魯黎 郭芷含 羅郁

DOI：10.16660/j.cnki.1674-098X.2016.18.091

摘 要：生活垃圾是目前最貼近市民生活的問(wèn)題之一，同時(shí)也是目前我國(guó)研究力度最大，掌控難度最大的課題之一。通過(guò)大量的數(shù)據(jù)資料顯示，國(guó)際上當(dāng)前對(duì)垃圾處理的手段已趨于多樣化，系統(tǒng)化，我國(guó)也在近幾年著重提倡垃圾處理的“3R”技術(shù)（Reduce、Reuse、Recycle）。但就目前現(xiàn)象表明，對(duì)于生活垃圾處理問(wèn)題，我們還需要一個(gè)更優(yōu)化的管理策略。因此該次研究借鑒了國(guó)外經(jīng)驗(yàn)，立足于國(guó)內(nèi)實(shí)際，借用當(dāng)今的云計(jì)算數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)來(lái)實(shí)現(xiàn)城市垃圾全過(guò)程智能化的控制，推動(dòng)社會(huì)生活垃圾全過(guò)程管理系統(tǒng)的運(yùn)作，達(dá)到城市生活垃圾管理的最優(yōu)化。

關(guān)鍵詞：城市垃圾管理 智能控制 管理優(yōu)化策略

中圖分類號(hào)：TP309 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-098X（2016）06（c）-0091-05

1 我國(guó)垃圾管理系統(tǒng)現(xiàn)狀分析

隨著城市化進(jìn)程步伐的加快，經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展，城市垃圾問(wèn)題也日趨嚴(yán)重。近幾年來(lái)，人們對(duì)城市生態(tài)，垃圾處理的問(wèn)題關(guān)注度日益增高。

城市生活垃圾的收運(yùn)和處理體系是目前垃圾管理系統(tǒng)中最貼近人民生活的方面之一。它既是城市生活的前提，也是城市正常運(yùn)行的基礎(chǔ)。目前我國(guó)正面臨生活垃圾總產(chǎn)量大的難題，生活垃圾的處理方式也主要是以焚燒、堆肥和衛(wèi)生填埋為主，具體數(shù)據(jù)見表1和表2（表中數(shù)據(jù)均來(lái)自中華人民共和國(guó)國(guó)家統(tǒng)計(jì)局官網(wǎng)）。

從以上數(shù)據(jù)可以看到，當(dāng)前我國(guó)生活垃圾總產(chǎn)量數(shù)額龐大，雖然垃圾的無(wú)害化處理率有一定的提升，但單純依靠現(xiàn)在所具備的人工和普通處理技術(shù)，仍無(wú)法達(dá)到生活垃圾處理最優(yōu)狀態(tài)。尤其是表2所突出的我國(guó)垃圾分類方面的不足嚴(yán)重制約了垃圾無(wú)害化處理的發(fā)展這一關(guān)鍵問(wèn)題，更顯示了城市生活垃圾全過(guò)程管理體系的革新迫在眉睫。因此本次研究提出代入新興的智能化管理體系，提升人們對(duì)于垃圾處理的主動(dòng)性，從而推動(dòng)垃圾全過(guò)程管理體系的實(shí)時(shí)性、聯(lián)動(dòng)性及有效性的發(fā)展。

目前，我國(guó)城市生活垃圾管理體系分為“產(chǎn)生—收集—清運(yùn)—處置”四個(gè)環(huán)節(jié)。

（1）產(chǎn)生環(huán)節(jié)。由于市民垃圾分類意識(shí)薄弱，因此產(chǎn)生的垃圾處于混雜狀態(tài)。

（2）收集環(huán)節(jié)。該階段運(yùn)行到夏天，由于垃圾產(chǎn)量的陡增而環(huán)衛(wèi)部門不能及時(shí)了解垃圾所屬情況，垃圾清運(yùn)工作遲緩，造成空氣污染和微生物大量繁殖，給居民生活健康造成不利影響。

（3）清運(yùn)環(huán)節(jié)。清運(yùn)車輛密閉性存在問(wèn)題，時(shí)常出現(xiàn)沿路傾灑污水、臭水的現(xiàn)象，對(duì)城市交通環(huán)境產(chǎn)生惡劣影響。此外，部分垃圾作業(yè)車輛駕駛員不按規(guī)定路線作業(yè)，經(jīng)常出現(xiàn)半途倒賣“野垃圾”，對(duì)城市衛(wèi)生環(huán)境帶來(lái)危害。

