垃圾分类从智能技术中寻“帮手”

前段时间，《上海市生活垃圾管理条例》正式施行。一时间，上海垃圾分类频频登上新闻热搜。网友戏称，大家相互见面打招呼的方式不再是“你吃了吗”，而是“你是什么垃圾”。吐槽归吐槽，但垃圾分类是一项利国利民的举措。根据可回收性和可降解性等指标对垃圾进行分类和回收，不仅可以减少垃圾占地、降低环境污染，还能节约地球资源。现有的垃圾分类通常采用人工分类，但成本较高。随着智能自动化的发展，垃圾智能分类技术不断涌现垃圾智能分类指日可待。本文将从专利的角度，梳理和分析目前哪些技术可以支持垃圾分类，以期用技术为垃圾分类提供助力。

数量激增，发展迅猛

笔者通过中国专利检索系统文摘数据库（CPRSABS）进行专利检索发现，截至2019 年9 月，国内涉及垃圾分类领域已公开的发明和实用新型专利申请共计717件。

笔者经梳理发现，关于垃圾智能分类的年专利申请量变化可以分为三个阶段：第一阶段，2013 年以前该领域的年专利申请量较少，如图所示，这一时期的垃圾分类主要由人工完成，垃圾分类智能化较少被提出；第二阶段，从2013年至2015年，该领域这一阶段的专利申请量开始呈现逐年递增趋势，其中2013年的年专利申请量就大于2013年之前的相关专利申请量总和；第三阶段，从2016年至今，特别是2018年至今，这一阶段该领域的专利申请量突飞猛进，可能由于环保意识增强、生活水平提高以及智能技术发展，人们对垃圾分类智能化的需求和要求越来越高，可见这一时期的相关技术进入了高速发展期。

技术创新，各显神通

智能化是采用感知、分析和学习等近似人的行为和能力实现机器的运作。当面临繁琐的垃圾分类时，人们便开始探索和研发如何实现垃圾智能分类。笔者通过分析国内已公开的垃圾智能分类相关专利申请，主要归纳出以下三大技术分支。

基于传感器的垃圾分类技术。早期的垃圾分类主要利用传感器进行检测和识别。如新昌县伊格机械有限公司发明了一种带有智能监控装置的多功能垃圾箱（专利公开号：CN106275975A），其采用红外检测器对垃圾进行检测，再将检测的数据传递到控制单元，控制单元再控制分类装置进行垃圾分类。这种利用单一检测器的分类方法，存在检测精度不高和无法细分等问题。随着技术改进，青岛陶知电子科技有限公司发明了一种垃圾分拣识别装置（专利公开号：CN108263777A），该装置包括光学传感器、声音传感器、金属传感器、湿度传感器和重量传感器五个传感器，由五类传感器的检测参数共同判断垃圾种类，从而提高了识别垃圾的精度。

基于电子标签的垃圾分类技术。这类技术是在不同的垃圾载体上赋予不同的可标识的电子标签，利用电子标签本身具有唯一的电子编码以识别出垃圾的种类。现有技术中的垃圾载体主要包括垃圾物品本身，以及盛装相应种类垃圾的垃圾袋。如无锡市喷特环保工程有限公司发明的一种采用射频技术的垃圾分类方法（专利公开号：CN102989686A），就是直接在垃圾物品上贴有可区分垃圾种类的电子标签。此外，申请人陈斌自2013年至今在垃圾分类领域提交多件专利申请，其中一件专利公开了既在垃圾物品上贴设电子标签，还在相应的垃圾袋上贴设电子标签以提高垃圾分类的效率（专利公开号：CN104021619A），具体方法是当用户需要丢垃圾时，可以直接将二维码贴在垃圾物品后丢弃，也可以将垃圾装入已分类且贴有相应二维码的垃圾袋内，直接将垃圾袋系好后丢弃。

基于智能学习的垃圾分类技术。现有技术中基于智能学习的垃圾分类技术主要包括采用计算机视觉（如图像识别）和自然语言处理（如语音识别）。就基于图像识别的垃圾分类，南京阿尔飞思智能物联科技有限公司提出了一种通过与基准图像进行对比的垃圾分类方法（专利公开号：CN109665230A），该技术关键在于建立深度学习图像分类技术对垃圾进行分类。此外，合肥景彰科技有限公司提出了一种通过检测图像边缘实现垃圾分类的方法（专利公开号：CN109533704A），利用智能分类模块能够根据图像采集模块、数据提取模块、数据复合模块、深度检测模块、边缘检测模块、边缘增强模块得到的边缘增强图像对垃圾进行智能分类。基于语音识别的垃圾分类方面，中国地质大学（武汉）提出了一种基于语音识别的分类式自动开闭垃圾桶的控制方法（专利公开号：CN109720752A），当光敏传感器检测到有人投放垃圾时，产生触发信号，微控装置根据接收到的触发信号，提示用户垃圾的种类。

性能提升，助力分类

在笔者看来，垃圾智能分类技术的发展趋势是利用智能技术以实现自动分类，进而降低人工分类成本。

然而，目前垃圾分类技术还存在以下不足：首先，垃圾分类不够细分。现有的专利文献通常仅将垃圾简单分为“可回收垃圾”“不可回收垃圾”和“有害垃圾”，而实际生活中垃圾的细分程度要求更高，如上海市垃圾分类管理条例还将垃圾细分为干垃圾和湿垃圾等。其次，垃圾智能分类趋于人工智能系统，然而人工智能系统成本较高，暂时无法广泛应用于以家庭为单位的垃圾分类。

笔者建议，相关企业和研发主体应针对垃圾分类的市场需求、技术不足等领域加强研发，并注重技术落地应用。只有提升垃圾智能分类技术的智能化水平，使垃圾分类才会更加简单、快捷。