基于綠色設(shè)計(jì)理念下垃圾清潔器的設(shè)計(jì)研究

修誠龍　司藝雯　李奧然　王婭璇

摘 要：海洋是人類生存和發(fā)展的重要支撐，但隨著人類活動的增加，海洋環(huán)境受到了極大的破壞，垃圾成為了一個(gè)嚴(yán)重的問題。文章介紹一種自動化海洋垃圾清洗裝置，該裝置具有智能清潔的功能，可以有效地清潔海洋垃圾，保護(hù)海洋環(huán)境。從多個(gè)角度解釋裝置的優(yōu)勢和特點(diǎn)，揭示了海洋垃圾清潔技術(shù)的現(xiàn)狀和未來發(fā)展趨勢。

關(guān)鍵詞：海洋；生態(tài)環(huán)境；清潔設(shè)備；未來發(fā)展

一、引言

保護(hù)海洋對于維護(hù)地球生態(tài)平衡、保障人類福祉、促進(jìn)經(jīng)濟(jì)發(fā)展以及推動科學(xué)研究等方面具有重要意義。為了實(shí)現(xiàn)這些目標(biāo)，我們需要采取行動來保護(hù)海洋環(huán)境和資源，包括減少污染、控制捕撈、保護(hù)生物多樣性等措施。2018年3月8日，中共中央總書記、國家主席、中央軍委主席習(xí)近平在參加十三屆全國人大一次會議山東代表團(tuán)審議時(shí)強(qiáng)調(diào)，海洋是高質(zhì)量發(fā)展戰(zhàn)略要地。要加快建設(shè)世界一流的海洋港口、完善的現(xiàn)代海洋產(chǎn)業(yè)體系、綠色可持續(xù)的海洋生態(tài)環(huán)境，為海洋強(qiáng)國建設(shè)作出貢獻(xiàn)。近年來，《全國海洋經(jīng)濟(jì)發(fā)展“十四五”規(guī)劃》、《“十四五”海洋生態(tài)環(huán)境保護(hù)規(guī)劃》等政策文件，為海洋強(qiáng)國目標(biāo)指明方向。習(xí)近平總書記指出：“中華民族向來尊重自然、熱愛自然，綿延5000多年的中華文明孕育著豐富的生態(tài)文化。”中國古代“天人合一”的生態(tài)理念是中華傳統(tǒng)海洋生態(tài)文明觀的哲學(xué)基礎(chǔ)，由此引發(fā)的敬畏海洋、尊重海洋、保護(hù)海洋的生態(tài)意識，滲透于海洋資源管理、海洋習(xí)俗與信仰，形成了海洋生態(tài)審美觀念、海洋生態(tài)保護(hù)觀念以及海洋生態(tài)和諧觀念。

保護(hù)海洋環(huán)境是一項(xiàng)長期而艱巨的任務(wù)，需要全人類共同努力。與此同時(shí)，加強(qiáng)國際合作和提高公眾意識也是保護(hù)海洋環(huán)境的關(guān)鍵因素之一。通過采取綜合性的措施和方法，可以有效保護(hù)海洋環(huán)境，實(shí)現(xiàn)環(huán)境的可持續(xù)發(fā)展。由此產(chǎn)生出了一系列的海洋清潔裝置。

二、國內(nèi)外海洋垃圾清潔裝置研究現(xiàn)狀

（一）國內(nèi)研究現(xiàn)狀

在海洋垃圾清潔器裝置的設(shè)計(jì)方面，國內(nèi)學(xué)者提出了多種不同的設(shè)計(jì)方案。這些設(shè)計(jì)主要針對垃圾的收集、分離、壓縮和轉(zhuǎn)運(yùn)等環(huán)節(jié)進(jìn)行優(yōu)化。其中，重點(diǎn)是提高清潔器的效率和效果，同時(shí)降低其運(yùn)營成本。除此之外，設(shè)計(jì)還考慮了清潔器的可維護(hù)性和可操作性，以確保其在不同環(huán)境下的適應(yīng)性。

國內(nèi)學(xué)者在能源供應(yīng)與節(jié)能方面也進(jìn)行了廣泛的研究，提出了一些實(shí)用的節(jié)能方案。例如，利用太陽能、風(fēng)能等可再生能源為清潔器提供動力，可以降低運(yùn)營成本并減少對環(huán)境的影響。

（二）國外研究現(xiàn)狀

國外主要研究海洋垃圾探測技術(shù)，海洋垃圾探測技術(shù)是清潔裝置研究的重要前提。目前，國外在這方面的研究主要集中在光學(xué)成像技術(shù)、聲學(xué)探測技術(shù)和化學(xué)分析技術(shù)等。其中，光學(xué)成像技術(shù)如高光譜成像技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)海洋垃圾的遠(yuǎn)距離探測和分類識別。聲學(xué)探測技術(shù)則可以通過對海洋垃圾的聲學(xué)特征進(jìn)行分析，實(shí)現(xiàn)垃圾的定位和跟蹤。化學(xué)分析技術(shù)則可以通過對海洋垃圾的化學(xué)成分進(jìn)行分析，為清潔裝置的設(shè)計(jì)提供依據(jù)。

近年來，許多國家和科研機(jī)構(gòu)都在積極研發(fā)海洋垃圾清潔器。這些清潔器大致可以分為兩類：被動式和主動式。被動式清潔器主要依靠水流和浮力來收集漂浮在海面上的垃圾，而主動式清潔器則通過機(jī)械臂、過濾網(wǎng)等裝置來清理海底垃圾。目前，一些被動式清潔器已經(jīng)進(jìn)入商業(yè)化階段，而主動式清潔器還在進(jìn)一步研發(fā)中。

