【技術(shù)文章】Specim在垃圾分類領(lǐng)域的應(yīng)用

一、垃圾分類的意義

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“垃圾是放錯了地方的資源，是地球上一種不斷增長，枯竭的資源”——但丁知·意大利。

但丁點?阿利吉耶里，意大利中世紀(jì)詩人，歐洲文藝復(fù)興時拓者，著神曲，被稱為文藝復(fù)興三巨頭。

據(jù)環(huán)境規(guī)劃署統(tǒng)計，在垃圾成分中，可直接回收利用的資源，占垃圾總量的42.9%，由此可見，垃圾分類對中國可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略有著重大意義。

垃圾分類是垃圾終端處理設(shè)施運轉(zhuǎn)的基礎(chǔ)，實施生活垃圾分類，可以有效善城鄉(xiāng)環(huán)境，促進資源回收利用。應(yīng)在生活垃圾科學(xué)合理分類的基礎(chǔ)上，對應(yīng)開展生活垃圾分類配套體系建設(shè)，根據(jù)分類品種建立與垃圾分類相配套的收運體系、建立與再生資源利用相協(xié)調(diào)的回收體系，完善與垃圾分類相銜接的終端處理設(shè)施，以確保分類收運、回收、利用和處理設(shè)施相互銜接。只有做好垃圾分類，垃圾回收及處理等配套系統(tǒng)才能更高效地運轉(zhuǎn)。垃圾分類處理關(guān)系到資源節(jié)約型、環(huán)境友好型社會的建設(shè)，有利于我國新型城鎮(zhèn)化質(zhì)量和生態(tài)文明建設(shè)水平的進一步提高。

二、垃圾分類的現(xiàn)狀

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按照產(chǎn)生源頭，《 CJT 368-2011 生活垃圾產(chǎn)生源分類及其排放》按照不同源頭分為以下門類

2.1城市生活垃圾

按照《CJJT102-2004城市生活垃圾分類及其評價標(biāo)準(zhǔn)》

2.2農(nóng)村生活垃圾

按照《GB/T37066-2018農(nóng)村生活垃圾處理導(dǎo)則》

另外門類中有幾個特別的領(lǐng)域是值得關(guān)注的，量大而且如果處理不好對資源是極大的浪費甚至是污染：

2.3建筑垃圾(工程施工現(xiàn)場)

建筑垃圾內(nèi)有木材、泥土、砂石、鋼筋、水泥、塑料、石棉(有害)等，往往量還非常大，傳統(tǒng)人工分類成本和效率以及對人的危害性，如果進行精細(xì)化分類可以變廢為寶。

《“十四五”循環(huán)經(jīng)濟發(fā)展規(guī)劃》提到，“十三五”以來，我國循環(huán)經(jīng)濟發(fā)展取得積極成效，再生資源利用能力增強，2020年建筑廢棄物綜合利用率達(dá)50%。然而相比歐美國家的90%和日韓的95%，仍有較大差距。

以下數(shù)據(jù)來自《建筑垃圾處置體系研究_王若飛》

以下數(shù)據(jù)來自《建筑廢棄物資源化利用現(xiàn)狀與對策_(dá)周赫》

2.2.4工業(yè)廢品(工業(yè)企業(yè))

工業(yè)固體廢物處理是指工業(yè)生產(chǎn)活動中產(chǎn)生的固體廢物的處理。可分為一般工業(yè)廢棄物(如高爐渣、鋼渣、赤泥、有色金屬渣、煤矸石、粉煤灰、煤渣、硫酸渣、廢石膏、脫硫灰、電石渣、鹽泥等。)和工業(yè)有害固體廢物，即有害固體廢物。

工業(yè)廢棄物的負(fù)積累不僅占用大量土地，造成人力物力的浪費，而且許多工業(yè)廢渣含有水溶性物質(zhì)，通過淋溶污染土壤和水體;粉狀工業(yè)廢料，隨風(fēng)飛揚，污染大氣，有的還散發(fā)出臭味和毒氣;一些廢物甚至堵塞河流，污染水系統(tǒng)，影響生物生長，危及人類健康。

中國工業(yè)固體廢物產(chǎn)量從2001年的8.8億噸增加到2017年的33億噸。目前，我國工業(yè)固體廢物正處于成熟階段。雖然技術(shù)水平還有待突破，但相關(guān)行業(yè)的發(fā)展前景非常有利。壓實、破碎、分選、固化、焚燒、生物處理等處理方法應(yīng)用且非常有效。

上海復(fù)瞻specim在垃圾分類中的解決方案

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3.1 specim應(yīng)用于一般垃圾的快速分類解決方案

Specim高光譜相機，可根據(jù)材料的化學(xué)成分對材料進行分類。借助 Specim相機，我們可以高精度監(jiān)測廢物流——不同種類的材料和組件，配合自動化分解系統(tǒng)，完成不同類型垃圾的快速精確分揀。

上圖案例為西班牙Picvisa公司采用Specim設(shè)計使用的垃圾分揀系統(tǒng)，可實現(xiàn)6000公斤每小時分揀塑料包裝數(shù)量，完成六個人工作的機器。

3.2 specim應(yīng)用于建筑垃圾的快速分類解決方案

SPECIM高光譜傳感器擴展視野

高光譜成像在工業(yè)應(yīng)用中變得越來越重要，在這些應(yīng)用中，擴展的光譜范圍可以揭示肉眼無法看到的信息。同時檢測多個光譜通道允許實時識別和分離具有視覺相似特性的材料。如今，ZenRoboticsRecycler 將SPECIM高光譜成像技術(shù)作為其廢物分離解決方案的一部分。

