基于二維碼識別技術的人工智能垃圾桶

王子龍 范倩文 何其鑫

摘 要：當前國家十分重視垃圾分類，但推行垃圾分類是十分艱巨、重大的工程。文章旨在利用新時代先進科學技術，制造人工智能垃圾桶，減少后續廢棄物分類中的人力和物力消耗，從源頭對廢棄物進行智能分類。實現智能識別、分類投放、APP聯動線上線下，實現垃圾的有效分類、資源的二次利用，在一定程度上提高人們垃圾分類的意識以及國民素質。

關鍵詞：互聯網+;人工智能;垃圾分類;二維碼識別

雖然一再提倡要注重垃圾的分類，但是人們對此的意識仍不高，收集到的“分類垃圾”往往是混合垃圾，“垃圾分類”逐漸形式化;經濟的快速增長帶來的大量資源消耗，提醒著我們回收利用、節能環保的任務迫在眉睫。因此，浩浩蕩蕩的垃圾分類熱潮已成為當下最熱、最流行的時尚風尚。垃圾分類是非常有意義的，但縱觀全國，還未推廣行之有效的措施。而當今利用“互聯網+垃圾分類”的智能垃圾桶有良好的發展前景，“互聯網+垃圾回收”逐漸成為環保行業的新標桿。本文旨在設計一個以智能垃圾箱為載體的垃圾回收分類模式，增強人們的環保意識，實現社會效益、環保效益、經濟效益的統一。

一、智能檢測垃圾桶設計的思路

（一）硬件

二維碼識別智能垃圾桶由垃圾箱和自動垃圾袋收集箱組成。從取垃圾袋到投放垃圾，所有這些都是智能操作，并且還實現了對垃圾處理的主動追溯。外形設計，考慮到垃圾桶放置于公共場合容易受到人為損壞的問題，可采取特殊的涂層油漆，減少腐蝕損壞和牛皮蘚的粘貼，也會用機械開關固定垃圾桶，防止偷盜的情況。

（二）軟件

（1）二維碼識別技術

與傳統垃圾桶相比，智能垃圾桶新增二維碼掃描頭，通過垃圾袋和產品包裝袋上的條形碼識別垃圾分類。如果掃描成功，相應的垃圾箱門將自動打開。鑒于智能垃圾分類專用二維碼掃描頭特殊的使用環節，可利用深圳遠景達的EM3096二維碼掃描模塊。該模塊采用了優秀的cmos圖像解碼技術，可以方便地掃描一維和二維條碼，對污損碼和起皺碼也有很好的性能。此外，EM3096二維條碼掃描模塊體積精巧，適合嵌入式的智能垃圾桶設備。為人工智能垃圾桶提供良好的技術保障。

（2）智能識別系統

隨著人民生活水平的逐步提高，在公共場所也會產生許多垃圾，除了掃描產品包裝袋上的條碼和可降解垃圾袋上的二維碼，還有其他垃圾未能有二維碼，如地上的紙巾、橘子皮、煙蒂、樹葉等。所以我們在垃圾箱制作的過程中還裝載了基于AR技術的智能掃描系統，人們經過垃圾箱需要扔垃圾時，只需將待扔的垃圾置于識別的窗口，系統會自動分析該垃圾屬于可回收垃圾、廚余垃圾、有害垃圾、其他垃圾中的哪一類，并打開對應垃圾種類的桶蓋。智能識別系統基于視覺識別垃圾并分類，并通過人工判斷加自主記憶的方式不斷提高識別垃圾的能力。效率高，成本低，彌補了二維碼識別技術的不足，提升了智能垃圾桶的整體效能。智能識別還可以快速幫助人們分類垃圾，在長期使用的過程中，人們也能逐漸積累垃圾分類知識，增強人們的環保意識，養成垃圾分類的習慣。

