高效環(huán)保水域垃圾清理裝置

嚴(yán)武高 何冉 鄭騰 敖翔

摘 要：進(jìn)入21世紀(jì)以來(lái)我國(guó)水域垃圾污染問(wèn)題日益嚴(yán)重。水域垃圾已經(jīng)成了水體污染的重要來(lái)源，不僅影響了海洋湖泊江河生態(tài)系統(tǒng)，而且還危害到了居民的健康，甚至對(duì)水域內(nèi)動(dòng)植物造成了巨大威脅。本文針對(duì)狹窄河道、灘涂及景區(qū)內(nèi)的湖泊及池塘等小型水域垃圾清理提出了一種有效的解決方案，設(shè)計(jì)了一種高效環(huán)保的水面垃圾清理裝置，裝置采用模塊化思想，整個(gè)裝置由液壓傳動(dòng)模塊、傳感器模塊、單片機(jī)控制模塊、垃圾收集模塊等組成。

關(guān)鍵詞：高效;環(huán)保;小型水域;垃圾清理

0引言

城市公園、旅游景區(qū)和小型河流湖泊等水體里散落的廢舊塑料包裝物嚴(yán)重影響城市及風(fēng)景點(diǎn)的整體美感，其進(jìn)入環(huán)境后很難降解，將造成長(zhǎng)期深層次的生態(tài)環(huán)境問(wèn)題。 目前國(guó)內(nèi)水面垃圾處理都是依靠人工打撈，耗時(shí)耗力效率低下。現(xiàn)在市場(chǎng)上僅有的水面垃圾打撈船價(jià)格昂貴且體型龐大，在小型水域無(wú)法作業(yè)，且采用柴油或汽油機(jī)提供動(dòng)力，作業(yè)時(shí)將產(chǎn)生大量廢氣和發(fā)生漏油的危險(xiǎn)，對(duì)大氣和水體都將造成污染。所以特別需要一些小型的自動(dòng)處理垃圾的裝置來(lái)幫助我們清理這些垃圾。

1系統(tǒng)總體方案設(shè)計(jì)

該系統(tǒng)由整個(gè)裝置由液壓傳動(dòng)模塊、傳感器模塊、單片機(jī)控制模塊、垃圾收集模塊以及排水模塊組成。垃圾收集模塊有可拆卸收集袋，對(duì)垃圾進(jìn)行收集;抽水泵使收集裝置產(chǎn)生吸力，使垃圾吸入收集裝裝置中;通過(guò)傳感器模塊感知外界環(huán)境變化轉(zhuǎn)換為電信號(hào)傳到單片機(jī)中，通過(guò)單片機(jī)控制模塊處理電信號(hào)控制液壓傳動(dòng)模塊進(jìn)行升降收集裝置使清理垃圾達(dá)到高效。

圖一 系統(tǒng)流程圖

2、機(jī)械方案設(shè)計(jì)

2.1垃圾收集裝置設(shè)計(jì)

裝置原理：垃圾桶底部通過(guò)水管連通水泵，水泵將桶底的水抽出，桶底形成了負(fù)壓，使水流進(jìn)垃圾桶中。由于水向桶里流就帶動(dòng)垃圾進(jìn)入垃圾桶中，垃圾桶內(nèi)的濾網(wǎng)將漂浮的垃圾過(guò)濾出來(lái)，從而起到了清理水面垃圾的作用。

裝置設(shè)計(jì)：

1.垃圾收集口處設(shè)計(jì)成直徑逐漸向里縮小的圓臺(tái)形狀，對(duì)水面垃圾有個(gè)導(dǎo)向的作用，使該作品更加有效的，更加方便的收集垃圾。

2.由于水桶受浮力的影響，左右搖擺，會(huì)很不穩(wěn)定，我們就使垃圾桶底面固定在某一位置進(jìn)行收集垃圾。

3.大部分水域的水深會(huì)有所變換，針對(duì)這一現(xiàn)象，我們采用液壓傳動(dòng)的方式來(lái)進(jìn)行控制垃圾桶的升降。進(jìn)而對(duì)桶底的吸水口和水泵管道連接的地方設(shè)計(jì)成可伸縮的管道，來(lái)配合垃圾桶的升降。

圖二 垃圾收集裝置

1.液壓管道 ? 2.水泵管道 ?3.液壓伸縮桿 ?4.桶體 ?5.過(guò)濾垃圾袋

2.2控制方案設(shè)計(jì)

選用GKY 浮球液位傳感器來(lái)測(cè)量液位， GKY 液位浮球通過(guò)細(xì)軟線固定在懸索的某一點(diǎn)，這樣它可以隨水位靈活上下翻轉(zhuǎn)，而密封在傳感 器內(nèi)部的微電路可以在不同方向下產(chǎn)生不同的電流，其原理類似手機(jī)自動(dòng)旋轉(zhuǎn)屏幕。GKY傳感器通過(guò) 2 根線接入 GKY 系列液位控制儀表/控制器/報(bào)警器，工作于12V 電壓。在有水時(shí)電流很小，無(wú)水時(shí)產(chǎn)生約 1.8mA 的電流，其原理圖如下。通過(guò)液位傳感器實(shí)時(shí)測(cè)量出液位高度和垃圾桶桶口高度，并將這兩個(gè)高度轉(zhuǎn)化為電信號(hào)傳輸?shù)絾纹瑱C(jī)控制模塊。

單片機(jī)接收到來(lái)自傳感器的電信號(hào)，判斷液位是否高于或低于極限范圍，若超出極限范圍就驅(qū)動(dòng)光報(bào)警電路和聲報(bào)警電路，若沒(méi)超過(guò)則判斷垃圾桶桶口與液位高度差再發(fā)出指令給液壓傳動(dòng)模塊調(diào)節(jié)垃圾桶的高度。

參考文獻(xiàn)

[1]鄒慧君.機(jī)械運(yùn)動(dòng)方案設(shè)計(jì)手冊(cè).[M].上海：上海交通大學(xué)出版社，1994

[2]張榮.機(jī)械原理. [M].武漢：華中科技大學(xué)出版社，2014