高效環(huán)保水域垃圾清理裝置

嚴武高 何冉 鄭騰 敖翔

摘 要：進入21世紀以來我國水域垃圾污染問題日益嚴重。水域垃圾已經(jīng)成了水體污染的重要來源，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，甚至對水域內(nèi)動植物造成了巨大威脅。本文針對狹窄河道、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，整個裝置由液壓傳動模塊、傳感器模塊、單片機控制模塊、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重影響城市及風景點的整體美感，其進入環(huán)境后很難降解，將造成長期深層次的生態(tài)環(huán)境問題。 目前國內(nèi)水面垃圾處理都是依靠人工打撈，耗時耗力效率低下。現(xiàn)在市場上僅有的水面垃圾打撈船價格昂貴且體型龐大，在小型水域無法作業(yè)，且采用柴油或汽油機提供動力，作業(yè)時將產(chǎn)生大量廢氣和發(fā)生漏油的危險，對大氣和水體都將造成污染。所以特別需要一些小型的自動處理垃圾的裝置來幫助我們清理這些垃圾。

1系統(tǒng)總體方案設(shè)計

該系統(tǒng)由整個裝置由液壓傳動模塊、傳感器模塊、單片機控制模塊、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，對垃圾進行收集;抽水泵使收集裝置產(chǎn)生吸力，使垃圾吸入收集裝裝置中;通過傳感器模塊感知外界環(huán)境變化轉(zhuǎn)換為電信號傳到單片機中，通過單片機控制模塊處理電信號控制液壓傳動模塊進行升降收集裝置使清理垃圾達到高效。

圖一 系統(tǒng)流程圖

2、機械方案設(shè)計

2.1垃圾收集裝置設(shè)計

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

裝置設(shè)計：

1.垃圾收集口處設(shè)計成直徑逐漸向里縮小的圓臺形狀，對水面垃圾有個導(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，會很不穩(wěn)定，我們就使垃圾桶底面固定在某一位置進行收集垃圾。

3.大部分水域的水深會有所變換，針對這一現(xiàn)象，我們采用液壓傳動的方式來進行控制垃圾桶的升降。進而對桶底的吸水口和水泵管道連接的地方設(shè)計成可伸縮的管道，來配合垃圾桶的升降。

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.過濾垃圾袋

2.2控制方案設(shè)計

選用GKY 浮球液位傳感器來測量液位， GKY 液位浮球通過細軟線固定在懸索的某一點，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，其原理類似手機自動旋轉(zhuǎn)屏幕。GKY傳感器通過 2 根線接入 GKY 系列液位控制儀表/控制器/報警器，工作于12V 電壓。在有水時電流很小，無水時產(chǎn)生約 1.8mA 的電流，其原理圖如下。通過液位傳感器實時測量出液位高度和垃圾桶桶口高度，并將這兩個高度轉(zhuǎn)化為電信號傳輸?shù)絾纹瑱C控制模塊。

單片機接收到來自傳感器的電信號，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)動光報警電路和聲報警電路，若沒超過則判斷垃圾桶桶口與液位高度差再發(fā)出指令給液壓傳動模塊調(diào)節(jié)垃圾桶的高度。

參考文獻

[1]鄒慧君.機械運動方案設(shè)計手冊.[M].上海：上海交通大學(xué)出版社，1994

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