智能分類垃圾箱的設(shè)計(jì)與研發(fā)

韓曉靜+張德富

[摘要]文章從垃圾分類的解決問題出發(fā)，圍繞垃圾自動(dòng)分類的關(guān)鍵技術(shù)問題重點(diǎn)展開工程化技術(shù)研究，設(shè)計(jì)智能分類垃圾箱，使其具有滿箱提示、客戶端瀏覽、線路規(guī)劃、手機(jī)接收、人員管理、數(shù)據(jù)收集等功能。

[關(guān)鍵詞]智能分類；垃圾箱；紅外感應(yīng)；客戶端瀏覽；數(shù)據(jù)收集

[DOI]10.13939/j.cnki.zgsc.2017.02.182

1 引 言

我們生活中每天都會(huì)扔出許多生活垃圾，目前城市中對(duì)生活垃圾多采用填埋、焚燒、堆肥等方法處理。垃圾填埋的費(fèi)用很高，處理1噸垃圾的費(fèi)用為200元至300元。另外，還存在著占用土地資源，污染空氣、地表水和地下水等諸多問題。

目前市場(chǎng)上垃圾分類技術(shù)相對(duì)欠缺，應(yīng)用不足，造成大量可利用資源浪費(fèi)。為了實(shí)現(xiàn)對(duì)垃圾的初步分類，從而有效地利用垃圾資源，同時(shí)又滿足節(jié)能環(huán)保等要求，我們?cè)O(shè)計(jì)了一款新型的智能分類垃圾箱，以滿足大眾的要求。

2 市場(chǎng)前景

目前市面上銷售的帶蓋垃圾箱，開蓋時(shí)均需采用手動(dòng)或腳踩方式實(shí)現(xiàn)，這種開蓋方式主要的缺點(diǎn)是既不衛(wèi)生又不方便。市場(chǎng)上也有部分智能垃圾箱出售，但開發(fā)及使用的程度并不高，主要以自動(dòng)感應(yīng)翻蓋為主，而且不能主動(dòng)對(duì)垃圾進(jìn)行分類、沒有垃圾滿箱提示等智能化功能，因此我們研發(fā)了智能分類垃圾箱，該產(chǎn)品能夠?qū)悄芊诸悾嵘幕厥章?，減少對(duì)環(huán)境污染，同時(shí)，該產(chǎn)品還可利用互聯(lián)網(wǎng)采集數(shù)據(jù)，通過數(shù)據(jù)收集，計(jì)算出各區(qū)域消費(fèi)者人群消費(fèi)檔次及消費(fèi)傾向，并把該數(shù)據(jù)賣給商品供應(yīng)商，供應(yīng)商即可根據(jù)該數(shù)據(jù)將對(duì)應(yīng)區(qū)域消費(fèi)者群體所需求的商品及時(shí)銷售給消費(fèi)人群，省卻中間時(shí)間與金錢的消耗，提供給人們更加便利的生活，迎合數(shù)據(jù)時(shí)代的需求。智能分類垃圾箱既滿足家庭、社區(qū)的垃圾收集處理需求，又能結(jié)合國(guó)家節(jié)能環(huán)保的需求，具有很大的市場(chǎng)開發(fā)前景，一經(jīng)推廣，必將獲得良好的經(jīng)濟(jì)效益。

3 智能分類垃圾箱的設(shè)計(jì)與研發(fā)

