基于绿色设计理念下垃圾清洁器的设计研究

修诚龙　司艺雯　李奥然　王娅璇

摘 要：海洋是人类生存和发展的重要支撑，但随着人类活动的增加，海洋环境受到了极大的破坏，垃圾成为了一个严重的问题。文章介绍一种自动化海洋垃圾清洗装置，该装置具有智能清洁的功能，可以有效地清洁海洋垃圾，保护海洋环境。从多个角度解释装置的优势和特点，揭示了海洋垃圾清洁技术的现状和未来发展趋势。

关键词：海洋；生态环境；清洁设备；未来发展

一、引言

保护海洋对于维护地球生态平衡、保障人类福祉、促进经济发展以及推动科学研究等方面具有重要意义。为了实现这些目标，我们需要采取行动来保护海洋环境和资源，包括减少污染、控制捕捞、保护生物多样性等措施。2018年3月8日，中共中央总书记、国家主席、中央军委主席习近平在参加十三届全国人大一次会议山东代表团审议时强调，海洋是高质量发展战略要地。要加快建设世界一流的海洋港口、完善的现代海洋产业体系、绿色可持续的海洋生态环境，为海洋强国建设作出贡献。近年来，《全国海洋经济发展“十四五”规划》、《“十四五”海洋生态环境保护规划》等政策文件，为海洋强国目标指明方向。习近平总书记指出：“中华民族向来尊重自然、热爱自然，绵延5000多年的中华文明孕育着丰富的生态文化。”中国古代“天人合一”的生态理念是中华传统海洋生态文明观的哲学基础，由此引发的敬畏海洋、尊重海洋、保护海洋的生态意识，渗透于海洋资源管理、海洋习俗与信仰，形成了海洋生态审美观念、海洋生态保护观念以及海洋生态和谐观念。

保护海洋环境是一项长期而艰巨的任务，需要全人类共同努力。与此同时，加强国际合作和提高公众意识也是保护海洋环境的关键因素之一。通过采取综合性的措施和方法，可以有效保护海洋环境，实现环境的可持续发展。由此产生出了一系列的海洋清洁装置。

二、国内外海洋垃圾清洁装置研究现状

（一）国内研究现状

在海洋垃圾清洁器装置的设计方面，国内学者提出了多种不同的设计方案。这些设计主要针对垃圾的收集、分离、压缩和转运等环节进行优化。其中，重点是提高清洁器的效率和效果，同时降低其运营成本。除此之外，设计还考虑了清洁器的可维护性和可操作性，以确保其在不同环境下的适应性。

国内学者在能源供应与节能方面也进行了广泛的研究，提出了一些实用的节能方案。例如，利用太阳能、风能等可再生能源为清洁器提供动力，可以降低运营成本并减少对环境的影响。

（二）国外研究现状

国外主要研究海洋垃圾探测技术，海洋垃圾探测技术是清洁装置研究的重要前提。目前，国外在这方面的研究主要集中在光学成像技术、声学探测技术和化学分析技术等。其中，光学成像技术如高光谱成像技术能够实现海洋垃圾的远距离探测和分类识别。声学探测技术则可以通过对海洋垃圾的声学特征进行分析，实现垃圾的定位和跟踪。化学分析技术则可以通过对海洋垃圾的化学成分进行分析，为清洁装置的设计提供依据。

近年来，许多国家和科研机构都在积极研发海洋垃圾清洁器。这些清洁器大致可以分为两类：被动式和主动式。被动式清洁器主要依靠水流和浮力来收集漂浮在海面上的垃圾，而主动式清洁器则通过机械臂、过滤网等装置来清理海底垃圾。目前，一些被动式清洁器已经进入商业化阶段，而主动式清洁器还在进一步研发中。

目前，海洋垃圾清洁器已经在全球范围内得到广泛应用，为解决海洋垃圾问题发挥了积极作用。在应用过程中，海洋垃圾清洁器也暴露出一些问题，如设备部署和维护成本较高、对海洋环境可能产生负面影响等。针对这些问题，一些国家和地区正在加强政策支持，推动清洁器的普及和应用。例如，政府提供了财政补贴、税收优惠等政策措施，鼓励企业和个人参与海洋垃圾清理工作；同时加强监管力度，规范清洁器的使用和操作，以保障海洋生态环境的可持续发展。

三、海洋卫士垃圾清洁器创新应用研究

（一）自动化海洋垃圾清洁器的工作原理以及优点

通过过滤网和收集槽的结构，首先拦截和收集垃圾，将收集到的垃圾送入垃圾压缩装置，进行压缩减容，将压缩后的垃圾送入垃圾分类装置，达到一个分类收集的作用，最后通过GPS定位系统和遥控系统，实现设备的远程监控。

自動化海洋卫士清洁器利用太阳能和波浪能储存能源，为设备提供电力，一个带有过滤网和收集槽的垃圾收集装置结构前端，当设备行经海面时，垃圾会通过过滤网被拦截，并落入收集槽中，等垃圾满载，启动警报系统，通知操作人员及时清理，进行垃圾分类和垃圾压缩，减少垃圾的体积，便于后续的回收和处理。除此之外，设备还具备自我维护功能和自动清洁系统，可以在工作过程中进行自我检测和维护，保证设备的正常运转。

（二）海洋垃圾清洁器的优势

首先可以提高清洁效率，降低人力成本；其次清洁器采用机器可视化技术，能精准识别垃圾及具体位置，避免误判；机器采用的是机械化清洗，不会对水环境造成二次污染，能够更加高效地清理海洋垃圾，进而保护海洋动物和生物的生存环境，减少垃圾对海洋生物的危害。总体而言，自动化海洋垃圾清洁器既可以提高清理效率，降低成本，又可以保护海洋环境，维护生态平衡。

四、总结与展望

虽然海洋垃圾清洁器具有许多优点，但实际应用中仍存在一些挑战和问题，比如：设备的研发和应用需要较高的技术支持，需要不断改进和完善技术；设备的生产成本较高，需要寻找资金支持来推广应用；运行和管理需要专业人员进行维护和管理，需要加强人员培训和管理；在复杂的环境条件下可能需要适应性改进和提高稳定性。

随着技术的不断进步和社会对环保问题的关注度不断提高，清洁器的应用范围和应用领域也将不断扩大。通过提高清洁器的性能和效率，减少对环境的污染和破坏，保护海洋生态系统的平衡和可持续发展，将对人类和地球的未来产生深远的影响。

作者简介：修诚龙（1997—），男，汉族，山东青岛人，工作单位：河北外国语学院学院，职称：助教，硕士学位，专业：工业设计工程，研究方向：视觉传达设计；司艺雯（2003—），女，汉族，河北石家庄人，河北外国语学院计算机学院，22级在读专科生，专业：工业设计；李奥然（2003—），男，汉族，河北秦皇岛人，河北外国语学院计算机学院，22级在读专科生，专业：动漫制作技术；王娅璇（2004—），女，汉族，河北唐山人，河北外国语学院计算机学院，22级在读专科生，专业：动漫制作技术。