校園智能環(huán)?？蓧嚎s式垃圾桶設(shè)計

黃璐 王樂 袁永祥 馬文婷 徐爽 張彩虹

摘 要：校園垃圾點往往放置一些大垃圾桶，占地面積較大。但因為學生投放垃圾時間較集中，短時間內(nèi)投入量較大，容易出現(xiàn)垃圾桶并未裝滿卻溢出、散落堆積于桶旁的虛滿現(xiàn)象，而這又不能及時反饋給清潔人員前往清理，導致出現(xiàn)校園環(huán)境衛(wèi)生差，飄散異味等問題。通過校園智能環(huán)?？蓧嚎s式垃圾桶的設(shè)計解決了校園垃圾桶滿溢問題并且相對于傳統(tǒng)垃圾桶增加了太陽能供電、警示燈提醒以及反饋裝置等模塊，更加的智能與人性化。此設(shè)計在一定程度上改善了校園衛(wèi)生狀況、校園環(huán)境的舒適程度、師生對校園的滿意度以及幸福度。

關(guān)鍵詞：校園衛(wèi)生;垃圾桶;結(jié)構(gòu)設(shè)計;壓縮裝置

校園是指用圍墻劃分出某學校可供使用范圍（包括教學活動、課余運動、學生和某些與學校相關(guān)人員日常生活）內(nèi)的區(qū)域，是青少年生活中一塊必不可少的區(qū)域。校園最顯著的特點是人口密集，伴隨著就是人為制造的垃圾數(shù)量顯著多于社會其他區(qū)域，這在一定程度上會造成校園生態(tài)系統(tǒng)不小的破壞，從而影響著活動于校園生活的老師與學生的生活健康。校園垃圾隨時都在產(chǎn)生，垃圾桶是作為暫時統(tǒng)一儲存垃圾的媒介，我們常常發(fā)現(xiàn)，校園內(nèi)的垃圾桶總是呈現(xiàn)滿溢狀態(tài)，甚至未裝滿卻溢出、散落堆積于垃圾桶旁的虛滿現(xiàn)象，影響著校園的美觀，而這又不能及時反饋給清潔人員及時去清理，造成環(huán)境的二次污染，導致校園環(huán)境衛(wèi)生差，充滿異味等問題。本項目通過校園智能環(huán)?？蓧嚎s式垃圾桶的設(shè)計，設(shè)計一種集壓縮、警示、照明、反饋為一體的智能環(huán)保垃圾桶，這將大大緩解校園環(huán)境，提高師生生活的滿意指數(shù)。

1 系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)

本項目設(shè)計了校園智能環(huán)?？蓧菏嚼?。校園智能環(huán)?？蓧菏嚼巴ㄟ^壓縮設(shè)計可以解決垃圾桶的虛滿問題，增加垃圾桶所裝垃圾量;通過增加反饋系統(tǒng)可以反饋清潔人員及時前往清理裝滿的垃圾桶，提高清潔人員的工作效率，并能根據(jù)清理頻率預估各區(qū)域垃圾投放量，從而合理安排垃圾桶的放置數(shù)量;通過設(shè)計警示燈可以在裝滿后發(fā)出警示，提醒投放垃圾的人員不再往此桶投放垃圾，避免溢出的現(xiàn)象發(fā)生;通過安裝照明燈，便于垃圾桶的夜晚使用。其整體結(jié)構(gòu)分為機械結(jié)構(gòu)部分以及電子電路結(jié)構(gòu)。機械結(jié)構(gòu)包括智能環(huán)?？蓧嚎s式垃圾桶的結(jié)構(gòu)與形狀，也包含了桶身的設(shè)計材料和內(nèi)部的可壓縮裝置等。電子電路結(jié)構(gòu)包括內(nèi)部的線路連接、紅外線傳感器、重力傳感器裝置以及照明裝置。系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)如下圖所示。

2 機械結(jié)構(gòu)