（3）太陽能控制器裝置

人工智能分類垃圾桶的使用過程中，不可避免要耗費電力，以便設備正常運行使用。為了更好的保護環境，實現低碳環保，太陽能操作設備可以由太陽能電池板，電池，控制設備，紫外線光源，高壓金屬柵等組成。這些電池可用于存儲晴天吸收的太陽能，智能垃圾桶在雨天也能正常工作，為自動關閉垃圾箱蓋提供能量。

（4）管理系統

智能垃圾桶通過管理系統，對用戶個人信息和智能垃圾分類收集箱進行代碼管理。垃圾站的工作人員可以借助手持條碼采集終端，即可實時掌握垃圾桶類別與垃圾投放居民的個人身份信息。利用云計算，大數據，物聯網，移動互聯網和人工智能，廢物分類的前端分類，中端運輸和后端處理組建立起“神經系統”，用于產生，收集，運輸和處置廢物，并提供可靠的數據和決策支持。

（5）APP介紹

基于Java等編程技術設計的一款集掃描識別、上門回收、積分兌換實物等多功能一體的APP。如果人們在居家生活時有不了解屬于什么種類的垃圾，可以打開APP的掃一掃功能，APP會識別屬于哪種垃圾，并指導使用者投放的技巧（比如紙類垃圾應避免揉團，應展開壓平折疊）。上門回收服務，使用者可以進行下單，先將需要扔的垃圾打包好，工作人員收到訂單后會集中統一回收。積分兌換實物功能，使用者在掃描垃圾、打包垃圾交給工作人員、合理投放垃圾后都會獲得一定的積分，累計積分可以進行線上消費，或線下兌換禮品。這些服務旨在逐漸普及垃圾分類的知識，幫助人們樹立環保意識，激發人們愛護環境的熱情。（6）LED顯示屏

LED顯示屏具有無縫拼接、色彩鮮艷、亮度高等特點，同時為了方便居民群眾，我們裝載了LED顯示屏來顯示回收垃圾的種類和滾動播放科普垃圾回收的知識，例如垃圾如何正確分類、各種新聞、天氣預報、列車時間、公交站點提醒等，具有較高的時效性和公共性，當處理緊急事件時可起到相當大的作用;通過LED顯示屏也可以與商家進行合作，投放廣告以獲得一定的收益來維修保養智能垃圾箱。或者與當地相關部門合作，播放公益廣告或者宣傳當地市容形象。

三、智能檢測垃圾桶的使用方法

用戶首先需要打開手機應用程序個人信息，然后撥出個人信息的二維碼。在自動垃圾袋集裝箱取出垃圾袋，在家中用戶將垃圾分類好，放入垃圾袋中。下次倒垃圾時，只要把包上的二維碼指向垃圾箱里的“二維碼掃描端口”門就會自動打開。第一次體驗完整的垃圾投放過程，該過程耗時約2分鐘，而且操作簡單。通過二維碼掃描頭自動識別條形碼，可以收集數據并對其進行智能控制，并可以實現廢物分類管理。如果有任何投放錯誤情況，可以及時將其定位在后臺管理系統中，然后采取相應的監督措施。

四、“互聯網+垃圾分類”模式運營的流程

在政府層面，當地政府可以通過購買“互聯網+垃圾分類”的服務，或者通過完善當地的基礎設施：如購進一定數量的智能垃圾箱和與之配套的服務與設備，實現互聯網與垃圾分類回收相融合，推動城市環保內生動力的形成，讓“互聯網+垃圾分類”走進尋常百姓家。同時，推行“互聯網+垃圾分類”行業的擴張，也少不了政府的制度支撐。地方政府應該加速推行垃圾分類制度的實施，推動垃圾分類的強制執行。可在一些機構和地區試點運行垃圾分類的模式，出臺相關條例，對未按要求分類的人格和單位處以罰款。政府部門需要加強引導，讓“互聯網+垃圾分類”的模式落地生根。