3.1 產(chǎn)品構(gòu)造

該產(chǎn)品桶體上側(cè)設(shè)置有開口，開口上設(shè)置有桶蓋，其結(jié)構(gòu)要點(diǎn)是：所述開口設(shè)置在桶體上側(cè)中部，所述桶蓋的一端通過轉(zhuǎn)軸設(shè)置在開口一側(cè)的桶體上，桶蓋的另一端搭在開口另一側(cè)的桶體上，與桶蓋活動(dòng)一側(cè)相應(yīng)地在開口側(cè)方的桶體上設(shè)置有輕觸開關(guān)：桶體底部設(shè)置有兩個(gè)隔板，所述隔板高度的2/3，桶體內(nèi)部上方的一側(cè)設(shè)置有蓄電池和吹風(fēng)機(jī)，吹風(fēng)機(jī)的風(fēng)扇設(shè)置在開口下部側(cè)方，蓄電池的下方設(shè)置有磁鐵，磁鐵與蓄電池之間設(shè)置有擋板；桶體內(nèi)部上方的另一側(cè)設(shè)置有智能芯片和紅外感應(yīng)裝置，桶蓋上安裝有發(fā)聲裝置，在桶體上方設(shè)置有太陽(yáng)能電池板。太陽(yáng)能電池板與蓄電池相連，蓄電池分別給智能芯片、紅外感應(yīng)裝置、發(fā)聲裝置、吹風(fēng)機(jī)供電；紅外感應(yīng)裝置的輸出端連接智能芯片，智能芯片的輸出端連接發(fā)聲裝置（見下圖）。

3.2 具體設(shè)計(jì)與研發(fā)方案

從垃圾箱的結(jié)構(gòu)和功能出發(fā)，主要從垃圾箱的外觀、智能分類回收、惡氣臭味處理，以及語(yǔ)音提示、自動(dòng)檢測(cè)等方面進(jìn)行多功能的垃圾箱設(shè)計(jì)，力求其不僅滿足收集垃圾的功能，同時(shí)還能夠自動(dòng)分類、消除異味、語(yǔ)音報(bào)警、GPS定位等功能。

3.2.1 初步分類垃圾

當(dāng)物體從上口進(jìn)入時(shí)，感應(yīng)器發(fā)出信號(hào)，內(nèi)部開始運(yùn)轉(zhuǎn)，物體先掉落在傳送帶上進(jìn)行緩沖，然后隨著傳送帶的移動(dòng)落入桶口，風(fēng)扇會(huì)將輕小的物品（如紙張、塑料）吹至最右側(cè)的桶中。磁鐵可吸引金屬由于磁力作用被吸引落入最左側(cè)的桶中，其余既無法被磁鐵吸引，又無法被風(fēng)扇吹走的物品垂直落入中間的垃圾桶中，且各垃圾桶間有擋板進(jìn)行隔離。

3.2.2 內(nèi)部設(shè)計(jì)

將垃圾箱設(shè)置成3個(gè)子桶，其中兩個(gè)為可回收桶，涂成綠色，并在顯著位置標(biāo)記可回收標(biāo)志和字樣；另一個(gè)為不可回收桶，涂成紅色，標(biāo)記不可回收標(biāo)志和字樣，在垃圾桶的側(cè)壁處可掛置小的廢舊電池回收箱。

3.2.3 節(jié)能環(huán)保

設(shè)置太陽(yáng)能電池板，可自主地收集能源進(jìn)行運(yùn)作，每天可節(jié)約0.87度電，每月可節(jié)約18.27元的電費(fèi)（按工廠電價(jià)每度0.7元計(jì)算）。

3.2.4 自動(dòng)檢測(cè)提示

在垃圾箱的集成電路上安裝智能芯片，當(dāng)垃圾快要收滿時(shí)，垃圾箱會(huì)發(fā)出電波到管理者的手機(jī)上提示。并且當(dāng)設(shè)備出現(xiàn)故障時(shí)，非處理人員進(jìn)行移動(dòng)會(huì)發(fā)出信號(hào)，通過O2O將它的位置傳達(dá)給我們的服務(wù)站，從而使服務(wù)站人員更加及時(shí)地進(jìn)行維護(hù)、搜尋。

3.2.5 自動(dòng)報(bào)警

通過GPS定位，當(dāng)非工作人員移動(dòng)垃圾箱時(shí)，發(fā)聲器會(huì)發(fā)出警告，并且將信號(hào)和位置發(fā)送給我們的服務(wù)站與工作人員。

