現(xiàn)代環(huán)衛(wèi)步入智能時代

劉國偉

應(yīng)時而生的垃圾運輸車

世界衛(wèi)生組織2010年發(fā)布的報告《隱匿的城市：揭露和克服城市環(huán)境中的衛(wèi)生不公平現(xiàn)象》稱，到21世紀中期，全球城市人口將從2009年的約34億人增加到2050年的64億人。如此眾多人口集中生活的城市，長期以來代表了人類追求美好家園的夢想。如果城市被視為一個生態(tài)系統(tǒng)的話，城市生活垃圾就是城市代謝的產(chǎn)物，是城市內(nèi)部物質(zhì)流動和能量循環(huán)的重要組成部分。所以自城市誕生之日起，妥善收集和處理城市生活垃圾就成為保證城市健康運行的關(guān)鍵。

工業(yè)革命席卷西方世界后，19世紀成為西方國家大城市急速發(fā)育的“青春期”。同時，垃圾收集和處理設(shè)備的短缺和低效給城市衛(wèi)生狀況、精神風(fēng)貌帶來了很大負面影響，從流傳至今的描述紐約等地“馬糞危機”的著作可以一窺當(dāng)年人們的煩惱。大量老照片表明，許多西方國家城市里不約而同地使用馬拉的垃圾車，現(xiàn)在看來十分原始。

1897年，倫敦的奇斯威克區(qū)議會從一家公司訂購了一批自行垃圾車，這批以蒸汽為動力的垃圾車從此作為1.0版本的現(xiàn)代意義上的垃圾車被載入了城市環(huán)衛(wèi)史冊。

汽車產(chǎn)業(yè)的發(fā)展給環(huán)衛(wèi)事業(yè)帶來了新機遇。上世紀20年代，以汽車為動力的敞篷式環(huán)衛(wèi)垃圾車投入使用，人們很快發(fā)現(xiàn)垃圾很容易從開放的車廂后面掉落，垃圾車發(fā)出的惡臭也讓人避之不及，于是加了蓋子的封閉垃圾車就變得普遍起來。接下來要解決的問題是如何減少環(huán)衛(wèi)工人的勞動量，因為把垃圾桶舉到高處放入垃圾車非常消耗體力。1929年，使用纜繩把垃圾運上車的垃圾車投入使用。隨后，一位重量級人物的出現(xiàn)，很好地印證了恩格斯的一句話：“社會一旦有技術(shù)上的需要，這種需要就會比十所大學(xué)更能把科學(xué)推向前進?！?/p>

他就是喬治·登普斯特（1887～1964），著名的美國商人、發(fā)明家和政治家。中學(xué)畢業(yè)后不久，他就去了熱火朝天的巴拿馬運河工地打工，在開蒸汽挖掘機時幾次遇險，差點送命，但這段經(jīng)歷也使他積累了豐富的機械操作和設(shè)計經(jīng)驗。美國大蕭條期間，登普斯特兄弟在田納西州成立了一家公司，設(shè)計生產(chǎn)出一種能便捷地與垃圾車一起作業(yè)的大型輪式垃圾箱，這能節(jié)省3/4的人工，受到環(huán)衛(wèi)界的高度肯定，世界各地的訂單紛至沓來。1939年，登普斯特又推出了專門將垃圾壓碎和打包的垃圾車。

在20世紀50年代中期，登普斯特公司又發(fā)明了前裝式垃圾車，它堪稱當(dāng)時最先進的垃圾車。垃圾車司機可以不下車，坐在駕駛室里通過機械臂就能把專門的垃圾桶抬起來越過頭頂后將垃圾倒入車廂，然后把垃圾桶放回原處。在進行下一組動作之前，司機可以操縱車載液壓驅(qū)動裝置把垃圾推向車廂后部壓實，動作一氣呵成。這款垃圾車的設(shè)計理念對環(huán)衛(wèi)垃圾車產(chǎn)業(yè)的影響是如此巨大，以致我們在當(dāng)下很多側(cè)裝式、后裝式和抓斗式垃圾車上都能看到這款經(jīng)典產(chǎn)品的影子。

1964年，喬治·登普斯特辭世，美國國會議員出席了他的葬禮，上千民眾為他送行。他生前熱情地為非洲裔人士和殘疾人提供就業(yè)機會，身后為當(dāng)?shù)厝肆粝铝藬?shù)座大橋和體育館，還有影響深遠的以其姓氏命名的垃圾箱和垃圾車。

