李 達(dá),包從望,李立業(yè),向云祥,王雙龍
(六盤(pán)水師范學(xué)院,貴州 六盤(pán)水 553000)
中國(guó)的城市發(fā)展越來(lái)越快,城市人口越來(lái)越多,我國(guó)雖是一個(gè)地理大國(guó),但是我國(guó)人口眾多,且大多數(shù)地域并非平整更多的地形是丘陵、坡地的不適宜建設(shè)居住的地勢(shì),同時(shí)淡水、耕地不足,所以,城鎮(zhèn)化是我國(guó)發(fā)展趨勢(shì),中國(guó)城鎮(zhèn)化的步伐越來(lái)越快的同時(shí),近幾年來(lái)的城市化比率不斷升高,速度遠(yuǎn)高于世界平均水平。但是城市的發(fā)展對(duì)于各種資源需求很大,給生態(tài)系統(tǒng)造成了很大的負(fù)擔(dān),也給生態(tài)系統(tǒng)造成了不小的破壞。其中,城市垃圾不僅破壞了生態(tài)環(huán)境而且還制約著城市的發(fā)展、影響著人們的生活健康,如果能夠充分利用城市垃圾,不但可以減少對(duì)生態(tài)的破壞,還可以為當(dāng)?shù)貛?lái)較好的經(jīng)濟(jì)效益。城市中的垃圾隨時(shí)隨地都在產(chǎn)生,垃圾桶是垃圾臨時(shí)統(tǒng)一堆放的地方,我們常常發(fā)現(xiàn),城市垃圾桶總是溢滿(mǎn)狀態(tài),造成環(huán)境再次污染,可這并非無(wú)人管理,而是不同地方的垃圾產(chǎn)生的量不同,如果依靠巡查將會(huì)耗費(fèi)大量的人力、物力,且收效甚微。由此可見(jiàn),城市垃圾桶保持“空”的狀態(tài)及時(shí)處理其溢滿(mǎn)問(wèn)題是城市環(huán)境清潔及生態(tài)安全的保障。
對(duì)于能夠處理溢滿(mǎn)狀況的垃圾桶,其整體分為機(jī)械結(jié)構(gòu)部分以及電子電路部分。機(jī)械結(jié)構(gòu)部分包含了垃圾桶的結(jié)構(gòu)與形狀,也包含了垃圾桶的材料制作等。溢滿(mǎn)垃圾桶還包括了紅外感應(yīng)裝置,這樣的垃圾桶能夠感應(yīng)到桶內(nèi)垃圾狀態(tài),從而使桶蓋閉合紅色警示燈點(diǎn)亮,告知路人垃圾桶已經(jīng)處于溢滿(mǎn),扔垃圾需要到下一處,同時(shí),也保證了垃圾桶的臭味不會(huì)傳出,進(jìn)而對(duì)城市的美觀(guān)造成影響。當(dāng)紅色警示燈點(diǎn)亮?xí)r,垃圾桶內(nèi)的信號(hào)發(fā)射裝置便會(huì)發(fā)出信號(hào),及時(shí)告知溢滿(mǎn)垃圾桶的位置及其情況,使城市環(huán)衛(wèi)部門(mén)告知最近的環(huán)衛(wèi)工人及時(shí)處理。為了保證電子裝置能長(zhǎng)期正常運(yùn)行,在垃圾桶上加裝了太陽(yáng)能板為其充電,這樣的應(yīng)用可以更加有效地對(duì)垃圾進(jìn)行處理,減少了人力、物力的消耗,這將是城市發(fā)展的必然趨勢(shì)。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖1所示。

圖1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)
