基于GIS的纸质物品回收装置及其投放位置选择方法

技术领域

本发明涉及环境保护技术领域，尤其涉及一种基于GIS的纸质物品回收装置及其投放位置选择方法。

背景技术

环境保护是如今最为重要的研究课题之一，与人们的生活息息相关。

纸质物品在生产制造过程中，会产生较多的碳排放。但得益于快速发展的回收技术，可以将废纸作为可再生资源，实现节能减排的目的，每吨废纸可以再造纸400至800公斤，节省2至4立方米的木材，节电1000千瓦时，节水300立方米；同时由于通信和电子技术的快速发展，人们可以逐渐脱离部分纸质物品的使用。因此，现有技术中通常设置纸质物品回收装置，用于鼓励人们将不再使用的废弃纸质物品用于循环使用，避免碳排放。

现有技术中没有提供一种较为妥善的回收装置的投放位置选择方法，投放位置的选择主要根据相关人员的经验，其中存在的问题是，并非所有的纸质物品都属于快速消耗品，例如书籍、档案和证书等重要物品，人们并不会将废弃，人们只会废弃消耗类型纸质物品，但是相关人员不会围绕消耗类型纸质物品进行考虑，另外，相关人员难以准确获知与消耗类型纸质物品相关联的人群的集中区域和行动轨迹，因此，投放位置的不合理，最终导致纸质物品的收回量较低，环境保护的效果不理想。

现有技术中的纸质物品回收装置，通常仅仅根据纸质物品的重量计算减少的碳排放量，但是纸质物品由于制作工艺的不同，在重新利用过程中减少的碳排放量是不同的，仅仅考虑重量，将会导致减少的碳排放量的计算结果不准确。

发明内容

发明目的：本发明提供一种基于GIS的纸质物品回收装置及其投放位置选择方法，旨在通过关注于消耗类型纸质物品相关联的人群的集中区域和行动轨迹，由此可以合理的选择纸质物品回收装置的投放位置；通过消耗类型纸质物品的多种特征，可以准确计算减少的碳排放量。

技术方案：本发明一种基于GIS的纸质物品回收装置的投放位置选择方法，包括：获取在时间周期内，目标区域内与消耗类型纸质物品关联的物流信息和相应的主体信息，以及目标区域内的个体活动轨迹；所述主体信息为物流信息中邮递物品的收件方；若收件方是消耗类型纸质物品的最终消耗主体，则将收件方位置作为消耗类型纸质物品的消耗位置，根据物流信息中的记录确定消耗类型纸质物品的类型和消耗数量，根据消耗数量和消耗类型纸质物品的类型计算重量，根据重量将消耗数量换算为碳排放量，作为相应消耗位置的碳排放量，输出目标区域的碳排放量分布；在特定时间段内，计算选取的分布点内的个体数量；根据分布点内的个体数量和碳排放量，计算各个分布点的人均碳排放量；对目标区域进行网格划分，计算每个网格的单位面积人均碳排放量，若网格范围内的单位面积人均碳排放量低于标准碳排放量，则合并相邻的单位面积人均碳排放量高于标准碳排放量的网格，直到合并后所有网格的单位面积人均碳排放量高于标准碳排放量，得到人均碳排放量分布网格图；确定人均碳排放量分布网格图中各个网格的网格属性，若网格属性为商业区域，则将纸质物品回收装置放置于网格内的个体分布最密集的交通枢纽；若网格属性为居住区域，则将纸质物品回收装置放置于网格内的个体分布最密集的社区。

具体的，所述消耗类型纸质物品包括如下：用于包装的纸质物品；期刊、报纸和票据；办公用纸和办公用纸形成的书面材料。

具体的，将物流信息和相应的主体信息输入预测模型，预测模型输出邮递物品属于消耗类型纸质物品的概率和主体是最终消耗主体的概率，若概率均高于标准概率，则认定主体所在位置是消耗类型纸质物品的消耗位置，若物流信息中已经记录邮递物品数量，则按照邮递物品数量计算相应的消耗数量，若物流信息中没有记录邮递物品数量，则按照标准数量计算相应的消耗数量；所述预测模型，根据物品名称预测邮递物品或者包装属于消耗类型纸质物品的概率，根据主体的营业范围和历史物流信息判断是最终消耗主体的概率。

具体的，所述选取的分布点，包括：将个体集中单元和交通枢纽作为分布点计算个体分布密度；所述个体集中单元包括居住区域、办公区域和商业区域。

本发明还提供一种基于GIS的纸质物品回收装置，投放位置根据上述任一项投放位置选择方法确定，包括图像采集和识别单元、碳含量计算单元和存储单元，其中：所述图像采集和识别单元，用于采集被投放物品的图像，使用识别模型判断被投放物品是否属于消耗类型纸质物品；所述碳含量计算单元，根据消耗类型纸质物品的类型，结合相应的重量，计算碳回收量；所述存储单元，用于对消耗类型纸质物品进行挤压后进行存储。