蓬勃發(fā)展的現(xiàn)代垃圾車產(chǎn)業(yè)

上世紀70年代以來，在生活垃圾日益增長的壓力之下，各國城市環(huán)境容量越來越無法滿足經(jīng)濟發(fā)展的要求，這就對生活垃圾的收集運輸和處置能力提出了新的要求。這種要求落實到垃圾車上，主要體現(xiàn)為新設(shè)備有著更高的效率、更佳的環(huán)境適應(yīng)性和積極向上的文化價值。

2010年，墨西哥灣發(fā)生“深水地平線”漏油事件后，當(dāng)?shù)厣碁┥铣霈F(xiàn)的垃圾清理車給很多人留下了深刻印象。這種垃圾車能用耙子和篩分裝置等，清理出海灘上的多種生活垃圾和異物，把平整的沙灘留給海濱，大大提高了海灘上游人的安全感和舒適度。

2017年10月，沙灘垃圾清理車首次亮相我國三亞大東海景區(qū)。這里的海灘由于近年來客流量猛增，沙灘清理難度大大增加，以往清理沙灘垃圾都是靠清潔工把垃圾一點一點從沙子里面撿出來，維持整潔成本很高。為此，大東海景區(qū)特意投入40余萬元引進了全自動沙灘清理車。這臺車具有清理、篩沙、除塵、回填等功能，1小時約能清理沙灘逾1萬平方米，相當(dāng)于近40名環(huán)衛(wèi)工的工作量。

在世界許多大城市的主干道背后，藏著無數(shù)的弄堂。這些看似不起眼的背街小巷承載了大多數(shù)人的生活記憶，也彰顯著城市文明的水平，同時又因為大型環(huán)衛(wèi)車輛無法入內(nèi)，給環(huán)衛(wèi)工作留下了無數(shù)的衛(wèi)生死角和棘手的清潔難題。為此，以德國卡赫公司為代表的企業(yè)，把開發(fā)小尺寸、鉸鏈式、多功能的環(huán)衛(wèi)車輛作為技術(shù)解決方案。這些環(huán)衛(wèi)車輛有的駕駛室配備冷暖空調(diào)，可全天候作業(yè)；有的利用掃洗一體機，用熱水高壓沖洗的方法有效解決小廣告、涂鴉和道路油污，高效解決清洗難及效果差的問題。截至去年初，蘇州某城區(qū)引進了近百臺德國多功能清掃車和高溫高壓清洗車，把慢行道和背街小巷的機掃率提高到83%，作業(yè)效率和效果大幅提升。

在北極圈里有個名為阿納克圖沃克帕斯的地方，它是美國阿拉斯加州的一個邊陲小鎮(zhèn)，人口僅300多人。生活在這里的居民在長期的彼此相處中，培養(yǎng)出了引以為榮的社區(qū)價值觀，他們把自己尊崇的生活理念寫在了公共場所的垃圾箱上：敬畏自然、幽默、尊敬長者、避免沖突和同情他人等……此外，細心的讀者一定也會注意到，近些年來一些國家和城市的環(huán)衛(wèi)垃圾車在色彩、造型和裝飾上顯得越來越藝術(shù)化，使環(huán)衛(wèi)車輛一改以往外觀臟、造型丑的形象，大大增強了活力、靈性和魅力。受此啟發(fā)，筆者認為對環(huán)衛(wèi)設(shè)施和設(shè)備有意地進行藝術(shù)化改造，讓它們承載新的社會功能，成為宣傳社區(qū)和城市文化的名片，對今后我國環(huán)衛(wèi)行業(yè)提升形象和品牌至關(guān)重要。

垃圾轉(zhuǎn)運場日趨智能化

近年來，對生活垃圾進行“減量化、資源化、無害化”處理，已經(jīng)成為市場熱點，有效對垃圾開展分類綜合利用早已成為各國共識。經(jīng)環(huán)衛(wèi)垃圾車和運輸管道等收集起來的城市生活垃圾，運送到垃圾轉(zhuǎn)運場集中再進行智能垃圾分類，不約而同地成為各國在這一領(lǐng)域共同關(guān)注的熱點技術(shù)。這種技術(shù)受到設(shè)備成本的不斷降低和人工智能技術(shù)蓬勃發(fā)展的推動，為業(yè)界利用圖像識別、光學(xué)識別技術(shù)打造更小、更經(jīng)濟和更靈活的自動分揀系統(tǒng)，來應(yīng)對日益增長的垃圾數(shù)量和種類提供了可能性。

