智能壓縮垃圾箱設計研究

姜宇 蔡征宇 楊洋 戰婧

摘 要：普通垃圾箱容納量有限，容易導致垃圾箱周圍環境既不美觀，又易滋生細菌。利用智能壓縮裝置使垃圾體積減少剩余空間增大，從而使得垃圾箱可以容納更多垃圾，適宜擺放在垃圾生產量較多的居民區與城市繁華區。

關鍵詞：智能;壓縮式;垃圾箱

1 概述

近幾十年來，在工業化、網絡化、全球化的背景下我國經濟高速發展，城市人口日益增長，城市范圍逐漸擴大，同時各大城市的市政管理與公共服務壓力與日俱增。在人多地少的城市商業繁華區中垃圾增長速率過快這一現象尤其突顯，由于人流量較大，普通垃圾箱容納量有限，從而使得垃圾經常灑落在垃圾箱周圍，嚴重有損城市形象，同時容易滋生細菌，導致各類疾病的快速傳播，為清理這些垃圾往往會花費較多的人力且效果并不理想。對于城市居民區，雖有集中的垃圾收集點，但由于環衛工人一般都定時清理垃圾，對于人口集中居住的地方，時常存在垃圾遍地的現象。

將垃圾壓縮是常用的增加容納空間的垃圾處理方法，但目前主要在垃圾車及垃圾中轉站應用，而很少應用于普遍存在的垃圾箱中。隨著社會的發展以及技術的進步，在寸土寸金的城市，利用智能壓縮垃圾箱增加有限空間的利用度，快速有效的收集垃圾，對于保持環境整潔、維護城市形象，保護公民身體健康具有重要意義。

2 設計思路與結構

2.1 設計思路

現代社會新興電子、信息技術層出不窮，成本日益降低，使得各式智能裝置越來越多的出現在人們的日常生活中。利用各類集成電路、電子元器件、傳感器等組裝智能垃圾壓縮箱，通過感知環境、控制馬達等來反饋、影響裝置。利用壓縮裝置及時將收集的垃圾壓縮、騰空，增加其容量，將智能壓縮垃圾箱放置在垃圾生產量較多的地方，能夠減少環境污染和疾病傳播。

2.2 垃圾箱結構

智能壓縮垃圾箱基本結構。頂部設置煙灰缸，防止煙頭直接被扔進垃圾箱內，引發垃圾著火。壓縮裝置可自動判別垃圾儲量并自行壓縮。垃圾投入口配備安全擋板，在進行壓縮作業時，安全擋板隨壓縮裝置降下封閉垃圾投入口，從而起到安全保護的作用。垃圾桶底部安裝止回閥與收集管，防止垃圾箱內水分堆積導致污水外流污染環境。垃圾箱底部連接固定充電樁用以給系統供電同時穩固垃圾箱。

2.3 壓縮系統

壓縮裝置是智能壓縮垃圾箱最重要的系統。控制版面可以選擇Arduino電路板，同時使用Arduino的編程語言來編寫程序。通過連接超聲波傳感器檢測垃圾桶內垃圾高度，獲取反饋信號，進而控制電動伸縮桿來回運動，同時實現壓縮板對垃圾的體積壓縮，當垃圾數量達到桶內容量最大值時，桿件鎖死。

超聲波具有的穿透性可以使它在高污染的環境中正常工作，避免了如光電傳感器的鏡頭污染等問題。超聲波傳感器可以感知垃圾高度進而引導電動伸縮桿對垃圾進行壓縮作用，而且超聲波特有的回聲使得傳感裝置對進入垃圾桶內物體有不同反應（碰到活動物體能產生多普勒效應）從而使得控制版面反應，停止壓縮工作，以保證人的安全。

3 創新性與發展前景

本設計將在垃圾車等大型裝置和設施中應用較廣泛的垃圾壓縮技術引用到更具普遍性的垃圾箱中，利用先進的集成電路、傳感器等技術實現垃圾的智能壓縮控制，為環衛工人減輕工作量同時更好的維護了環境的整潔。垃圾箱配備的超聲波傳感器可自動判斷垃圾儲量自行壓縮，對人有絕對的安全保護措施，符合安全人機工程概念，可結合物聯網進行智能操控。

隨著社會的發展和科技的進步，人力成本逐步提升，人工智能化的各種產品裝置日益滲入人們的生活中。智能壓縮垃圾箱能夠更好更高效地收集垃圾，保障使用者的安全，減少環衛工人的工作量，價格適中，具有很大的市場與發展前景。

4 結論

智能壓縮垃圾箱能夠自動感知垃圾的存在并對其進行壓縮，增加有限空間的利用度，符合安全人機工程概念。智能壓縮垃圾箱的廣泛推廣與使用對于增加垃圾收容量，節約人力成本、維護環境整潔具有重要意義。

參考文獻：

[1]馬宗正，彭勁周，王清臣，王凱飛，張乾助.移動式垃圾壓縮站控制系統設計[J].制造業自動化，2019（1）：122-126.

[2]蔣伍.智能垃圾收集箱設計[J].科技風，2016（7）：172.

[3]劉虎.智能環保型垃圾壓縮中轉站應用介紹[J].專用車與零部件，2017（02）：38-45.

[4]阮鑫.智能垃圾回收裝置[J].科技創新與應用，2017（16）：74.