具体的，回收装置的底板上固定连接有纸张回收箱，纸张回收箱的顶部固定连接有入纸板，入纸板的表面开设有图像采集和识别单元，通过入纸板对纸质物品进行投放。

具体的，纸张回收箱的顶部左侧固定连接有两个防护罩，防护罩的内部安装有电机，电机的输出轴上同轴连接有转动杆，转动杆转动连接于纸张回收箱的内部，转动杆的表面固定连接有呈等间距均匀分布的若干破碎刀片，纸质物品进入纸张回收箱的内部之后，电机进行启动，并使得转动杆带动破碎刀片进行转动，使得纸质物品进行破碎切割。

有益效果：与现有技术相比，本发明具有如下显著优点：合理的选择纸质物品回收装置的投放位置；可以准确计算减少的碳排放量。

附图说明

图1为本发明提供的纸质物品回收装置。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的技术方案作进一步说明。

地理信息系统（Geographic Information System，GIS），是一种利用地理大数据进行分析和研究的技术，在本发明之中，通过获取目标区域（涉及纸质物品回收的地理区域）的相关信息，进而选择合理的投放位置。

步骤1，获取在时间周期内，目标区域内与消耗类型纸质物品关联的物流信息和相应的主体信息，以及目标区域内的个体活动轨迹。

本发明实施例中，所述主体信息为物流信息中邮递物品的收件方。

本发明实施例中，所述消耗类型纸质物品包括如下：用于包装的纸质物品；期刊、报纸和票据；办公用纸和办公用纸形成的书面材料。

在具体实施中，即使技术进步和无纸化的推进，某些纸质物品仍然是难以替代的，比如书籍、档案和证书等重要物品，因此这部分纸质物品不纳入本发明中的碳排放量的计算之中，而消耗类型纸质物品是可以被数字化技术替代或可以进行资源回收利用的，因此，将目标集中在消耗类型纸质物品身上。

在具体实施中，时间周期通常可以按照周（7天）进行计算，在该7天内物流主体（物流信息中邮递物品的收件方）位置在目标区域内的物流信息，以及目标区域内个体活动轨迹，作为获取的目标信息。

在具体实施中，个体活动轨迹，是指在目标区域内的人员的生活和工作轨迹，例如出门上班时间、下班时间、上下班的轨迹、生活轨迹和使用的交通方式等，用以识别和计算各个区域在特定时间段内的个体数量。

在具体实施中，物流信息包括邮递物品信息、寄件方和收货方，相应的主体信息包括邮递物品的收件方。由于当前的物流较为发达，绝大多数物品的传递都借助物流进行，而非纯粹的人工进行，并且物流信息较为详细，由此可以较为准确的进行识别和判断。

步骤2，若收件方是消耗类型纸质物品的最终消耗主体，则将收件方位置作为消耗类型纸质物品的消耗位置，根据物流信息中的记录确定消耗类型纸质物品的类型和消耗数量，根据消耗数量和消耗类型纸质物品的类型计算重量，根据重量将消耗数量换算为碳排放量，作为相应消耗位置的碳排放量，输出目标区域的碳排放量分布；在特定时间段内，计算选取的分布点内的个体数量。

本发明实施例中，将物流信息和相应的主体信息输入预测模型，预测模型输出邮递物品属于消耗类型纸质物品的概率和主体是最终消耗主体的概率，若概率均高于标准概率，则认定主体所在位置是消耗类型纸质物品的消耗位置，若物流信息中已经记录邮递物品数量，则按照邮递物品数量计算相应的消耗数量（纸张的消耗数量），若物流信息中没有记录邮递物品数量，则按照标准数量计算相应的消耗数量。

本发明实施例中，所述预测模型，根据物品名称预测邮递物品或者包装属于消耗类型纸质物品的概率，根据主体的营业范围和历史物流信息判断是最终消耗主体的概率。

在具体实施中，例如邮递物品包括某家期刊的名称、发票、某家报纸的名称或报告等文字的，预测模型可以预测邮递物品属于消耗类型纸质物品的概率较高，但是如果邮递物品是书籍名称，预测模型可以预测邮递物品属于消耗类型纸质物品的概率较低，也即预测模型根据物流信息中邮递物品名称判断是否属于消耗类型纸质物品。

在具体实施中，例如收件方主体是会计机构、审计机构、设计机构、规划机构、律所和个人住宅等，以上主体很可能是会最终消耗纸质物品的，预测模型可以预测该类型机构是消耗类型纸质物品的终端使用主体（最终消耗主体）的概率较高，该类型机构不会将纸质物品再次销售或用于非消耗的其他用途，而如果收件方主体是学校或出版社等，学校很可能会将纸质物品分发给学生，出版社很可能是和书籍这类非消耗类型纸质物品相关，以上主体一般不是最终消耗纸质物品的主体，预测模型可以预测该类型机构是消耗类型纸质物品的终端使用主体（最终消耗主体）的概率较低，也即预测模型可以根据主体通常的行为活动规律判断主体是否是消耗类型纸质物品的最终消耗主体。

