實(shí)名可追溯智能垃圾分類管理系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

收稿日期：2023-08-15

DOI：10.19850/j.cnki.2096-4706.2024.03.004

摘" 要：文章對我國大部分城市采用的定時(shí)定點(diǎn)投放、督導(dǎo)員現(xiàn)場督查的垃圾分類模式進(jìn)行了研究，針對投放時(shí)間受限、人力成本高、異味滋生、居民滿意度下降等難題，借助物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)等新一代信息技術(shù)手段，自主設(shè)計(jì)研發(fā)一種可追溯付費(fèi)的垃圾分類管理系統(tǒng)，系統(tǒng)以手機(jī)號作為用戶接入系統(tǒng)的身份認(rèn)證，實(shí)現(xiàn)實(shí)名制投放。實(shí)現(xiàn)了垃圾分類投放實(shí)名、可追溯、產(chǎn)廢者付費(fèi)、不限時(shí)和無人監(jiān)管的目的，建立了智能化、信息化的垃圾分類生態(tài)圈。

關(guān)鍵詞：垃圾分類；實(shí)名制；可追溯；不限時(shí)；無人監(jiān)管

中圖分類號：TP311" 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A" 文章編號：2096-4706（2024）03-0017-05

Design and Implementation of Real Name Traceable Intelligent Garbage Classification Management System

LIU Juanjuan

（Everbright Environment Technology （China） Co.， Ltd.， Nanjing 211102， China）

Abstract： This paper conducts a study on the garbage classification mode adopted by most cities in China， which includes fixed time and fixed placement， and on-site supervision by supervisors. In response to the challenges of limited placement time， high labor costs， odor breeding， and decreased residents' satisfaction， it independently designs and develops a traceable and paid garbage classification management system using new generation information technology such as the Internet of Things and Big Data. The system uses a mobile phone number as the user's identity authentication for accessing the system to achieve real name placement. It achieves the goal of real name， traceability， payment by waste producers， unlimited time and unmanned supervision of garbage classification and placement， and establishes an intelligent and informatization garbage classification ecosystem.

Keywords： garbage classification; real name system; traceability; unlimited time; unmanned supervision

0" 引" 言

隨著國民經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展和人民生活水平的提高，每天都在產(chǎn)生上百萬噸的垃圾，中國正面臨著垃圾圍城的困境，需要通過從源頭上進(jìn)行垃圾分類與循環(huán)利用解決這一問題[1，2]。

2000年6月，原建設(shè)部確定將北京、廣州、上海等8個(gè)城市作為全國垃圾分類首批試點(diǎn)城市，但由于民眾缺乏垃圾分類意識、垃圾分類宣傳不到位、政府監(jiān)督力度不足等問題，使得2000—2008年間，首批試點(diǎn)城市中有2/3的城市垃圾分類率低于15%，甚至有部分城市垃圾分類率不足5%[3，4]。2017年3月，國家發(fā)展改革委、住房城鄉(xiāng)建設(shè)部在《生活垃圾分類制度實(shí)施方案》中明確確定了46個(gè)生活垃圾強(qiáng)制分類試點(diǎn)城市，根據(jù)實(shí)際城市生活垃圾情況，因地制宜推出差異化垃圾分類模式[5，6]。

針對目前上海、浙江等地為代表推行的垃圾分類模式運(yùn)行過程中出現(xiàn)的人力成本高、投放時(shí)間受限、異味滋生、居民滿意度降低等問題，本文基于政府、市場和民眾多方積極參與的垃圾分類理念，借助互聯(lián)網(wǎng)+等新一代信息技術(shù)手段，建設(shè)實(shí)名可追溯智能垃圾分類管理系統(tǒng)，為用戶提供24小時(shí)不限時(shí)服務(wù)，實(shí)現(xiàn)垃圾分類投放實(shí)名制、可追溯、不限時(shí)和無人監(jiān)管，建立智能化、信息化的垃圾分類生態(tài)圈。

