基于物聯網的居民小區垃圾分類收集系統

陳冠澤 曾傳球 陳玉芳

（華南農業大學廣東廣州510000）

基于物聯網的居民小區垃圾分類收集系統

陳冠澤 曾傳球 陳玉芳

（華南農業大學廣東廣州510000）

本團隊首先通過實地調查和資料匯總對廣州市居民小區垃圾分類處理體系現狀作了簡要分析,在此基礎上設計了基于物聯網的居民小區垃圾分類收集系統,以便為廣州市及其他省市居民小區進行第一個垃圾分類收集環節管理決策提供參考及實際應用。并隨著經濟的發展和人們垃圾分類意識的提高，基于物聯網的居民小區垃圾分類收集系統可以從發達的家庭小區推廣到各城鎮家庭社區，最后覆蓋農村各家庭，從而加快我國建設資源節約型、環境友好型社會，促進環境和經濟的可持續發展。

分類垃圾袋；自動分類垃圾桶；垃圾分類收集系統

目前，全世界每年垃圾產生量以8.24%的速率增長，約是世界經濟增長速度的2.5～3倍。其中城市是垃圾的主要生產者，又是垃圾的主要受害者。在中國，作為城市公害的生活垃圾帶來的污染問題日益嚴重[1]。

廣州作為一座現代化的大都市，每天都會產生大量的城市生活垃圾，這其中有很多是具有再次利用價值的廢舊物質，實現生活垃圾資源化，將會對廣州經濟、社會、環境等方面產生巨大的效益。

生活垃圾分類處理體系是一個復雜的系統。從結構上看,它包括垃圾分類收集、垃圾分類運輸、垃圾分類處理以及垃圾分類回收4個環節。筆者認為，實現廣州生活垃圾分類處理需從源頭做起，通過垃圾自動分類收集是解決垃圾分類問題的有效對策之一。

1 垃圾分類收集系統設計思路

首先按國家的4種顏色垃圾分類標識進行分類垃圾袋的設計，然后進行垃圾桶分類系統技術設計（太陽能供電系統、顏色識別感應器、無線通信模塊、紅外感應裝置、單片機軟件設計等），最后進行自動分類垃圾桶的設計。

圖1 分類垃圾袋

主要流程：家庭使用分類垃圾袋裝好對應的垃圾，然后把垃圾袋放在垃圾回收箱的入口上，顏色識別器識別顏色完畢后，單片機對電機進行控制，使擋板自動調好入口下方的傾斜方向，打開入口讓垃圾袋下落在擋板上，然后垃圾袋滑到相應的分類空間里。但垃圾桶內的垃圾達到一定容量之后，垃圾桶會感應并通過通信模塊發送信息到回收人員的控制主機中，然后回收人員可以準確快速地進行回收。

圖2 設計主要流程

圖3 自動分類垃圾桶結構簡圖

2 垃圾分類收集系統科學性、先進性及獨特性

2.1 科學性

分類垃圾袋存放在紙巾套里，面積小，容量大；折疊成“紙巾”形狀放入紙巾套里面，即可隨身攜帶，同時方便發放給各家庭進行垃圾分類處理。

自動分類垃圾桶采用51單片機為控制核心，中間的擋板傾斜度固定，通過顏色傳感器判斷垃圾袋顏色后，通過控制電機旋轉其下方的支撐軸來改變傾斜的方向，在垃圾袋落下后可以順著擋板滑到相應的垃圾容器中。

下方的容器一分為四，每個獨立的垃圾箱呈圓臺狀，每個垃圾箱下方都裝有輪子方便移動，且容器表面顏色對應該類垃圾，對回收人員來說非常的方便。

在每個獨立垃圾箱的上緣裝有紅外裝置，實時監測是否滿箱，任意一個滿箱將會觸發wifi通信模塊，將回收請求發送到控制中心，再由控制中心調配回收人員前來回收，讓垃圾回收更有效率。

自動分類垃圾桶將采用太陽能供電，內置蓄電池，在陰雨天也能工作。

2.2 先進性

項目設計的自動分類垃圾箱，省卻了人們判斷的成本，而垃圾滿箱后會發出回收通知，提高了效率。

太陽能供電，將可持續能源技術與環境保護相結合，提倡建造綠色生活、低碳生活，具有一定的經濟、社會與環境效益。

此外，垃圾箱無需手動打開蓋等操作，更加衛生安全。

2.3 獨特性

利用顏色進行分類判斷可以有很多設計，但本設計的獨特之處是僅需一個電機即可完成分類動作，更加節能。此外自動分類垃圾箱是一體的，但包含了四種垃圾箱，整體占地面積更小。

3 垃圾分類收集系統的應用價值

3.1 環境效應價值

直接回收垃圾中的可以再次利用的資源，使垃圾中的可燃物或是有機物間接的轉化成為電、熱等可再生資源或者是農業生產用肥等，并且能夠起到減少進入填埋場的垃圾總量，緩解垃圾處理過程對土地資源的占用等效果。

3.2 經濟價值

一方面是通過垃圾分類和垃圾源頭減量，使垃圾的轉運量和運輸車次減少，從而起到使垃圾的運輸成本降低，垃圾運輸費用減少的效果；尤其通過監控垃圾存量實現智能通信定時定點回收，極大地減少人力資源和社會必要勞動時間；另一方面是可以在垃圾進行分類處理的過程中，對紙類、金屬、塑料等可以再次利用物質進行回收并再次利用，從而創造經濟效益。

3.3 文化宣傳價值

可以通過向小區各家庭派發紙巾形狀環保袋，建設智能自動分類垃圾桶，宣傳垃圾分類意識、綠色文明環保的生活理念，實現綠色美麗園區的建設，共同維護清潔美麗的城市面貌。

隨著經濟的發展和人們垃圾分類意識的提高，這種基于物聯網的居民小區垃圾分類收集系統可以從發達的小區推廣到各城鎮家庭社區，最后覆蓋農村各家庭，有利于加快我國建設資源節約型、環境友好型社會，促進環境和經濟的可持續發展，實行綠色發展戰略。同時，未來十年，隨著第四次工業革命即將到來，基于物聯網的居民小區垃圾分類收集系統將會升級以網絡技術為基礎的垃圾分類收集系統，同時具有感知、分析、決策、控制等功能，將先進的制造技術、信息技術和網絡技術更加深度地融合。

[1]李宇軍．垃圾，城市的毒瘤［J］．中國科技縱橫,2004(9)．

廣東攀登計劃項目。

圖5

2.5 效果與推廣經過努力，10kV便攜式應急工具箱終于研制成功了（見圖6）。

在實際工作中使用該應急工具箱，能使準備工具的時間控制在15分鐘之內且毫無遺漏，箱體能適用于現有各種工器具的放置，在故障巡視和處理中使用率達100%。在日常的工作中將10kV便攜式應急工具箱進行推廣運用。

圖6