张建　李红升

摘 要：通过对环保、节能垃圾箱设计研究，对垃圾源头处理方案进行了规划设计与分析，完成了垃圾箱垃圾自动压缩及智能控制方案规划工作，对城市公共垃圾处理问题的解决具有一定的指导意义。

关键词：垃圾处理；垃圾箱；自动压缩；智能控制

垃圾污染在自然界是一大污染，它污染水源、污染大气，甚至危害生命。拥有绿色生活环境是现代生活追求的目标，生活环境的优劣是人民文明进步的标志，环境卫生的好坏决定着城市文明的程度。资料显示：目前我国城市垃圾的年产量大约为1.5亿吨，垃圾处理多采用垃圾箱收集，垃圾车转运，垃圾处理厂处理方式。在垃圾箱收集，垃圾车转运环节，基本是露天散放工作，这种工作方式不仅容易造成亏载，效率低下，而且极易造成环境二次污染。

城市生活垃圾的成分特点是垃圾密度降低、可压缩性强，采用常规的垃圾转运方式容易造成亏载。所以，降低垃圾清运费用是降低整个城市垃圾处理处置费用的关键。如何解决垃圾处理中存在的环保、节能问题呢？我们考虑可以从垃圾处理源头想想办法。改变传统垃圾箱结构，即采用具有自动压缩功能的垃圾箱，在垃圾处理源头完成垃圾压缩脱水，以方便垃圾转运，同时垃圾箱可进行自动消毒处理，避免对周围环境造成污染。

垃圾源头压缩可以很好地解决垃圾运输中的亏载问题，更可有效地提高垃圾运载效率、降低垃圾转运频率、节省垃圾运输费用、改善交通拥挤状况和消除清运中的二次污染等，是城市生活垃圾实现减量化的发展方向。由于在垃圾箱内即完成了垃圾的压缩处理，实现了垃圾处理的环保、节能需求，可以肯定，这样的垃圾箱得到推广应用，势必对我们构建文明社会有着重要而深远的意义。

目前，国内外已有部分可压缩的垃圾箱产品设计与研究，然而大部分可压缩的垃圾箱都是采用人力压缩垃圾，没有实现垃圾压缩的自动可控，这就大大限制了压缩垃圾箱在公共环境中的应用与推广。

在对可自动压缩处理的垃圾箱结构设计研究中，我们注意到：由于垃圾箱受到自身体积制约，在实现垃圾自动压缩处理功能中，必须利用一种可控伸缩机构，在垃圾非压缩工作状态，该机构占用较小的体积空间，而在垃圾压缩工作时，该机构又具有较大的伸长行程，同时该机构具有一定的承压能力，不会轻易受压变形或者停止运动，这样的机构才能达到节省空间和高效完成垃圾压缩的工作目标。

我们认为，利用板压方式将垃圾压缩为扁平状是一种较为理想的垃圾压缩方式，为保证压缩板工作行程，同时节省压缩机构工作空间，压缩机构宜采用剪叉式伸缩结构，如图所示。该机构是目前较为成熟的伸缩机构，具有体积小，行程长，速度稳定等优点。

为实现垃圾自动压缩处理，垃圾箱箱体上支架固定驱动电机，驱动电机连接螺杆，由螺旋机构带动剪叉式伸缩结构左侧可移动铰链，实现剪叉式伸缩结构伸展与收缩运动。当剪叉式伸缩结构伸展时，带动垃圾箱压缩板向下运动，实现垃圾压缩处理，垃圾压缩完成，剪叉式伸缩结构收缩，垃圾箱压缩板返回。

垃圾自动压缩处理的另一个关键问题是智能控制，包括垃圾投放智能控制与垃圾压缩智能控制两部分。垃圾箱的顶部可设有红、绿两种颜色的指示灯，分别显示垃圾箱为“满”和“空”状态，使垃圾箱使用状态一目了然。当垃圾箱未装满时，绿色指示灯点亮，可进行垃圾投放及压缩工作。当垃圾箱装满之后，红色显示灯点亮，垃圾投放及压缩功能自动关闭。

垃圾投放智能控制可通过信号检测电路模块检测到探测范围内有人进入时，经过芯片控制中心模块的分析处理后启动控制电路模块做出开盖、关盖等相应动作。若在设定时间内无人进入探测范围内或探测范围内无信号触发时，开始启用单片机特有的休眠功能，从而大大减少了能源的浪费。休眠过程中若有人走进探测范围内，单片机会被唤醒，并将以前关闭电源的电路重新通电进入正常工作状态。

当垃圾投放入垃圾箱中后，由位置传感器测定已投放垃圾是否超过垃圾压缩后极限位置，如果已投放垃圾位置超过垃圾压缩后极限位置，启动垃圾压缩机构进行垃圾压缩操作，当垃圾压缩至极限位置时，垃圾箱红色指示灯点亮，此时垃圾箱投放智能控制将自动关闭垃圾箱开盖功能，以避免垃圾过度投放造成垃圾箱压缩机构的损坏。

此外，垃圾箱还可配备GPS定位模块和GPRS通信模块，可将智能垃圾箱状态信息实时与控制中心和监控平台相连接，当垃圾箱处于装满状态时，及时自动发送信号让搬运车进行处理。

为更好体现环保、节能理念，该垃圾箱可采用太阳能及普通电源双模工作方式，当垃圾箱放置在室外时，使用太陽能作为驱动动力源；如果垃圾箱放置在光照不足的室内，则可采用普通电源作为驱动动力源。

总之，通过城市垃圾源头减量与智能管理，有效降低城市垃圾周转量与汽车转运成本，节能减排，贡献低碳经济势在必行。倡导融太阳能可再生能源技术与环境保护于一体，倡导绿色能源与低碳经济方式解决城市垃圾，源头减量化的回收与物流装载，具有一定的经济、社会与环境效益。智能压缩垃圾箱将为人类创造一种新的生活形态，使人类社会进入一个节约能源减少污染的时代。

参考文献：

[1]李忠东.德国小区的垃圾箱[J].中外企业文化，2006（6）

[2]赵天菲，王鸿翔.自动压缩垃圾的垃圾桶[J].中国科技信息，2013（6）

[3]金志敏等.自动压缩打包装袋垃圾桶的研制[J].上海工程技术大学学报，2010（6）

[4]胡家秀，陈峰.机械创新设计概论[M].机械工业出版社，2005

（作者单位：天津渤海职业技术学院）