1" 垃圾分類智能管理系統(tǒng)框架

根據(jù)學(xué)者對垃圾分類復(fù)雜多樣的影響因素進(jìn)行探討的相關(guān)研究，得知提升垃圾分類回收體系中的軟硬件水平有利于居民分類意識和社會約束力的長久性[7-9]?；谡?、企業(yè)主體和民眾多方共同參與的垃圾分類處理機(jī)制理念，在政府垃圾分類政策規(guī)范指導(dǎo)下，借助互聯(lián)網(wǎng)+等技術(shù)手段，結(jié)合垃圾分類實(shí)際需求，設(shè)計(jì)研發(fā)以企業(yè)和民眾為主體角色的實(shí)名可追溯智能垃圾分類管理系統(tǒng)。針對企業(yè)市場主體，設(shè)計(jì)智能垃圾分類管理系統(tǒng)、智能運(yùn)維軟件系統(tǒng)和監(jiān)控分析數(shù)據(jù)大屏，面向居民用戶主體設(shè)計(jì)微信用戶小程序系統(tǒng)。該系統(tǒng)解決了目前行業(yè)內(nèi)存在的垃圾分類投放時(shí)間受限、人力成本消耗大、異味滋生、居民滿意度降低等問題。

實(shí)名可追溯垃圾分類系統(tǒng)采用接入層、服務(wù)層和應(yīng)用層三層架構(gòu)，具體如下：

1）接入層：最底層，包括終端設(shè)備和數(shù)據(jù)接入程序。

2）服務(wù)層：中間層，包括數(shù)據(jù)接口服務(wù)和存儲服務(wù)，通過協(xié)議和設(shè)備層進(jìn)行對接，并提供相應(yīng)的數(shù)據(jù)接口供應(yīng)用層使用。

3）應(yīng)用層：上層應(yīng)用，包括業(yè)務(wù)管理平臺、運(yùn)維APP、公眾號、用戶端APP和監(jiān)控分析數(shù)據(jù)大屏等上層應(yīng)用，框架圖如圖1所示。

圖1" 實(shí)名可追溯垃圾分類智能管理系統(tǒng)框架

智能垃圾分類管理平臺整體采用前后端分離技術(shù)。后端服務(wù)采用Java技術(shù)棧開發(fā)，后端服務(wù)主要技術(shù)框

架：SpringBoot、MyBatis-Plus、MySQL、Shiro、JWT；

前端頁面主要技術(shù)框架：Vue、Vuex、Vue-Router、Ant-Design-Vue。后端開發(fā)工具采用Intellij IDEA、Navicat；前端開發(fā)工具采用Intellij Webstorm、微信開發(fā)者工具和DataV數(shù)據(jù)可視化工具。

2" 實(shí)名可追溯垃圾分類管理軟件系統(tǒng)設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)

2.1" 智能垃圾分類管理平臺

近年來，我國加速推行垃圾分類制度，全國垃圾分類工作由點(diǎn)到面、逐步啟動，并在《生活垃圾分類制度實(shí)施方案》中明確提出了可操作性強(qiáng)的垃圾分類模式，考慮到中國人口眾多，民眾素質(zhì)不一，方案中提出了大類粗分模式[10]。

智能垃圾分類管理平臺以項(xiàng)目為主體進(jìn)行權(quán)限設(shè)置，實(shí)現(xiàn)項(xiàng)目數(shù)據(jù)的隔離。單個(gè)項(xiàng)目的管理員僅能設(shè)置管理自己項(xiàng)目的數(shù)據(jù)，如果想查看其他項(xiàng)目數(shù)據(jù)，需要系統(tǒng)超管增加權(quán)限；管理層擁有超管權(quán)限，可以查看管理所有項(xiàng)目的數(shù)據(jù)，智能垃圾分類管理平臺主要功能模塊如圖2所示。

具體內(nèi)容如下：

1）項(xiàng)目信息。用于配置、顯示項(xiàng)目的名稱、描述、積分模板等基本信息，積分模板需要在“基礎(chǔ)配置”模塊中配置后，在項(xiàng)目基礎(chǔ)信息配置時(shí)才能選擇。

