關于智能分類垃圾桶的研究

（西安交通工程學院，陜西 西安 710000）

1 背景分析

隨著城市發展的迅速，城市垃圾的問題越來越明顯，一些城市甚至出現了垃圾圍城的現象，而把垃圾進行分類處理，能將垃圾轉化為新能源，同時讓這些垃圾得到有效的處理，不僅能減少對土壤的危害，還能減少污染空氣的現象。而垃圾填埋的費用是昂貴的，而且我們不斷把有限的地球資源變成垃圾，又把它們處理掉，總有一天大自然的資源會被我們用光，人類的生活品質也會大大下降。無論填埋還是焚燒都是對資源無謂的浪費，不僅費用昂貴，而且回收利用率差，還污染環境，垃圾圍城也不少見，給人們的生活也帶來了極大的麻煩。對此中央雖然提出了垃圾分類的政策，但是往往流于表面，效果也不是很好。針對這一現象，我們想推出智能分類垃圾桶來改善目前現狀。即回收可利用垃圾，順帶處理不可回收垃圾。我們的智能垃圾分類垃圾桶具有分選技術，資源回收后有加工廠，一個完整的鏈條形成，簡化配置會留下智能物體檢測，滿溢報警，溫度，電池供電，數據無線傳輸等集成一體足以滿足日常需要，且安裝對技術要求不高，更能直接在現有環衛垃圾桶上簡單安裝，后期運營照舊。設備智能，成本低、價格優惠，更能在現有設備上改造升級，有普及的希望。這樣一分析，分類投放和回收利用是垃圾資源化的有效方法，但是垃圾分類的效果不盡如人意，總體而言，垃圾分類有倡議缺標準，有試點少管理，進展遲緩，大致有以下問題：

1.宣傳效果差，市民積極性低，群眾對于垃圾回收沒有很強的積極性，宣傳發動不足，宣傳頻次不夠，宣傳教育流于表面難以深入人心，多數居民不了解垃圾分類的方法，也沒有形成垃圾分類的意識

2.垃圾處理方式單一，僅僅把垃圾作為污染源對待，處理方式單一，大多為焚燒處理和衛生填埋，但無論是焚燒還是填埋都是不可再生行為，還存在二次污染的環境風險，同時把一些可利用資源也一股腦地變成了真正的垃圾違背了減量化、資源化的原則。

3.垃圾分類與收集缺乏一致性，垃圾分類、運輸和收集是一個緊密相連的環節，很多地方投放可回收和不可回收兩種垃圾桶但收集又混在一起，垃圾分類成了流于形式的面子工程

4.經濟補貼不到位，積極補貼只能針對末端處理設施，垃圾處理企業和廢品回收企業對分類與減量回收沒有積極性。

5.廢品回收體系不完整，廢品回收不成體系也無補貼，造成抵御市場風險的能力較低，不同廢品價高有人收，價低沒人收，同一廢品價高有人收，價低沒人收，造成城市垃圾產生量劇增。

生活中垃圾無處不在，軌道質量系劃分為不同的等別，其中主要是將這些垃圾分為可回收垃圾、不可回收垃圾、廚余垃圾、有害垃圾、其他垃圾等，這樣能將這些垃圾得到有效的處理，也可以針對不同的垃圾有不同的處理方式。對這些垃圾進行分類管理，能最大限度地實現垃圾資源回收利用，同時減少垃圾處理的數量，可以通過垃圾分類再人工處理，轉化為新能源。

而生活中的有害垃圾不能進行自我分解，從而產生很多的有毒物質，這樣會對土壤進行嚴重的污染，從而導致農作物的產量逐漸下降，也會導致動物出現死亡的現象。進行分類處理，能有效的減少危害性。

而我們的產品是以垃圾分類與回收利用為宗旨，將互聯網與人工智能技術相結合，快捷精準的進行垃圾分類，提高垃圾分類工作效率，同時智能分類垃圾處理器垃圾桶也為有價值的垃圾提供二次利用的機會，減少資源浪費現象，達到節約資源和保護環境的目的。

2 人工智能的發展背景

第一個是“知識”，對于人工智能而言，數據就是它的知識，沒有數據，機器就不能學習。機器學習速度很快，但是我們要明白的是，只學習不會使用就等于白學，所以我們不僅需要讓機器快速學習，還需要讓它學習的知識在需要的時候能真正應用出來。當今的深度學習算法不一樣，只要學習數據足夠多，它可以將結果表現的非常好，它可以超過原來的傳統算法。正因為這些重要因素的突破發展，使得人工智能的技術和積累都達到了一個爆發的點，所以人工智能在近年發展迅速，正是人工智能的爆發期。

3 裝置功能

3.1 裝置功能

3.1.1 自動識別及智能分類

通過人工智能識別技術對信息多幀識別后，將信息反饋給單片機，單片機根據接收的各種各樣的信息，對垃圾回收裝置做出相應的指令，智能垃圾桶的各類裝置進行運作，不同種類的垃圾通過各渠道到達目的地，從而對垃圾分類以及利用。