目前，國際上有多個國家在這方面開展了相關(guān)探索和實際應(yīng)用。荷蘭的“禪機”（zenRobotics）公司，借助多種傳感器（包括3D掃描器、金屬探測器、光譜儀、重量計等）獲得垃圾數(shù)據(jù)，通過機器學(xué)習(xí)，將收集來的數(shù)據(jù)，輸入到該公司自主研發(fā)的人工智能系統(tǒng)里，在進行判斷和分辨后，再給機械手下達指令進行自動分揀。如今，該公司已生產(chǎn)出同時可擁有3個機械手的系統(tǒng)，一小時可撿起6000個可回收垃圾。日本引入該回收系統(tǒng)后，金屬、木材、石膏、石塊、混凝土、硬塑料、紙板等20余種可回收垃圾已能被機器人識別并分揀，兩套回收機一天即可處理2000噸垃圾，24小時不停機，相當(dāng)于48個人的工作量。我國江蘇常州市也引進了這個“禪機”系統(tǒng)，正在建設(shè)全國第一個裝修垃圾無害化處理項目。

另一家位于美國田納西州的光學(xué)分類設(shè)備生產(chǎn)商NRT，研發(fā)出來的一款人工智能垃圾分類系統(tǒng)，能夠同時運用多層神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)和視覺系統(tǒng)鑒別各類可回收物，首套系統(tǒng)已經(jīng)在加州太陽谷的一家垃圾分類廠作為質(zhì)量控制單元投入使用。該系統(tǒng)能同時自動做出多種分揀決定，比如將塑料瓶中混雜的熱塑托盤、鋁、纖維分離出來，并同時去除雜質(zhì)，每分鐘能進行大約65次分揀，相當(dāng)于人工分揀的兩倍，但占用空間卻遠小于人工分揀。

這些年來，我國在垃圾轉(zhuǎn)運站建設(shè)上不斷提高數(shù)量和質(zhì)量，北京、上海和長沙等多個城市都開始建造具備垃圾分選功能的轉(zhuǎn)運站。2017年，寧波六個區(qū)的生活垃圾分類轉(zhuǎn)運站全面開工，這是亞洲唯一得到世界銀行貸款資助的生活廢棄物收集循環(huán)利用示范項目。其中位于寧波市江北區(qū)西邵村的垃圾轉(zhuǎn)運站是一個新型垃圾分類轉(zhuǎn)運站，配備壓縮轉(zhuǎn)運設(shè)備系統(tǒng)、可回收物分選系統(tǒng)、除臭設(shè)備系統(tǒng)、離子新風(fēng)系統(tǒng)、水霧降塵、植物液除臭、兩級洗滌等先進環(huán)保技術(shù)和設(shè)施，能準確將紙、塑料等常規(guī)的可回收垃圾進行分類，回收率在90%以上，目前每天轉(zhuǎn)運垃圾量在520噸左右。

邁向更安全、更自動和更智能

國際上近些年來環(huán)衛(wèi)設(shè)備和設(shè)施研發(fā)的核心指標之一是安全性。正如戴姆勒卡車北美業(yè)務(wù)部市場經(jīng)理JP·戴維斯所說：“現(xiàn)在的環(huán)衛(wèi)車更加安全和舒適，車隊也比以往任何時候更注重保持作業(yè)社區(qū)的安全?！逼渲凶盍餍械募夹g(shù)之一是在環(huán)衛(wèi)車輛周圍和駕駛室內(nèi)部都使用攝像頭，使駕駛員隨時可以無死角地觀察周圍360度內(nèi)的情況；有的環(huán)衛(wèi)車輛安裝了全鋼駕駛室和車門，在側(cè)面被碰撞的情況下能保護好駕駛員；有的產(chǎn)品為預(yù)防事故改善了駕駛室內(nèi)的可視性和人體工程學(xué)設(shè)計。

此外，自動化、智能化也是環(huán)衛(wèi)車輛和設(shè)備的發(fā)展大趨勢。為此，有的環(huán)衛(wèi)車隊尋求遠程信息解決方案，以達到優(yōu)化路線和提高安全的目的；有的環(huán)衛(wèi)設(shè)備生產(chǎn)商致力于安裝自動化設(shè)備，駕駛員只需按一個按鈕，就可取代以往復(fù)雜的操作動作；有的環(huán)衛(wèi)車輛生產(chǎn)商則試圖用更低的燃油消耗和維護成本，以及柴油顆粒過濾器和溫室氣體傳感器等來吸引潛在的買家。