2）基礎(chǔ)設(shè)置。小區(qū)設(shè)置：包括小區(qū)名稱、所屬行政區(qū)域、地址、樓棟數(shù)、配置運(yùn)維人員、設(shè)計(jì)戶數(shù)、實(shí)際入住戶數(shù)等信息。小區(qū)信息列表右側(cè)操作欄可以對該條信息進(jìn)行編輯和刪除。配置的垃圾類型：可添加垃圾類型設(shè)置，包括垃圾類型名稱、設(shè)備傳輸編號、所屬垃圾類型、積分單價(jià)、積分上限等信息。配置的積分模板：積分模板用來設(shè)置用戶投放垃圾獲得的積分?jǐn)?shù)額，并可選擇按次數(shù)和按重量的積分獲得形式。正在應(yīng)用的積分模板不可刪除。垃圾袋生產(chǎn)：生成的垃圾袋信息，點(diǎn)擊新增可以生成垃圾袋信息，可勾選垃圾袋的種類，填寫垃圾數(shù)量。即可生成指定垃圾類型和數(shù)量的垃圾袋，生產(chǎn)垃圾袋后，右側(cè)操作可選擇導(dǎo)出Excel表格，查看到垃圾袋的詳細(xì)信息。積分等級計(jì)算：分揀流程中，會對垃圾投放情況進(jìn)行打分，不同的分?jǐn)?shù)對應(yīng)不同的積分獲得比例。點(diǎn)擊新建可新建積分的等級和計(jì)算比例。

3）用戶管理。用戶管理：顯示該項(xiàng)目下的所有用戶，可錄入新的用戶，也可先導(dǎo)出Excel模板表格，在表格中填好信息后，再導(dǎo)入用戶管理頁面中?？梢圆榭丛撚脩舻姆e分詳情，也可以對該用戶信息進(jìn)行編輯和刪除。投放管理：顯示所有投放記錄，對垃圾的每個(gè)流轉(zhuǎn)節(jié)點(diǎn)進(jìn)行記錄，記錄垃圾的投放人、投放設(shè)備、垃圾信息、收運(yùn)信息、分揀信息和結(jié)算信息。交易管理：顯示售袋機(jī)中的交易記錄，包括售袋機(jī)的設(shè)備信息、交易信息、消費(fèi)者信息等。結(jié)算管理：垃圾收運(yùn)、分揀后的結(jié)果都在結(jié)算管理的頁面顯示，管理員需定期在結(jié)算管理中，對已分揀未結(jié)算的垃圾進(jìn)行積分結(jié)算。可勾選單條結(jié)算，也可多條結(jié)算。

4）設(shè)備管理。分類箱管理：顯示已經(jīng)錄入的分類箱列表信息。管理員通過新增和快速克隆的功能實(shí)現(xiàn)設(shè)備錄入。兌換機(jī)管理：可以錄入新兌換機(jī)的信息。包括設(shè)備名稱、序列號、所屬片區(qū)、位置等信息。兌換機(jī)列表中操作欄可以對該條設(shè)備信息編輯、刪除、增加兌換機(jī)商品。故障記錄：顯示分類箱故障記錄，切換標(biāo)簽可以查看兌換機(jī)故障機(jī)記錄，顯示故障設(shè)備信息、故障原因等。右側(cè)操作可以修改設(shè)備故障信息。

5）運(yùn)營管理。人員設(shè)置：顯示人員列表，在此頁面中新增配置人員，將角色安排到人，錄入人員的信息，包括負(fù)責(zé)的區(qū)域、手機(jī)號、個(gè)人信息等。人員用此手機(jī)號和原始密碼登錄運(yùn)維APP開展工作。人員列表中負(fù)責(zé)欄可以點(diǎn)擊查看該人員負(fù)責(zé)的區(qū)域，操作欄可以對該角色進(jìn)行編輯、刪除和重置密碼。功能清單：顯示功能清單列表，此頁面中功能清單為已經(jīng)配置好的運(yùn)維APP中的功能清單，提供角色設(shè)置中的功能清單勾選列表。設(shè)備分布：點(diǎn)擊查看設(shè)備概覽。

