大數據在城市生活垃圾智能分類管理中的應用研究

蔣 丹 張宇燕 李 軍 韓 丹

中國天楹股份有限公司

1 引言

隨著中國城市化進程不斷發展，城市人口持續增加，城市的生活垃圾總量也在每年持續攀升，近年來中國已成為世界上城市垃圾治理壓力最大的國家之一。根據中華人民共和國生態環境部2018 年發布的《全國大、中城市固體廢物污染環境防治年報》，2017 年全國大中型城市共產生生活垃圾2.02 億噸，預計2018 年全國大中型城市產生的生活垃圾總量將達到2.13 億噸。全國600個城市中有三分之二的城市存在垃圾堆積等問題。目前各城市主要以填埋為主，焚燒為輔的垃圾處理手段顯然已經無法滿足生活垃圾處理的需求。提高生活垃圾處理水平，實現生活垃圾的“無害化、減量化、資源化”，是城市可持續發展過程中必不可少的關鍵。隨著大數據時代的來臨，大數據技術也越來越多的應用到我國城市生活垃圾治理中。2019年上海市率先發布了《上海市生活垃圾管理條例》，促使垃圾分類進入了強制時代?；诖髷祿夹g，上海形成了垃圾分類資源化回收的產業布局。大數據的實時監測，動態分析和預測預警等優勢，正在為城市生活垃圾的分類回收提供新的治理技術。

2 基于大數據，生活垃圾智能化分類可行性分析

2.1 大數據理論

大數據是一種規模大到在獲取、存儲、管理、分析方面大大超出了傳統數據庫軟件工具能力范圍的數據集合，具有海量的數據規模、快速的數據流轉、多樣的數據類型和價值密度低四大特征[1]。大數據的戰略意義不僅僅在于掌握龐大的數據信息，還在于對這些信息進行專業化技術處理，通過大數據技術實現數據信息的有效管理。大數據不僅僅是數據集資源，更是一種數據處理及應用地解決新模式[2]。同時，大數據和云處理也是相輔相成的，云處理為大數據提供了可拓展的基礎設備。自2013年起，大數據已經開始和云計算技術緊密結合。隨著云時代的來臨，大數據已經吸引了各行各業的廣泛關注[3]。

2.2 城市生活垃圾處理現狀

我國政府近年來不斷對城市生活垃圾分類政策進行加碼，2019年更是啟動了46個城市的生活垃圾管理條例。對于公眾，垃圾分類已經從提倡變成了強制，相關法律法規也開始與垃圾分類掛鉤，城市生活垃圾的分類正在全面推動中。在當前政策的指導和社會環境的驅動下，形成垃圾分類回收資源化利用的產業格局，進一步提高城市生活垃圾無害化、資源化水平，是當前及未來很長一段時間城市可持續發展的主旋律。但是，由于各地對垃圾分類的重視程度不同，部分城市的生活垃圾處理水平較低，垃圾處理的設施跟不上步伐，使得垃圾處理的速度低于垃圾產生的速度。隨著垃圾的不斷累積，垃圾侵占城市用地問題普遍并進一步污染到地下水資源[4]。因此，社會急需對生活垃圾做好減量化，資源化。這樣不僅可以解決嚴重的生態環境問題，還可以產生經濟效益[5]。

2.3 大數據對生活垃圾智能化治理的技術支持

大數據技術可以為城市生活垃圾的監測與檢測、環保部門的調查與執法和環境治理的規劃與執行等方面提供支撐，以其相關的數據資料為依據來開展工作。當前在城市生活垃圾智能化治理方面，是以城市垃圾的減量化和資源化為導向而進行的。有了大數據的支撐，可在我國城市生活垃圾管理戰略下，全面系統的進行生活垃圾治理的整體框架設計。城市生活垃圾具有復雜性，分布性和動態性等特點，因此在頂層設計中與大數據結合，可以有效地提高框架設計的合理性并推動治理過程的精細化管理，從而制定全面的生活垃圾智能化治理方案。此外，大數據還可以利用對環境輿論的分析，通過互聯網發布城市生活垃圾分類相關的信息，帶動公眾的理解和參與。利用大數據技術，對實時收集的信息進行綜合分析，從而建立城市生活垃圾分類的治理新模式。

3 國內外城市生活垃圾治理中的大數據應用

3.1 國內城市生活垃圾治理中的大數據應用

目前，國內城市生活垃圾治理中大數據的應用并不普遍，僅有北京、上海、杭州等城市開始利用大數據對生活垃圾進行智能化分類。以上海為例，上海借助于大數據技術對垃圾進行智能分類，形成了大數據技術支持下的垃圾智慧分類新模式。首先，再垃圾的投放環節，上海在部分小區配備了智能化垃圾分類裝置，小區居委會給每戶家庭辦理一張垃圾分類投放的IC卡。在投放垃圾時，刷IC卡打開垃圾箱，將分類好的垃圾投放到垃圾箱的相應位置，這些垃圾箱可以用于采集數據，實現對投放垃圾的重量稱量，并通過大數據傳輸系統將收集到的數據上傳至云平臺，在垃圾桶滿桶時自動預報，從而提高垃圾的處理效率。此外，智能垃圾桶會按重量給居民相應的積分，積分會自動記入每個家庭的專有賬戶。居民可以根據自己的積分在智能垃圾分類禮品兌換機上兌換洗衣粉、肥皂等生活用品。再垃圾的轉運環節，利用GPS 技術對垃圾轉運車輛進行定位管理，結合智能垃圾箱的數據，優化垃圾運轉路線，提高垃圾處理效率。2019 年1月，杭州市蕭山區的生活垃圾處理也邁向了大數據時代。蕭山區的生活垃圾監管系統平臺為400多個小區的生活垃圾投放點貼上了綠色二維碼。通過對二維碼的掃描，清運公司的工作人員對垃圾進行稱重和拍照后，將每個垃圾桶的重量和分類情況上傳至云平臺，實現數據的同步更新。在垃圾運輸途中，專業運輸車輛上安裝的GPS 監控裝備和過磅系統，能夠實時優化車輛在收運途中的路線。同時，處置企業通過專業設備接入監管系統，可以監控末端處理對垃圾的資源化綜合利用情況，讓每一頓垃圾都有明確的流向。