（4）處置環(huán)節(jié)。目前我國(guó)多采用垃圾衛(wèi)生填埋方式，但由于技術(shù)原因?qū)ν恋匚廴緡?yán)重，后期在土地恢復(fù)上要花費(fèi)大量的人力物力。

與此同時(shí)，我國(guó)并沒(méi)有嚴(yán)格的法規(guī)和政策來(lái)制約控制垃圾管理的各個(gè)環(huán)節(jié)，基本上我國(guó)垃圾管理系統(tǒng)的運(yùn)行需要靠市民和相關(guān)部門的自覺維持。

2 基于智慧城市理念的城市生活垃圾全過(guò)程管理對(duì)策

通過(guò)對(duì)現(xiàn)有狀況的分析，我們發(fā)現(xiàn)中國(guó)當(dāng)前的城市垃圾管理全過(guò)程處于一種較為散亂的狀態(tài)，各個(gè)環(huán)節(jié)銜接不緊密。針對(duì)以上問(wèn)題，我們認(rèn)為，城市生活垃圾管理系統(tǒng)若要達(dá)到最高效、最優(yōu)化的狀態(tài)，必須從整個(gè)流程上進(jìn)行梳理和革新。因此，我們將垃圾處理的全過(guò)程分為三個(gè)階段：

垃圾的收集→垃圾的運(yùn)送→垃圾的處理

在這三個(gè)階段當(dāng)中，我們將智能化設(shè)備和管理體系相結(jié)合提出以下最優(yōu)解決方案。

2.1 城市生活垃圾收集環(huán)節(jié)

2.1.1 智能化設(shè)備概念模型

（1）實(shí)名制垃圾袋。

①在大力宣傳和普及垃圾分類知識(shí)的前提下，針對(duì)居民垃圾分類意識(shí)不強(qiáng)，環(huán)衛(wèi)部門督查力度不夠的現(xiàn)狀，我們將垃圾袋進(jìn)行了新的設(shè)計(jì)。將錄有城市居民信息的二維碼與垃圾袋相結(jié)合，形成了實(shí)名制垃圾袋（圖1）。

②實(shí)名制垃圾袋分四種顏色，每種顏色對(duì)應(yīng)不同垃圾類別。其特點(diǎn)主要是在傳統(tǒng)垃圾袋的基礎(chǔ)上附上錄有持有者個(gè)人信息及垃圾種類信息的二維碼。通過(guò)掃描二維碼，可開啟指定垃圾箱箱門。除此之外，在日后環(huán)衛(wèi)督察隊(duì)隨機(jī)抽取垃圾袋內(nèi)垃圾時(shí)，若發(fā)現(xiàn)有未分類垃圾的現(xiàn)象，可快速追查垃圾源頭（圖2）。

（2）生活垃圾智能存儲(chǔ)設(shè)備。

①生活垃圾智能存儲(chǔ)設(shè)備是垃圾全過(guò)程管理研究?jī)?nèi)一個(gè)最為關(guān)鍵的設(shè)備。對(duì)于城市普通垃圾箱密封性不夠，時(shí)常散發(fā)異味且蚊蟲病菌大量繁殖的狀況，我們將垃圾的二維碼作為垃圾箱門開啟的“鑰匙”。一旦垃圾被放入指定垃圾箱內(nèi)，箱門會(huì)立即關(guān)閉。當(dāng)垃圾回收的工作人員在回收垃圾時(shí)，只需用自己工作牌上的二維碼在掃描區(qū)域掃描即可開啟箱門。

②為保證在垃圾的源頭處進(jìn)行分類，我們將智能垃圾存儲(chǔ)設(shè)備依據(jù)垃圾的類別分成四個(gè)封閉的容器，分別為可回收垃圾（綠色）、一般垃圾（黃色）、餐廚垃圾（橙色）和有害垃圾（紅色）。通過(guò)掃描垃圾袋上附有分類信息的二維碼來(lái)開啟對(duì)應(yīng)的垃圾箱門（圖3）。

