基于土地多重利用的智慧垃圾分类原位减量资源化系统的制作方法

本发明属于垃圾分类模式领域，具体涉及一种基于土地多重利用的智慧垃圾分类原位减量资源化系统。

背景技术：

我国是世界上人口最多、产生生活垃圾量最大的国家，2017年，全国202个大、中城市生活垃圾产生量达20194.4万吨，尤其是中国东部沿海的广东、福建、浙江、上海、江苏和山东六省市属中国的经济发达地区，区域总面积不到全国总面积百分之七，人口却占中国的四分之一，而由密集的人口带来的巨额垃圾量，使得这些寸金寸土的地区“垃圾围城”的危机日益凸显，垃圾量随人口数量持续增长与处置能力受限于土地资源的矛盾愈发严重。

“无废城市”是一种先进的城市管理理念，“无废”并不是指没有固体废物产生，也不意味着固体废物能够完全资源化利用，而是指以创新、协调、绿色、开放、共享的新发展理念为引领，通过推动形成绿色发展方式和生活方式，持续推进固体废物源头减量和资源化利用，最大限度减少填埋量，将固体废物环境影响降至最低的城市发展模式。

作为“无废城市”支撑的技术体系，明确了对生活垃圾减量化和资源化的要求。此种形势下，生活垃圾分类减量资源化综合模式成为了当下的热点话题。然而，现有的模式实施过程中仍然面临着不少的阻力，主要体现在分类投放正确率难以监管，分类收集需要辅助二次分拣，分类运输效率不高，分类处理选址困难等方面，需要进一步提升和改进。

技术实现要素：

本发明的目的在于改进现有垃圾分类减量资源化综合体模式，提高生活垃圾分类投放正确率，缓解人口密集区域处理设施选址困难问题，一定程度上减少收运处置成本，并提供了一种基于土地多重利用的智慧垃圾分类原位减量资源化系统。

本发明具体采用的技术方案如下：

一种基于土地多重利用的智慧垃圾分类原位减量资源化系统，包括智能收集服务站、地下处置系统及智慧调控系统，所述智能收集服务站包括门禁系统、破袋系统、识别系统、感应系统及临时储存系统；所述地下处置系统位置位于地下，由地下处置设备与地下储存设备组成；所述智慧调控系统由监测分析模块、自动化投放模块、信息反馈社区模块及垃圾清运管理模块组成；垃圾投放于所述智能收集服务站中，然后在由智慧调控系统对投放的垃圾进行监测分析，并根据垃圾的类别将其投放至地下处置系统的不同处理设备中。

作为优选，所述的智能收集服务站中，所述门禁系统用于在居民投放垃圾时进行身份验证，并在身份验证成功后打开服务站门禁或打开投放通道；所述破袋系统，用于在居民投放用垃圾袋收集的垃圾时，使垃圾袋内容物掉落，分离垃圾袋；所述识别系统，用于对生活垃圾组分进行识别学习后，对掉落的垃圾袋内容物进行分类垃圾纯度识别，并将识别信息及所述门禁系统中身份信息记录上传到所述智慧调控系统；所述感应系统，用于对所述临时存储系统中的垃圾质量和体积进行监测，将垃圾质量和体积信息上传到所述智慧调控系统；所述临时储存系统，用于对掉落的分类垃圾进行分类临时储存，并在收到所述智慧调控系统的命令后将垃圾对应投放到所述地下处置系统的不同处理设备中。

进一步的，所述的感应系统包括重力感应装置和红外感应装置，重力感应装置用于感应临时存储系统中存储的垃圾质量，红外感应装置用于感应临时存储系统中存储的垃圾体积。

进一步的，所述的临时储存系统中设有厨余垃圾、其他垃圾、可回收垃圾和有害垃圾四个独立的存储区。

更进一步的，所述的智能收集服务站采用垃圾桶形式；所述破袋系统与所述临时储存系统的厨余垃圾和其他垃圾存储区集成在同一个垃圾桶中；垃圾桶顶部的垃圾桶盖上分别开设有厨余垃圾投放口与其他垃圾投放口，垃圾桶内底部通过隔板分隔成厨余垃圾存储区和其他垃圾存储区；