機械結(jié)構(gòu)采用金屬不銹鋼作為支撐機架，桶體采用塑料制作目的是為了防止過酸或過堿的腐蝕，同時也防止高溫破壞桶體，筒體的外形依然延續(xù)傳統(tǒng)的圓柱體，因為在相同的面積材料下，制作圓柱體所擁有的體積是最大的，節(jié)約成本。其中，最重要的機械結(jié)構(gòu)當屬智能環(huán)?？蓧嚎s式垃圾桶內(nèi)部的壓縮桿以及壓縮電機了。壓縮電機提供壓縮桿壓縮的動力，當垃圾桶達到虛滿時，壓縮電機啟動，壓縮桿壓縮，達到一定壓力時，壓縮桿回到初始狀態(tài)。下一次虛滿時，壓縮電機及壓縮桿重復上訴操作，直至桶體內(nèi)垃圾所產(chǎn)生的壓力與壓縮桿壓縮時產(chǎn)生的壓力一致時，警示燈發(fā)出警示，提醒投放垃圾的人員不再往此桶投放垃圾，避免溢出的現(xiàn)象發(fā)生。

3 電子電路結(jié)構(gòu)

校園智能環(huán)?？蓧菏嚼巴ㄟ^紅外傳感器檢測垃圾裝滿后，自動啟動電機使壓板向下壓縮，同時利用壓力傳感器進行檢測，當達到壓力值上限后，電機反向啟動帶動壓板恢復原位，壓縮數(shù)次，直到壓力傳感器感應到垃圾飽和后電機不再壓縮。之后提醒裝置啟動，警報燈亮起，提醒清潔人員清理，并警示路人此垃圾桶已滿不能再投放垃圾。每個垃圾桶與反饋系統(tǒng)連接，在反饋系統(tǒng)中每個垃圾桶有編號，當垃圾桶裝滿時反饋系統(tǒng)上會顯示提醒此編號垃圾桶已滿，清潔人員可前往清理此編號垃圾桶。反饋系統(tǒng)可以記錄反饋各個區(qū)域垃圾桶的裝滿情況和清理頻率，根據(jù)此數(shù)據(jù)可以預估各區(qū)域垃圾投放量，從而更加合理的對垃圾桶在某區(qū)域擺放數(shù)量進行調(diào)整。另在垃圾桶上安裝太陽能電池板用于提供垃圾桶的系統(tǒng)電力，剩余的電量用于夜晚的照明，便于晚上投放垃圾，達到一舉多得的效果。當這些裝置通過線路連接，有機組合，便形成了智能環(huán)保可壓式垃圾桶的基本模型。

4 智能環(huán)保可壓式垃圾桶溢滿辨別

在智能環(huán)保垃圾桶上端安裝紅外線感應器，通過紅外線感應技術(shù)，感應垃圾裝滿，啟動電機，壓板向下壓縮，壓力傳感器位于垃圾桶底部，當壓力傳感器達到最大壓力值時，壓板恢復原位。設(shè)置的壓力傳感器的最大值是通過多次試驗得出來的，一個是保證這個壓力不會對垃圾桶底部造成任何損壞，二是當垃圾桶內(nèi)部多次壓縮后，桶內(nèi)垃圾能自行達到此壓力值，這就保證了這垃圾桶壓縮次數(shù)是有限的，并且最后一次壓縮時，壓縮桿并沒有施加壓力就已經(jīng)達到壓力傳感器設(shè)置的值。

5 反饋系統(tǒng)設(shè)計

與反饋系統(tǒng)連接，運用大數(shù)據(jù)處理技術(shù)在垃圾滿時，在系統(tǒng)中顯示裝滿垃圾的垃圾桶編號，及時將信息反饋給清潔人員，提高工作效率。除此之外，經(jīng)過大數(shù)據(jù)分析，可以得出不同區(qū)域的垃圾流量，調(diào)整不同區(qū)域垃圾桶的擺放數(shù)量。還有一種通過警示燈的點亮進行反饋，位于垃圾桶上端的警示燈在垃圾達到一定的壓力后就會亮起紅燈，這提醒丟垃圾的人及清潔人員此垃圾桶已滿。這兩種信息的反饋能有效、快捷地處理垃圾已滿的狀況，在傳統(tǒng)的依靠巡查耗費大量的人力、物力，且收效甚微上得到很大的改善。

6 結(jié)語

校園智能環(huán)?？蓧嚎s式垃圾桶設(shè)計，通過其新型的結(jié)構(gòu)設(shè)計、紅外線感應、內(nèi)部垃圾裝滿壓縮系統(tǒng)及反饋系統(tǒng)，有效解決校園內(nèi)垃圾桶常常出現(xiàn)的虛滿問題及垃圾桶裝滿后不能及時清理的問題，從而改善了校園環(huán)境，也在一定程度上降低了人力物力的損耗。

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