③城市生活垃圾的有害類包括：廢電池、熒光燈管、過(guò)期藥品等。一般具有毒性、易燃性、腐蝕性、反應(yīng)性、放射性和傳染性。對(duì)此，我們將有害垃圾箱進(jìn)行了特殊處理。首先，對(duì)整個(gè)垃圾箱體進(jìn)行了改造，分為箱體和箱套兩個(gè)可獨(dú)立抽取的部分。這樣做可以使有害垃圾在收集和運(yùn)輸時(shí)，工作人員不必打開箱門就能直接運(yùn)輸，減少了在這一過(guò)程中可能引發(fā)的安全事故。其次，我們將有害垃圾的箱體分為可回收類和需要經(jīng)過(guò)無(wú)害化處理類。在投放垃圾時(shí)，只需掃描二維碼，箱體可自動(dòng)進(jìn)行二次分類（圖4、圖5）。

④在夏日，小區(qū)內(nèi)時(shí)常會(huì)出現(xiàn)垃圾長(zhǎng)時(shí)間堆積無(wú)人清掃的情況。為此我們?cè)诿總€(gè)垃圾箱體內(nèi)置入了高精度稱重器，當(dāng)箱體內(nèi)重量達(dá)到一定限制時(shí)，通過(guò)信息發(fā)送終端向城市環(huán)衛(wèi)督察隊(duì)發(fā)送請(qǐng)求信息，以達(dá)到垃圾管理的高效運(yùn)作。

生活垃圾智能存儲(chǔ)設(shè)備各主要控制構(gòu)建功能見表3。

2.1.2 收集環(huán)節(jié)運(yùn)作及管理方式

垃圾收集是智能垃圾全過(guò)程管理系統(tǒng)的基礎(chǔ)，也是整個(gè)系統(tǒng)中阻礙最大，難度最大的一個(gè)環(huán)節(jié)。這其中首先涉及的問(wèn)題就是如何改變中國(guó)人常年混合投放垃圾的習(xí)慣以及如何向居民灌輸垃圾分類知識(shí)。

（1）垃圾分類知識(shí)普及。

在這個(gè)環(huán)節(jié)，我們針對(duì)兩種人群提出不同的方案。

方案一：針對(duì)未成年人，我們提倡從基礎(chǔ)教育中灌輸垃圾分類知識(shí)。未成年人對(duì)各項(xiàng)事物接受能力強(qiáng)，思想行為方式具有一定的可塑性。因此，針對(duì)這一類人群社會(huì)及政府應(yīng)當(dāng)督促社會(huì)組織和教育機(jī)構(gòu)在未成年人的基礎(chǔ)教育及生活教育中灌輸垃圾分類的理念及分類知識(shí)。這樣才能使他們垃圾分類的意識(shí)不斷健全，也能不斷帶動(dòng)身邊的人。

方案二：針對(duì)成年人，我們提倡利用社會(huì)宣傳及“試錯(cuò)”方式加強(qiáng)其垃圾分類意識(shí)。成年人的思想行為經(jīng)過(guò)數(shù)年的沉淀，要想短期內(nèi)糾正過(guò)來(lái)并不容易。因此，針對(duì)這一類人群，首先應(yīng)做好社會(huì)宣傳工作，使其有一定的垃圾分類基礎(chǔ)概念。其次再通過(guò)“試錯(cuò)”的方式加深印象（圖7）。

每個(gè)垃圾儲(chǔ)存容器都有對(duì)應(yīng)的二維碼掃描區(qū)，對(duì)應(yīng)信息不符，無(wú)法開啟垃圾箱。如果對(duì)垃圾分類知識(shí)不了解，那么在反復(fù)的試錯(cuò)過(guò)程中，可以加深對(duì)垃圾分類的印象。這也是我們提出用智能設(shè)備帶動(dòng)人的自覺性的關(guān)鍵點(diǎn)。