機(jī)械結(jié)構(gòu)采用金屬不銹鋼作為支撐機(jī)架,桶體采用塑料制作目的是為了防止過(guò)酸或過(guò)堿的腐蝕,同時(shí)也防止高溫破壞桶體。為了保證箱體蓋的開(kāi)合,采用螺桿傳動(dòng),通過(guò)伸縮的往返實(shí)現(xiàn)對(duì)桶蓋的閉合,當(dāng)有人靠近并需要投放垃圾時(shí),紅外傳感器將會(huì)檢測(cè)出此狀況,發(fā)出指令驅(qū)動(dòng)電機(jī)啟動(dòng)讓螺桿傳動(dòng),從而實(shí)現(xiàn)對(duì)桶蓋的閉合控制。有很多種機(jī)械傳動(dòng)裝置將步進(jìn)電機(jī)的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)化為桶蓋的閉合運(yùn)動(dòng),比如絲杠傳動(dòng)、繞線(xiàn)機(jī)構(gòu)、氣壓升降系統(tǒng)等,皮帶傳動(dòng)損耗多,容易故障,繞線(xiàn)機(jī)構(gòu)雖然原理簡(jiǎn)單,但可靠性差。所以,綜合考慮經(jīng)濟(jì)性、可靠性、低故障等各種因素,應(yīng)采用螺桿傳動(dòng)實(shí)現(xiàn)桶蓋閉合。垃圾桶設(shè)計(jì)圖如圖2所示。
目前的紅外感應(yīng)智能垃圾桶主要分為2類(lèi):①簡(jiǎn)易、方便使用的家用式垃圾桶。這類(lèi)垃圾桶輕巧、方便,適合用于家居生活。②體積很大的垃圾桶,這一類(lèi)垃圾桶儲(chǔ)存空間比較大,一般用在需要大容量和日常產(chǎn)生大量垃圾,且垃圾桶需要耐用的場(chǎng)所,比如學(xué)校、小區(qū)廣場(chǎng)、餐館等場(chǎng)合。紅外感應(yīng)對(duì)垃圾收集是通過(guò)掃描垃圾,然后根據(jù)人與垃圾桶的距離以及人的手部動(dòng)作來(lái)判斷是否打開(kāi)垃圾桶蓋,垃圾桶使用時(shí)通過(guò)內(nèi)部電容實(shí)現(xiàn)對(duì)垃圾桶蓋的閉合,適用于延時(shí)處理。在人或動(dòng)物接近垃圾桶時(shí),紅外線(xiàn)就對(duì)人或動(dòng)物等進(jìn)行檢測(cè)。此時(shí),延時(shí)電容開(kāi)始工作,在接近垃圾桶之后,依據(jù)人或動(dòng)物的動(dòng)作來(lái)決定閉合。一般而言,垃圾桶反應(yīng)時(shí)間設(shè)計(jì)為5 s,這樣的設(shè)計(jì)可以避免行人經(jīng)過(guò)時(shí)垃圾桶蓋的突然閉合,垃圾桶類(lèi)的臭味漫出影響行人通行以及對(duì)環(huán)境造成不必要的二次污染。而垃圾桶的內(nèi)部應(yīng)該有電路保護(hù)系統(tǒng),起到防水的作用,同時(shí),還應(yīng)設(shè)有煙灰缸等功能,能夠方便抽煙的行人丟棄煙頭,保護(hù)環(huán)境。
溢滿(mǎn)垃圾桶內(nèi)不但擁有外部檢測(cè)紅外感應(yīng),內(nèi)部還需要有重量檢測(cè)裝置、內(nèi)部容積的檢測(cè)裝置。這兩種裝置檢測(cè)需要與電路設(shè)備連接,同時(shí),垃圾桶的垃圾信息的判斷主要通過(guò)這兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn)決定,當(dāng)體積達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)值時(shí),就需要再次判斷內(nèi)部質(zhì)量。如果質(zhì)量達(dá)到標(biāo)準(zhǔn),則說(shuō)明垃圾已滿(mǎn),應(yīng)避免體積過(guò)大、彈性狀況,實(shí)現(xiàn)低浪費(fèi)和損耗。當(dāng)達(dá)到溢滿(mǎn)標(biāo)準(zhǔn)時(shí),經(jīng)過(guò)電路給出信號(hào)驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī),從而控制垃圾桶蓋的閉合。
