社區(qū)環(huán)境下的智能垃圾驛站設計

劉禹宏 文衛(wèi)民 陳超

關(guān)鍵詞：垃圾分類 生態(tài)環(huán)境 垃圾驛站 產(chǎn)品設計 資源

引言

在人民物質(zhì)生活提高的同時，生活垃圾的產(chǎn)量也在日益提高，且其產(chǎn)量與國家的城市居民富裕程度呈正相關(guān)，由此可預見，中國的城市垃圾產(chǎn)量只會逐年遞增。建設環(huán)境友好型生態(tài)文明社會，是我國發(fā)展中長期規(guī)劃的一項戰(zhàn)略任務，如何完成這一戰(zhàn)略目標，垃圾分類是關(guān)鍵。習主席明確指出，“變廢為寶、循環(huán)利用是朝陽產(chǎn)業(yè)。垃圾是放錯位置的資源，把垃圾資源化，化腐朽為神奇，是一門藝術(shù)。”生活垃圾如果可以得到科學的分類處理，不僅有利于生態(tài)環(huán)境的保護，還將最大限度地使資源得到充分利用，助力于經(jīng)濟與社會的發(fā)展。

產(chǎn)品設計作為日常生活中最常見的藝術(shù)，旨在引導產(chǎn)品創(chuàng)新并為人類提供更好質(zhì)量的生活。它是一門多學科交雜的專業(yè)，將理念創(chuàng)新、科學技術(shù)、商業(yè)策劃以及用戶研究緊密聯(lián)系在一起，共同進行創(chuàng)造性的活動，將需要解決的問題、提出的解決方案進行可視化，重新結(jié)構(gòu)問題，并通過其輸出物，來更好地回應問題。通過對現(xiàn)有垃圾分類設施及垃圾投放流程的研究，結(jié)合居民心理與產(chǎn)品設計，從實踐出發(fā)設計出一款社區(qū)智能垃圾驛站。該設計既滿足產(chǎn)品的功能需求如量化分類、自動開倉、智能追蹤等，同時又滿足居民的心理需求如有償投放、流程簡便、操作衛(wèi)生等，讓居民心甘情愿地進行垃圾分類。

一、垃圾分類的意義及現(xiàn)狀

預計全球未來30年產(chǎn)生的垃圾量將從2016年的20.1億t/年增加到34億t/年，其中塑料垃圾產(chǎn)生量2016年總量已達到了2.42億t，占固體廢棄物垃圾總量的12%[1]。2019年，英國全球風險和戰(zhàn)略咨詢公司研究報告顯示，每年全球城市固體廢棄物的產(chǎn)生總量已超過21億t，其產(chǎn)生量可以填滿82萬座奧林匹克游泳池，平鋪開來可覆蓋4.1萬km?，而其中只有得以回收處理的垃圾約3.23億t，才占固體廢棄物總量的16% ；其余46%被廢棄無法再利用的固體廢棄物約9.5億t[2]。

（一）垃圾分類的意義：垃圾分類是指按垃圾成分的不同分類或部分存放。實行垃圾分類政策，不僅有利于垃圾的進一步處理和再生利用，還能降低垃圾運輸及處理費用，符合垃圾處理的三化原則既“資源化、減量化、無害化”原則。通過垃圾分類可以最大限度地實現(xiàn)了經(jīng)濟效益、環(huán)境效益和社會效益的三者有效統(tǒng)一，是未來城市生活垃圾處理和管理發(fā)展的必然趨勢[3]。

（二）我國垃圾分類現(xiàn)狀：目前，我國鄉(xiāng)村脫貧攻堅已取得全面勝利，農(nóng)村人口向城市的單向流動發(fā)生轉(zhuǎn)向，鄉(xiāng)村走向全面振興的時機到來[4]。與此同時，我國的整個垃圾分類處理體系單一并不健全，跨時代推進循環(huán)利用，遇到許多現(xiàn)實問題，如垃圾處理設施不足，垃圾回收方式多為混合收集，存在“有害垃圾污染環(huán)境、垃圾中的可回收資源難以有效利用、后端垃圾處理設施難以發(fā)揮效能”等困難。