在企業層面，企業可以利用“互聯網+垃圾分類”建立大數據平臺，分析當地的垃圾分類情況和居民的投放習慣，將垃圾分類與大數據有機結合，實現垃圾分類工作的系統化、透明化，搭建了全方位、多渠道、線上線下相結合的垃圾分類與資源回收網絡。通過設置智能垃圾箱可以從源頭上做好干濕分離工作，減少企業的處理成本，但受利益的驅動，很多企業只是回收廢紙，瓶子等回收效益高的垃圾，廚余垃圾便無人問津，這需要企業應加大垃圾處理技術的研發力度，升級完善智能垃圾分類設備。

在社會公眾層面，公民應該增強環保意識和垃圾分類回收意識，學會利用新興的智能分類設備養成良好的投放習慣。在線下，居民可以通過APP“一鍵下單”，負責的公司會有專門的工作人員上門回收垃圾，避免了以往保潔人員無序的尋找回收垃圾。居民也可以通過智能垃圾箱在指定位置準確分類投放垃圾，提高了分類回收的效率。在線上，居民可以通過APP了解到垃圾分類的相關知識，也能兌換使用積分換取環保的資源，有效推動了垃圾分類回收的資源化和減量化進程。

五、人機交互

利用當前社會中成熟的二維碼技術和先進的微電腦控制芯片、二維碼掃描頭、太陽能控制器等，可將垃圾自動識別分類，一方面使垃圾桶更富科技感，更好融入2020新工業時代;另一方面，居民在扔垃圾的過程中，也給居民普及垃圾正確分類的知識，起到科普的作用，提高了環保意識和國民素質。

六、智能檢測垃圾桶的商業價值

在資源日益匱乏的背景下，運用高科技垃圾分類手段可高效率地發掘利用垃圾中的資源，提高資源利用效率，變廢為寶。以北京為例，如果在充分利用高科技垃圾分類機器的基礎上將垃圾進行分解與處理，僅北京一省就可獲得十一億元的回報，這是不可忽略的經濟效益。在社會方面，此高科技垃圾分類技術也為人民的生活提供了更加環保與清潔的環境，深度響應了國家“綠水青山就是金山銀山”的口號。它還可以在建設一個豐富，強大，和諧和美麗的祖國中發揮作用。此項目由國家全權負責，各級政府協助落實與推行，同時，設備成本由國家承擔，效益由國家所得。

七、結語

人類生活在同一個地球村上，面對的資源是有限的。中國是一個人口眾多、制造業發達的大國，每天會產生許多垃圾。此時應把握好垃圾分類回收這一關鍵環節。此外，“互聯網+垃圾分類”未來前景廣闊，垃圾分類給人們帶來科技的體驗和生活的改變，智能垃圾分類設備在將來為政府提供創新的管理載體。在國內，垃圾分類與智能結合已經成為一種新潮流。在國家逐步推行垃圾分類政策的前提下，全國各大城市正加速推進垃圾分類回收體系建設，垃圾分類行業潛在的市場機會和市場空間巨大，智能垃圾分類行業的商業盈利模式也逐漸成熟并呈現出多樣化。同時信息技術與人工智能的發展也為生活垃圾分類提供新的機遇，由人工來做四分類，不僅耗費更多的人力成本，也很難做的精細準確。如何實現快速而準確的四分類是人們需要考慮的問題，而智能化為解決這個問題提供了契機。便捷、科學的垃圾分類將成為現代城市管理的重點主題之一。“互聯網+垃圾分類”產業如何細水長流、持續發展，需要政府、企業和社會公眾共同努力。也唯有如此，才能讓“綠水青山就是金山銀山”的理念深入人心，讓每個人都樹立環保理念，從而為我國的生態環保事業貢獻力量。

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作者簡介：王子龍（2000.07- ），男，漢族，湖南常德人，思想政治教育學生;范倩文（2000.06- ），女，漢族，福建建甌人，思想政治教育學生。

*通訊作者：何其鑫（1968- ），男，漢族，寧夏中衛人，懷化學院副教授，研究方向：高校思想政治教育。