垃圾桶的外形一般分為開(kāi)蓋和一體兩種形式,開(kāi)蓋形式比較簡(jiǎn)單,常可見(jiàn)于家居使用;而一體形式的大部分適用于公共場(chǎng)合,主要是為了方便垃圾的處理。垃圾桶的高度設(shè)計(jì)一直是垃圾桶設(shè)計(jì)的難點(diǎn)。如果高度過(guò)低,則行人丟垃圾時(shí)需要彎腰,一些人為了方便就亂丟亂扔,這樣會(huì)造成二次污染;過(guò)高的設(shè)計(jì)會(huì)讓行人直接不愿丟入垃圾桶或直接丟在垃圾桶下面。經(jīng)過(guò)大量的調(diào)查,垃圾桶一般設(shè)計(jì)高度為1.65 m最為合適,同時(shí),需要設(shè)計(jì)成小口大肚型,以防垃圾異味漫溢。當(dāng)然垃圾桶的設(shè)計(jì)在滿(mǎn)足以上的要求時(shí),并不是都是一種制式,這也需要根據(jù)不同區(qū)域、環(huán)境、場(chǎng)合而設(shè)計(jì),比如在學(xué)校選擇五彩彩虹顏色、在廣場(chǎng)選擇紅色和藍(lán)色桶體,因?yàn)檫@兩種顏色鮮艷,容易讓行人識(shí)別。但可回收垃圾更應(yīng)該多使用綠色渲染,而游樂(lè)場(chǎng)等可設(shè)置為卡通形狀的桶體等。

圖2 垃圾桶設(shè)計(jì)圖
當(dāng)垃圾桶達(dá)到溢滿(mǎn)指標(biāo)后,垃圾桶會(huì)亮起二極管紅色警示信號(hào)燈,以提醒路人垃圾桶已滿(mǎn),無(wú)法再投放垃圾,垃圾桶桶蓋因?yàn)椴竭M(jìn)電機(jī)的啟動(dòng)帶動(dòng)桶蓋關(guān)閉。同時(shí),信號(hào)發(fā)射器發(fā)射信號(hào)給城市環(huán)保部門(mén),告知其所在位置以及已滿(mǎn)情況,并通知距離最近的環(huán)衛(wèi)工作者,讓環(huán)衛(wèi)工作者及時(shí)處理已經(jīng)溢滿(mǎn)的垃圾桶,這樣就能有效、快捷地處理垃圾已滿(mǎn)的狀況。
垃圾箱人性化的設(shè)計(jì)思想理念是非常重要的,垃圾桶的設(shè)計(jì)不僅要考慮其實(shí)用性,更要考慮人的因素,就是要讓人看著舒適可觀(guān),在人們物質(zhì)生活水平提高的前提下,人們的追求也慢慢提升到了精神層面。垃圾桶不僅要滿(mǎn)足人們的基本生活需要,還要附有人文藝術(shù)氣息,提高人們的審美觀(guān)念,讓人們感覺(jué)到舒適、身心愉悅。綜上所述,垃圾桶溢滿(mǎn)處理系統(tǒng),通過(guò)其新型的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)以及紅外感應(yīng)及內(nèi)部垃圾溢滿(mǎn)系統(tǒng)與溢滿(mǎn)通知系統(tǒng),使城市生活垃圾處理得到有效的解決,降低了人力物力的損耗,有效解決了城市污染環(huán)境和環(huán)境破壞問(wèn)題,同時(shí)這也是城市發(fā)展的奠基石,對(duì)于未來(lái)城市發(fā)展至關(guān)重要,是城市走向強(qiáng)盛、環(huán)保的必經(jīng)之路。
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