目前，海洋垃圾清潔器已經(jīng)在全球范圍內(nèi)得到廣泛應(yīng)用，為解決海洋垃圾問題發(fā)揮了積極作用。在應(yīng)用過程中，海洋垃圾清潔器也暴露出一些問題，如設(shè)備部署和維護(hù)成本較高、對海洋環(huán)境可能產(chǎn)生負(fù)面影響等。針對這些問題，一些國家和地區(qū)正在加強(qiáng)政策支持，推動清潔器的普及和應(yīng)用。例如，政府提供了財(cái)政補(bǔ)貼、稅收優(yōu)惠等政策措施，鼓勵(lì)企業(yè)和個(gè)人參與海洋垃圾清理工作；同時(shí)加強(qiáng)監(jiān)管力度，規(guī)范清潔器的使用和操作，以保障海洋生態(tài)環(huán)境的可持續(xù)發(fā)展。

三、海洋衛(wèi)士垃圾清潔器創(chuàng)新應(yīng)用研究

（一）自動化海洋垃圾清潔器的工作原理以及優(yōu)點(diǎn)

通過過濾網(wǎng)和收集槽的結(jié)構(gòu)，首先攔截和收集垃圾，將收集到的垃圾送入垃圾壓縮裝置，進(jìn)行壓縮減容，將壓縮后的垃圾送入垃圾分類裝置，達(dá)到一個(gè)分類收集的作用，最后通過GPS定位系統(tǒng)和遙控系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)設(shè)備的遠(yuǎn)程監(jiān)控。

自動化海洋衛(wèi)士清潔器利用太陽能和波浪能儲存能源，為設(shè)備提供電力，一個(gè)帶有過濾網(wǎng)和收集槽的垃圾收集裝置結(jié)構(gòu)前端，當(dāng)設(shè)備行經(jīng)海面時(shí)，垃圾會通過過濾網(wǎng)被攔截，并落入收集槽中，等垃圾滿載，啟動警報(bào)系統(tǒng)，通知操作人員及時(shí)清理，進(jìn)行垃圾分類和垃圾壓縮，減少垃圾的體積，便于后續(xù)的回收和處理。除此之外，設(shè)備還具備自我維護(hù)功能和自動清潔系統(tǒng)，可以在工作過程中進(jìn)行自我檢測和維護(hù)，保證設(shè)備的正常運(yùn)轉(zhuǎn)。

（二）海洋垃圾清潔器的優(yōu)勢

首先可以提高清潔效率，降低人力成本；其次清潔器采用機(jī)器可視化技術(shù)，能精準(zhǔn)識別垃圾及具體位置，避免誤判；機(jī)器采用的是機(jī)械化清洗，不會對水環(huán)境造成二次污染，能夠更加高效地清理海洋垃圾，進(jìn)而保護(hù)海洋動物和生物的生存環(huán)境，減少垃圾對海洋生物的危害?？傮w而言，自動化海洋垃圾清潔器既可以提高清理效率，降低成本，又可以保護(hù)海洋環(huán)境，維護(hù)生態(tài)平衡。

四、總結(jié)與展望

雖然海洋垃圾清潔器具有許多優(yōu)點(diǎn)，但實(shí)際應(yīng)用中仍存在一些挑戰(zhàn)和問題，比如：設(shè)備的研發(fā)和應(yīng)用需要較高的技術(shù)支持，需要不斷改進(jìn)和完善技術(shù)；設(shè)備的生產(chǎn)成本較高，需要尋找資金支持來推廣應(yīng)用；運(yùn)行和管理需要專業(yè)人員進(jìn)行維護(hù)和管理，需要加強(qiáng)人員培訓(xùn)和管理；在復(fù)雜的環(huán)境條件下可能需要適應(yīng)性改進(jìn)和提高穩(wěn)定性。

隨著技術(shù)的不斷進(jìn)步和社會對環(huán)保問題的關(guān)注度不斷提高，清潔器的應(yīng)用范圍和應(yīng)用領(lǐng)域也將不斷擴(kuò)大。通過提高清潔器的性能和效率，減少對環(huán)境的污染和破壞，保護(hù)海洋生態(tài)系統(tǒng)的平衡和可持續(xù)發(fā)展，將對人類和地球的未來產(chǎn)生深遠(yuǎn)的影響。

作者簡介：修誠龍（1997—），男，漢族，山東青島人，工作單位：河北外國語學(xué)院學(xué)院，職稱：助教，碩士學(xué)位，專業(yè)：工業(yè)設(shè)計(jì)工程，研究方向：視覺傳達(dá)設(shè)計(jì)；司藝雯（2003—），女，漢族，河北石家莊人，河北外國語學(xué)院計(jì)算機(jī)學(xué)院，22級在讀專科生，專業(yè)：工業(yè)設(shè)計(jì)；李奧然（2003—），男，漢族，河北秦皇島人，河北外國語學(xué)院計(jì)算機(jī)學(xué)院，22級在讀?？粕瑢I(yè)：動漫制作技術(shù)；王婭璇（2004—），女，漢族，河北唐山人，河北外國語學(xué)院計(jì)算機(jī)學(xué)院，22級在讀?？粕?，專業(yè)：動漫制作技術(shù)。