智能压缩垃圾箱设计研究

姜宇 蔡征宇 杨洋 战婧

摘 要：普通垃圾箱容纳量有限，容易导致垃圾箱周围环境既不美观，又易滋生细菌。利用智能压缩装置使垃圾体积减少剩余空间增大，从而使得垃圾箱可以容纳更多垃圾，适宜摆放在垃圾生产量较多的居民区与城市繁华区。

关键词：智能;压缩式;垃圾箱

1 概述

近几十年来，在工业化、网络化、全球化的背景下我国经济高速发展，城市人口日益增长，城市范围逐渐扩大，同时各大城市的市政管理与公共服务压力与日俱增。在人多地少的城市商业繁华区中垃圾增长速率过快这一现象尤其突显，由于人流量较大，普通垃圾箱容纳量有限，从而使得垃圾经常洒落在垃圾箱周围，严重有损城市形象，同时容易滋生细菌，导致各类疾病的快速传播，为清理这些垃圾往往会花费较多的人力且效果并不理想。对于城市居民区，虽有集中的垃圾收集点，但由于环卫工人一般都定时清理垃圾，对于人口集中居住的地方，时常存在垃圾遍地的现象。

将垃圾压缩是常用的增加容纳空间的垃圾处理方法，但目前主要在垃圾车及垃圾中转站应用，而很少应用于普遍存在的垃圾箱中。随着社会的发展以及技术的进步，在寸土寸金的城市，利用智能压缩垃圾箱增加有限空间的利用度，快速有效的收集垃圾，对于保持环境整洁、维护城市形象，保护公民身体健康具有重要意义。

2 设计思路与结构

2.1 设计思路

现代社会新兴电子、信息技术层出不穷，成本日益降低，使得各式智能装置越来越多的出现在人们的日常生活中。利用各类集成电路、电子元器件、传感器等组装智能垃圾压缩箱，通过感知环境、控制马达等来反馈、影响装置。利用压缩装置及时将收集的垃圾压缩、腾空，增加其容量，将智能压缩垃圾箱放置在垃圾生产量较多的地方，能够减少环境污染和疾病传播。

2.2 垃圾箱结构

智能压缩垃圾箱基本结构。顶部设置烟灰缸，防止烟头直接被扔进垃圾箱内，引发垃圾着火。压缩装置可自动判别垃圾储量并自行压缩。垃圾投入口配备安全挡板，在进行压缩作业时，安全挡板随压缩装置降下封闭垃圾投入口，从而起到安全保护的作用。垃圾桶底部安装止回阀与收集管，防止垃圾箱内水分堆积导致污水外流污染环境。垃圾箱底部连接固定充电桩用以给系统供电同时稳固垃圾箱。

2.3 压缩系统

压缩装置是智能压缩垃圾箱最重要的系统。控制版面可以选择Arduino电路板，同时使用Arduino的编程语言来编写程序。通过连接超声波传感器检测垃圾桶内垃圾高度，获取反馈信号，进而控制电动伸缩杆来回运动，同时实现压缩板对垃圾的体积压缩，当垃圾数量达到桶内容量最大值时，杆件锁死。

超声波具有的穿透性可以使它在高污染的环境中正常工作，避免了如光电传感器的镜头污染等问题。超声波传感器可以感知垃圾高度进而引导电动伸缩杆对垃圾进行压缩作用，而且超声波特有的回声使得传感装置对进入垃圾桶内物体有不同反应（碰到活动物体能产生多普勒效应）从而使得控制版面反应，停止压缩工作，以保证人的安全。

3 创新性与发展前景

本设计将在垃圾车等大型装置和设施中应用较广泛的垃圾压缩技术引用到更具普遍性的垃圾箱中，利用先进的集成电路、传感器等技术实现垃圾的智能压缩控制，為环卫工人减轻工作量同时更好的维护了环境的整洁。垃圾箱配备的超声波传感器可自动判断垃圾储量自行压缩，对人有绝对的安全保护措施，符合安全人机工程概念，可结合物联网进行智能操控。

随着社会的发展和科技的进步，人力成本逐步提升，人工智能化的各种产品装置日益渗入人们的生活中。智能压缩垃圾箱能够更好更高效地收集垃圾，保障使用者的安全，减少环卫工人的工作量，价格适中，具有很大的市场与发展前景。

4 结论

智能压缩垃圾箱能够自动感知垃圾的存在并对其进行压缩，增加有限空间的利用度，符合安全人机工程概念。智能压缩垃圾箱的广泛推广与使用对于增加垃圾收容量，节约人力成本、维护环境整洁具有重要意义。

参考文献：

[1]马宗正，彭劲周，王清臣，王凯飞，张乾助.移动式垃圾压缩站控制系统设计[J].制造业自动化，2019（1）：122-126.

[2]蒋伍.智能垃圾收集箱设计[J].科技风，2016（7）：172.

[3]刘虎.智能环保型垃圾压缩中转站应用介绍[J].专用车与零部件，2017（02）：38-45.

[4]阮鑫.智能垃圾回收装置[J].科技创新与应用，2017（16）：74.