當下，我國政府已提出對垃圾分類的具體要求，要求加快垃圾資源化，減量化以及無害化的處理進程，要在各個地區(qū)建立垃圾分類投放，分類收集，分類運輸，分類處理的垃圾自動處理系統(tǒng)，形成以法治作為依據(jù)，政府統(tǒng)籌規(guī)劃，民眾熱情參與，城鄉(xiāng)相互協(xié)調(diào)，因地制宜的垃圾資源化處理規(guī)章制度，努力擴大垃圾資源化處理規(guī)章的覆蓋維度[5]。作為最早頒布《生活垃圾分類管理條例》的上海市，在垃圾分類方面已經(jīng)取得了積極的效果，干濕垃圾的回收量較之前都有了大幅度提升，但依舊存在不少問題尚未解決。如雖然有許多智能化收集站點，但也只是局限于監(jiān)管層面，宣傳噱頭大過于實用，離真正的全鏈智能化處理還有很大差距。其次，對于垃圾可回收與否的問題據(jù)現(xiàn)有統(tǒng)計發(fā)現(xiàn)，43%的年輕人是有點了解的，24%的年輕人知道垃圾分類，剩余的年輕人對垃圾分類不清楚或者根本不關(guān)心的，40%的中老年人了解垃圾分類，35%的中年人是略微了解，70歲以上的人群中，有25%的老人清楚垃圾分類，40%的老人是有些了解，其余的對垃圾分類不了解[6]。這也充分說明需要在垃圾回收設備上增加相應的指導功能，減少居民的學習負擔。

（三）走訪調(diào)研結(jié)果：我國目前的垃圾分類流程分為3個部分，首先由居民在家中設置不同類別垃圾的收集容器，將生活垃圾按種類初步分類之后，投放到社區(qū)中的分散投放點，緊接著由垃圾回收車輛壓縮和裝載后，運輸至終端的垃圾集中廠進行再進一步分類和處理[7]。

以長沙市金盆嶺社區(qū)為調(diào)查對象，通過實地走訪調(diào)研了解到現(xiàn)有垃圾分類設施（如圖1所示）存在以下問題：

1.垃圾桶的圖文與兩側(cè)的分類流程圖不夠明顯，位置不合理，無法有效傳播信息；2.天黑后不能看清垃圾桶上及四周的圖文，不方便居民使用；3.垃圾站四周的氣味難聞，使人難以靠近不愿分類投放，也對空氣環(huán)境造成了污染；4.廚余垃圾桶底部液體滲漏，地面臟亂污染土壤環(huán)境；5.垃圾桶蓋不符合人體工學，加大了投放的工作量；6.種類劃分混亂，可回與其他垃圾混合回收處理；7.垃圾分類不夠細致，導致環(huán)衛(wèi)工人只能把可以回收垃圾收走，無時間繼續(xù)分類。不可焚燒的垃圾則直接運送到垃圾處理公司進行進一步處理，壓制成餅后送到山上統(tǒng)一填埋，少部分可以焚燒的垃圾則會送到發(fā)電廠焚燒發(fā)電。

由此可見，生活垃圾投放混亂導致的環(huán)境污染，環(huán)衛(wèi)人員工作量大、資源無法循環(huán)利用以及垃圾處理流程不科學等問題都與垃圾回收的初始環(huán)節(jié)有著密不可分的關(guān)系。現(xiàn)有垃圾分類設施存在眾多的缺陷，導致居民在垃圾分類的活動中體驗感差，使得垃圾分類制度的實施屢屢受挫。

