智能壓縮垃圾箱設(shè)計(jì)研究

姜宇 蔡征宇 楊洋 戰(zhàn)婧

摘 要：普通垃圾箱容納量有限，容易導(dǎo)致垃圾箱周圍環(huán)境既不美觀，又易滋生細(xì)菌。利用智能壓縮裝置使垃圾體積減少剩余空間增大，從而使得垃圾箱可以容納更多垃圾，適宜擺放在垃圾生產(chǎn)量較多的居民區(qū)與城市繁華區(qū)。

關(guān)鍵詞：智能;壓縮式;垃圾箱

1 概述

近幾十年來，在工業(yè)化、網(wǎng)絡(luò)化、全球化的背景下我國(guó)經(jīng)濟(jì)高速發(fā)展，城市人口日益增長(zhǎng)，城市范圍逐漸擴(kuò)大，同時(shí)各大城市的市政管理與公共服務(wù)壓力與日俱增。在人多地少的城市商業(yè)繁華區(qū)中垃圾增長(zhǎng)速率過快這一現(xiàn)象尤其突顯，由于人流量較大，普通垃圾箱容納量有限，從而使得垃圾經(jīng)常灑落在垃圾箱周圍，嚴(yán)重有損城市形象，同時(shí)容易滋生細(xì)菌，導(dǎo)致各類疾病的快速傳播，為清理這些垃圾往往會(huì)花費(fèi)較多的人力且效果并不理想。對(duì)于城市居民區(qū)，雖有集中的垃圾收集點(diǎn)，但由于環(huán)衛(wèi)工人一般都定時(shí)清理垃圾，對(duì)于人口集中居住的地方，時(shí)常存在垃圾遍地的現(xiàn)象。

將垃圾壓縮是常用的增加容納空間的垃圾處理方法，但目前主要在垃圾車及垃圾中轉(zhuǎn)站應(yīng)用，而很少應(yīng)用于普遍存在的垃圾箱中。隨著社會(huì)的發(fā)展以及技術(shù)的進(jìn)步，在寸土寸金的城市，利用智能壓縮垃圾箱增加有限空間的利用度，快速有效的收集垃圾，對(duì)于保持環(huán)境整潔、維護(hù)城市形象，保護(hù)公民身體健康具有重要意義。

2 設(shè)計(jì)思路與結(jié)構(gòu)

2.1 設(shè)計(jì)思路

現(xiàn)代社會(huì)新興電子、信息技術(shù)層出不窮，成本日益降低，使得各式智能裝置越來越多的出現(xiàn)在人們的日常生活中。利用各類集成電路、電子元器件、傳感器等組裝智能垃圾壓縮箱，通過感知環(huán)境、控制馬達(dá)等來反饋、影響裝置。利用壓縮裝置及時(shí)將收集的垃圾壓縮、騰空，增加其容量，將智能壓縮垃圾箱放置在垃圾生產(chǎn)量較多的地方，能夠減少環(huán)境污染和疾病傳播。

2.2 垃圾箱結(jié)構(gòu)

智能壓縮垃圾箱基本結(jié)構(gòu)。頂部設(shè)置煙灰缸，防止煙頭直接被扔進(jìn)垃圾箱內(nèi)，引發(fā)垃圾著火。壓縮裝置可自動(dòng)判別垃圾儲(chǔ)量并自行壓縮。垃圾投入口配備安全擋板，在進(jìn)行壓縮作業(yè)時(shí)，安全擋板隨壓縮裝置降下封閉垃圾投入口，從而起到安全保護(hù)的作用。垃圾桶底部安裝止回閥與收集管，防止垃圾箱內(nèi)水分堆積導(dǎo)致污水外流污染環(huán)境。垃圾箱底部連接固定充電樁用以給系統(tǒng)供電同時(shí)穩(wěn)固垃圾箱。

2.3 壓縮系統(tǒng)

壓縮裝置是智能壓縮垃圾箱最重要的系統(tǒng)。控制版面可以選擇Arduino電路板，同時(shí)使用Arduino的編程語言來編寫程序。通過連接超聲波傳感器檢測(cè)垃圾桶內(nèi)垃圾高度，獲取反饋信號(hào)，進(jìn)而控制電動(dòng)伸縮桿來回運(yùn)動(dòng)，同時(shí)實(shí)現(xiàn)壓縮板對(duì)垃圾的體積壓縮，當(dāng)垃圾數(shù)量達(dá)到桶內(nèi)容量最大值時(shí)，桿件鎖死。

超聲波具有的穿透性可以使它在高污染的環(huán)境中正常工作，避免了如光電傳感器的鏡頭污染等問題。超聲波傳感器可以感知垃圾高度進(jìn)而引導(dǎo)電動(dòng)伸縮桿對(duì)垃圾進(jìn)行壓縮作用，而且超聲波特有的回聲使得傳感裝置對(duì)進(jìn)入垃圾桶內(nèi)物體有不同反應(yīng)（碰到活動(dòng)物體能產(chǎn)生多普勒效應(yīng)）從而使得控制版面反應(yīng)，停止壓縮工作，以保證人的安全。

3 創(chuàng)新性與發(fā)展前景

本設(shè)計(jì)將在垃圾車等大型裝置和設(shè)施中應(yīng)用較廣泛的垃圾壓縮技術(shù)引用到更具普遍性的垃圾箱中，利用先進(jìn)的集成電路、傳感器等技術(shù)實(shí)現(xiàn)垃圾的智能壓縮控制，為環(huán)衛(wèi)工人減輕工作量同時(shí)更好的維護(hù)了環(huán)境的整潔。垃圾箱配備的超聲波傳感器可自動(dòng)判斷垃圾儲(chǔ)量自行壓縮，對(duì)人有絕對(duì)的安全保護(hù)措施，符合安全人機(jī)工程概念，可結(jié)合物聯(lián)網(wǎng)進(jìn)行智能操控。

隨著社會(huì)的發(fā)展和科技的進(jìn)步，人力成本逐步提升，人工智能化的各種產(chǎn)品裝置日益滲入人們的生活中。智能壓縮垃圾箱能夠更好更高效地收集垃圾，保障使用者的安全，減少環(huán)衛(wèi)工人的工作量，價(jià)格適中，具有很大的市場(chǎng)與發(fā)展前景。

4 結(jié)論

智能壓縮垃圾箱能夠自動(dòng)感知垃圾的存在并對(duì)其進(jìn)行壓縮，增加有限空間的利用度，符合安全人機(jī)工程概念。智能壓縮垃圾箱的廣泛推廣與使用對(duì)于增加垃圾收容量，節(jié)約人力成本、維護(hù)環(huán)境整潔具有重要意義。

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