智能垃圾分類管理系統構建研究

蒼雷洋

（上海久譽軟件系統有限公司 上海市 200233）

隨著我國經濟的飛速發展，人們對于生活環境的要求也越來越高。與此不協調的是，當前我國垃圾分類制度不完善，導致許多城市有被垃圾包圍的趨勢。因此在現階段對垃圾進行分類管理勢在必行。自2019年7月上海開始實行垃圾分類以來，我國越來越多城市開始采取垃圾分類管理措施，在這種趨勢下，以5G 技術為基礎的智能垃圾分類系統的建設研究也就受到了社會各界的廣泛關注。本文通過上海市智能垃圾分類管理系統的建設，探討了該垃圾分類管理系統的構建與設計思路，以期為我國智慧城市的建設提供依據。

1 背景闡述

研究表明，每年我國垃圾分類不合理造成的經濟損失高達300億元，對垃圾進行分類管理，不僅是解決城市垃圾問題的有效手段，更是推動經濟可持續發展的重要動力?，F有的垃圾處理方式包括：填埋法、焚燒法、堆肥法（好氧堆肥和厭氧堆肥）以及生物處理法等等。雖然這些處理方式能對垃圾進行高效無害化的處理，但是前提都是要對垃圾進行分類回收，比如生物法用到了營腐生生物對垃圾進行處理，這就要求被處理的垃圾中不能含有重金屬等威脅生物生長的物質，因此對垃圾進行分類管理非常有必要。

2 智能垃圾分類管理系統概述

2.1 智能垃圾分類管理系統概述

隨著我國垃圾無害化處理率的提高，我國對于垃圾分類管理的需求也隨之提高。實際上，杭州、上海、蘇州等一線城市已經開始建設城市垃圾智能分類處理系統了，部分城市已經實現傳統垃圾分類模式到互聯網智能垃圾分類模式的轉變。在發展5G 技術以及智慧城市建設的理念下，結合上一代垃圾分類管理系統，建設新一代更加標準化、專業化和可推廣化的智能垃圾分類管理系統是目前我國智慧城市建設中的一大重點。黨的“十九大”首次將垃圾分類問題寫入報告，對“加快生態文明體制改革，建設美麗中國”做出重要部署，明確要求“加強固體廢棄物和垃圾處置”，各地也相繼頒布了建設各類關于智能垃圾分類處理系統的法律法規，如《上海市生活垃圾管理條例》、《廈門經濟特區生活垃圾分類管理辦法》等，因此，構建智能垃圾分類管理系統是促進智慧城市建設的主要動力。

2.2 智能垃圾分類管理系統的優勢

2.2.1 智能化

智能垃圾分類設備相較于傳統的垃圾分類設備更加智能化，如上海鹽田區投放的智能垃圾管理設備具備可觸摸屏操作、自動稱重、垃圾分類投放以及電子語音播報等功能，同時居民投放垃圾都能產生個人積分，當積分累積到一定數值時，就可以向負責小區生活垃圾分類督導工作的垃圾分類督導員兌換紙巾、香皂、洗衣袋、洗衣液等生活用品。

2.2.2 可視化

傳統的街道垃圾桶一般只有兩個桶，分別是可回收物和其他垃圾，但是對普通市民來講，這類傳統的垃圾桶并沒有垃圾分類的相對應宣傳海報，沒人告訴他們怎么區分可回收物和其他垃圾。而在智能垃圾分類回收設備上，設備機身自帶有垃圾分類宣傳海報指南等信息，并且每臺設備都設有至少八個分類垃圾桶，每個桶都有相對應的分類標識，還帶有分類投放操作流程的講解。

2.2.3 大數據化

智能垃圾分類回收設備自帶的大數據平臺操作系統可以實時統計每個小區、每戶居民的垃圾分類投放情況，后臺數據的分析可使：

（1）小區的居民實時查看個人的垃圾分類投放記錄和積分情況；

（2）負責垃圾分類工作的運營方實時查看到小區的垃圾分類工作報告，如若發現數據異常，可以及時制定改良方案。

3 智能垃圾分類管理系統構建與設計

3.1 系統工作流程

以上海市垃圾全程分類信息綜合管理平臺建設為例。該管理平臺首先通過點設施體系系統（即智能垃圾回收箱）對垃圾進行分類，隨后垃圾清運系統、垃圾中轉系統將分類好的垃圾運至垃圾處理廠進行處理，最后垃圾處理系統將對垃圾進行妥善處置。同時，電設施系統中還設有稱重計量系統、監控系統和綠色賬戶系統，可將垃圾分類處理的數據上傳到中心平臺，中心平臺通過大數據技術對數據進行分析統計，然后將相應的指令下達至中轉、清運、處置系統。

3.2 系統設計

3.2.1 數據采集與接口子系統

該系統采集全市范圍內，從垃圾源頭到末端全程分類處置過程中的物流、信息、資金流信息。數據采集與接口管理子系統負責面向全市范圍、全程、分類過程中的各個單位和作業系統采集數據，子系統以標準化數據服務接口面向周邊數據上報的信息化系統，滿足不同作業環節、不同作業公司、不同信息化系統的標準化數據接口。