二、通過產(chǎn)品設計促進垃圾分類

產(chǎn)品設計是什么？時至今日，產(chǎn)品設計已不再僅僅是“為工業(yè)生產(chǎn)的設計”，產(chǎn)品設計是為人類創(chuàng)造物質(zhì)和精神上的雙重幸福，旨在建立人、物、環(huán)境三者間的和諧關(guān)系，以實現(xiàn)人類的可持續(xù)發(fā)展。表面上看來，產(chǎn)品設計只是“人造物”的設計，但它還是人類的生存方式的重新規(guī)劃，更是人類的生存意義的不斷探索。垃圾分類作為實現(xiàn)人類可持續(xù)發(fā)展的重要法寶之一，產(chǎn)品設計必然與其有著密不可分的聯(lián)系。

（一）產(chǎn)品設計對于生活的影響：產(chǎn)品設計之所以會不斷發(fā)展，其原因在于人們對于美好生活的不懈追求。產(chǎn)品設計不是簡單的外形設計，也不同于機械設計，它是用一種新的生存方式來替代舊的、落后的生存方式，從而來提升人的生活質(zhì)量。生存方式的設想和改善往往需要通過特定的產(chǎn)品來實現(xiàn)，新的產(chǎn)品的出現(xiàn)不但能在理性和感性層面上迎合用戶的需求，而且還能充分滿足用戶的心理需求。用戶在使用新產(chǎn)品的過程也更為舒適、安全、簡便、省力，操作界面也更富有人性化，給用戶更好的使用體驗[8]。

（二）通過產(chǎn)品設計來補齊垃圾分類設施的短板：實施垃圾分類政策是通往環(huán)境友好型生態(tài)文明社會的必經(jīng)之路，它不僅只是一項法規(guī)的頒布，更是對人類新的生存方式的培養(yǎng)與要求。通過設計可以使垃圾分類基礎設施的分類更加完善、指引說明更加顯目、使用流程更加簡潔，能更好地滿足功能方面的需求；還可以設計相應的獎勵制度，讓居民能夠在垃圾分類的行動中獲得某些好處，如生活日用品、公交地鐵積分等，從心理上滿足用戶需求。通過這些方式不僅可以讓居民在投放垃圾時省時省力，還能夠更好地培養(yǎng)居民垃圾分類的習慣。

三、現(xiàn)有垃圾回收驛站的優(yōu)缺點分析

隨著上海、北京、廣州等城市垃圾分類條例的相繼實施，越來越多的地方開始響應國家政策的號召，積極實施垃圾分類政策。各地不僅出臺了相應的生活垃圾管理條例，使得在分類投放、收集、運輸、處理等方面有法可依，還研發(fā)生產(chǎn)了相應的垃圾回收驛站助力于垃圾分類回收。作者根據(jù)實地的考察調(diào)研發(fā)現(xiàn)，該產(chǎn)品還存在很大的提升空間，以下是優(yōu)缺點分析：

（一）優(yōu)點分析：1.現(xiàn)有垃圾驛站（如圖2所示）已按照規(guī)定對于垃圾的種類實施了初步的分類處理，分為四類垃圾；2.垃圾驛站配有監(jiān)控設備、用于宣傳的電子顯示屏等，對互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)有所運用。

（二）缺點分析：1.對于垃圾的種類沒有進行細分，如可回收垃圾的細分，其他垃圾可燃與不可燃的細分等；2.垃圾投放方式還需要更具人性化，部分驛站采用腳踏板的方式打開蓋門，而大多數(shù)則是用手打開；3.現(xiàn)有垃圾驛站缺乏獎勵機制，對正確投放者的行為缺少鼓勵，難以培養(yǎng)分類習慣；4.垃圾驛站的外形過于工業(yè)化，給人冷漠、難使用的感覺，缺少人情味。

四、智能垃圾驛站設計流程

根據(jù)此前走訪、考察的調(diào)研結(jié)果，結(jié)合產(chǎn)品設計專業(yè)，從垃圾驛站的造型、分類儲量、人機工程、獎勵制度等多方面入手，設計出一款智能化的垃圾驛站，以此解決現(xiàn)有問題，來達到提高垃圾回收率、簡化垃圾投放流程、培養(yǎng)垃圾分類習慣的目的。

