智能制造

破解垃圾分类的智能密码

  世界之巅珠峰,当下也变成了“世界上海拔最高的垃圾场”。

  仅2018年,慕名而来的游客,就有7到10万人。只不过,大家都不是空着手来,珠峰上不仅有旅行者剩下的野营饭和啤酒罐,还有探险家们留下的废弃氧气瓶、绳索和帐篷……

  那么关键问题来了,这些垃圾要怎样分类和清理?

  在海拔5200米以下的珠峰大本营,尚可通过汽车将垃圾运输出去。到了海拔6500米的前进营地,运输就得依靠牦牛了。可想在7000米以上清理垃圾,只能依靠人力处理。越往高处,危险系数越大,有一部纪录片《珠峰清道夫》就记录了那些冒着生命危险保卫珠峰环境的人。

  珠峰虽是个别极端案例,但也给全球垃圾分类和清理领域提出了新的课题。

  不久前,上海市发布的《垃圾分类处理条例》这项号称“史上最严的垃圾分类新规”一出,上海市民瞬间一片热议。自此,垃圾分类的序幕在中国被缓缓拉开,到2020年年底,先行试点的全国46个重点城市将基本建成垃圾分类处理系统。

  在我国已进入垃圾分类的“强制时代”背景下,人们一边处理着垃圾分类工作这件麻烦事,一边都在呼唤着智能机器人的出现。伴随人工智能和物联网等先进技术的迭代升级,垃圾分类及监管等场景自然也少不了“AI+”的赋能。居民智能分辨垃圾种类、垃圾处理厂智能分拣可回收物品,以及政府智能监督垃圾分类实况等智能场景正在向现实生活一步步渗透。

  智能分拣离我们并不遥远

  关于垃圾分类的讨论很早就开始了。其实就是在扔垃圾的时候,金属垃圾归类金属,塑料垃圾归类塑料,纸张垃圾归属纸类。这种不同于以前我们扔垃圾,所有的垃圾装在一个袋子里,现在需要在扔垃圾之前,把垃圾里面不同的成分,分类装袋,最后扔到相应类别(可回收,厨余垃圾,有害垃圾,其他垃圾)里面。

  很多人可能觉得垃圾分类处理到了这个阶段结束了,当然不是。垃圾扔完之后,垃圾车会将这些垃圾分类回收,拉到垃圾厂,然后垃圾厂会进行再次分类,最后进行焚烧、掩埋、降解等处理。

  如果垃圾厂还要再分类,为什么需要人来提前分类一次?这难道不是浪费时间吗?

  的确如此。喝杯奶茶,杯子算干垃圾,珍珠算湿垃圾,奶茶倒进了下水道,那杯盖呢?吃份肯德基,番茄酱算湿垃圾,番茄酱包装算干垃圾,骨头算湿垃圾,那装过骨头的纸袋呢?抽一包烟,香烟盒外是塑料包装的,盒子本身又是硬纸片,里面的铝箔则是金属,这又该如何分类?

  随着信息时代的发展和计算机技术的提高,我们正向着一个更加高速的时代发展,人工智能应运而生。其实,人工智能不单单是人形机器人,它涉及的方面很宽泛,而且距离我们一点都不遥远。它充满了我们生活的各个角落。

  当复杂的垃圾需要分类处理时,人们自然想到了人工智能,并期望它能够帮助人类作出判断,不会让人们因为搞不清分类标准而发愁。

  建筑垃圾领域AI率先发力

  在如今大力推广生活垃圾分类的强制政策之下,其实在工业建筑领域,垃圾分类早就从拆解、分类逐渐人工智能化,都有相应的公司开始生产相关应用场景的机器人了。

  例如,在拆除建筑垃圾的过程中,垃圾的分类、回收是非常重要的环节。如果每一个环节都是真人操作,会有很大的安全隐患,毕竟在这个过程中,工人必须近距离接触到建筑垃圾和碎屑,如果被击中的话,可能会有生命危险。

  关于这个问题,瑞典有两家公司,分别是Brokk和Husqvarna,推出了可以让工人远距离操作拆解建筑工人的机器人,降低了工人的安全风险,还提高了工作效率。

  拆除结束之后,也需要将建筑垃圾进行分类处理,便于回收。比如玻璃、塑料、废砖、钢筋、水泥等,这样的分解本身枯燥乏味,而且进度非常慢。针对这个问题,已经有公司研制了机器人系统来代替人的建筑垃圾分类处理工作。最著名的公司是芬兰的ZenRobotics公司,这个公司的机器人配置了很多的摄像头和传感器,比如摄像头就采用了可见光摄像机,红外摄像机等,而传感器就用了触觉传感器和磁性传感器。

