本研究的作者是郭佳涛、陈申锐、张佳涛、陈正铭和吴秀，均来自韶关学院信息工程学院。该研究发表于《computer knowledge and technology电脑知识与技术》第19卷第21期，2023年7月。

学术背景

随着城市化进程的加快，垃圾产生和堆积问题日益严重，阻碍了城市发展。垃圾来源分散、成分复杂，导致垃圾分类和收集困难。目前，许多地方仍采用填埋和焚烧处理垃圾，不仅污染环境，还给环卫部门带来巨大压力。中国城市生活垃圾年产量超过1.5亿吨，并以每年8%~10%的速度递增，每年因垃圾造成的资源损失价值在250亿~300亿元。因此，生活垃圾被称为“城市矿产”，具有巨大开发潜力。本研究基于人工智能视觉识别和物联网技术，设计了一套垃圾分类解决方案，旨在从垃圾产生到回收的各个环节实现自动化分类运输。

研究流程

本研究分为以下几个步骤：

1. 问题分析
   研究首先将垃圾分类问题分为三个子问题：上游—公民的垃圾分类问题，中游—垃圾的收集运输问题，下游—垃圾处理问题。

   • 上游问题：公民垃圾分类意识淡薄，相关知识缺乏，导致实际操作困难。
     
   • 中游问题：现有垃圾收集和运输方式效率低下，容易导致二次污染和垃圾混杂。
     
   • 下游问题：垃圾处理技术已成熟，但缺乏合理的回收方案，导致资源浪费。

2. 技术选型
   研究在软件和硬件方面进行了技术选型。

   • 软件选型：采用微信小程序作为用户界面，因其用户基数庞大、使用方便。后台系统采用SSM（Spring、SpringMVC、MyBatis）技术栈，辅以Redis缓存和MySQL数据库。
     
   • 硬件选型：设计了智能垃圾桶和真空运输管道。智能垃圾桶内置多种传感器（如称重传感器、温度传感器等），用于监控垃圾状态；真空运输管道则用于高效、无污染的垃圾运输。

3. 功能模块设计
   系统分为三个主要模块：微信小程序端、后台管理端和硬件端。

   • 微信小程序端：提供垃圾分类识别、知识普及、垃圾桶定位和奖励机制等功能。用户可以通过语音、图像或文本识别垃圾，并获取附近垃圾桶的位置信息。
     
   • 后台管理端：管理员可以通过后台进行全局管控，包括用户管理、垃圾识别管理、数据采集和分析等。
     
   • 硬件端：智能垃圾桶通过Android大屏系统引导用户正确使用，真空运输管道则实现垃圾的自动化运输，避免异味扩散和二次污染。

4. 系统功能特点
   系统具有以下特点：

   • 使用成本低，用户只需通过微信小程序即可操作。
     
   • 适用场景多，支持多种垃圾识别方式。
     
   • 安全性高，智能垃圾桶能够避免火灾等事故。
     
   • 高度自动化，垃圾运输和处理均由系统自动完成。
     
   • 系统运行成本低，减少了人工运营成本。
     
   • 监控机制完备，管理员可以通过后台实时监控系统运行状态。
     
   • 可扩展性高，系统采用Java服务端技术，支持横向扩展。

主要结果

1. 上游问题解决：通过微信小程序的垃圾分类识别和知识普及功能，提升了公民的垃圾分类意识和操作能力。
   
2. 中游问题解决：智能垃圾桶和真空运输管道的设计，提高了垃圾收集和运输的效率，减少了二次污染和垃圾混杂。
   
3. 下游问题解决：系统实现了垃圾的自动化分类运输和处理，使垃圾资源得到有效回收和利用。

结论与意义

本研究设计了一套基于人工智能和物联网的垃圾分类解决方案，成功解决了垃圾分类、收集和运输中的多个难题。该方案不仅提高了垃圾分类的效率，还降低了人工成本和环境污染，具有重要的科学价值和实际应用价值。未来，随着技术的不断完善，该方案有望进一步推广，为社会提供持续的动力和能源。

研究亮点

1. 创新性：首次将人工智能视觉识别和物联网技术结合，应用于垃圾分类和运输的全流程自动化。
   
2. 实用性：系统设计考虑了用户体验和实际应用场景，操作简单，使用成本低。
   
3. 高效性：通过智能垃圾桶和真空运输管道，大幅提高了垃圾收集和运输的效率，减少了资源浪费。
   
4. 可扩展性：系统采用模块化设计，支持后续功能扩展和性能提升，具有较强的适应性和扩展性。

其他有价值的内容

研究还详细介绍了垃圾传输管道的具体实现流程，包括垃圾桶内部结构的重新设计、抽风装置的工作原理以及垃圾与空气的分离过程。这些细节为系统的实际应用提供了技术保障，也为后续研究提供了参考。