6）統(tǒng)計(jì)分析。從積分、用戶參與率、投放正確率、紅黑榜等多個(gè)維度進(jìn)行分析。

7）商城管理。顯示商品列表，在此頁面中配置商品，錄入商品信息對商品進(jìn)行上架。上架的商品會在用戶小程序中的積分商城中顯示，用戶可以在積分商城中進(jìn)行兌換。商品可設(shè)置積分下限，主要用戶兌換后的積分大于該積分下限，可以兌換商品，對訂單進(jìn)行管理。

2.2" 用戶微信小程序

隨著我國新型城鎮(zhèn)化進(jìn)程的加快，我國超過一半的城市被生活垃圾包圍[11]。城市生活垃圾分類是破解“垃圾圍城”的重要措施，基于垃圾源頭，協(xié)調(diào)政府強(qiáng)制性、民眾自主性、企業(yè)激勵(lì)性等措施，克服垃圾分類難問題[12]。

針對我國居民普遍存在“不想分類、懶得分類、分類標(biāo)準(zhǔn)難把握”等分類痛點(diǎn)問題[13]，借助互聯(lián)網(wǎng)+手段，本文設(shè)計(jì)“無廢生活|光大智能垃圾分類”微信小程序供居民使用，用戶無須重新注冊，使用方便快捷。垃圾分類微信用戶小程序以戶為單位，居民用戶通過注冊獲取自家獨(dú)有二維碼，在進(jìn)行垃圾分類投遞時(shí)，通過微信小程序掃描垃圾袋上的二維碼，將垃圾袋與居民家信息進(jìn)行綁定，建立居民家庭垃圾分類檔案，利于垃圾溯源。微信用戶小程序同時(shí)為居民用戶提供分類指南、投放指南等分類信息，指導(dǎo)用戶進(jìn)行正確的垃圾分類，解決居民用戶不會分、分類難等難題。用戶可以通過投遞碼開啟分類箱設(shè)備門，進(jìn)行垃圾投放，投放完成后，垃圾箱門會自動關(guān)閉。用戶進(jìn)行垃圾分類投放會獲取一定的積分，獲取的積分可以在積分商城兌換分類垃圾袋及日常生活用品，當(dāng)積分不夠時(shí)，用戶需要自己支付購買垃圾袋，用戶微信小程序如圖3所示。

2.3" 智能運(yùn)營APP

城市生活垃圾處理主要包括收儲、運(yùn)輸、中轉(zhuǎn)和處理四部分，其中收儲和運(yùn)輸所占比例高達(dá)70%～

80%[14]。蘇州市針對分類后的玻璃、有害垃圾等實(shí)行單獨(dú)運(yùn)輸，并在垃圾分類收集點(diǎn)設(shè)置運(yùn)營時(shí)間告知牌[15]。杭州市垃圾分類采取定時(shí)定點(diǎn)投放模式，居民需要在規(guī)定的時(shí)間范圍內(nèi)將垃圾投放進(jìn)垃圾分類箱，小區(qū)保潔人員在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)將各垃圾分類桶集中到小區(qū)的環(huán)衛(wèi)集置點(diǎn)，最后由垃圾清運(yùn)車進(jìn)行清運(yùn)[16]。

本文針對定時(shí)定點(diǎn)投放運(yùn)輸模式帶來的垃圾清運(yùn)不及時(shí)導(dǎo)致的餐廚垃圾腐敗滋生異味、用戶體驗(yàn)不佳等問題設(shè)計(jì)智能運(yùn)營APP。運(yùn)營APP具有搶單功能，能優(yōu)化收運(yùn)分配、提升參與率；滿倉報(bào)警，可及時(shí)提醒收運(yùn)，提高設(shè)備利用效率；故障工單，通過派發(fā)故障工單，提醒運(yùn)維人員及時(shí)運(yùn)維，保證設(shè)備正常運(yùn)行，提升用戶滿意度。智能運(yùn)營APP設(shè)計(jì)開發(fā)自動結(jié)算、手動結(jié)算、批量結(jié)算等功能，支持多樣化的積分獎勵(lì)方式，根據(jù)項(xiàng)目地方垃圾分類政策和項(xiàng)目實(shí)際需求，細(xì)分可回收物，提供分揀和結(jié)算功能，根據(jù)回收物當(dāng)天的市場價(jià)格給予相應(yīng)的積分獎勵(lì)，智能運(yùn)營APP如圖4所示。

