基于多传感器的智能垃圾桶

2022-01-04徐瑞超胡艳凯田雨露郭乐乐

装备机械 2021年4期

□ 徐瑞超 □ 线晨 □ 胡艳凯 □ 田雨露 □ 郭乐乐

陕西国防工业职业技术学院机械工程学院西安 710300

1 设计背景

随着生产力的发展和科学技术的进步,人们产出的垃圾也越来越多。当前,全国各地都在推进垃圾分类处理。垃圾分类处理可以减小垃圾处理量,减少处理设备,降低处理成本,减少土地资源消耗,具有社会、经济、生态等方面的效益。垃圾分类处理能够减少占地,生活垃圾中有些物质不易降解,使土地受到严重侵蚀。垃圾分类处理去除能回收的、不易降解的垃圾,可以减少60%以上的垃圾数量[1-3]。垃圾分类处理能够减少环境污染,废弃的电池中含有金属汞、镉等有毒物质,会对人类产生严重危害,土壤中的废塑料会导致农作物减产,抛弃的废塑料被动物误食,会导致动物死亡。垃圾分类处理能够变废为宝,将垃圾中的一些物质回收再利用,既环保又节约资源[4-6]。

垃圾分类处理需要垃圾桶,现有的垃圾桶不能很好地检测垃圾桶中含有的垃圾,当垃圾塞满时,不能及时做出响应,影响后续垃圾的投入,同时影响周围的环境[7-10]。

为此,笔者设计了一种基于多传感器的智能垃圾桶,通过多组红外线发生器发射红外线,由感光板接收红外线,方便随时测量垃圾桶内部垃圾的容量、温度和气味,及时通知相关人员进行处理,提高垃圾桶和周围环境的舒适性。

2 结构

智能垃圾桶的结构如图1所示。

图1 智能垃圾桶结构

笔者设计的是一种可检测垃圾容量与自身状态的智能垃圾桶,内部设有检测模块,包括垃圾容量测量组件和垃圾桶状态测量组件。垃圾容量测量组件包括感光板和红外线发生器。

垃圾桶本体内部设有微处理器和定位芯片,在垃圾桶本体顶端设有无线传输装置和报警器,检测模块、定位芯片和定位芯片输入端实现电连接,无线传输装置、报警器和定位芯片输入端也实现电连接。垃圾桶本体内部设有滤板,滤板下方设有倾斜导板,倾斜导板最低端可以拆卸,设有聚水盒。垃圾桶本体顶端内部设有伸缩杆,伸缩杆底端安装有压板,压板下表面中央位置设有压力传感器,还设置有多组凸点。

垃圾桶本体顶端侧壁设有紫外线灭菌灯和垃圾投入口,在另一侧壁设有垃圾排出门,垃圾排出门上设有把手和安全扣,底端设有导轮。垃圾桶本体底端侧壁设有升降杆,升降杆底端设有固定爪。垃圾桶本体内部设有蓄电池。

3 工作原理

在智能垃圾桶中,多组红外线发生器发射红外线,感光板接收红外线,方便随时测量垃圾桶内部垃圾的容量。垃圾桶内部不同高度的垃圾会遮挡住不同高度的红外线发生器,通过感光板接收到红外线的高度来判断垃圾桶内部垃圾的容量。当垃圾桶内部的垃圾过高,超过额定容量时,通过无线传输装置将信息传输至控制中心,方便及时通知相关人员将垃圾桶中的垃圾收集转运,避免垃圾桶中的垃圾存储过多,影响后续垃圾投放,保证及时处理。

通过温度传感器随时测量垃圾桶内部的温度。当垃圾桶内部温度超过额定值时,及时传输信息至控制中心,通知相关人员前来查看,避免垃圾发酵产生高温,影响垃圾桶和周围的安全,同时避免垃圾桶内部垃圾自燃或因为外部火源等引燃垃圾产生危险,提高垃圾桶和周围环境的安全性。

通过臭气检测仪随时检测垃圾桶内部垃圾的气味。当臭气检测仪检测到垃圾桶内部的气味过臭或产生有害气味时,及时传输信息至控制中心,通知相关人员前来查看处理,避免垃圾桶气味影响周围环境的舒适度。

通过定位芯片及时标记每一个垃圾桶的位置,以便将装满的垃圾或有害的垃圾及时运输,保证安全性。

通过检测模块方便将垃圾桶中的垃圾容量和状态传输至控制中心,通知相关人员前来查看处理。当垃圾桶中的垃圾容量过多或状态异常时,通过报警器报警提醒,阻止人们继续投放垃圾。通过滤板使垃圾含有的水分漏下,再通过倾斜导板将水分聚集起来,汇入聚水盒,方便垃圾的固液分离,利于后续垃圾处理。

定时控制伸缩杆伸长压缩,通过压板将垃圾桶中的垃圾压实,利于扩大垃圾桶的存储量,同时避免垃圾堆积在靠近垃圾投入口的一侧,便于后续垃圾的投入。压力传感器随时测量压实的压力,控制压板的下降高度,方便对垃圾的压实,凸点提高压实的效果。定时开启紫外线灭菌灯对垃圾进行初步消毒,减少病菌和有害细菌的滋生、传播。垃圾投入口方便人们将分类好的垃圾投入垃圾桶内部,便于对垃圾收集,利于后续对垃圾的分类处理,减少垃圾对环境的影响。把手方便垃圾排出门的开启与关闭,安全扣保证垃圾排出门的锁紧。当需要将垃圾桶中的垃圾排出运输时,打开垃圾排出门,方便垃圾排出。当垃圾桶处于固定位置时,通过调节升降杆使固定爪紧紧抓住地面,保证垃圾桶放置稳定。导轮方便垃圾桶的移动,方便将垃圾桶中装满的垃圾转移到垃圾车上运走。蓄电池方便为各个电子元件供电,利于各个部件的正常工作,方便垃圾桶的使用。当蓄电池电量降低时,通过无线传输装置将信息传输至控制中心,方便相关人员及时查看处理,确保垃圾桶的使用性能。