校園智能環保可壓縮式垃圾桶設計

黃璐 王樂 袁永祥 馬文婷 徐爽 張彩虹

摘 要：校園垃圾點往往放置一些大垃圾桶，占地面積較大。但因為學生投放垃圾時間較集中，短時間內投入量較大，容易出現垃圾桶并未裝滿卻溢出、散落堆積于桶旁的虛滿現象，而這又不能及時反饋給清潔人員前往清理，導致出現校園環境衛生差，飄散異味等問題。通過校園智能環保可壓縮式垃圾桶的設計解決了校園垃圾桶滿溢問題并且相對于傳統垃圾桶增加了太陽能供電、警示燈提醒以及反饋裝置等模塊，更加的智能與人性化。此設計在一定程度上改善了校園衛生狀況、校園環境的舒適程度、師生對校園的滿意度以及幸福度。

關鍵詞：校園衛生;垃圾桶;結構設計;壓縮裝置

校園是指用圍墻劃分出某學校可供使用范圍（包括教學活動、課余運動、學生和某些與學校相關人員日常生活）內的區域，是青少年生活中一塊必不可少的區域。校園最顯著的特點是人口密集，伴隨著就是人為制造的垃圾數量顯著多于社會其他區域，這在一定程度上會造成校園生態系統不小的破壞，從而影響著活動于校園生活的老師與學生的生活健康。校園垃圾隨時都在產生，垃圾桶是作為暫時統一儲存垃圾的媒介，我們常常發現，校園內的垃圾桶總是呈現滿溢狀態，甚至未裝滿卻溢出、散落堆積于垃圾桶旁的虛滿現象，影響著校園的美觀，而這又不能及時反饋給清潔人員及時去清理，造成環境的二次污染，導致校園環境衛生差，充滿異味等問題。本項目通過校園智能環保可壓縮式垃圾桶的設計，設計一種集壓縮、警示、照明、反饋為一體的智能環保垃圾桶，這將大大緩解校園環境，提高師生生活的滿意指數。

1 系統總體結構

本項目設計了校園智能環保可壓式垃圾桶。校園智能環保可壓式垃圾桶通過壓縮設計可以解決垃圾桶的虛滿問題，增加垃圾桶所裝垃圾量;通過增加反饋系統可以反饋清潔人員及時前往清理裝滿的垃圾桶，提高清潔人員的工作效率，并能根據清理頻率預估各區域垃圾投放量，從而合理安排垃圾桶的放置數量;通過設計警示燈可以在裝滿后發出警示，提醒投放垃圾的人員不再往此桶投放垃圾，避免溢出的現象發生;通過安裝照明燈，便于垃圾桶的夜晚使用。其整體結構分為機械結構部分以及電子電路結構。機械結構包括智能環保可壓縮式垃圾桶的結構與形狀，也包含了桶身的設計材料和內部的可壓縮裝置等。電子電路結構包括內部的線路連接、紅外線傳感器、重力傳感器裝置以及照明裝置。系統總體結構如下圖所示。

2 機械結構

機械結構采用金屬不銹鋼作為支撐機架，桶體采用塑料制作目的是為了防止過酸或過堿的腐蝕，同時也防止高溫破壞桶體，筒體的外形依然延續傳統的圓柱體，因為在相同的面積材料下，制作圓柱體所擁有的體積是最大的，節約成本。其中，最重要的機械結構當屬智能環保可壓縮式垃圾桶內部的壓縮桿以及壓縮電機了。壓縮電機提供壓縮桿壓縮的動力，當垃圾桶達到虛滿時，壓縮電機啟動，壓縮桿壓縮，達到一定壓力時，壓縮桿回到初始狀態。下一次虛滿時，壓縮電機及壓縮桿重復上訴操作，直至桶體內垃圾所產生的壓力與壓縮桿壓縮時產生的壓力一致時，警示燈發出警示，提醒投放垃圾的人員不再往此桶投放垃圾，避免溢出的現象發生。

3 電子電路結構

校園智能環保可壓式垃圾桶通過紅外傳感器檢測垃圾裝滿后，自動啟動電機使壓板向下壓縮，同時利用壓力傳感器進行檢測，當達到壓力值上限后，電機反向啟動帶動壓板恢復原位，壓縮數次，直到壓力傳感器感應到垃圾飽和后電機不再壓縮。之后提醒裝置啟動，警報燈亮起，提醒清潔人員清理，并警示路人此垃圾桶已滿不能再投放垃圾。每個垃圾桶與反饋系統連接，在反饋系統中每個垃圾桶有編號，當垃圾桶裝滿時反饋系統上會顯示提醒此編號垃圾桶已滿，清潔人員可前往清理此編號垃圾桶。反饋系統可以記錄反饋各個區域垃圾桶的裝滿情況和清理頻率，根據此數據可以預估各區域垃圾投放量，從而更加合理的對垃圾桶在某區域擺放數量進行調整。另在垃圾桶上安裝太陽能電池板用于提供垃圾桶的系統電力，剩余的電量用于夜晚的照明，便于晚上投放垃圾，達到一舉多得的效果。當這些裝置通過線路連接，有機組合，便形成了智能環保可壓式垃圾桶的基本模型。

4 智能環保可壓式垃圾桶溢滿辨別

在智能環保垃圾桶上端安裝紅外線感應器，通過紅外線感應技術，感應垃圾裝滿，啟動電機，壓板向下壓縮，壓力傳感器位于垃圾桶底部，當壓力傳感器達到最大壓力值時，壓板恢復原位。設置的壓力傳感器的最大值是通過多次試驗得出來的，一個是保證這個壓力不會對垃圾桶底部造成任何損壞，二是當垃圾桶內部多次壓縮后，桶內垃圾能自行達到此壓力值，這就保證了這垃圾桶壓縮次數是有限的，并且最后一次壓縮時，壓縮桿并沒有施加壓力就已經達到壓力傳感器設置的值。

5 反饋系統設計

與反饋系統連接，運用大數據處理技術在垃圾滿時，在系統中顯示裝滿垃圾的垃圾桶編號，及時將信息反饋給清潔人員，提高工作效率。除此之外，經過大數據分析，可以得出不同區域的垃圾流量，調整不同區域垃圾桶的擺放數量。還有一種通過警示燈的點亮進行反饋，位于垃圾桶上端的警示燈在垃圾達到一定的壓力后就會亮起紅燈，這提醒丟垃圾的人及清潔人員此垃圾桶已滿。這兩種信息的反饋能有效、快捷地處理垃圾已滿的狀況，在傳統的依靠巡查耗費大量的人力、物力，且收效甚微上得到很大的改善。

6 結語

校園智能環保可壓縮式垃圾桶設計，通過其新型的結構設計、紅外線感應、內部垃圾裝滿壓縮系統及反饋系統，有效解決校園內垃圾桶常常出現的虛滿問題及垃圾桶裝滿后不能及時清理的問題，從而改善了校園環境，也在一定程度上降低了人力物力的損耗。

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