3.2 國外城市生活垃圾治理中的大數據應用

國外城市生活垃圾治理中大數據的應用方式與國內略不相同。以新加坡為例，新加坡當局研發出能夠報告垃圾桶是否裝滿垃圾的傳感器以及發現并提醒亂丟垃圾者撿起垃圾的攝像頭，這種帶有語音提示的傳感器和攝像頭對增強市民環保意識具有很大的幫助。這些智能垃圾桶通過大數據技術向城市管理部門發送垃圾投放數據信息，以便于垃圾可以及時清理，減少生活垃圾對城市環境的影響。瑞典的斯德哥爾摩市也利用大數據對城市生活垃圾進行智能化分類處理。斯德哥爾摩市投放了各種智能垃圾桶，分別用于接收可燃垃圾、食物垃圾和廢舊報紙等不同類型的垃圾。垃圾桶與地下管道相連，不同類型的垃圾進入地下管道，并以每小時70公里的速度被輸送到遠郊，在計算機的控制下自動分離到不同的容器并相對應的進行直接回收、生化堆肥和焚燒發電[6]。此外，斯德哥爾摩市也積極推進政府、企業和社會公眾的合作，借助于大數據技術，不斷優化垃圾處理方案和回收路線，提高該市的垃圾處理效率[7]。

4 基于大數據的生活垃圾智能化分類治理困境及實現對策

4.1 大數據應用于城市生活垃圾智能化分類的困境分析

大數據應用于城市生活垃圾智能化分類的困境主要有以下四點。

（1）大數據的來源限制。大數據應用技術的前提是擁有大量的數據源，但在城市垃圾分類領域仍缺乏統一全面的垃圾大數據資源體。首先是因為現有的垃圾分類數據庫并沒有對外開放，其次是因為國內垃圾分類大數據的采集技術還有待提高。

（2）大數據的技術瓶頸。大數據技術需要處理的數據源十分龐大，并且具有多源異構的復雜性，面對海量的數據資源，現有的數據處理技術難以實現快速的運轉，處理和分析功能。有必要研究新型的計算機算法，從而實現有效的數據評估。

（3）大數據的信息安全風險。垃圾大數據中包含眾多用戶的信息，甚至政府和企業不能公開的重要信息，一旦大數據用于垃圾分類，就有可能導致個人隱私泄密或政府、企業的機密被曝光。因此，我們有必要對大量的垃圾數據進行有效管控。

（4）大數據的人才缺口。相比于傳統的數據處理，大數據對技術有著更高的要求。這就意味著大數據的使用者需要掌握更加靈活的智能化數據處理技術。隨著大數據技術的飛快發展，大數據已經融入了各行各業，人才市場缺口也越來越大。大數據技術的研發、管理和操作等高端人才的需求也日益增長，目前相關人才規模無法達到要求。

4.2 實現基于大數據的城市生活垃圾智能化分類的對策分析

實現基于大數據的城市生活垃圾智能化分類的對策主要有以下四點。

（1）加強垃圾分類相關的大數據建設。首先要構建信息共享的云平臺，這是利用大數據技術的必要基礎。云平臺可以為垃圾治理決策者提供海量且精確的數據，幫助其及時的判斷垃圾治理問題，明確治理目標和方案，從而提高垃圾治理決策的針對性、科學性和高效性。

（2）樹立新的大數據城市生活垃圾分類理念?；诖髷祿某鞘猩罾诸惛訌娬{多元化的協同治理。政府不再是唯一的管理中心，而是強調以政府為主體，公眾、企業和社會團體協同參與，實現垃圾的分類投放，促進垃圾的無害化處理和資源回收。

（3）完善大數據信息監督系統。通過運用物聯網和互聯網等技術，建立全面覆蓋城市垃圾治理的動態監測系統，并通過不斷加強的數據分析和技術運用能力，提高監控的效率和質量。

（4）加強大數據的人才培養與引進。在垃圾分類治理中運用大數據，無論是設備操作、技術運用還是安全維護都離不開高端的大數據人才。2017 年11 月，中國數據委發布了《中國大數據人才培養體系標準》，明確指出大數據人才不僅需要專業的IT工具的運用能力，還需要具備專業分析問題和解決問題的能力。因此，有必要對現有的工作人員進行大數據技術培訓，讓工作人員能夠了解到大數據并能夠進行簡單的操作。同時，也可以將國內各個領域的大數據專家引入生活垃圾分類治理領域，充分發揮大數據技術在生活垃圾智能化分類中的作用。

5 結束語

當前，城市生活垃圾分類治理已成為城市可持續化發展過程中必要的考慮因素，近年來，隨著中國城鎮化發展，城市居民生活不斷改善，涌現的垃圾圍城城市不斷增加。面對日益復雜的城市生活垃圾分類治理問題，大數據憑借著其獨特的技術優勢，為提高城市垃圾分類治理的智能化、科學化、系統化和精細化帶來了新的機遇。在此背景下，在堅持城市可持續發展的同時，將大數據概念運用到城市生活垃圾分類中，是確保生態安全，緩解城市垃圾圍城危機的有效手段。因此，要緊跟時代潮流的腳步，結合大數據提供的技術支持，為未來城市發展和生活垃圾智能化分類帶來新的變革。