太陽能超市智能紙包裝回收箱設(shè)計(jì)

計(jì)宇虹 郭佳怡 雷諾

摘要：垃圾分類已成為普遍關(guān)注的社會問題，治理垃圾分類回收再利用也成為政府的重要工作之一。借助于太陽能智能包裝回收箱融入紙包裝垃圾分類回收系統(tǒng)，自助識別包裝、自動分揀回收，充分合理地利用互聯(lián)網(wǎng)來優(yōu)化包裝分類回收，改善包裝回收方式。

關(guān)鍵詞：太陽能;垃圾分類;智能回收

太陽能作為清潔能源，在垃圾分類回收等領(lǐng)域應(yīng)用廣泛。智能包裝回收箱的設(shè)計(jì)，將治理包裝分類回收作為緩解城市污染，改善城市環(huán)境的有效手段。現(xiàn)階段，垃圾分類回收的關(guān)鍵在于對生活垃圾分類、有效進(jìn)行回收再利用，借助于超市包裝回收點(diǎn)的支撐作用，對現(xiàn)有包裝回收點(diǎn)進(jìn)行智能化改造，融入互聯(lián)網(wǎng)大數(shù)據(jù)進(jìn)行包裝分類回收系統(tǒng)功能，有效利用太陽能設(shè)計(jì)智能包裝回收箱。

一、基于智能太陽能紙包裝回收系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案

在互聯(lián)網(wǎng)基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)智能太陽能包裝回收箱，可以利用PLC可編程控制器，來優(yōu)化太陽能發(fā)電、智能充放電，以及紙包裝識別分類等功能，實(shí)現(xiàn)對紙包裝消毒、壓縮存儲等數(shù)據(jù)的實(shí)時監(jiān)測，在無人值守條件下，利用自動識別系統(tǒng)來分類回收紙包裝。

（一）智能太陽能紙包裝回收箱的工作原理

在現(xiàn)有的紙包裝回收過程中，再利用率低，資源浪費(fèi)突出，實(shí)時性控制能力不強(qiáng)，都成為制約紙包裝回收再利用的主要缺陷。從城市垃圾分類視角，引入城市垃圾分類系統(tǒng)、自動回收系統(tǒng)來分析互聯(lián)網(wǎng)相關(guān)數(shù)據(jù)，并將之通過以太網(wǎng)傳送至云平臺，利用遠(yuǎn)程控制終端來進(jìn)行智能化設(shè)置，改善智能太陽能包裝箱的識別回收功能。通過PLC系統(tǒng)來實(shí)現(xiàn)對包裝識別、分類、清潔程度等指標(biāo)的自動測量，并將之整合到回收箱智能化數(shù)據(jù)模塊中。借助于上位機(jī)系統(tǒng)來監(jiān)控各項(xiàng)指標(biāo)數(shù)據(jù)，并對整個工作過程進(jìn)行自動控制。

（二）太陽能智能紙包裝回收箱的方案設(shè)計(jì)

根據(jù)對智能太陽能紙包裝箱功能的分析，在優(yōu)化系統(tǒng)整體方案設(shè)計(jì)上，我們選擇三菱的FX3U系統(tǒng)作為智能控制器的核心PLC單元，來實(shí)現(xiàn)對太陽能紙包裝的智能化控制。在太陽能回收系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，主要借助于太陽能板的充放電模塊，來為整個包裝箱提供電能。在充放電模塊設(shè)計(jì)上，引入包裝識別系統(tǒng)，利用識別檢測傳感器來智能化開啟開關(guān)，減少電能浪費(fèi)。在包裝箱室內(nèi)環(huán)境設(shè)計(jì)模塊中，主要結(jié)合空氣檢測模塊、濕度檢測模塊、定時消毒模塊等，來對包裝箱周圍環(huán)境的環(huán)境信息數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時監(jiān)測，并利用中央控制器PLC單元，將這些數(shù)據(jù)進(jìn)行收集和存儲，分別提供給空氣檢測、通信電流、通信模塊等使用。該系統(tǒng)主要通過步進(jìn)電機(jī)和系統(tǒng)驅(qū)動單元，來完成自動回收功能。在遠(yuǎn)程云平臺控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，利用太陽能紙包裝回收箱智能網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，將各個回收箱系統(tǒng)傳感器所采集的數(shù)據(jù)，通過以太網(wǎng)來傳送至云平臺，管理者可以通過遠(yuǎn)程手機(jī)APP、PC等終端來對監(jiān)測數(shù)據(jù)進(jìn)行管理，也可以利用遠(yuǎn)程PLC可控制器，設(shè)置相應(yīng)的控制指令，來實(shí)現(xiàn)太陽能紙包裝箱的智能化回收管理。