（一）根據(jù)四類生活垃圾日常產(chǎn)量細分存儲空間：現(xiàn)有垃圾驛站的四類垃圾收集桶采用的是同一大小的尺寸，這將導致日產(chǎn)量多的垃圾用不了多久就會裝滿，而日產(chǎn)量少的垃圾幾個月的時間都裝不滿。這不僅是對于產(chǎn)品內(nèi)部空間的浪費，還增加了環(huán)衛(wèi)人員的清理次數(shù)，可謂是資源與人力的浪費。為了解決這一問題，垃圾驛站內(nèi)部的存儲空間必須經(jīng)過科學細致的劃分。

通過走訪長沙市金盆嶺社區(qū)物業(yè)了解到，日常生活中可回收垃圾與廚余垃圾的產(chǎn)量較為接近，不可回收的其他垃圾的產(chǎn)量最大，而有害垃圾的產(chǎn)量最少。因此在儲存垃圾的容量上我們初步將其他垃圾的空間容量設定為最大，廚余垃圾的空間容量居次，可回收垃圾的空間容量則根據(jù)垃圾的不同類型進行再次細分規(guī)劃，有害垃圾的空間容量則設定為最少。這樣的容量分配使垃圾驛站的空間得到了最大限度的利用，區(qū)別于現(xiàn)有垃圾分類設施，實現(xiàn)了空間容量與垃圾種類的精準匹配。

（二）四類垃圾種類細分圖表：我們將可回收垃圾細分歸類，把不同種類的可回收垃圾分開存儲、其他垃圾則分為了可燃與不可燃物，廚余與有害垃圾則采取了種類列舉的方式。這樣不僅可以減輕環(huán)衛(wèi)工人的工作量，還提高了垃圾處理的效率。以下為對應表格：

（三）垃圾驛站的草圖推演以及模型展示：根據(jù)上文所提及的調(diào)研結(jié)果以及垃圾種類的分類圖表進行草圖繪制（如圖3所示）。

方案一：由細分的垃圾種類可知，需要增加可回收垃圾與其他垃圾的存儲空間，因此驛站整體采用背靠背式的造型結(jié)構(gòu)，可有效擴大垃圾驛站的空間容積。前后箱體的連接處為空氣凈化處理部分，能減少垃圾存放時的空氣污染。針對廚余垃圾容易產(chǎn)生積液的問題，在存放廚余垃圾的箱體下方，設計有瀝水槽的結(jié)構(gòu)，可有效解決腐敗液體橫流的問題。

該方案的不足之處：首先，由于整體結(jié)構(gòu)為背靠背的布局，因此用戶在使用時需要前后繞行投放，若單次垃圾投放量過大或垃圾種類較多將不便于居民使用。其次，在轉(zhuǎn)運驛站存儲的垃圾時，前后兩側(cè)都需打開箱門，因此在操作時，驛站前后都需要大量的空間，并非所有社區(qū)都有充足寬廣的空間可放下此產(chǎn)品。針對以上的功能特點與優(yōu)缺點分析，進行了二次設計。

方案二：本方案是根據(jù)方案一的優(yōu)缺點進行的優(yōu)化設計，以長條式的整體造型替代背靠背式的造型結(jié)構(gòu)，從而減少了社區(qū)縱向的空間占用。同時在外形上進行了升級，垃圾驛站的頂部采用了斜面與漸消面結(jié)合的方式，區(qū)別于傳統(tǒng)的方體立式結(jié)構(gòu)，增加了產(chǎn)品的有機感，既可以打破工業(yè)造型死板冷漠的感覺，又能有效地避免垃圾驛站頂部的雨水堆積，充分遵循形式追隨功能的設計原則。針對于廚余垃圾積液的問題，同樣采用了底部瀝水槽設計方式。在驛站的左右兩側(cè)，增加了自助消毒洗手液的裝置，居民在投放完垃圾后，可自行使用洗手液進行手部消毒，避免流行病毒的接觸傳播。驛站背面設有通風的散氣孔，可及時排出垃圾產(chǎn)生異味。