圖3" 用戶微信小程序" " " " " 圖4" 智能運(yùn)營APP

2.4" 監(jiān)控分析數(shù)據(jù)大屏

數(shù)據(jù)大屏可視化展示系統(tǒng)指的是用在大數(shù)據(jù)領(lǐng)域前端實(shí)時(shí)顯示的顯示屏，在當(dāng)前數(shù)字化經(jīng)濟(jì)興起的今天越來越普及，數(shù)據(jù)可視化大屏是未來主流的顯示平臺，在推進(jìn)行業(yè)進(jìn)步及發(fā)展的過程中越來越重要。垃圾分類大數(shù)據(jù)中心具備數(shù)據(jù)存儲、數(shù)據(jù)挖掘、數(shù)據(jù)分析能力，實(shí)現(xiàn)海量設(shè)備數(shù)據(jù)、業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)的存儲，能夠?yàn)槔浜铜h(huán)衛(wèi)車的動態(tài)分布提供數(shù)據(jù)基礎(chǔ)，為智慧環(huán)衛(wèi)及五點(diǎn)一線模式推廣提供數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。通過大數(shù)據(jù)、深度學(xué)習(xí)和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等技術(shù)進(jìn)行數(shù)據(jù)分析與數(shù)據(jù)挖掘，得到分類垃圾最優(yōu)清運(yùn)時(shí)間，動態(tài)規(guī)劃清運(yùn)路線[17]，調(diào)整設(shè)備分布量等數(shù)據(jù)，為城市垃圾分類運(yùn)營奠定數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。垃圾分類監(jiān)控分析數(shù)據(jù)大屏通過IT技術(shù)對從數(shù)據(jù)中心獲取社區(qū)、設(shè)備、用戶、投放、分類、結(jié)算等基礎(chǔ)數(shù)據(jù)進(jìn)行多維度的集合、整理、分析和展示，為政府和市場管理者提供實(shí)時(shí)可視化大數(shù)據(jù)平臺，為其決策提供強(qiáng)有力的數(shù)據(jù)支撐服務(wù)，做到“用數(shù)據(jù)說話、用數(shù)據(jù)管理、用數(shù)據(jù)決策、用數(shù)據(jù)創(chuàng)新”，監(jiān)控分析數(shù)據(jù)大屏如圖5所示。

3" 結(jié)" 論

為了從源頭上實(shí)現(xiàn)資源可回收利用，減輕運(yùn)營公司的運(yùn)營成本，本文基于構(gòu)建政府、企業(yè)主體和民眾多方共同參與的垃圾分類處理機(jī)制理念，借助互聯(lián)網(wǎng)+手段，結(jié)合各地垃圾分類市場和社會主體實(shí)際需求，設(shè)計(jì)研發(fā)針對政府、市場和民眾角色的實(shí)名可追溯智能垃圾分類管理系統(tǒng)，為用戶提供24小時(shí)不限時(shí)服務(wù)，實(shí)現(xiàn)垃圾分類投放實(shí)名制、可追溯、不限時(shí)和無人監(jiān)管的目標(biāo)，對垃圾分類政策落地，建立智能化、信息化的垃圾分類生態(tài)圈，推動我國垃圾分類的實(shí)施具有極其深遠(yuǎn)的意義。

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作者簡介：劉娟娟（1989—），女，漢族，安徽亳州人，中級職稱，碩士研究生，研究方向：智能控制與圖像處理。