基于綠色設計理念下垃圾清潔器的設計研究

修誠龍　司藝雯　李奧然　王婭璇

摘 要：海洋是人類生存和發展的重要支撐，但隨著人類活動的增加，海洋環境受到了極大的破壞，垃圾成為了一個嚴重的問題。文章介紹一種自動化海洋垃圾清洗裝置，該裝置具有智能清潔的功能，可以有效地清潔海洋垃圾，保護海洋環境。從多個角度解釋裝置的優勢和特點，揭示了海洋垃圾清潔技術的現狀和未來發展趨勢。

關鍵詞：海洋；生態環境；清潔設備；未來發展

一、引言

保護海洋對于維護地球生態平衡、保障人類福祉、促進經濟發展以及推動科學研究等方面具有重要意義。為了實現這些目標，我們需要采取行動來保護海洋環境和資源，包括減少污染、控制捕撈、保護生物多樣性等措施。2018年3月8日，中共中央總書記、國家主席、中央軍委主席習近平在參加十三屆全國人大一次會議山東代表團審議時強調，海洋是高質量發展戰略要地。要加快建設世界一流的海洋港口、完善的現代海洋產業體系、綠色可持續的海洋生態環境，為海洋強國建設作出貢獻。近年來，《全國海洋經濟發展“十四五”規劃》、《“十四五”海洋生態環境保護規劃》等政策文件，為海洋強國目標指明方向。習近平總書記指出：“中華民族向來尊重自然、熱愛自然，綿延5000多年的中華文明孕育著豐富的生態文化。”中國古代“天人合一”的生態理念是中華傳統海洋生態文明觀的哲學基礎，由此引發的敬畏海洋、尊重海洋、保護海洋的生態意識，滲透于海洋資源管理、海洋習俗與信仰，形成了海洋生態審美觀念、海洋生態保護觀念以及海洋生態和諧觀念。

保護海洋環境是一項長期而艱巨的任務，需要全人類共同努力。與此同時，加強國際合作和提高公眾意識也是保護海洋環境的關鍵因素之一。通過采取綜合性的措施和方法，可以有效保護海洋環境，實現環境的可持續發展。由此產生出了一系列的海洋清潔裝置。

二、國內外海洋垃圾清潔裝置研究現狀

（一）國內研究現狀

在海洋垃圾清潔器裝置的設計方面，國內學者提出了多種不同的設計方案。這些設計主要針對垃圾的收集、分離、壓縮和轉運等環節進行優化。其中，重點是提高清潔器的效率和效果，同時降低其運營成本。除此之外，設計還考慮了清潔器的可維護性和可操作性，以確保其在不同環境下的適應性。

國內學者在能源供應與節能方面也進行了廣泛的研究，提出了一些實用的節能方案。例如，利用太陽能、風能等可再生能源為清潔器提供動力，可以降低運營成本并減少對環境的影響。

（二）國外研究現狀

國外主要研究海洋垃圾探測技術，海洋垃圾探測技術是清潔裝置研究的重要前提。目前，國外在這方面的研究主要集中在光學成像技術、聲學探測技術和化學分析技術等。其中，光學成像技術如高光譜成像技術能夠實現海洋垃圾的遠距離探測和分類識別。聲學探測技術則可以通過對海洋垃圾的聲學特征進行分析，實現垃圾的定位和跟蹤。化學分析技術則可以通過對海洋垃圾的化學成分進行分析，為清潔裝置的設計提供依據。

近年來，許多國家和科研機構都在積極研發海洋垃圾清潔器。這些清潔器大致可以分為兩類：被動式和主動式。被動式清潔器主要依靠水流和浮力來收集漂浮在海面上的垃圾，而主動式清潔器則通過機械臂、過濾網等裝置來清理海底垃圾。目前，一些被動式清潔器已經進入商業化階段，而主動式清潔器還在進一步研發中。

目前，海洋垃圾清潔器已經在全球范圍內得到廣泛應用，為解決海洋垃圾問題發揮了積極作用。在應用過程中，海洋垃圾清潔器也暴露出一些問題，如設備部署和維護成本較高、對海洋環境可能產生負面影響等。針對這些問題，一些國家和地區正在加強政策支持，推動清潔器的普及和應用。例如，政府提供了財政補貼、稅收優惠等政策措施，鼓勵企業和個人參與海洋垃圾清理工作；同時加強監管力度，規范清潔器的使用和操作，以保障海洋生態環境的可持續發展。

三、海洋衛士垃圾清潔器創新應用研究

（一）自動化海洋垃圾清潔器的工作原理以及優點

通過過濾網和收集槽的結構，首先攔截和收集垃圾，將收集到的垃圾送入垃圾壓縮裝置，進行壓縮減容，將壓縮后的垃圾送入垃圾分類裝置，達到一個分類收集的作用，最后通過GPS定位系統和遙控系統，實現設備的遠程監控。

自動化海洋衛士清潔器利用太陽能和波浪能儲存能源，為設備提供電力，一個帶有過濾網和收集槽的垃圾收集裝置結構前端，當設備行經海面時，垃圾會通過過濾網被攔截，并落入收集槽中，等垃圾滿載，啟動警報系統，通知操作人員及時清理，進行垃圾分類和垃圾壓縮，減少垃圾的體積，便于后續的回收和處理。除此之外，設備還具備自我維護功能和自動清潔系統，可以在工作過程中進行自我檢測和維護，保證設備的正常運轉。

（二）海洋垃圾清潔器的優勢

首先可以提高清潔效率，降低人力成本；其次清潔器采用機器可視化技術，能精準識別垃圾及具體位置，避免誤判；機器采用的是機械化清洗，不會對水環境造成二次污染，能夠更加高效地清理海洋垃圾，進而保護海洋動物和生物的生存環境，減少垃圾對海洋生物的危害。總體而言，自動化海洋垃圾清潔器既可以提高清理效率，降低成本，又可以保護海洋環境，維護生態平衡。

四、總結與展望

雖然海洋垃圾清潔器具有許多優點，但實際應用中仍存在一些挑戰和問題，比如：設備的研發和應用需要較高的技術支持，需要不斷改進和完善技術；設備的生產成本較高，需要尋找資金支持來推廣應用；運行和管理需要專業人員進行維護和管理，需要加強人員培訓和管理；在復雜的環境條件下可能需要適應性改進和提高穩定性。

隨著技術的不斷進步和社會對環保問題的關注度不斷提高，清潔器的應用范圍和應用領域也將不斷擴大。通過提高清潔器的性能和效率，減少對環境的污染和破壞，保護海洋生態系統的平衡和可持續發展，將對人類和地球的未來產生深遠的影響。

作者簡介：修誠龍（1997—），男，漢族，山東青島人，工作單位：河北外國語學院學院，職稱：助教，碩士學位，專業：工業設計工程，研究方向：視覺傳達設計；司藝雯（2003—），女，漢族，河北石家莊人，河北外國語學院計算機學院，22級在讀專科生，專業：工業設計；李奧然（2003—），男，漢族，河北秦皇島人，河北外國語學院計算機學院，22級在讀專科生，專業：動漫制作技術；王婭璇（2004—），女，漢族，河北唐山人，河北外國語學院計算機學院，22級在讀專科生，專業：動漫制作技術。