垃圾桶溢滿(mǎn)處理設(shè)計(jì)

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。

1 系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)

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)

2 機(jī)械結(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。

3 電路部分紅外感應(yīng)簡(jiǎn)介

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。

4 垃圾桶內(nèi)部溢滿(mǎn)辨別

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。

5 垃圾桶的形狀設(shè)計(jì)

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

6 垃圾桶溢滿(mǎn)處理

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。

7 結(jié)束語(yǔ)

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。

參考文獻(xiàn)：

［1］葉廣源，熊正燁，李銘士，等.物聯(lián)監(jiān)控智能垃圾分類(lèi)桶的設(shè)計(jì)［J］.數(shù)字技術(shù)與應(yīng)用，2017（01）.

［2］龐志成.工業(yè)造型設(shè)計(jì)［M］.哈爾濱：哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版社，2002.

［3］何曉佑.人性化設(shè)計(jì)/現(xiàn)代十大設(shè)計(jì)理念［M］.南京：江蘇美術(shù)出版社，2001.

［4］戴禮驍，蔣陳苗，薛兵兵，等.太陽(yáng)能智能垃圾桶的設(shè)計(jì)［J］.電子技術(shù)，2013（12）.

［5］周蕙.新型智能垃圾桶的設(shè)計(jì)方案［J］.廣東工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)，2006（03）.