所述破袋系统位于垃圾桶内的两个存储区上方，破袋系统由支撑轴及四片叶片组成，支撑轴位于所述隔板的上方且与隔板平行架设，四片叶片呈十字型环绕固定于支撑轴周向，每片叶片远离支撑轴的一端配置若干倒钩；且其中两片叶片沿水平方向，另外两片叶片沿垂直方向；支撑轴由外部驱动装置以90°为步长驱动旋转，使其中一片叶片以水平方向位于厨余垃圾投放口的正下方，该叶片上的倒钩朝上，用于对从厨余垃圾投放口落下的垃圾袋进行破袋，并在袋内垃圾落入厨余垃圾存储区后继续勾住垃圾袋，在后续转动过程中使垃圾袋掉落至其他垃圾存储区中。

更进一步的，所述的厨余垃圾投放口和其他垃圾投放口分别开设于垃圾桶盖的两个对角位置，使从其他垃圾投放口落下的垃圾不接触破袋系统的叶片。

更进一步的，所述的厨余垃圾投放口与其他垃圾投放口分别对应位于厨余垃圾存储区和其他垃圾存储区的正上方。

作为优选，所述地下处置系统中，地下处置设备用于对厨余垃圾和其他垃圾进行处理处置，地下储存设备用于对可回收垃圾和有害垃圾分别进行储存；所述地下处置系统可将储存垃圾及其处理产物抬升至地面，定期清运。

进一步的，所述地下处置设备用于对厨余垃圾进行堆肥或干化处置，实现厨余垃圾就地减量资源化利用；所述地下处置设备可对其他垃圾进行压缩处置。

作为优选，所述的智慧调控系统中，所述监测分析模块，用于接受智能收集服务站上传的信息，包括居民身份、垃圾质量和体积、分类垃圾纯度，并分析判定临时储存系统中的分类垃圾是否满足投放要求；所述自动化投放模块，用于在所述监测分析模块接收到所述感应系统上传的监测数据后，根据分析判定结果，自动将所述临时储存系统中的垃圾根据垃圾类别投放到所述地下处置系统中对应的处理设备中；所述信息反馈社区模块，用于通过所述监测分析模块分析所述识别系统上传的信息，将社区分类成效报告定期反馈到社区管理部门终端；所述垃圾清运管理模块，用于根据所述监测分析模块的数据调整社区垃圾清运周期。

本发明得到了一种基于土地多重利用的智慧垃圾分类原位减量资源化系统，能够实时监测居民垃圾投放量和垃圾分类效果，高效利用高人口密度地区的土地资源，智能调控管理分类投放、分类收集、分类运输、分类处理社区全链条，最终实现生活垃圾就地减量资源化处理。

附图说明

图1为本发明一种基于土地多重利用的智慧垃圾分类原位减量资源化系统的流程图。

图2为本发明提供的一种简易破袋装置的整体结构示意图。

图3为图2中简易破袋装置的内部结构示意图。

图中，1.智能收集服务站；2.地下处置系统；3.智慧调控系统；1.1.门禁系统；1.2.破袋系统；1.3.识别系统；1.4.感应系统；1.5.临时储存系统；1.6.支撑轴；1.7.叶片；1.8.倒钩；1.9.垃圾桶盖；1.10.其他垃圾投放口；1.11.隔板；1.12.垃圾桶身；1.13.厨余垃圾投放口；2.1.地下处置设备；2.2.地下储存设备；3.1.监测分析模块；3.2.自动化投放模块；3.3.信息反馈社区模块；3.4.垃圾清运模块。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步阐述和说明：

如图1所示，为本实施所提供的一种基于土地多重利用的智慧垃圾分类原位减量资源化系统的流程图。该系统包括智能收集服务站1、地下处置系统2及智慧调控系统3。其中，智能收集服务站1包括门禁系统1.1、破袋系统1.2、识别系统1.3、感应系统1.4及临时储存系统1.5。地下处置系统2位置位于地下，以节省占地面积，减少恶臭气体挥发，其由地下处置设备2.1与地下储存设备2.2组成。智慧调控系统3由监测分析模块3.1、自动化投放模块3.2、信息反馈社区模块3.3及垃圾清运管理模块3.4组成。垃圾投放于所述智能收集服务站1中，然后在由智慧调控系统3对投放的垃圾进行监测分析，并根据垃圾的类别将其投放至地下处置系统2的不同处理设备中，分类进行处理。

