公共場所飲料瓶自動回收裝置的設計與研發

周云菁　劉若竹　林開文

摘 要：現代社會飲料的產量和消耗量非常的龐大，飲料瓶充斥在公共場合的各個角落，飲料瓶的處理無疑帶來了很大的環境、經濟和社會問題。這些現狀使我們對于飲料瓶回收的研究迫在眉睫。研發一種能自動識別各種飲料瓶，將其分類回收，同時能給人們返利，鼓勵大家環保的智能飲料瓶回收機研究與開發就很有必要性。本項目旨在利用研發的這種智能飲料回收機減少飲料瓶隨意丟棄帶來的白色污染、水源和土壤污染，讓廢飲料瓶得到最大限度的循環再利用。同時，通過返利鼓勵市民將空瓶投進智能回收機，正確回收生活垃圾、增強環保意識、形成節能環保的良好社會風氣，進而獲得良好的經濟效益和社會效益。

關鍵詞：飲料瓶回收；自動回收裝置設計；節能環保；循環經濟

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.06.199

1 研究的背景和意義

1.1 研究的背景

隨著經濟社會的發展和人們生活水平的提供，飲料成為人們生活中不可或缺的一種商品，飲料的產量和消耗量都非常的龐大，在人們盡情享受飲料帶來的爽朗心情的同時，飲料瓶的處理無疑帶來了很大的環境、經濟和社會問題。遍地充斥著的飲料瓶不僅造成了環境污染、市容破壞，同時也是一種極大的資源浪費。這些現狀使我們對于飲料瓶回收的研究迫在眉睫。

同時，飲料瓶難以分解。這樣如何回收利用這些飲料瓶成為一個亟待解決的問題。研發一種能回收飲料瓶，鼓勵大家環保的飲料瓶回收裝置的研究與開發就很有必要性。

1.2 研究的意義

本項目旨在保護環境，節約資源，讓廢飲料瓶這一“城市礦產”得到最大限度的循環再利用。 在學校、商場、公共場所、旅游景點等人口密集的地方，每天所產生的飲料瓶不計其數，如果進行合理的回收，既節約資源，又保護環境，我國已逐漸進入老齡化社會，人力資源正逐步短缺，可以節省勞動力，減輕保潔員的勞動強度，這樣通過機器換人，可以收到了良好的社會經濟效益。同時，鼓勵市民將空瓶投進飲料瓶自動回收裝置，增強環保意識、形成節能環保的良好社會風氣，同時獲得良好的經濟效益和社會效益。

2 國內外研究現狀和發展趨勢

雖然目前市面上也存在一些類似的對飲料瓶進行回收裝置，但是這些產品都存在諸多的問題：

（1）回收種類單一，很難達到全面綠色環保的目的。

（2）識別困難，操作過于復雜，不便于在人們生活節奏較快且人流量較大的迅速完成回收動作，這樣會導致人們因嫌太過繁瑣而不愿采用此種環保的回收方式。

（3）設備經濟性、實用性差，功能簡單，成本較高，無法推廣。

（4）存滿后不能及時發出預警信號通知清潔人員前來處理。

（5）沒有將節能環保的宣傳工作融入其中。

基于上述現狀，本文想從這些方面進行突破，創新研究，設計一種全新的飲料瓶自動回收裝置，為以后飲料瓶回收裝置的智能化、網絡化、產業化奠定堅實的基礎。

3 研究開發內容

本文旨在研發設計一種飲料瓶自動回收裝置：

（1）使該回收裝置能夠自動識別金屬制易拉罐、塑料飲料瓶、玻璃飲料瓶和紙質飲料瓶，便于對多種飲料瓶進行自動分類回收。

（2）利用結構對飲料瓶進行處理分類儲存，存滿后自動預警。

（3）鼓勵人們以新的生活方式，來節約資源。

（4）該裝置上再配上一個顯示屏進行播放一些公益廣告，引導和鼓勵大家形成良好的生活習慣，以獲得良好的社會效益。

4 研究方案、技術路線及預期技術指標

4.1 研究方案、技術路線

本文采用先進行總體方案設計；然后進行各關鍵功能部件設計，即：飲料瓶自動識別系統設計、飲料瓶自動擠壓系統設計、飲料瓶自動分類存儲系統設計、回收裝置自動返幣系統設計、回收裝置節能環保宣傳視頻播放系統設計；最后再進行具體空間布局及總體裝配設計的研究方案和技術路線。

