基于物联网的居民区垃圾分类回收系统

田佳羽　宋庆儒　王瑶

摘要：目前我国城市垃圾产量逐年递增，垃圾收集和分类管理难度加大，使得垃圾管理成为城市发展进程中亟待解决的问题。随着物联网技术的发展，可通过应用物联网技术实现城市垃圾信息化管理。该文提出了一个基于物联网的居民区垃圾分类回收系统，并设计了该系统的组成功能模块。通过系统各功能模块的运作，实现相关数据信息的收集，监控垃圾箱的实时状态和居民住户行为，优化清运管理，从而实现居民区垃圾分类管理网络化、智能化和信息化。

关键词：物联网；射频识别；居民区垃圾；分类回收

中图分类号：TP311 文献标识码：A 文章编号：1009-3044（2017）13-0245-02

隨着国家城市化发展和人民生活水平的提高，城市生活垃圾的总量不断地增加，给城市生活垃圾清运、管理和处理带来了巨大的压力。目前，大部分城市采用“集中收集——集中运输——集中处理”方式，不仅造成了大量可回收资源的浪费，也增加的垃圾的处理量和处理难度，导致人力、物力、土地等资源的浪费。

目前，中国环境管理局所采用的模式都较为传统，大部分处理垃圾的方式为每天固定时间固定车辆到各个地点进行回收，对于每个垃圾桶产生的垃圾量的相关信息及垃圾收集的作业情况掌握少。因此需要一个集垃圾信息及设施信息搜集、运输车辆调度、垃圾分类回收等的平台，实现集中管理调度，合理分配资源，实现垃圾收集处理效率的最优化。

1居民区垃圾分类回收系统的基本功能

物联网是将各种信息传感设备，与互联网结合起来而形成的一个物一物相连的网络，能够实现对物体进行识别、定位、追踪和监控。物联网技术具有时效性，动态性等特点，可实现对用户投掷行为的监督与管理，及对垃圾从产生到清运回收全过程的实时监控。

基于物联网的居民区垃圾分类回收系统是以RFID技术为基础，充分利用物联网技术，运用先进的硬件设备，完善的软件管理系统和健全的监管机制建立的居民区垃圾分类回收系统。

系统具有以下基本功能：

1）记录用户使用分类垃圾袋的信息；

2）记录用户投掷的垃圾种类及数目，汇总用户的使用情况；

3）实时监测垃圾桶的满溢程度及垃圾重量；

4）对垃圾的分类清运进行合理规划监督及管理功能；

5）具有对信息及数据的收集，传输，处理，分析的功能；

6）实现对居民区垃圾从产生源头到分类清运处理的全程的监察与管理。

2基于物联网的居民区垃圾分类回收系统

物联网是以无线传感网络（WSN）和射频识别技术（RFID）为核心的，建立在计算机互联网基础上的实物互联网络，其宗旨是实现全球物品信息的实时共享和互通。

基于物联网的居民区垃圾分类回收系统是运用物联网技术实现身份识别，信息采集，以居民区垃圾分类回收及监督管理为目的的信息系统。通过取袋机识别居民ID卡，进行记录取袋数量。在智能分类垃圾桶上进行用户身份识别，记录投掷的垃圾种类及重量，并将数据实时传输至数据中心。清理回收人员根据数据中心优化后的清理路线进行垃圾回收。数据中心根据所收集的用户信息及相关垃圾数据分析用户的分类情况。一个基于物联网的居民区垃圾智能分类回收系统结构如图1所示。主要由分类支持模块、分类处理模块、清运模块、数据中心等部分组成。

2.1分类支持模块

2.1.1垃圾袋分类

垃圾袋分为两种：蓝色厨余垃圾袋和绿色其他生活垃圾袋，相对应的垃圾箱是蓝色厨余垃圾箱和绿色生活垃圾箱。

2.1.2分类取垃圾袋

社区管理员事先将所有的垃圾袋分类放置于取袋机中，设定用户垃圾袋标准用量，若用户的取袋数量超过标准用量时，超出的部分根据规定加收物业费。

每一用户拥有一张ID卡，每张ID卡内存储用户的编码信息。用户刷卡取袋时，机器读取用户身份信息并验证，通过后将用户的条形码打印到垃圾袋上，用于后期识别垃圾的主人。

同时取袋机将读取到的用户信息与用户的取袋量统一发送至管理信息子系统。物业中心可查询出本小区住户月用袋量并计算每个住户的物业管理费用。

分类支持模块业务流程图：

2.2分类处理模块

分类处理模块是指将安装在垃圾箱的相关设备采集的信息，经过初步整合，

利用GPRS网络传输到信息处理中心的过程。这个模块主要负责两部分工作：信息采集和信息传输。

采集信息类型：住户编号，垃圾箱编号，垃圾类型，垃圾重量，垃圾箱内垃圾高度，位置坐标，时间。

信息采集过程：如图3所示：

1）RFID读写器读取ID卡中用户唯一编号，和信息中心交换数据验证身份。

2）若用户身份验证通过之后，常闭垃圾箱盖就会自动打开，住户就可以把垃圾放到相对应的垃圾箱内胆里面，然后垃圾箱的盖子自动关闭，此时安装在垃圾箱底层的压力传感器感应获取垃圾的重量。

3）安装于垃圾箱内层顶部的超声波传感器定时获取垃圾箱内的垃圾高度。

4）GPS设备获取垃圾箱的坐标信息。

5）将存储器中的居民区编号，垃圾箱编号，垃圾类型，获取时间及前四个步骤获取的所有信息整合，通过GPRS网络传输到远程的数据处理中心。

2.3清运模块

同时，车辆分为回收干垃圾类以及回收湿垃圾类车辆，两类车分别回收对应的垃圾。在中转站，将车辆的相关信息登记并保存在数据库中，例如：车辆吨位，车牌号、驾驶员及清洁工、车辆编号等。车辆驶出中转站时，自动识别车辆，记录该车辆驶出时间，并为其分配目的地以及行驶路线。车辆到达小区后，清洁工在智能垃圾桶上刷卡，然后将垃圾回收到车辆中，而垃圾桶则将刷卡人的信息以及垃圾相关的信息回传到中心。之后车辆按照既定路线到达下一个小区，直到垃圾车装满，然后驶回中转站。车辆驶回中转站后，被自动识别，并记录驶回时间等相关信息，同事对车辆称重，得到垃圾重量。

2.4数据中心

小区管理分系统主要通过分析处理用户的使用数据，并统计反馈给物业，并辅助信息中心完善清运工作。分系统通过汇总分类支持模块，智能分类模块与清运模块所传输的数据（用户垃圾分类投掷情况，取袋数量，活动时间，清运时间及人员编号等），经过数据处理得到住户的物业费。

信息中心则根据区域内实时传输的垃圾桶的重量及满溢情况规划清运路线，并安排合适的车辆进行清运，并根据清运模块所传输的数据进行实时监控管理。

数据中心采用业务独立的管理方式既减轻了信息中心的工作量，又方便小区管理者进行监控管理，使得系统更易实施。

3结束语

垃圾的分类收集和运输，是一项任重而道远的工作，不仅涉及政策和管理的提升和到位，更需要先进的装置装备作支撑。基于物联网技术的居民区垃圾分类回收系统利用物联网技术在信息的收集、传输和处理上的优势，将其应用于垃圾分类以及垃圾回收的过程中，能够有效帮助解决垃圾分类困难以及优化车辆调度等问题。从根本上控制了垃圾总体数量，减轻了城市垃圾处理的压力，能够较好的适应现代信息化技术发展下垃圾处理的需求。