其中智能收集服务站1的主要作用是收集居民投放的垃圾并对其进行破袋、分类识别、存储等。其整体为一个投放口设置于地面上的垃圾服务站或者垃圾桶，投放口需要通过门禁系统1.1打开，门禁系统1.1用于在居民投放垃圾时进行身份验证，并在身份验证成功后打开服务站门禁或打开投放通道。智能收集服务站安置于社区内部或社区范围附近，应设置含恶臭处置设备的通风口，设施内部应配备空气清新装置。居民在家中完成对生活垃圾的分类后，用易降解垃圾袋将生活垃圾打包，携带到智能收集服务站，通过门禁刷卡方式完成对居民身份的认证，进入智能收集服务站内分类投放生活垃圾。

而本发明的智能收集服务站1并不仅仅起接收垃圾的作用，而是能够进一步实时监测居民垃圾投放量和垃圾分类效果，以便于进行反馈监督。因此，在智能收集服务站1中还需要对居民投入的垃圾进行分类纯度的识别以及投放量监控，这需要配合破袋系统1.2、识别系统1.3、感应系统1.4来实现。破袋系统1.2通过在投放通道内部设置刀片等尖锐设备分离垃圾袋与垃圾。当然，居民投放时应做到自行解开垃圾袋倾倒相应垃圾，以节约成本，避免设备过于复杂。而识别系统1.3，用于对生活垃圾组分进行识别学习后，对掉落的垃圾袋内容物进行分类垃圾纯度识别，并将识别信息及所述门禁系统1.1中身份信息记录上传到智慧调控系统3，用于后续的监测分析。识别系统1.3可以采用拍摄系统以及图像识别系统实现，图像识别系统可以基于神经网络等自组织学习方法进行训练，以便于对常见生活垃圾外观特征进行深度学习，具备基本的识别能力。在垃圾袋内容物掉落过程中，通过拍照及图像识别对垃圾组分进行识别，由此评估该用户垃圾分类成效。垃圾识别系统的具体实现可采用现有技术中的方法，例如专利cn201811137406.9。

居民投放的垃圾最终根据其垃圾类别分类存储于临时储存系统1.5。临时储存系统1.5中需要根据该系统的建设位置垃圾分类规定分别设置不同的分类垃圾存储区，在本实施例中设有厨余垃圾、其他垃圾、可回收垃圾和有害垃圾四个独立的存储区，居民投放的分类垃圾经过破袋后分别临时存储于对应的存储区中。每个临时存储区可采用配备感应系统1.4的特制垃圾桶，用于对桶内的垃圾质量和体积进行监测，以便于掌握临时存储系统1.5中当前的垃圾总量，垃圾质量和体积信息需要上传到智慧调控系统3中进行后续分析。在本实施例中，感应系统1.4包括重力感应装置和红外感应装置，重力感应装置用于感应临时存储系统1.5中存储的垃圾质量，红外感应装置用于感应临时存储系统1.5中存储的垃圾体积，垃圾桶底部设置可承重的开关门。同时居民投放垃圾前后临时存储系统1.5中垃圾总量的变化，也可以获取每个居民每次投入的垃圾质量和体积，以便于分析用户的垃圾产生情况。当投放的垃圾掉落到垃圾桶中后，通过垃圾桶底部的重力感应装置判断新增重量以及当前桶内垃圾总重量，通过红外传感装置判断垃圾桶内剩余容量，感应到的重量、体积等数据需要通过有线、无线等信号传输方式发送至智慧调控系统3中，对数据进行分析，当某一垃圾桶中重量达到一定阈值或垃圾桶内剩余空间不足时，垃圾桶底部开关门可在智慧调控系统3的命令下打开，对应的垃圾进入地下处置系统2中进行分类处理。垃圾桶底部开关门可以设置成通过重力同时配合电机等机械辅助方式开闭的形式。