3.2.2 數據分析子系統

數據采集和接口子系統將全程、全網、分類垃圾數據采集到信息平臺，數據分析子系統負責對數據進行分析處理，實現對數據的整理、轉換、統計、匯總。

對全市各級行政區、街鎮、小區（或企業）的濕垃圾、干垃圾、有害垃圾、可回收垃圾進行實時采集、分析、轉換、加工和匯總統計；

（1）對歷史數據進行匯總分析能夠預測各類垃圾各環節的變化發展趨勢。

（2）數據匯總統計層級按照小區（或企業）→街鎮→區級→市級進行處理管理，不同級別設置不同查看統計分析權限，可對不同區域、不同時間段、不同種類的垃圾進行匯總統計，能進行橫向、縱向對比分析，輸出柱狀圖、餅狀圖等不同圖表。

3.2.3 數據管理子系統

基礎信息采集針對上海市域內垃圾處置體系的基礎數據進行采集。

基礎數據包括：基礎設施信息、作業單位信息、作業系統信息、作業車輛信息、行政管理等。

基礎設施信息包括：末端填埋場信息、末端焚燒廠信息、末端濕垃圾處置設施信息、中轉壓縮站信息、碼頭信息、垃圾收集點信息、回收場站信息。

環衛單位信息包括：各區縣作業單位信息。

作業車船信息包括：環衛車輛信息、船舶信息、集裝箱信息。

行政信息包括：區縣信息、街鎮信息、小區信息。

3.2.4 數據監控子系統

表2：測試工具

數據監控系統是對上海市生活垃圾運轉過程采集的數據進行分析監控，能實時地分析數據差異，發現數據異常，根據業務部門的監控要求，設置監控指標，滿足對垃圾管理的需求。

（1）對系統內的各種類型垃圾，在點、站、場的垃圾流量和流向進行監控，監控系統可以根據業務部門要求設置各種監控指標，系統實時進行校驗式核對分析，如果監控指標達到預設值，系統能夠提供預警功能。

（2）對異常數據進行預警，并根據要求提供推送功能。

（3）對各類垃圾品質驗收環節進行監控，做到可追溯，可評價。對站、場已有的監控系統，可以先進行接入，并支持啟動點監控系統接入。

3.2.5 數據展現子系統

在信息平臺基礎之上，對全市各級行政區、街鎮、小區的分類垃圾數據進行統計展示。包括以下統計：

（1）實時采集、匯總統計；

（2）對歷史數據進行匯總分析

（3）預測各類垃圾各環節的變化發展趨勢；

（4）對不同區域、不同時間段、不同種類的垃圾進行匯總統計，

（5）能進行橫向、縱向對比分析，輸出柱狀圖、餅狀圖等不同圖表；

（6）提供實時性垃圾數據告警、事件推送、信息通報。

3.3 系統測試

3.3.1 接口優化性能測試

本研究調用了干濕垃圾處理公司、集裝箱進站處理公司、集裝箱流轉處理公司三方各自最常用的接口作為標準進行壓測。測試環境如下：

測試工具：Jmeter 測試軟件

測試接口：

干濕垃圾處理公司；

集裝箱進站處理公司；

集裝箱流轉處理公司；

網絡環境：優化前使用其他公司網絡，以VPN 方式調用接口；待優化后，使用我方公司網絡，以VPN 方式調用接口。

測試結論見表1。

3.3.2 智能垃圾分類管理系統測試

對于分類管理系統的測試，主要以功能測試為主，測試在谷歌瀏覽器下的功能應用，主要范圍為：基礎信息管理、無害垃圾管理、有害垃圾管理、分類查詢管理、查詢分析子系統、大屏展示子系統。測試環境如下：

軟件環境（相關軟件、操作系統等）；

操作系統：Centos7；

硬件環境（網絡、設備等）；

CPU:Intel? Xeon,2.10GHz；

內存：4GB 以上；

硬盤：40GB 空余空間；

網絡：1MB 帶寬。

測試工具見表2。

4 實際應用

自2019年7月1日實施以來，上海市智能垃圾分類管理平臺已在市內多個區得到應用。在寶山區某小區，居民可將垃圾帶至小區內設置的智能垃圾分類箱進行分類投放，居民只需掃描二維碼，按下垃圾分類按鈕，分類箱箱門就會自動打開。同時智能垃圾箱房還會對每次投放垃圾進行積分，居民拿著積了分的智能分類卡，就能在一旁的垃圾袋自動發放機，憑積分領取新的可降解環保垃圾袋。居民在家中用領取的專用垃圾袋將生活垃圾分類打包，然后投遞到對應的投口中。通過垃圾袋的二維碼，可追溯垃圾來源，方便有關部門數據統計和管理。

智能垃圾分類管理平臺對于居民增強垃圾分類意識具有積極意義，隨著我國垃圾分類的逐步普及，相信會在更多的城市得到應用。

5 結論

智能垃圾分類管理平臺對提高垃圾分類效率有著巨大意義，本文中所提及的上海市智能垃圾分類管理系統是目前國內相對先進的智能垃圾分類管理系統，相信隨著我國智慧化城市建設的推進，將會有越來越多的城市開始探索適合自身區域情況的智能垃圾分類管理系統。