任海燕
REN HaiYan
上海中荷环保有限公司 上海市徐汇区 200233
摘要：针对目前垃圾处理形势相当严峻的局面，垃圾分类的重要性尤为凸显，智能地埋式垃圾分类装置不但可以解决垃圾分类的问题，还能解决垃圾桶四处摆放引起的脏乱、掏拾问题。论文从智能地埋式垃圾分类装置的工作原理、技术特点、先进的设计思路及使用效果出发，探讨了智能地埋式垃圾分类装置在市场中的应用前景。
关键词：智能 地埋式 垃圾分类 垃圾投放口 防护结构
Abstract In view of the serious situation of garbage disposal, the importance of garbage classification is particularly prominent. Intelligent buried garbage classification device can not only solve the problem of garbage classification, but also solve the problem of messy and picking up caused by the garbage can being placed everywhere. Based on the working principle, technical characteristics, advanced design ideas and application effect of intelligent buried garbage classification device, the application prospect of intelligent buried garbage classification device in the market is discussed.
Key words intelligence; buried type; refuse classification; garbage outlet; protective structure
1 前言
1.1 垃圾处理现状及垃圾分类的必要性
1) 根据有关资料显示，我国每年产生的垃圾总量数额非常庞大，而且还在不停地增长。相比较而言，全国各地垃圾处理能力还比较弱。国内目前有多一半的城市面临严峻的垃圾处理问题。
2) 垃圾混合处理，环境污染加重
目前，国内垃圾的处理大部分采用混合处理。考虑各种垃圾的用途、性质、可回收利用性、有害程度不同，垃圾处理最好按照垃圾的种类进行分类处理。所以将垃圾按照国家规定的种类进行分开收集才是正确的选择。
3) 垃圾分类处理，提高资源利用率
各种垃圾分类收集，分开处理，能提高资源利用率。垃圾中，有很多是可以直接回收利用的，如金属、塑料、玻璃等，而且回收利用率较高，相比重新去开发自然资源，处理过程简单、降低了成本、也减少了环境污染。
垃圾分类工作紧迫而又艰巨。国家也宣布了未来五年内，中大型城市要基本落实垃圾分类处理制度。在2019年，上海、北京等地已经率先出台了垃圾分类的相关政策并得以实施，起到了较好的效果。
1.2 目前垃圾分类方式介绍
就目前实施垃圾分类的城市来看，有的地方实行可回收垃圾和其他垃圾两分类方案，有的地方实行可回收垃圾、干垃圾、湿垃圾、有害垃圾四分类方案，采用其他分类方式的还比较少。大部分采用垃圾桶外置于固定区域（小区、公园、路边等），带来的问题是，影响周围环境景观，有湿垃圾的还会带来腐烂、虫蝇问题，可回收垃圾会有人去掏拾，卫生问题无法保证。
因此推广使用隐藏式垃圾分类系统是和国家垃圾分类政策一致的。上海中荷环保有限公司应市场需求，开发了智能地埋式垃圾分类系统，目前有四分类及两分类两种配置。
2 智能地埋式垃圾分类系统的原理及特点
2.1 智能地埋式垃圾分类收集系统的原理
智能地埋式垃圾分类收集系统的原理是：工作状态下，垃圾分类用垃圾桶置于地下，地面露出部分只有垃圾投放口，垃圾投放口采用智能控制启闭；地下垃圾桶设有物料传感器，满桶后垃圾投放口将暂时不再开启，满箱信号同时以物联网方式发送到客户端，请求垃圾转运；垃圾转运时，通过遥控或者手机蓝牙操作将地下垃圾桶提升至与地面平齐，满载垃圾桶平稳拉出，空载垃圾桶推入并固定好，再将整个装置下降到正常使用状态。