在當(dāng)今世界，自然資源的循環(huán)利用和高效且可持續(xù)的利用變得越來越重要。傳統(tǒng)的廢物分離方法笨重、耗電，并且需要粉碎廢物，這使得材料識別和進一步處理變得困難且昂貴。廢物處理廠的初始投資非常高，需要集中化，流程不容易適應(yīng)廢物流的變化。采用高光譜快速檢測分離技術(shù)，使ZenRobotics以創(chuàng)新的解決方案挑戰(zhàn)傳統(tǒng)方法。

傳感器和機器人在行動

ZenRoboticsRecycler將工業(yè)機器人和傳感器技術(shù)的強大功能與智能優(yōu)化的控制和分析軟件相結(jié)合。它可以實現(xiàn)極其準(zhǔn)確的高速廢物分離，并在處理廢物的同時進行學(xué)習(xí)——允許快速改變廢物流和優(yōu)化流程?？梢酝瑫r對各種不同的材料和各種形狀和大小的物體進行分類。各種傳感器監(jiān)控廢物流，軟件實時分析數(shù)據(jù)。工業(yè)機器人快速準(zhǔn)確地挑選各種形狀和大小的廢物。機器人能夠基于實時傳感器輸入工作，而不是遵循預(yù)編程的程序。廢物不需要被碾碎，這使得材料識別和進一步處理變得更加容易。機器學(xué)習(xí)可以對廢物流和回收業(yè)務(wù)的變化做出反應(yīng)。與傳統(tǒng)的廢物分離方法相比，低功耗、顯著減少的初始投資和對不同工藝的快速適應(yīng)使Zenrobotics解決方案具有性。

3.3 specim應(yīng)用于減少紡織廢料

解決方案：SPECIMFX17

借助基于InGaAs的光譜相機FX17，SPECIM為合適的紡織品分類傳感器提供了完美的解決方案。這款相機的工作波長范圍為900至1700nm，除了黑色聚酯或黑色尼龍等少數(shù)合成黑色紡織品外，完全覆蓋了傳統(tǒng)織物的不同光譜特征。

Specim使用基于InGaAs的光譜相機FX17，工作波長范圍為900至1700nm，為合適的紡織品分類傳感器提供了完美的解決方案。

歐盟新的織物和紡織品回收指南自2018年起生效。這個對環(huán)境非常重要的項目的目標(biāo)是從2025年起在全球范圍內(nèi)重復(fù)使用所有紡織品。芬蘭公司Specim的高光譜成像提供了成功實現(xiàn)的技術(shù)要求這個雄心勃勃的目標(biāo)。

紡織工業(yè)造成了世界范圍內(nèi)人類日益遭受的污染的很大一部分。造成這種情況的原因是多種多樣的。一方面，織物和服裝的生產(chǎn)需要大量資源，尤其是棉花消耗大量的水。另一方面，大部分舊紡織品和新紡織品——目前估計每年約為1600萬噸——終進入垃圾填埋場，盡管這些材料至少可以部分再利用。此外，作為合成紡織纖維殘留物的微塑料越來越多地進入土壤和水體，它們通過食物鏈危及整個動物物種和人類的生存。越來越頻繁地用新衣服替換衣服的趨勢是造成這種負(fù)面發(fā)展的部分原因。時尚行業(yè)的公司每年都會展示越來越多的系列。過去市場上只有一個新的夏季和冬季系列，但每年多推出25個新品已不再罕見。

為了減少這些發(fā)展對環(huán)境造成的嚴(yán)重后果，有必要顯著提高紡織品的回收率。目前的手動方法無法做到這一點，因為員工無法以所需的速度和耐力對不同的物質(zhì)進行分類，此外，還需要對不同類型的紡織品有特殊的了解：可靠地識別和分離不同類型的纖維和物質(zhì)基于外觀的混紡織物幾乎是不可能手工制作的。更糟糕的是，由于待分類的紡織品中可能含有毒素，此類工作場所通常非常不衛(wèi)生，甚至具有潛在危險。因此，從長遠(yuǎn)來看，人工分揀紡織品非常昂貴。

高光譜NIR系統(tǒng)作為解決方案

知道不同的紡織品有各自的光譜特征，可以用來對織物進行分類?？椢镆从商烊焕w維(如棉)、動物纖維(如羊毛)或合成纖維(如聚酯)組成?；旌峡椢锿ǔＲ灿刹煌愋偷睦w維制成，。不同材料的化學(xué)和分子結(jié)構(gòu)不同。因此，這些物質(zhì)在吸收、反射或讓它們通過的方式上，對不同波長的電磁波的反應(yīng)不同。

不同的紡織品具有各自的光譜特征，可用于對織物進行分類。

這些特性可用于使用高光譜成像系統(tǒng)基于反射光對紡織品進行光譜分析。具有近紅外范圍(NIR)波長的特殊相機與光譜儀相結(jié)合，可以清楚地識別被檢材料的化學(xué)成分，從而為紡織品自動分揀奠定基礎(chǔ)。

高光譜NIR圖像處理系統(tǒng)與合適的分類算法相結(jié)合，可以區(qū)分具有不同織物和顏色的物質(zhì)，以及識別天然、動物和合成纖維，這項技術(shù)甚至可以提供有關(guān)混紡織物中合成纖維和天然纖維比例的定量信息。

樣品圖片

預(yù)測數(shù)據(jù)

高光譜技術(shù)可以區(qū)分合成纖維、植物纖維和動物纖維。

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公司與中國國際汽車照明論壇（IFAL），上海市智能視覺人因工程專業(yè)技術(shù)服務(wù)平臺，復(fù)旦大學(xué)人因照明與顏色科學(xué)實驗基地，復(fù)旦臨港產(chǎn)業(yè)化創(chuàng)新平臺車輛人因光環(huán)境實驗基地長期深度戰(zhàn)略合作。

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