如图2所示为，为本发明提供的一种采用垃圾桶形式的智能收集服务站1，其本质是一个简易的破袋垃圾桶。前述的破袋系统1.2与临时储存系统1.5的厨余垃圾和其他垃圾存储区可以集成在同一个垃圾桶中，目的是能够对厨余垃圾的塑料袋进行回收，将其置入其他垃圾存储区中。而另外两种可回收垃圾和有害垃圾可以设置另外的垃圾桶。在该处理厨余垃圾的破袋垃圾桶的顶部垃圾桶盖1.9上分别开设有厨余垃圾投放口1.13与其他垃圾投放口1.11，垃圾桶内底部通过隔板1.11分隔成厨余垃圾存储区和其他垃圾存储区。厨余垃圾投放口1.13与其他垃圾投放口1.11分别对应位于厨余垃圾存储区和其他垃圾存储区的正上方，使得厨余垃圾能够落入厨余垃圾存储区，而其他垃圾能够落入其他垃圾存储区，不会相互混淆。如图3所示，破袋系统1.2位于垃圾桶内的两个存储区上方，破袋系统1.2由支撑轴1.6及四片轴向展开的叶片1.7组成，支撑轴1.7位于隔板1.11的上方且与隔板1.11平行架设，两端支撑在垃圾桶身1.12上。四片叶片1.7呈十字型环绕固定于支撑轴1.6周向，相邻两片叶片1.7的夹角为90°。每片叶片1.7远离支撑轴1.7的一端配置若干倒钩1.8。四片叶片1.7中，其中两片叶片1.7沿水平方向，另外两片叶片1.7沿垂直方向。支撑轴1.7由外部驱动装置以90°为步长驱动旋转，每次旋转均为90°角，使得四片叶片1.7中始终有一片叶片1.7以水平方向位于厨余垃圾投放口1.13的正下方。而且四片叶片1.7上的倒钩1.8方向应相同，保证位于厨余垃圾投放口1.13的正下方的那批叶片1.7上的倒钩1.8朝上，用于对从厨余垃圾投放口1.13落下的垃圾袋进行破袋。在本实施例中，倒钩1.8为一排直角三角形锯齿，一条直角边贴合叶片1.7，另一条直角边靠近支撑轴1.6，其能够在袋内垃圾落入厨余垃圾存储区后继续勾住垃圾袋，在后续转动过程中使垃圾袋掉落至其他垃圾存储区中。为了保证厨余垃圾和其他垃圾投放时不会相互影响，厨余垃圾投放口1.13和其他垃圾投放口1.11分别开设于垃圾桶盖1.9的两个对角位置，两者保持距离尽量远，使从其他垃圾投放口1.11落下的垃圾不接触破袋系统1.2的叶片1.7，不会影响破袋系统1.2的正常运行。

居民向厨余垃圾投放口1.13投放垃圾袋时，将垃圾袋放置于厨余垃圾投放口1.13下水平叶片1.7上，垃圾袋底部与倒钩1.8接触，当关闭厨余垃圾投放口1.13后，支撑轴1.6带动叶片1.7旋转90度，此时垃圾袋被倒钩1.8固定，厨余垃圾在重力作用下掉落到厨余垃圾储存空间内；当支撑轴1.6再次旋转90度后，挂有垃圾袋的叶片旋转到其他垃圾储存空间上方，此时倒钩1.8朝下，垃圾袋在重力作用(也可以考虑设置辅助的刮板)下脱落；居民向其他垃圾投放口1.11投放垃圾时，其他垃圾直接掉落到其他垃圾储存空间中。

由于分类垃圾需要根据类别进行特定处置，例如在本实施例中垃圾分为厨余垃圾、其他垃圾、可回收垃圾和有害垃圾四类。根据相关法规规定，四类垃圾的定义为：

(一)可回收垃圾，指未污染的适宜回收和资源利用的生活垃圾，如纸类、塑料、玻璃和金属等；

(二)有害垃圾，指对人体健康或者自然环境造成直接或者潜在危害的生活垃圾，包括废充电电池、废扣式电池、废灯管、弃置药品、废杀虫剂(容器)、废油漆(容器)、废日用化学品、废水银产品等；