整套系统配备污水处理设备、除臭换气设备、灭火装置、智能开盖、智能升降、升降安全装置等结构，垃圾投放智能方便，周边没有垃圾散发的异味，对改善环境效果非常明显。智能地埋式垃圾分类收集系统建成以后，不但改善了周边的环境，而且垃圾转运效率高、自动化程度高。垃圾收集站可配景观式凉亭，其风格可与周围环境相适应，起到美化城市环境，提升城市景观的效果。
2.2 智能地埋式垃圾分类收集系统的特点
（1）本设备只需要在地下用混凝土做一个相应尺寸的基坑即可，地面不需要建筑物，占地面积小，维护费用低，无需要专人值守，凡是带有液压装置的环卫车辆均可回收本站垃圾。
（2）设备以整体形式运至现场，安装方便快捷。
（3）地埋式垃圾分类收集系统简洁美观，干净整洁，节省地表空间。
（4）垃圾投放口为不锈钢制作的分类式箱体，具有防腐防锈，户外使用持久的特点，使用在街道小区将会更加持久而且样式新颖，对周围环境有美化作用。垃圾投放口形式多种可选。
（5）垃圾投放口密闭，且表面无渗漏污染，有效的阻隔垃圾发酵产生的臭气，抑制蚊蝇病菌扩散；
（6）垃圾投放口设计为自动感应、刷卡、机械等多种启闭形式，开启方便灵活，躁声小，方便卫生；
（7）本设备配备防雨水装置、周边无异味、不招引虫蝇，防止路人随便掏拾垃圾的行为；
（8）地埋式垃圾分类收集系统使用寿命较长，一次投入多年收益，解决了地面垃圾箱容易损坏，频繁更换的现象，相对解决了环卫成本；
（9）垃圾桶暗藏于地下，避免垃圾撒落在外面，经过垃圾收集点的市民不会闻到垃圾的气味；避免了轻型垃圾及粉尘类垃圾被风吹得到处飘落；避免垃圾桶损坏或者锈蚀时，箱内污水流到道路上造成污染；避免垃圾箱倾倒，利于地面环境的整洁；
（10）垃圾桶收集总容量较大，根据不同需求有120L、240L、660L等多种标准规格的不同组合，供客户选择；
（11）垃圾投放口设有智能开启装置，便于投递垃圾，不用与被测物体直接接触，减少了交叉感染，具有灵敏度高，反应快等优点；
（12）整个设备采用全自动液压升降装置，动力源为地下液压站，操作非常便利，解决了环卫工人繁重的体力劳动，提高了工作效率；
（13）在遇到火种垃圾时随时都可能引起燃烧，导致烧坏设备，本产品内安装自动温度感应报警、启动灭火装置；
（14）箱内采用垃圾装满监测装备，当垃圾倒满时，智能报警装置便发出信号到管理终端，请求清运；
（15）垃圾投放口设置安全触边，实现防夹手功能；
（16）设备周边设升降动作声光报警系统，提醒附近人员远离设备，升降平台安全升降；
（17）设备内配备了除臭换气装置，实行自动除臭降尘，同时减少地下空间内的潮气和湿度；
（18）设备内配备自动排水装置，自动将雨水收集后排放到城市地下排水管网。同时将地下空间中液位的实际水位实时发送至客户端，一旦出现过液位过高需要人紧急处理时，将实时通过信息报警及时通知相关人员处理；
（19）设备内配备4G物联网，将数据及信息传送到相关网络端，以备数据采集和监控；
（20）升降平台通过手机蓝牙或者遥控操作，便捷可靠。
3 智能地埋式垃圾分类收集系统的基本组成
本产品由防护结构，液压升降单元和地上投料口及平台组成，配备灭火装置，排污系统、控制系统、除臭换气装置及物联网。垃圾箱平台设有保险装置及悬挂工作梯供地坑维修及清理时使用。
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图1 总体结构
4 智能地埋式垃圾分类收集系统的先进设计方案
4.1 防护结构的方案选择
4.1.1 采用混凝土墙体基坑结构
目前市场上出现的地埋式垃圾分类收集装置，防护结构主要采用混凝土墙体基坑结构。采用这种结构，需要做好墙体的防水措施，对土建要求较高，设备直接置于混凝土基坑内，现场安装找平固定的部件较多，同时受到基坑地平的影响，可能直接影响到设备的安装精度和使用效果。
4.1.2 采用钢制集装箱结构
集装箱结构是我公司首次推出的用于地埋式垃圾收集装置的一种防护结构。集装箱采用钢制框架结构，起防水防腐防潮作用。整体密封性好，采用镀锌或者喷涂防锈沥青漆，从而起到防腐作用。调试好的设备放在集装箱中，现场安装时连同集装箱整体吊入基坑找平固定即可。安装现场耗时少，安装精度高，节省人工成本。缺点是耗钢量有所增加。
4.1.3 采用钢制集装箱与混凝土防水墙结合
这种结构组合形式兼容了前两种的优点，同时也避免了它们的缺点，成本较高，主要可用在海边或者地下水较多的地方，根据现场地质条件及客户需求来确定。
4.2 垃圾投放口的方案选择
4.2.1 垃圾投放口的开启方式