3.2.6 手機(jī)提示

垃圾箱發(fā)出的信號(hào)會(huì)通過工作人員的手機(jī)進(jìn)行接收提示，方便操作。

3.2.7 物聯(lián)網(wǎng)通知

垃圾箱內(nèi)置傳感器和物聯(lián)網(wǎng)模塊，當(dāng)垃圾筒內(nèi)垃圾即將填滿時(shí)會(huì)自動(dòng)連接物聯(lián)網(wǎng)，通過網(wǎng)站可以實(shí)時(shí)反映出環(huán)保箱狀態(tài)，并推送信息至相關(guān)工作人員客戶端，提醒及時(shí)回收垃圾。

3.2.8 客戶端瀏覽

配有專屬的IOS、Android客戶端，可以隨時(shí)隨地了解區(qū)域內(nèi)智能分類況，瀏覽方式分為列表模式、地圖模式、通知模式，直觀明了。

3.2.9 中央處理裝置

中央處理裝置連接風(fēng)扇、電磁鐵、傳送帶、監(jiān)測(cè)裝置、紅外感應(yīng)器、GPS、桶蓋控制開關(guān)、路由器、（IOS、Android）客戶端、報(bào)警器、計(jì)時(shí)器等。用于信號(hào)的接收、處理和發(fā)送，作為信息交流的樞紐。

3.2.10 在線瀏覽

智能分類垃圾箱配有專屬的管理平臺(tái)，管理人員可以通過PC隨時(shí)隨地訪問平臺(tái)，了解智能垃圾筒及工作人員狀況。

3.2.11 線路規(guī)劃

需回收垃圾時(shí)，在Android、IOS客戶端中，系統(tǒng)會(huì)通過云計(jì)算，顯示出最優(yōu)的清理回收路徑，使垃圾回收更高效。

3.2.12 人員/系統(tǒng)管理

垃圾箱屬管理系統(tǒng)，可以為客戶提供多項(xiàng)便利的辦公服務(wù)，如位置簽到、報(bào)表統(tǒng)計(jì)、人員調(diào)度、現(xiàn)場(chǎng)圖片上傳、通知信息群發(fā)等。

3.2.13 數(shù)據(jù)共享

能夠通過高度感應(yīng)器對(duì)垃圾箱內(nèi)垃圾每天達(dá)到上限高度的次數(shù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，從而了解產(chǎn)品覆蓋區(qū)內(nèi)，人們生活質(zhì)量、消費(fèi)水平和人流高峰期。可將收集的數(shù)據(jù)賣給其他需要的公司，該公司通過數(shù)據(jù)的處理后可在需要時(shí)候?qū)a(chǎn)品帶入宣傳，節(jié)省了調(diào)查的人力、物力和時(shí)間，解決囤貨等問題。

3.2.14 垃圾壓縮

可將垃圾壓縮至1/5體積，其容量可達(dá)普通環(huán)保箱的5～10倍。原來清潔人員每天收集一次垃圾，如今只要每周收集1～2次。有效提高垃圾運(yùn)載率、降低垃圾轉(zhuǎn)運(yùn)頻率、節(jié)省垃圾運(yùn)輸費(fèi)用、改善交通擁擠狀況和消除清運(yùn)中的二次污染等。

4 結(jié) 論

智能分類垃圾箱可以篩選不同材料的垃圾，然后進(jìn)一步分類，篩選出利用性比較大的物品，從而變廢為寶，支持節(jié)能的發(fā)展，促進(jìn)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的健康發(fā)展，增強(qiáng)國(guó)家綜合實(shí)力。隨著市場(chǎng)的不斷延伸，智能化家居的不斷發(fā)展，以及人們對(duì)高品質(zhì)生活的向往，智能化家居將成為未來的主要家居模式，人們也必將緊跟時(shí)代的潮流，智能化家居在市場(chǎng)上將獨(dú)占鰲頭。

參考文獻(xiàn)：

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