綜上所訴，智能垃圾驛站最終方案為方案二，并使用三維軟件進行建模，以下為模型展示（如圖4所示）：

通過渲染圖可感受到，產(chǎn)品的整體造型能與現(xiàn)代的建筑、環(huán)境有機融合，具有簡約未來感。產(chǎn)品的主要部件采用鈑金材質(zhì)，不僅易于清洗、耐腐蝕，還能有效地節(jié)省生產(chǎn)成本。在配色上，垃圾驛站的整體色調(diào)采用國家垃圾分類的標準色，局部的色彩根據(jù)功能特點進行了重新設計。由于將其他垃圾分為了可燃燒垃圾與不可燃燒垃圾，因此將淺紅色與淺藍色分別與標準的灰色相結(jié)合搭配，以此來區(qū)分其他垃圾中的可燃燒物與不可燃燒物。

（四）垃圾驛站的功能介紹（如圖5所示）：本產(chǎn)品在注重機械結(jié)構(gòu)、空間造型的同時，還充分地與互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)相結(jié)合，體現(xiàn)驛站的智能性。以下為產(chǎn)品功能與特點的詳細介紹：

1.垃圾驛站上安裝了三個360°無死角的攝像頭（對應圖中標號1），全方位覆蓋驛站的四周?？勺粉櫿`操作者、故意損壞驛站者以及垃圾隨意投放者，起到安防監(jiān)控作用的同時，又給了居民一定的心理警示，可有效減少垃圾亂扔亂放的現(xiàn)象。

2.在考慮到新冠疫情背景下通過間接接觸感染病毒的問題，驛站的側(cè)面配備了自動消毒洗手液裝置（對應圖中標號2），該設備可自動感應用戶的手勢操作定量出液，為居民的安全健康保駕護航。

3.針對現(xiàn)有設施難操作的問題，我們充分利用了智能化的技術(shù)，在驛站的中部配備了一塊觸屏操作屏幕（對應圖中標號3），具有顯示登陸二維碼、分類指導說明以及選擇投放類別等一系列功能；同時屏幕上方有人臉識別攝像頭（對應圖中標號4），刷臉登錄更加便捷；考慮到老年人對智能產(chǎn)品的陌生感與恐懼感，在屏幕右側(cè)有刷卡器（對應圖中標號5），方便老年人使用社區(qū)卡登錄賬戶進行投放。在選擇完投放后，相應的箱門將自動打開，居民無需手動打開箱門，既省力又安全衛(wèi)生。智能化技術(shù)的運用，使驛站的使用方式多元化，可滿足不同年齡段的居民，極大提高了產(chǎn)品的易用性，讓居民有更好的用戶體驗。

4.針對現(xiàn)有設施夜間不易操作的問題，驛站上端配有照明指示燈牌（對應圖中標號6），可根據(jù)戶外光線的明暗變化自動調(diào)節(jié)燈牌亮度，可起到照明指示的效果，同時還節(jié)能省源。

5.針對現(xiàn)有設施外形單一過于機械化的問題，本驛站的頂部造型將斜面與漸消面相結(jié)合（對應圖中標號7），設計成了凹槽形式的造型。既打破了傳統(tǒng)的直立式豐富了造型，又能在雨天環(huán)境下讓雨水快速引流，避免出現(xiàn)雨水堆積腐蝕頂部的問題。

6.針對現(xiàn)有設施周圍空氣惡臭不斷的問題，驛站的背面設計了外凸散氣孔（對應圖中標號8），能讓驛站內(nèi)部的空氣充分流通，減輕垃圾聚集散發(fā)出來的污染氣體。外凸的造型可有效地防止雨水進入驛站。

7.針對現(xiàn)有設施地面污水橫流的問題，廚余垃圾回收倉的底部具有瀝水結(jié)構(gòu)（對應圖中標號9），倉柜底部鏤空，廚余垃圾中的廢水可從廚余垃圾中分離出來。一方面可延緩廚余垃圾的發(fā)酵，另一方面可幫助環(huán)衛(wèi)工人更好地傾倒垃圾，防止污水濺到身上，體現(xiàn)了以人為本的設計理念。