在整體結(jié)構(gòu)上看，發(fā)達國家的生活垃圾收運系統(tǒng)基本都以垃圾分類收運為核心，會對每一類垃圾建立分類收運、分類 處理的綜合管理系統(tǒng)。在垃圾收運細節(jié)上，地理信息技術(shù)（GIS）、無線射頻技術(shù)（RFID）的應(yīng)用使垃圾收運系統(tǒng)的管理更加便捷，同時減少了人力消耗，提高了管理效率。目前，發(fā)達國家的城市生活垃圾收運工作規(guī)范化程度較高，相比之下我國的城市生活垃圾收運系統(tǒng)相關(guān)研究開始比較晚，正處于快速發(fā)展，不斷完善的過程中，因此很有必要借鑒國外在環(huán)衛(wèi)設(shè)備、系統(tǒng)和管理等方面的技術(shù)和經(jīng)驗。

科幻感十足的真空垃圾運輸系統(tǒng)

多年以前，筆者曾暢想未來，想象如果滿街的垃圾都被送到地下管道里，再被集中起來處理掉，大家從此聞不到垃圾的味道，看不到垃圾滿地，那該有多好。其實，這種科幻氣息十足的垃圾清運方式當(dāng)時已在一些國家和地區(qū)投入使用了。

一般說來，真空垃圾收集和運輸系統(tǒng)是通過地下管道中的壓縮空氣來實現(xiàn)垃圾的清運。用戶在把不同的垃圾（可能用于回收、堆肥或者填埋等）放到地面的入口處，之后大型工業(yè)風(fēng)扇產(chǎn)生的氣壓差將垃圾吸入地下管道，確保一次只有一種垃圾通過管道，在軟件硬件的協(xié)同運作下，垃圾到達最終的位置，如堆肥場或填埋場。瑞典首先在1960年創(chuàng)建了這種真空垃圾運輸系統(tǒng)，并在1965年投入該國一個居民小區(qū)中運營。

2008年，挪威第二大城市卑爾根市中心地區(qū)決定建設(shè)一套地下真空垃圾運輸系統(tǒng)。在任何城市中安裝地下基礎(chǔ)設(shè)施都是困難而昂貴的工程，在卑爾根尤其如此。因為該城市中心地區(qū)既有狹窄的中世紀鵝卵石街道，也有商賈云集的馬路和木頭房屋，還有被聯(lián)合國列為世界遺產(chǎn)的古老碼頭，因此傳統(tǒng)的垃圾箱和環(huán)衛(wèi)車輛幾無立足之地。經(jīng)過8年的建設(shè)，系統(tǒng)成功建成。針對用戶的調(diào)查顯示，用戶對這種服務(wù)非常滿意。

從技術(shù)上看，卑爾根的真空垃圾運輸系統(tǒng)沒什么突出之處，但其管理思路值得借鑒。首先是在開工時施工部門與所有相關(guān)的公共事業(yè)公司展開密切合作，同步完成了自來水管（和下水管道）翻新、電纜翻新、區(qū)域供暖管道安裝以及垃圾收集管道安裝；其次是垃圾處理費用由垃圾投送量決定，用戶在投送垃圾時由射頻識別（RFID）設(shè)備識別身份，將不同的垃圾放入不同的入口，系統(tǒng)對可回收利用的生活垃圾是不收費的。

4年前，瑞典瓦拉斯塔登地區(qū)建成的地下真空垃圾運輸系統(tǒng)代表了這一技術(shù)領(lǐng)域的新水平。該系統(tǒng)在垃圾投放口設(shè)有稱重系統(tǒng)，住戶使用無線射頻識別鑰匙打開垃圾投放門，將垃圾按生物垃圾和混合垃圾分別投入相應(yīng)的垃圾投放口，有專門的公司使用這些數(shù)據(jù)進行分析和結(jié)賬。隨后，垃圾在地下被壓縮進大型的垃圾箱，最終運送到垃圾處理廠，混合垃圾將轉(zhuǎn)化為熱能和電能，生物垃圾將轉(zhuǎn)化為沼氣和生物肥料。

（本文寫作中參考了國際固廢協(xié)會ISWA、世界衛(wèi)生組織、waste360、芬蘭Marimatic等網(wǎng)站的信息，在此一并致謝?。?img src="https://cimg.fx361.com/images/2021/01/25/qkimageshjyshjys202008hjys20200806-9-l.jpg"/>