（2）智能監(jiān)管。

在垃圾分類知識(shí)普及的前提下，代入智能監(jiān)管方案。

一方面，實(shí)行實(shí)名制垃圾袋按時(shí)按量發(fā)放。社區(qū)管理機(jī)構(gòu)對(duì)每家每月定量發(fā)放附有二維碼的垃圾袋，市民在家中就要做好垃圾分類工作，在垃圾處理時(shí)，如發(fā)現(xiàn)隨意分類垃圾，就會(huì)依據(jù)云計(jì)算系統(tǒng)錄入的數(shù)據(jù)對(duì)其持有者進(jìn)行信用額度的消減。此外，二維碼每月信息會(huì)進(jìn)行一次更新，更新后原有二維碼將無(wú)法使用。用戶可用每月剩余的垃圾袋領(lǐng)取積分換購(gòu)獎(jiǎng)品。這樣可以促使市民自覺減少生活垃圾，達(dá)到生活垃圾的減量化。

2.2 城市生活垃圾運(yùn)送環(huán)節(jié)

2.2.1 智能化運(yùn)送工具概念模型

目前，城市垃圾運(yùn)送環(huán)節(jié)存在比較大的漏洞，其中主要是運(yùn)送過(guò)程缺乏監(jiān)管且不易監(jiān)管，導(dǎo)致運(yùn)送人員對(duì)垃圾傾倒是否嚴(yán)格按照要求進(jìn)行并不重視，其次垃圾車的封裝不嚴(yán)密，使得在運(yùn)送過(guò)程中有污水和垃圾溢出。因此，我們著重從垃圾車優(yōu)化設(shè)計(jì)入手解決當(dāng)前問(wèn)題（圖8）。

具體改進(jìn)如下：

（1）針對(duì)有害垃圾的箱體我們采用整體搬運(yùn)的方式，在運(yùn)輸時(shí)直接將箱體放入垃圾運(yùn)送車內(nèi)。垃圾運(yùn)送車的后車廂加上了能夠固定兩個(gè)有害垃圾箱體的卡槽，以固定垃圾箱。

（2）在車輛上安裝GPS（Global Positioning System）定位系統(tǒng)，實(shí)時(shí)掌控車輛方位信息，杜絕半路傾倒“野垃圾”的現(xiàn)象。最后，在車輛中安裝信息存儲(chǔ)系統(tǒng)和信息發(fā)送終端，以便垃圾回收機(jī)構(gòu)隨時(shí)掌握車輛信息。

（3）垃圾站通往每個(gè)回收站點(diǎn)的路線會(huì)提前設(shè)好，垃圾車在出廠前，會(huì)對(duì)車輛信息，操作人員信息，出發(fā)時(shí)間有一個(gè)備案，作為判斷此次運(yùn)送過(guò)程是否合理的依據(jù)以及對(duì)操作人員的監(jiān)督。

2.2.2 運(yùn)送環(huán)節(jié)運(yùn)作及管理方式

垃圾站通往每個(gè)回收站點(diǎn)的路線會(huì)提前設(shè)計(jì)好，在路段中會(huì)設(shè)有ETC（Electronic Toll Collection）道路監(jiān)控系統(tǒng)（圖10）。通過(guò)將收集到的數(shù)據(jù)傳入云計(jì)算系統(tǒng)，實(shí)時(shí)監(jiān)控車輛是否有延誤運(yùn)送時(shí)間，如有違背原定路線或隨處傾倒垃圾的現(xiàn)象城市智慧決策系統(tǒng)會(huì)立即發(fā)出警報(bào)。

當(dāng)垃圾成功運(yùn)送到垃圾處理場(chǎng)后，再由統(tǒng)一的垃圾處理人員進(jìn)行卸載、處理。每位工作人員的信息同樣需要經(jīng)過(guò)嚴(yán)格的監(jiān)控，以便在垃圾處理環(huán)節(jié)中，針對(duì)出現(xiàn)的每一項(xiàng)問(wèn)題確定負(fù)責(zé)人。

與以上程序相輔相成的是需革新和落實(shí)垃圾處理單位的企業(yè)制度。當(dāng)前城市垃圾處理部門雖有一套自己的方案，但在實(shí)施環(huán)節(jié)，有很多還沒(méi)有落到實(shí)處。因此，要針對(duì)新的城市管理模式制定出嚴(yán)謹(jǐn)有效的控制方案。垃圾運(yùn)送處理過(guò)程中的所有數(shù)據(jù)會(huì)上傳至智慧城市指揮決策系統(tǒng)終端（圖11），以便清晰地對(duì)該環(huán)節(jié)進(jìn)行監(jiān)控。企業(yè)制定嚴(yán)格的賞罰制度，督促員工嚴(yán)格、高效地完成垃圾處理工作。