具體的研究方案和技術路線如下：

（1）進行飲料瓶自動回收裝置的總體設計，給各個關鍵功能部件進行總體的空間布局。

（2）設計飲料瓶的自動識別裝置，使回收裝置能夠利用各種傳感裝置識別金屬制易拉罐、塑料瓶、玻璃瓶等不同類型的飲料瓶，已達到為分類存儲做前期準備的目的。

（3）運用氣動技術、步進電機、伺服電機等機電設備通過精巧的結構設計和運動控制技術對設計飲料瓶的擠壓、排空裝置，將其壓扁，以達到合理利用空間的目的。

（4）運用位置控制技術對已識別、處理好的飲料瓶按類別不同進行分區存儲，以方便日后的回收循環再利用。

（5）設計自動出幣機構，該機構可以根據回收的飲料瓶給投送者一定數額硬幣的回報。

（6）設計飲料瓶自動回收裝置存儲量檢測系統，飽和后自動報警，通知清潔員清理。

（7）進行識別、擠壓、分類存儲、返幣等各關鍵性功能部件空間布置及裝配設計已達到最優的設備空間利用。

4.2 預期技術指標

本文通過深入的研究、設計、開發期望達到以下技術指標

（1）飲料瓶自動回收裝置一次能容納飲料瓶共計300個左右。

（2）飲料瓶自動回收裝置至少能識別金屬易拉罐、塑料瓶、玻璃瓶三種飲料瓶，識別時間不超過15s。

（3）飲料瓶自動回收裝置能夠對飲料瓶等飲料瓶進行擠壓等預處理后分類分區存儲。

（4）飲料瓶自動回收裝置能夠根據回收的不同種類的飲料瓶給投送者一定數額硬幣的回報，并通過自動出幣機構返利給飲料瓶投送人，反應時間不超過15s。

（5）飲料瓶自動回收裝置存儲飽和后能夠進行預警，通知保潔人員前來取出飲料瓶。

5 預期經濟及社會效益

隨著我國高等教育受眾人數增多，校園內部廢棄飲料瓶的數量不斷增大，在大學校園內針對廣大師生群體使用的飲料瓶回收裝置必然會得到大力支持，市場前景可觀。按一個學校在校生有8000人，每天產生的飲料瓶在2000個左右，按每個飲料瓶0.1元，每天的回收收益將達200元，一年的回收收益可達7萬余元。同時，現在的人們喜歡出去旅游，車站旅游景區人流量都是很大的，面對如此大的人流量，產生的空飲料瓶將會更多，利用飲料瓶自動回收裝置回收這些空瓶，并將其轉入正確的循環流通渠道，產生的經濟效益將會更為可觀。

我國已逐漸進入老齡化社會，人力資源正逐步短缺，飲料瓶自動回收裝置放在高校、車站等公共場合對飲料瓶進行回收，每臺飲料瓶自動回收裝置保守估計每年可以減少2個保潔員的勞動力，如果說按照每個保潔員月薪2500元人民來算，那么一年至少可以省下6萬元人民幣的支出，同時可以減輕其他保潔員的勞動強度，這樣通過機器換人，也收到了良好的經濟及社會效益。

6 結束語

在新型的社會發展背景下，我們的飲料瓶自動回收裝置孕育著綠色、環保循環經濟的理念，將節能、環保意識深入人心，通過自動回收飲料瓶，能有效減少了社會上飲料瓶隨意扔棄現象。通過飲料瓶自動回收裝置給予一定的金額反饋，將激勵人們綠色、節能、低碳的環保行為，讓整個社會公共場所環境衛生顯著提高、社會文明程度大幅度上升。飲料瓶的自動回收又能起到機器換人，節省勞動力的良好經濟、社會效益。在這些巨大效益的帶動下，飲料瓶自動回收裝置必將向著智能化、網絡化的方向飛速發展，通過物聯網、互聯網實現智能識別、回收、返利和遠程管理，最終實現產業化，并成為智慧城市中必不可缺的重要一環。

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作者簡介：周云菁（1994-），男，專科， 研究方向：機電一體化。