□ 徐瑞超 □ 線 晨 □ 胡艷凱 □ 田雨露 □ 郭樂樂

陜西國防工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院 機械工程學(xué)院 西安 710300

1 設(shè)計背景

隨著生產(chǎn)力的發(fā)展和科學(xué)技術(shù)的進步,人們產(chǎn)出的垃圾也越來越多。當前,全國各地都在推進垃圾分類處理。垃圾分類處理可以減小垃圾處理量,減少處理設(shè)備,降低處理成本,減少土地資源消耗,具有社會、經(jīng)濟、生態(tài)等方面的效益。垃圾分類處理能夠減少占地,生活垃圾中有些物質(zhì)不易降解,使土地受到嚴重侵蝕。垃圾分類處理去除能回收的、不易降解的垃圾,可以減少60%以上的垃圾數(shù)量[1-3]。垃圾分類處理能夠減少環(huán)境污染,廢棄的電池中含有金屬汞、鎘等有毒物質(zhì),會對人類產(chǎn)生嚴重危害,土壤中的廢塑料會導(dǎo)致農(nóng)作物減產(chǎn),拋棄的廢塑料被動物誤食,會導(dǎo)致動物死亡。垃圾分類處理能夠變廢為寶,將垃圾中的一些物質(zhì)回收再利用,既環(huán)保又節(jié)約資源[4-6]。

垃圾分類處理需要垃圾桶,現(xiàn)有的垃圾桶不能很好地檢測垃圾桶中含有的垃圾,當垃圾塞滿時,不能及時做出響應(yīng),影響后續(xù)垃圾的投入,同時影響周圍的環(huán)境[7-10]。

為此,筆者設(shè)計了一種基于多傳感器的智能垃圾桶,通過多組紅外線發(fā)生器發(fā)射紅外線,由感光板接收紅外線,方便隨時測量垃圾桶內(nèi)部垃圾的容量、溫度和氣味,及時通知相關(guān)人員進行處理,提高垃圾桶和周圍環(huán)境的舒適性。

2 結(jié)構(gòu)

智能垃圾桶的結(jié)構(gòu)如圖1所示。

圖1 智能垃圾桶結(jié)構(gòu)

筆者設(shè)計的是一種可檢測垃圾容量與自身狀態(tài)的智能垃圾桶,內(nèi)部設(shè)有檢測模塊,包括垃圾容量測量組件和垃圾桶狀態(tài)測量組件。垃圾容量測量組件包括感光板和紅外線發(fā)生器。

垃圾桶本體內(nèi)部設(shè)有微處理器和定位芯片,在垃圾桶本體頂端設(shè)有無線傳輸裝置和報警器,檢測模塊、定位芯片和定位芯片輸入端實現(xiàn)電連接,無線傳輸裝置、報警器和定位芯片輸入端也實現(xiàn)電連接。垃圾桶本體內(nèi)部設(shè)有濾板,濾板下方設(shè)有傾斜導(dǎo)板,傾斜導(dǎo)板最低端可以拆卸,設(shè)有聚水盒。垃圾桶本體頂端內(nèi)部設(shè)有伸縮桿,伸縮桿底端安裝有壓板,壓板下表面中央位置設(shè)有壓力傳感器,還設(shè)置有多組凸點。

垃圾桶本體頂端側(cè)壁設(shè)有紫外線滅菌燈和垃圾投入口,在另一側(cè)壁設(shè)有垃圾排出門,垃圾排出門上設(shè)有把手和安全扣,底端設(shè)有導(dǎo)輪。垃圾桶本體底端側(cè)壁設(shè)有升降桿,升降桿底端設(shè)有固定爪。垃圾桶本體內(nèi)部設(shè)有蓄電池。