2.3 城市生活垃圾處理環(huán)節(jié)

2.3.1 城市垃圾場(chǎng)的最優(yōu)布置

【以武漢市為例】武漢現(xiàn)有的垃圾焚燒處理廠，每日可造成560t飛灰，處置不符合相關(guān)規(guī)定，并且部分垃圾處理廠處于水源、居民區(qū)附近，嚴(yán)重影響到市民的日常生活。因此需對(duì)現(xiàn)有垃圾場(chǎng)進(jìn)行優(yōu)化升級(jí)（圖13）。

垃圾場(chǎng)的建立我們擬定分為有害類垃圾處理和無(wú)害類垃圾處理。對(duì)現(xiàn)有垃圾場(chǎng)，我們先判斷其地理位置是否適合建立垃圾場(chǎng)，如合適，再判斷該處是適合建有害垃圾處理廠還是無(wú)害垃圾處理廠。

2.3.2 處理環(huán)節(jié)運(yùn)作及管理方式

一般垃圾和餐廚垃圾被運(yùn)往指定類別垃圾處理廠。對(duì)于可直接再利用垃圾，有需要的市民或企業(yè)可提前向管理部門申請(qǐng)審批，以達(dá)到垃圾處理資源化，減少多余流程。而對(duì)于有害垃圾，需全程監(jiān)控（其中包括工作動(dòng)態(tài)監(jiān)控，有害物質(zhì)含量監(jiān)控等），通過(guò)云計(jì)算將數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，符合無(wú)危害處理標(biāo)準(zhǔn)后再集中銷毀，以達(dá)到垃圾處理無(wú)害化（圖14）。

城市生活垃圾中固體廢物有害類，如廢電池、熒光燈管、過(guò)期藥品等。一般具有毒性、易燃性、腐蝕性、反應(yīng)性、放射性和傳染性，對(duì)于這一類物品的處理必須做到嚴(yán)格把控。

在整個(gè)處理流程中，充分利用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，構(gòu)建危險(xiǎn)廢物監(jiān)管物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)，對(duì)生活垃圾中危險(xiǎn)廢物的處置流程及處理人員等進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，為固體廢物處理過(guò)程的全程化監(jiān)管提供技術(shù)保障，實(shí)現(xiàn)對(duì)危險(xiǎn)廢物從源頭到填埋處理的全程可溯源化監(jiān)控，促使固體廢物管理由傳統(tǒng)人工管理方式向現(xiàn)代化智能管理方式轉(zhuǎn)變。

2.4 城市生活垃圾全過(guò)程智能管理策略總體框架圖

該框架圖是對(duì)該部分整個(gè)流程的思路概括（圖15）。

3 展望

雖然該次研究只針對(duì)生活垃圾進(jìn)行分析，但對(duì)于城市的其他垃圾種類處理，依舊可以以此方案為借鑒進(jìn)行相應(yīng)的改進(jìn)。通過(guò)研究我們認(rèn)為，城市垃圾處理雖然在種類上有很大不同，但在其管理方向的選擇上應(yīng)有部分關(guān)聯(lián)性。因此該次研究成果具有一定的可調(diào)節(jié)性和廣泛的適應(yīng)性。

該方案目前還處在構(gòu)想階段，但對(duì)于城市生活垃圾各過(guò)程管理有一定的現(xiàn)實(shí)意義。隨著社會(huì)科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展和完善，其可實(shí)施性也會(huì)日益增高。智能化、信息化是未來(lái)生活的發(fā)展趨勢(shì)，如何合理運(yùn)用智能技術(shù)是當(dāng)代每個(gè)行業(yè)應(yīng)該考慮的問(wèn)題?；谥腔鄢鞘欣砟畹某鞘欣^(guò)程管理策略研究就是順應(yīng)時(shí)代發(fā)展，運(yùn)用智能技術(shù)，解決當(dāng)代城市面臨的生活垃圾各環(huán)節(jié)的問(wèn)題，從而達(dá)到構(gòu)建資源節(jié)約型、環(huán)境友好型社會(huì)的效果。

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