二、智能太陽能紙包裝回收箱回收系統(tǒng)構(gòu)成

從智能太陽能包裝回收箱設(shè)計(jì)上，其構(gòu)成設(shè)備主要由太陽能回收箱，包括太陽能電池板，手機(jī)充電、LED顯示器，以及空氣監(jiān)測設(shè)備、步進(jìn)電機(jī)及驅(qū)動單元、自動噴淋系統(tǒng)、支架等。由于該系統(tǒng)包含較多輔助功能，在利用FX3U智能控制器過程中，需要對不同設(shè)備設(shè)置相應(yīng)的地址，以便于動態(tài)優(yōu)化各系統(tǒng)參數(shù)，來完成智能化控制。

三、智能太陽能超市紙包裝回收箱系統(tǒng)軟件的設(shè)計(jì)

軟件系統(tǒng)設(shè)計(jì)是實(shí)現(xiàn)智能太陽能紙包裝回收箱動態(tài)化分類和回收的重要部分，根據(jù)太陽能紙包裝回收箱工作原理及特點(diǎn)，在軟件設(shè)計(jì)上需要細(xì)化作業(yè)流程。通過上位機(jī)通電后，完成智能太陽能回收箱箱控制系統(tǒng)的初始化，主要是對識別系統(tǒng)、分類系統(tǒng)、消毒回收系統(tǒng)。在云平臺系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，需要從PLC與各監(jiān)測單元進(jìn)行開關(guān)量、數(shù)據(jù)量的運(yùn)算處理，符合作業(yè)條件時觸發(fā)相應(yīng)動作。

四、結(jié)語

通過對智能紙包裝回收箱系統(tǒng)消毒回收功能的優(yōu)化設(shè)計(jì)，該系統(tǒng)具有廢物再利用、節(jié)能環(huán)保，智能識別系統(tǒng)與消毒回收系統(tǒng)可以分別獨(dú)立運(yùn)行，提升了系統(tǒng)可用性。如在回收作業(yè)時，可以通過對不同紙包裝分類消毒回收、增強(qiáng)分類回收人性化水平，還可以通過遠(yuǎn)程登錄端來進(jìn)行數(shù)據(jù)監(jiān)測、報(bào)警記錄查看，以及遠(yuǎn)程PLC控制等功能，具有較高的推廣應(yīng)用價值。

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基金項(xiàng)目：本文為2019年大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練計(jì)劃省級立項(xiàng)項(xiàng)目研究成果，項(xiàng)目名稱《超市紙包裝智能回收箱設(shè)計(jì)》編號S201913123005。

作者簡介：計(jì)宇虹（1995-），女，陜西西安人，動畫專業(yè)，陜西國際商貿(mào)學(xué)院時裝藝術(shù)學(xué)院動畫系16級，研究方向?yàn)閯赢嬙O(shè)計(jì);郭佳怡（1996-），女，陜西銅川人，動漫設(shè)計(jì)與制作專業(yè)，陜西國際商貿(mào)學(xué)院時裝藝術(shù)學(xué)院動畫系18級，研究方向?yàn)閯勇邉?雷諾（1995-），女，陜西渭南人，動漫設(shè)計(jì)與制作專業(yè)，陜西國際商貿(mào)學(xué)院時裝藝術(shù)學(xué)院動畫系18級，研究方向?yàn)閯勇O(shè)計(jì);趙紅飛（1979-），男，陜西咸陽人，指導(dǎo)老師，講師，文藝學(xué)碩士，陜西國際商貿(mào)學(xué)院時裝藝術(shù)學(xué)院動畫系，研究方向?yàn)橛耙晞赢嫛?/p>