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人工智能助力解决垃圾分类难题
加入时间:2020-10-12    来源:中国纪检监察报    作者:王雅慧

  新修订的固体废物污染环境防治法上月正式实施后,一些地方关于垃圾分类管理的政策法规也陆续开始施行。毋庸置疑,垃圾分类已成为我们日常生活中必不可少的一部分。但随之而来的,是不少人对如何记住具体的分类标准感到焦虑:干垃圾还是湿垃圾?有害垃圾还是其他垃圾?容易弄错不说,每天对垃圾进行手动分类,还会花费大量的时间和精力。
  
  垃圾分类如何更简单高效,垃圾分类制度如何更好地落地见效?面对这些实际问题,以人工智能为代表的一批新技术产品给出了解决方案。
  
  智能化回收
  
  分类更轻松 投放更精准
  
  白色机身,黑色机械手臂。面对眼前传送带上的易拉罐、废纸盒等,它轻松区分归类,快速抓起,扔到对应桶内,赢来一片称赞声。
  
  在2020年中国国际服务贸易交易会上,华为与一家瑞士企业合作的垃圾分类机器人让人眼前一亮。这台机器人隶属于一套基于人工智能技术的垃圾分拣系统:当垃圾经过传送带,摄像头会拍下图片传送到内置的AI加速芯片上;之后,系统会对图片中的垃圾种类以及它的坐标进行推理,并将结果发送给协作型机器人,机器人会根据不同垃圾的种类做出不同的投放处理。
  
  机器人研发工程师崔恒峰介绍,机器人经过训练后,只要是学习过的垃圾,都可以进行准确识别和分类,识别时间不超过100毫秒,准确率达98%以上。一次完整的分拣、投放垃圾过程也仅需4秒左右。
  
  垃圾分拣,难点主要在于识别不同的垃圾特征并予以归类。在这方面,人工智能技术显示出强大应用效能。
  
  在此次服贸会上,来自上海的小黄狗环保科技公司也展出了一款运用人工智能、物联网等技术的垃圾分类设备——“智能垃圾回收机”。
  
  这一外形有些类似自动售卖机的回收机使用方法很简单:下载注册APP,用手机扫描回收机上的二维码,选择要投放的垃圾种类,系统就会指示应将垃圾投放到哪个箱内。有了智能系统的帮助,垃圾投放的错误率可以大大降低。
  
  为进一步确保垃圾投放的精准性,回收机还配备了垃圾智能识别功能。据工作人员介绍,对于塑料瓶等可视觉识别的垃圾,回收机通过箱体上的摄像头进行判别。对于纸质类垃圾,回收机通过投入物品的平均密度、体积等,判断其属于纺织物还是纸类。除了分类承装,回收机还会对投放的垃圾自动称重,重量被自动换算成环保金,金额积累到一定数额就可以变现或兑换礼品。
  
  与还未投放市场的垃圾分类机器人不同,像小黄狗这样的智能垃圾回收机或回收箱已在不少省市的居民小区内安装使用。
  
  智能回收箱的使用,让垃圾分类更加轻松。山东省威海市市民王月萍表示:“垃圾箱平时是密闭的,只有在投放垃圾时才会自动开关,大家和垃圾箱的接触少了,异味也得到控制。家里的瓶子、纸壳再也不用攒着卖了,晚上遛弯的时候出来扔了就能换奖品。”
  
  在众多垃圾种类中,厨余垃圾由于湿度大、易腐烂、有异味,分类投放的过程面临更多麻烦。比如,为保证厨余垃圾在交付给收运单位时能做到“无塑料橡胶”,不少地方要求居民或垃圾分类指导员在投放厨余垃圾时要破袋。这一操作显然会弄脏双手,尤其是夏天,垃圾散发的异味更让人难以接近。还好,一款名为厨余垃圾袋智能分离机器人的新型智能垃圾分类投放设备可以解决这个问题。
  
  东城区崇外街道崇文门西大街社区是北京市首批使用“破袋机器”的社区之一,整台设备从左至右分别由可回收物、其他垃圾、厨余垃圾3个箱体组成,每个箱体在投放口下方的位置都有一个小小的长方形感应区。
  
  小区的垃圾分类指导员林师傅说,将垃圾袋举到感应区的位置后,投放口会自动打开,待垃圾入箱,箱内两块锯齿状的铁板会通过反复开合撕破垃圾袋,使袋中的厨余垃圾落入下方的厨余垃圾桶,而垃圾袋则被机械抓手抓回到原位后自动释放,整个过程用时仅需10秒左右。
  
  信息化监管
  
  破解混投难题 提升治理效能
  
  垃圾分类制度要想真正落地执行,离不开有效的监督管理。在这方面,不少地区依托技术手段,推出自己的管理措施。
  
  在浙江省嘉兴市秀洲区,“小绿桶”成了每家每户都有的生活用品。这个外表不起眼的垃圾桶实际“暗藏玄机”——设置了独立编号和智能芯片。通过电子芯片,街道分类办的工作人员可以在电脑里对居民参与生活垃圾分类的情况进行综合评价和监督。
  
  在江苏省昆山市,部分社区试点建立了垃圾分类“AI纠察系统”。各个垃圾分类投放点设有摄像头和音箱,可识别出居民在非投放时间内投放垃圾的行为,还会发出“请不要在违规时间抛投垃圾”的语音提示。
  
