，用户只需要将垃圾投放其中，智能分类垃圾桶会自动称重，接下来垃圾桶便会运用A.I.嗅觉分辨技术和物体识别技术分辨出投入垃圾的类型。首先分离出瓜果、皮核、杂草、尘土等不可回收垃圾，粉碎处理器会将不可回收垃圾研磨，通过小型交流或直流驱动刀盘利用离心力将粉碎腔内的食物粉碎后排入下水道粉碎腔具有过滤作用自动拦截食物固体颗粒，不会堵塞下水道。刀盘设有6个360度旋转刀头，粉碎后与水混合成液态水直冲入下水道，再分离出纸类、厨余类（剩菜，剩饭，菜根菜叶等）、玻璃类、金属类、塑料类、纺织品、橡胶、木制品等可回收垃圾，甩干压缩处理器，再对可回收垃圾进行称重以及分类处理，将食物垃圾水与固态物质分离后从水盆下排走水分，留下固态物质压缩成块状方便保存及处理，以节省空间隔离异味。最后剩下的就是有害垃圾了，如化学试剂、化学药品、胶片等，同样进行压缩分装处理，整个垃圾处理流程到此结束。