3 工作原理

在智能垃圾桶中,多組紅外線發(fā)生器發(fā)射紅外線,感光板接收紅外線,方便隨時測量垃圾桶內(nèi)部垃圾的容量。垃圾桶內(nèi)部不同高度的垃圾會遮擋住不同高度的紅外線發(fā)生器,通過感光板接收到紅外線的高度來判斷垃圾桶內(nèi)部垃圾的容量。當垃圾桶內(nèi)部的垃圾過高,超過額定容量時,通過無線傳輸裝置將信息傳輸至控制中心,方便及時通知相關(guān)人員將垃圾桶中的垃圾收集轉(zhuǎn)運,避免垃圾桶中的垃圾存儲過多,影響后續(xù)垃圾投放,保證及時處理。

通過溫度傳感器隨時測量垃圾桶內(nèi)部的溫度。當垃圾桶內(nèi)部溫度超過額定值時,及時傳輸信息至控制中心,通知相關(guān)人員前來查看,避免垃圾發(fā)酵產(chǎn)生高溫,影響垃圾桶和周圍的安全,同時避免垃圾桶內(nèi)部垃圾自燃或因為外部火源等引燃垃圾產(chǎn)生危險,提高垃圾桶和周圍環(huán)境的安全性。

通過臭氣檢測儀隨時檢測垃圾桶內(nèi)部垃圾的氣味。當臭氣檢測儀檢測到垃圾桶內(nèi)部的氣味過臭或產(chǎn)生有害氣味時,及時傳輸信息至控制中心,通知相關(guān)人員前來查看處理,避免垃圾桶氣味影響周圍環(huán)境的舒適度。

通過定位芯片及時標記每一個垃圾桶的位置,以便將裝滿的垃圾或有害的垃圾及時運輸,保證安全性。

通過檢測模塊方便將垃圾桶中的垃圾容量和狀態(tài)傳輸至控制中心,通知相關(guān)人員前來查看處理。當垃圾桶中的垃圾容量過多或狀態(tài)異常時,通過報警器報警提醒,阻止人們繼續(xù)投放垃圾。通過濾板使垃圾含有的水分漏下,再通過傾斜導(dǎo)板將水分聚集起來,匯入聚水盒,方便垃圾的固液分離,利于后續(xù)垃圾處理。

定時控制伸縮桿伸長壓縮,通過壓板將垃圾桶中的垃圾壓實,利于擴大垃圾桶的存儲量,同時避免垃圾堆積在靠近垃圾投入口的一側(cè),便于后續(xù)垃圾的投入。壓力傳感器隨時測量壓實的壓力,控制壓板的下降高度,方便對垃圾的壓實,凸點提高壓實的效果。定時開啟紫外線滅菌燈對垃圾進行初步消毒,減少病菌和有害細菌的滋生、傳播。垃圾投入口方便人們將分類好的垃圾投入垃圾桶內(nèi)部,便于對垃圾收集,利于后續(xù)對垃圾的分類處理,減少垃圾對環(huán)境的影響。把手方便垃圾排出門的開啟與關(guān)閉,安全扣保證垃圾排出門的鎖緊。當需要將垃圾桶中的垃圾排出運輸時,打開垃圾排出門,方便垃圾排出。當垃圾桶處于固定位置時,通過調(diào)節(jié)升降桿使固定爪緊緊抓住地面,保證垃圾桶放置穩(wěn)定。導(dǎo)輪方便垃圾桶的移動,方便將垃圾桶中裝滿的垃圾轉(zhuǎn)移到垃圾車上運走。蓄電池方便為各個電子元件供電,利于各個部件的正常工作,方便垃圾桶的使用。當蓄電池電量降低時,通過無線傳輸裝置將信息傳輸至控制中心,方便相關(guān)人員及時查看處理,確保垃圾桶的使用性能。

4 結(jié)束語

筆者設(shè)計的基于多傳感器的智能垃圾桶相比現(xiàn)有垃圾桶,擁有自動檢測垃圾桶內(nèi)垃圾容量和桶內(nèi)溫度等功能,可以及時提醒相關(guān)人員清運垃圾,達到保護環(huán)境的目的,具有實用價值。