8.針對現(xiàn)有設施易滋生蚊蟲病毒的問題，本驛站的每個回收倉的頂部配備紫外消毒燈（對應圖中標號10），在倉門處于關(guān)閉狀態(tài)時會進行紫外消毒處理，消殺垃圾上所攜帶的病毒細菌。

（五）獎勵機制的設定與技術(shù)分析：通過分析生活垃圾回收處理的流程與特點得到，生活垃圾從產(chǎn)出到分類回收的過程中，分類投放者沒有得到任何的經(jīng)濟回報，受益者是大自然，而從回收到處理過程中，生活垃圾轉(zhuǎn)化為能源，給國家政府或企業(yè)帶來效益[9]。除此之外，垃圾分類制度對于居民而言毫無疑問增加了他們?nèi)粘５墓ぷ髁浚用裥枰葘W習垃圾分類知識，再分類收集各類垃圾進行投放，在費時費力的前提下，還要在每次行動中小心謹慎。因此需給予居民相應的激勵，以促進生活垃圾的回收率和居民的回收積極性，實現(xiàn)社會可持續(xù)發(fā)展的目標。

1.獎勵機制的設定：居民通過正確投放垃圾種類，并根據(jù)單次投放的重量來作為兌現(xiàn)或積分的依據(jù)。可回收垃圾采用兌現(xiàn)制，系統(tǒng)根據(jù)單次投放重量自動兌現(xiàn)到居民賬戶。其他、廚余、有害垃圾則采用積分制，系統(tǒng)根據(jù)單次投放重量自動將積分累計到居民賬戶，積分可在購物中心消費、公交卡充值時得到優(yōu)惠。以下為獎勵機制系統(tǒng)總圖：

2.技術(shù)分析：通過投放時所登錄的個人賬號記錄每次垃圾投放的種類與數(shù)量，驛站內(nèi)部主要采用了自動稱重與智能識別的技術(shù)，每個回收倉的底部設有垃圾自動稱重的模塊（如圖5標號11所示），實時計算居民投放重量，并根據(jù)投放類別給予居民相應的兌換或積分獎勵。為了避免誤投或錯投的現(xiàn)象，回收倉的頂部還配備自動識別裝置（如圖5標號12所示），投放正確或錯誤都有相應的語音與顯示反饋，若投放錯誤倉門將無法關(guān)閉。

（六）操作流程介紹：為了方便居民投放垃圾，倉門可通過屏幕操控，控制其上下移動來實現(xiàn)倉門的開關(guān)，體現(xiàn)了無接觸投放的理念。其次倉門采用了半透明磨砂玻璃材質(zhì)制成，以便于居民和環(huán)衛(wèi)人員識別倉內(nèi)空間的盈余情況。操作流程（如圖7所示）具體如下：

1.居民在操作屏幕上可通過掃描二維碼、輸入手機號、人臉識別以及刷社區(qū)卡登錄賬戶；

2.居民在操作屏幕上根據(jù)垃圾種類選擇投放類別；

3.選擇成功后走到相應的倉口，待倉門自動打開后投放垃圾；

4.回到操作屏幕并點擊確認投放，倉門即自動關(guān)閉進行種類識別與重量計量；

5.識別和計量完畢后，居民可在操作屏幕與語音播報上得到反饋，若操作正確，系統(tǒng)將根據(jù)獎勵機制將相應的獎勵發(fā)送到居民的賬戶上。

結(jié)語

垃圾分類并不是一個功利的市場項目，它是從教育、宣傳、立法等多方面推進的行為意識培養(yǎng)。在垃圾分類事業(yè)的建設上還有許多的困難苦難要克服，而產(chǎn)品設計作為推動社會發(fā)展的一種動力，不僅需要催生新的市場、促進市場細分、引導消費需求，還需要培養(yǎng)消費者全新的生活理念與生活習慣，因此產(chǎn)品設計還可以從更多方面入手，助力于垃圾分類在全國的推廣與實施。