投放口的开启可采用智能感应、脚踩、刷卡等多种形式，以上控制方式可选其一或者同时兼具多种开盖方式。随着科技的发展，更多的智能控制方式都可以实现。
4.2.2 垃圾投放口的外形
垃圾投放口的外形可根据客户需求设计成不同的形状。
4.2.3 垃圾投放口的功能配置
除了正常开启投放垃圾，从人机工程学角度考虑，垃圾投放口还可增设防夹手、满箱自动关闭、任意角度启停等功能，非常灵活。
4.3 基于单片机控制的先进控制系统
4.3.1 采用单片机作为主控系统
正常工作投料时，整个智能型平台如上图。
当需要更换垃圾桶时，操作人员使用手机客户端发出平台上升信号，单片机接收到手机APP的蓝牙控制信号后，发送指令给油泵，油泵加压后，单片机发送控制指令给油缸上升电磁阀，将油泵压力传送给油缸，通过油缸将升降单元顶起，藏在地面下的垃圾桶平台将上升至与地面齐平。
当更换垃圾桶结束后，操作人员使用手机客户端发出平台下降信号，单片机接收到手机APP的蓝牙控制信号后，单片机发送控制指令给油缸下降电磁阀，通过油缸卸力将折臂架落下，藏在地面下的垃圾桶平台将下降至坑内。
4.3.2 采用单片机控制喷淋除臭系统
单片机控制定时喷淋或者接受到某个投料口打开进行喷淋除臭时，发送信号给超声波雾化模块，将信号通过无线调幅技术转换成高频信号，利用电子超频震荡通过陶瓷雾化片的高频谐振，转换成超声波能力将除臭液态水分子结构打散产生水雾，在雾化过程中将释放大量的负离子，水雾通过风机排放到雾化水管中，单片机控制每个投料口附近的喷淋电磁阀打开，由于雾化水管内的压强大于空间内的大气压力，水雾排放到投料口附近，与空气中漂浮的烟雾、粉尘等产生静电式反应，使其沉淀，经过药剂作用，分解臭气因子，从而达到消除空间异味、除尘、消毒、除臭效果。
4.3.3 单片机采集数据和监控
单片机采集到每个垃圾桶的重量和容积，每隔一段时间自动将其传送到客户端，让管理人员通过监控垃圾桶的状态，能及时、准确处理，而这些数据采集和监控是环卫系统的大数据统筹的基础。
重量主要由地磅功能进行统计，采集重量传感器信号和单片机软件计算统计每个投料口的垃圾桶重量。
容积计算是通过超声波传感器，采集超声波发出和返回的时间差，通过时间差测距法，测量出每个垃圾桶的容器。为了防止干扰，增加可靠性，利用等边三角锥形测量方法，在投料口底部安装3个超声波传感器，依次根据脉冲时间读取信号，经过软件处理后统计出容积。
5 应用效果
我公司自主研发的智能地埋式垃圾分类装置，目前投入运行的项目有：
1）中山公园四机位智能地埋式垃圾分类装置
2）成都金牛区四机位智能地埋式垃圾分类装置
3）成都协泰南街四机位智能地埋式垃圾分类装置
根据客户的反馈，垃圾分类收集装置，运行稳定可靠，垃圾转运量大，智能化操作便捷高效，减少了维护人员并且美化了周边环境，对城市的垃圾分类管理起到了很大的作用。
6 结语
随着国内外垃圾分类政策的陆续开展，智能地埋式垃圾分类装置的市场刚刚打开，客户的需求越来越多，
加之通过现有项目良好的使用效果，我公司研发的这款产品将会倍受欢迎。
智能垃圾分类系统最大的优势在于能够收集垃圾投放的数据，通过一段时间的使用可以统计出各种垃圾的量，为后续任意多口形式的垃圾分类系统开发提供了重要的依据，是一种很好的大数据分析方法。
垃圾分类智能化是未来垃圾分类的发展方向，以先进的信息化管理方式开展垃圾分类工作是高效的、可持续的，可以让垃圾分类回收工作变得更便捷、更人性化。智能垃圾分类收集系统，兼容数据化处理、智能化、远程控制等先进的技术，大大提高了垃圾分类的效率，对环境保护有着重要的意义。
参考文献
[1] 《地埋式垃圾收集站（点）技术标准》.北京：中国标准出版社。2020年9月.
[2] 《地埋式垃圾收集装置》. CJ/T483-2015北京：中国标准出版社。2015年10月.
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作者简介：任海燕，女，1984年生，中级工程师，现从事垃圾转运站、智能地埋式垃圾分类装置的设计研发工作。
论文标题及英译标题：
浅谈智能地埋式垃圾分类装置的应用前景
Discussion on Application Prospect of Intelligent Buried Garbage Sorting Device
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