(三)厨余垃圾，指餐饮经营者、单位食堂等生产过程中产生的餐厨废弃物，居民家庭生活中产生的厨余垃圾和集贸市场产生的易腐性垃圾等有机垃圾；

(四)其他垃圾，指除可回收物、有害垃圾和餐厨垃圾之外的其他生活垃圾，如混杂、污染、难分类的纸类、塑料、玻璃、金属、织物、木料等。

由此可见，四类垃圾由于各自都有其相应的特性，需要分别采用不同处理方式。地下处置系统可抬升至地面，清运内部垃圾及垃圾处理产物或直接更换压缩装置。厨余垃圾和其他垃圾可以进行分类处置，而有害垃圾需要和可回收垃圾。因此地下处置系统2中，地下处置设备2.1用于对厨余垃圾和其他垃圾进行处理处置，地下储存设备2.2用于对可回收垃圾和有害垃圾分别进行储存。其中地下处置设备2.1包括其他垃圾处置装置和易腐垃圾处置装置。厨余垃圾处理装置可采用堆肥设备，例如专利cn201710564134.x，当然也可以进行干化处置，实现厨余垃圾就地减量资源化利用；其他垃圾处置装置可采用垃圾压缩箱进行压缩处置，如cn201621101662.9。当然，地下处置设施可采用生物热干化技术，能耗低、停留时间短且产物可用于肥料及垃圾衍生燃料。居民所投放的有害垃圾和可回收垃圾进入地下储存设施中进行储存，然后通过清运的方式外运处置，有害垃圾需要进行特殊的针对性处理，而可回收垃圾则用于进行分类回收资源化。

上述干化处置是采用生物干化处置手段，通过一般机械堆肥设备，如cn107282601a，进行操作参数的优化，可以实现生物干化处置效果。设置通风量80m3/h·t，停留时间7天，每日处理量100kg。经过文献^[1]中提供的模型进行模拟，得出厨余垃圾含水率从70％降低至45％，减重率45％以上，无明显臭味。

参考文献：

[1]席北斗,李英军,张晓萱,etal.垃圾堆肥工艺过程动态模拟及优化研究[j].环境污染治理技术与设备,2005,6(2):20-23.

在智慧调控系统3中，监测分析模块3.1，用于接受智能收集服务站1上传的信息，包括居民身份、垃圾质量和体积、分类垃圾纯度，并分析判定临时储存系统1.5中的分类垃圾是否满足投放要求。一般而言，只要垃圾纯度达标，即可在累积了一定质量或体积后投加至地下处置系统2中。自动化投放模块3.2，用于在监测分析模块3.1接收到所述感应系统1.4上传的监测数据后，根据分析判定结果，自动将所述临时储存系统1.5中的垃圾根据垃圾类别投放到地下处置系统2中对应的处理设备中。另外，在监测分析模块3.1中还可以根据接收到的各种信息，对该垃圾投放点的所有垃圾处理相关信息以及每个居民的垃圾分类情况进行分析统计，然后形成社区分类成效报告等结果。信息反馈社区模块3.3，用于监测分析模块3.1的分析结果定期反馈到社区监控终端，以便于社区监控人员掌握本社区的垃圾分类情况。垃圾清运管理模块3.4，用于根据监测分析模块3.1的数据调整社区垃圾清运周期，根据近期的垃圾产生量合理调配垃圾清运运力资源。另外，若可回收垃圾和有害垃圾等累积质量达到一定范围时，也通过垃圾清运管理模块及时调遣清运车辆进行清运。

另外，居民投放垃圾前，除将垃圾分为四类(易腐垃圾、其他垃圾、有害垃圾、可回收垃圾)外，也可以可回收垃圾可进一步细分为纸类、金属类、纺织类等，并单独细分储存于地下储存设施中。

本领域的技术人员应当知道，本发明中的部分模块、功能、系统和步骤可以通过通用的计算装置配合可执行的程序代码来实现，代码可存储于存储装置中，并有计算装置中的相应元件执行。由此，本发明的实现便不限制于任何特定的硬件和软件结合。本发明中的各硬件型号均可采用市售产品，可根据实际用户需求进行选择。

需要指出的是，以上所述的实施例只是本发明的一种较佳的方案，然其并非用以限制本发明。有关技术领域的普通技术人员，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，还可以做出各种变化和变型。因此凡采取等同替换或等效变换的方式所获得的技术方案，均落在本发明的保护范围内。