  为了让垃圾分类管理更规范、更全面,大数据、互联网、云计算等技术也在环卫领域上线。
  
  小黄狗环保科技公司依托大数据平台推出智能回收体系,从前端投放到后端处理,都可纳入一体化管理。前端的智能回收设备可以对居民所投放垃圾的时间、品类、重量等进行记录,为垃圾分类督导工作提供数据依据。后端的系统可根据各个城市的需要提供定制版大数据平台,接入全市的环卫数据管理体系。通过系统网络,社区工作人员可在手机上及时了解和查看乱投放人的信息及被抓拍视频,视情况作进一步处理。
  
  国内类似的大数据平台产品还有徐工环境技术有限公司自主研发的环卫智慧云平台。该平台可通过对环卫管理所涉及到的人、车、物、事进行全过程信息采集与传输,加强垃圾收运、垃圾处置、垃圾分类等环卫业务的综合指挥、大数据分析。通过环卫智慧云平台,工作人员能够零距离准确了解到当地卫生现状、环卫车辆所在位置和作业时间等情况,全面构建起环卫作业网络化监管体系,提高运作效率。而管理人员可以借助移动传输网络、智能感知设备和云平台的大数据智能分析能力,实时了解环卫车辆的作业动态、作业结果,对环卫工人进行作业及考勤管理。
  
  中国电信北京公司也推出了依托5G技术的智慧环卫监管平台来优化垃圾分类实施过程中的各个环节,比如环卫设备的远程管理、数据的收集汇总分析、垃圾分类成果分析等。
  
  环境卫生是城市治理的重要一环,在智慧城市日益盛行的当下,垃圾分类的智能监管也在逐步纳入整个城市的智慧网络,成为城市大脑的一部分。
  
  2020年7月,福建省福州市鼓楼区正式引入垃圾分类智能监管平台,全区共1625个分类屋(亭)实现监管全覆盖。
  
  该套系统接入了鼓楼区智脑,实现“网格化”与“一线处置”相结合。智能设备可以帮助居民进行垃圾分类的正确投放判断、发出误时垃圾投放警示;系统网络可以实时定位垃圾收运车辆位置,运用大数据分析点位分类与收运衔接情况,优化垃圾运输线路;并对环卫作业进行动态管理,实行投放端及运输端全过程数据化采集,信息化管理。还可以通过互联网应用方式提供市民参与分类监督和反馈的渠道,形成居民互动模式。
  
  无害化处理
  
  垃圾变废为宝 处置效率提高
  
  相较于垃圾分类的前端工作,回收后的垃圾是否能得到科学处置,处置效果如何,是否会对环境造成二次污染,也是事关垃圾回收实效的重要问题。
  
  数据显示,目前,全国的生活垃圾中,餐厨垃圾占比达50%以上。单从数量上看,餐厨垃圾的处理是垃圾处置的一大重点。
  
  餐厨垃圾不适合长时间收放和运输,尤其在夏季,容易产生异味并滋生细菌。因此,其最理想的处置方式可能是在垃圾箱内“就地处理”。在今年的服贸会上,广东一家环保科技公司展出的智能垃圾分类回收箱便实现了这个功能。垃圾箱内使用了对人体皮肤和动物无害的生物菌,可以将垃圾分解转化成水蒸气、二氧化碳气体和少量残渣,厨余垃圾减量率达95%,剩下的残渣可以作为小区内的绿化肥料。此外,箱内还设有臭氧发生器,控制系统每天定点启动,防止细菌滋生和产生异味。同时,箱体内垃圾达到预定位置和重量时,警示灯会亮起,自动发送短信通知清运人员处理。据工作人员介绍,这款产品每天的厨余垃圾处理量最多能达到300公斤,可服务于有300户居民的小区。目前,已经在广州等地开始试用。
  
  垃圾分类的一个重要目的,在于让垃圾变废为宝,使垃圾中有价值的部分能够再次被利用。
  
  在湖北武汉,由当地高校和企业联合研发的“有机垃圾生化处理一体技术”能够通过生物手段将有机垃圾中的固体转换为有机肥料,液体转化为生物燃料,实现有机垃圾的再生利用。该项技术的研发人员——湖北君集水处理有限公司副总工程师董俊表示:“整个系统能够通过‘电控系统’实现自动化控制、数据自动传送存储和远程监控,并在24小时内将餐厨垃圾减量率达到90%以上,实现餐厨垃圾资源化、无害化、减量化。”
  
  在浙江绍兴,新建的生活垃圾处理厂可通过资源化、无害化的处置方式,将生活垃圾转变成电能——2250吨的生活垃圾可转化成80万度居民用电。通过信息化管控、密封化操作,现场也不会有异味产生。有了这些先进的垃圾处理方式,绍兴可实现全市域内垃圾“全焚烧、零填埋”,在提高资源利用率的同时,还能进一步减少垃圾带来的环境污染。
  
  据统计,我国平均每个家庭每天大约产生1.5千克垃圾,其中有许多属于不能自然降解的垃圾。传统的简单处置法在快速的城市化进程和人口压力面前显然不再适用。市场的需求以及各地生活垃圾分类体系建设的推进,让越来越多的国内科研机构和企业关注垃圾分类领域,不断推出新型的垃圾处理技术。
  
  2019年7月,上海交大环境科学与工程学院金放鸣教授团队研制的第一台连续式水热资源化湿垃圾技术装置测试成功。这是全球第一台连续式水热资源化湿垃圾技术装置。相较于垃圾处理的传统技术(焚烧、填埋和发酵),水热资源化技术具有占地少、速度快、无三废、无异味、无毒害等优势,有望替代现有垃圾处理技术,为环保助力。
(责任编辑:余风)
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