在具体实施中，邮递物品数量是指纸质物品的份数，例如两份期刊，如果没有明确邮递物品数量的记录，那么可以按照标准份数（标准数量）确定纸质物品的份数，通常标准份数为1份。对于每份消耗类型纸质物品的纸张数量，是较为容易推算的，例如大部分的期刊、报纸的纸张数量和纸张大小通常在固定范围内，因此可以容易的推算得到大致的纸张数量，例如大部分的邮寄的票据的数量很少，因此同样可以容易的推算得到纸张数量（票据是标准大小），例如办公用纸通常是按照标准数量和标准大小进行销售，因此办公用纸可以十分容易计算得到纸张物流。一般来说，每吨废纸对应的碳排放量是相对固定的，因此只要计算得到了纸质物品的重量，即可以计算得到碳排放量。有了纸张的消耗数量，结合纸质物品的类型（例如，期刊或者票据等），例如期刊通常使用的纸张的克重较高，那么每张期刊用纸的克重按照相对较高的设定值进行计算，例如办公用纸的纸张的克重较低，那么每张办公用纸的克重按照相对较低的设定值进行计算，由此可以计算得到纸质物品的重量，进而可以计算得到碳排放量。

在具体实施中，使用学习训练完成的预测模型，通过根据实际应用场景相应设定的标准概率，可以认定邮寄物品属于消耗类型纸质物品，以及相应收件方主体是最终消耗主体，而最终消耗主体所在位置是消耗类型纸质物品的消耗位置，由此可以显著的提升判断结果的准确度。

在具体实施中，由于人们通常会在顺路的情况下，实施投放废弃纸质物品的行为，例如在工作时间中，通常人们不会特意去投放废弃纸质物品，因此特定时间段可以设定为每日的上午八点至九点和下午五点至七点，在上下班时间内，人们可以顺路去实施投放废弃纸质物品的行为，可以调动人们的积极性，有利于纸质物品的回收。

本发明实施例中，将个体集中单元和交通枢纽作为分布点计算个体分布密度；所述个体集中单元包括居住区域、办公区域和商业区域。

在具体实施中，由于人们通常集中在居住区域、办公区域、商业区域和交通枢纽（地铁站和公交车站等），将个体集中单元和交通枢纽作为分布点进行计算，有利于分布点的精简，可以提升计算结果的准确度，过于繁杂的分布点，不利于后续的计算。

步骤3，根据分布点内的个体数量和碳排放量，计算各个分布点的人均碳排放量。

在具体实施中，某个特定分布点的碳排放量和个体数量的比值，即可以计算得到人均碳排放量。

步骤4，对目标区域进行网格划分，计算每个网格的单位面积人均碳排放量，若网格范围内的单位面积人均碳排放量低于标准碳排放量，则合并相邻的单位面积人均碳排放量高于标准碳排放量的网格，直到合并后所有网格的单位面积人均碳排放量高于标准碳排放量，得到人均碳排放量分布网格图。

在具体实施中，可以根据网格范围内的单位面积人均碳排放量，进行网格的合并，确定一个较为合理的网格范围。

步骤5，确定人均碳排放量分布网格图中各个网格的网格属性，若网格属性为商业区域，则将纸质物品回收装置放置于网格内的个体分布最密集的交通枢纽；若网格属性为居住区域，则将纸质物品回收装置放置于网格内的个体分布最密集的社区。

本发明还提供一种基于GIS的纸质物品回收装置，其投放位置根据上述的投放位置选择方法确定，包括图像采集和识别单元、碳含量计算单元和存储单元，其中：所述图像采集和识别单元，用于采集被投放物品的图像，使用识别模型判断被投放物品是否属于消耗类型纸质物品；所述碳含量计算单元，根据消耗类型纸质物品的类型，结合相应的重量，计算碳回收量；所述存储单元，用于对消耗类型纸质物品进行挤压后进行存储。

参阅图1，本发明实施例中，纸质物品回收装置中，底板上固定连接有纸张回收箱1，纸张回收箱的顶部固定连接有入纸板2，入纸板2的表面开设有图像采集和识别单元3，通过入纸板2对纸张进行投放。

本发明实施例中，纸张回收箱的顶部左侧固定连接有两个防护罩4，防护罩4的内部安装有电机5，电机5的输出轴上同轴连接有转动杆6，转动杆6转动连接于纸张回收箱的内部，转动杆的表面固定连接有呈等间距均匀分布的若干破碎刀片7，纸张进入纸张回收箱1的内部之后，电机5进行启动，并使得转动杆6带动破碎刀片7进行转动，使得纸质物品进行破碎切割。

本发明实施例中，纸张回收箱的内部底侧固定连接有存料箱8，切割完毕后的纸质物品进入存料箱8的内部储存。

本发明实施例中，底板的底部四角处设置有四个万向轮，万向轮转动连接于底板底部并可带动底板顶部设备进行整体移动。