3.1.2 安全環保質檢

1.安全檢測：箱體內設有溫度感性探頭，溫度及時通訊檢測，并當溫度高于70 度時通過手機APP 語音提示，可提前預知箱體是否存在火源，大大提高安全性能。

2.定位功能：產品安裝后，通過手機APP 軟件定位產品，并把定位信息發送到平臺，以便查找，并將所有的產品進行云監控

3.防水設計：產品電器件安裝處設有密封膠條，防水效果更好，壽命更長，可在戶外使用。

4.環保清理：垃圾桶安裝超聲波傳感器，利用超聲波傳感器，對垃圾桶內垃圾進行實時監測，若垃圾桶已滿，LED屏幕上顯示垃圾桶剩余容量為0，通過智能語音提示用戶，此智能投放箱已滿，不能繼續投放垃圾。

3.2 功能介紹

3.2.1 識別垃圾種類及是否可回收

分辨出投入垃圾的類型，首先分離出瓜果，皮核，雜草，塵土等不可回收垃圾，粉碎處理器會將不可回收垃圾研磨，通過小型交流或直流驅動刀盤利用離心力將粉碎腔內的食物粉碎后排入下水道粉碎腔具有過濾作用自動攔截食物固體顆粒，不會堵塞下水道，刀盤設有360 度旋轉刀頭，粉碎后與水混合成液態水直沖入下水道，再分離出紙類，廚余類(剩菜，剩飯，菜根菜葉等)，玻璃類，金屬類，塑料類，紡織品，橡膠，木制品等可回收垃圾，甩干壓縮處理器，再對可回收垃圾進行稱重以及分類處理，將食物垃圾水與固態物質分離后從水盆下排走水分，留下固態物質壓縮成塊狀方便保存及處理，以節省空間隔離異味，最后剩下的就是有害垃圾了，如化學試劑，化學藥品，膠片等，同樣進行壓縮分裝處理，整個垃圾處理流程到此結束。

3.2.2 實時檢測智能垃圾桶儲存容量及溫度

智能垃圾桶桶內安裝有溫度傳感器，避免因外界因素導致同類溫度過高發生爆炸等情況，超聲波傳感器能實時監測桶內垃圾容量，若容量已滿，先語音提示用戶停止投放垃圾，并及時有效的提提示環衛工人或資源回收公司進行清理。

3.2.3 高溫報警

一旦桶內溫度高于安全溫度，切斷電源及一切可控制設備，智能分類垃圾桶立即停止工作。

3.2.4 處理垃圾桶內異味

在垃圾桶蓋及垃圾桶內壁附上一層活性炭，利用活性炭的吸附性，吸除垃圾處理時散發出的異味，凈化空氣，避免在夏天時，垃圾桶旁邊招惹飛蟲，污染空氣，破壞人們在投放垃圾時的心情，使智能分類垃圾桶做到干凈、美觀、實用、實惠。

4 專業分析

4.1 人工智能（Artificial Intelligence）

英文縮寫為AI。它是當今最火的一門科學，是研究、開發用于模擬、延伸和擴展人的智能的理論、方法、技術及應用系統的一門新的技術科學，是一項新興的識別技術，是當今國際科技領域攻關的高精尖技術。非常復雜，應用層面也非常的廣，人工智能是計算機科學的一個分支，它企圖了解智能的實質，該領域的識別包括圖像識別，專家系統等。

隨著科學的發展，我們的生活越來越便利，人工智能得到廣泛的應用，更多的人力工作可以用科技代替，速度快、效率高、成本低、精準度高，節約了更多的人力、物力、財力，從而真正意義上達到節約成本的目的。

在現在這樣一個科技發展突飛猛進的社會，我們身邊的電子產品逐漸變得人工智能化，它們正變得像人類大腦一樣靈活、聰明。思維脫去了以往的死板，按程序行事更加貼近人類生活，有了感情色彩，不再冷漠。

人工智能的益處頗多，我們應提倡且更多的去應用這一科技。

4.2 嗅覺分辨技術

2019 年谷歌人員表示，他們已經教會了人工智能如何使用嗅覺，在ARXIV 這本雜志發表的一篇論文中，谷歌大腦研究小組的研究人員描述了他們如何利用機器學習來指導機器人通過評估分子結構來準確的分別不同氣味。這個機器人只用了一個包括5000 個分子的數據庫來訓練，這些分子已經被貼上了標簽。研究人員將數據庫的2/3 輸入機器人的神經網絡，然后利用剩下的AI 不熟悉的氣味來測試人工智能，結果人工智能通過了測試，這種測試稱為嗅覺編寫程序。

5 結語

隨著國家保護環境國策的響應號召，人們的環保意識也在逐步增強，人們面對日益增長的垃圾產量和環境狀況惡化的局面，通過垃圾分類管理，可最大限度地實現垃圾資源利用，減少垃圾處置量，改善生存環境質量，此設計主要是將垃圾分類的復雜工作轉變為自動化運作，使人們意識到保護環境也可以是舉手之勞，從而更加積極主動地保護環境。