  在这样的软硬件支撑之下,ZenRobotics公司研发出来的机器人可以识别木材、塑料、石材、金属等不同材质的建筑垃圾,然后用机械臂分类,传送到不同的垃圾分类筐中。

  生活垃圾智能分拣初见落地曙光

  生活垃圾的产生,受到人类行为、社区环境、垃圾处理产业链等多重因素影响,这加大了垃圾处理的难度。如果说建筑垃圾的智能分类已经走在了前列,关于生活垃圾的智能分拣也已经提上日程。

  综艺节目“跑男”里,有一期令人印象深刻。节目中,“跑男”家族到了垃圾焚烧厂,亲身体验了环保工人的工作环境和辛苦。在杭州一所垃圾填埋场,他们还看到厚度高达100多米的垃圾山,其中易拉罐降解需要200年,塑料制品降解需要1000年,玻璃瓶降解需要200万年……这些画面和惊人的数字,给观众们上了深刻的一课。

  以上海为例,上海平均每天产生近2.7万吨生活垃圾,每两周就可以堆出一幢金茂大厦。而放眼全国,有四分之一的城市已经无垃圾填埋堆放场,三分之一以上的城市深陷“垃圾围城”困局。

  在这样的背景下,实施智能垃圾分类和回收便成为处理生活垃圾、破解“垃圾围城”和促进城市发展的迫切选择。

  记者也了解到,目前在上海至少有4种垃圾智能回收箱出现,比如“小黄狗”“别扔了”“阿拉环保”“桑德回收”等,潜移默化地培养着用户垃圾分类的习惯。这些垃圾智能回收箱可以通过微信公众号或者自主研发的APP实现居民的信息管理,并对投放进来的垃圾进行数据分析、流向检测等工作。

  居民只要在手机上关注了官方微信公众号或者注册APP,即可获取账户,在垃圾分类箱前站上几秒钟,扫描二维码或者完成刷脸程序后,再在触摸屏上轻触相应类别的垃圾按键,用于投放垃圾的箱门就会打开,将垃圾投入箱中。

  总的来看,目前跟随垃圾分类而火爆起来的智能技术数不胜数,基本囊括机器人、生物识别、人工智能、大数据、智能传感等在内的所有技术。它们间相互融合与集成应用,打造出了垃圾分拣机器人、垃圾回收机器人、垃圾分类回收系统、垃圾分类APP、智能垃圾分类箱、垃圾分类智能卡等多种智能产品,为生活垃圾分类的普及发展注入了重要力量。

  智能分类广阔蓝海任重道远

  行业人士估计,环卫产业未来将达到2000亿元市场。虽然“互联网+”“智能+”与垃圾回收的全新结合,为垃圾分类治理带来了重要推动,让垃圾分类变得“智能又时尚”,但企业间产品同质化严重、模式创新性不足、商业落地程度不高等问题的存在,也让垃圾分类在发展和普及上面临诸多问题。

  也有专家指出,机器人用于垃圾分类时,一般需要满足一些先决条件,如被分拣对象的相对标准化。目前看来,一是垃圾分类还未实现标准化,机器人能够达到多高的智能水平有待继续开发,软硬件难以兼容;二是即便技术可以实现,也要考虑实际应用的成本。

  此外,垃圾分类所涉及的环节对实时动态数据的监测和处理要求非常高,无论是在垃圾倾倒时的实时甄别,车辆行进路线的合理控制,还是垃圾工厂的实时反馈,整个过程都需要大数据的支持。

  北京师范大学环境学院副教授马俊伟提出,当前许多“互联网+垃圾分类”回收的企业,还仅仅停留在回收环节,前期的分离和后期的处理很少涉及;再者,受利益驱动和成本制约严重,处理技术还不成熟。

  也就是说,AI技术助力垃圾分拣是一个完整的系统工程,只有真正实现机器人控制、边缘计算和云端处理的综合联动才能成就这个庞大的体系。

  可以预见的是,未来人工分拣将被机器智能分拣逐步取代。垃圾处理将真正成为流水线作业,随着5G网络的普及,实时的数据收集、分析和模型优化会让AI的效能变得更强,为垃圾分拣机器人提供全方位的综合保障。

  中国建材报记者:王怡洁 见习编辑:王威娜 监审:王怡洁