报警压缩垃圾处理器剖析

1、编号：江苏大学学生科研项目申请书课题名称：报警压缩垃圾处理器申请者:汤宏宇所在学院：能源与动力工程年级专业：流体1401指导老师：田锦程申请日期：2015.4.25项目类别（在相应的类别上打）A、自然科学类论文B、发明制作类VC、社会科学类论文江苏大学团委制2015年3月说明l. 申报者应在认真阅读说明各项内容后按要求详细填写。2. 表内项目填写时一律打印，此申报书可复制。3. 编号由学生科研立项管理委员会 （校团委 ）统一填写。4. 申请书采用A3纸双面打印中缝装订，1份，（活页部分单 独装订），由所在单位审查签署意见、加盖公章后在规定时 间内统一报送校团委，团委不接受个人申报。5. 在以前

2、批次大学生科研课题立项中立项，但没有结题的同 学，不得申报此次大学生科研课题。6. 第十三批申报的重点项目不适用本申报书。7. 有关其他事宜请向校团委咨询。8. 联系人：庄伟楠（ 88780040）申请者基本情况姓名汤宏宇性另S男出生年月1996.07.17政治面貌团员所在学院能源与动力工程学院专业年级流体机械及其自动控制学历本科一年级联系电请者曾承担科研项目及完成情况课题名 称批准时间完成情况申请者本人近几年以来的主要研究成果（注明刊物的年、期或出版社、出版日期）合作者情况姓名性别年龄学历学院专业班级彭思文男20本科一年级能源与动力工程流体

3、机械1401张强男20本科一年级能源与动力工程流体机械1401指导教师 意见签字：年月日申请者所在 学院分管科 研的领导对 该项目的基 本评价签章：年月日学院意见盖章：年月日编号：江苏大学学生科研项目申请书（活页）课题名称：报警压缩垃圾处理器申请年度：20 15年江苏大学团委制2015年3月说明l. 申报者应在认真阅读说明各项内容后按要求详细填写。2. 表内项目填写时一律打印，此申报书可复制。3. 编号由学生科研立项管理委员会 （校团委 ）统一填写。4. 申请书（活页）采用 A3纸双面打印中缝装订，3份，与申 请书分开装订，在规定时间内统一报送校团委，团委不接受 个人申报。5. 在活页中，一律

4、不得出现申报者和指导教师的信息，否则 取消申报资格。6. 第十三批申报的重点项目不适用本申报书（活页）。7. 有关其他事宜请向校团委咨询。8. 联系人：庄伟楠（ 88780040）研 究 课 题名称报警压缩垃圾处理器所属类别(B )、A自然科学类论文 B发明制作C、社会科学类论文起止时间2015425-2016.4.25成果形式发明专利申请 经费总额1400其它经费来源自筹一、项目的基本内容，项目研究的目的，国内外研究现状、水平和发展趋势，本研究达到的科学技术 水平和预期社会经济效益1.项目基本内容：人们的日常生活会产生很多生活垃圾，随着环境卫生越来越受到人们的关注，如何监管和 及时处理垃圾成

5、为一个值得思考的问题。那么我设计的这种垃圾桶是一种会报警的且可以充 分压缩垃圾的处理器(包括 1型和II型)，1型适用于室内，II型使用于户外场所。1型大体结 构包括桶体，太阳能供电装置，红外线收发装置，报警装置以及桶上方的垃圾压缩装置。II型除I型包含的所有装置外，另含有无线发射机。桶体采用轻质硬合金，以便倒垃圾的轻便。桶盖部 分将装配我们产品的主要核心部件，质量偏重，由压缩装置，供电装置，智能控制装置，信号收 集装置等组成。其中太阳能供电装置采取现阶段最先进的装置，配置电池，以便储存收集的电能，将电能存储在电池中， 以均匀的电流输出， 可以使电池更加持久。 它是太阳能收集处理转化中心， 电

6、源储存中心。智能控制装置是智能芯片进行简单的信息处理，对传感器的信号，做出反应。压 缩装置主要是小型马达，扭力转化杆，中心压缩竖杆，压力传感器。信号收集反馈装置主要是红 外传感器，蜂鸣器组成。该处理器会主动收集信息，当垃圾进入通体将红外线遮挡时，鸣叫三秒 后，将信号传输给 CPU马达发动，带动中心竖杆，压缩垃圾，将垃圾充分压缩，使垃圾桶空间 得到充分利用。当垃圾达到桶容量的最大值而无法继续压缩时，1型处理器会持续发出嗡鸣声，开始报警提醒。II型处理器则通过无线发射机将信号发射城市环卫管理中心，管理中心系统将已满的垃圾桶位置以短信的形式发送给环卫工人。从而达到及时清除垃圾，保持环境清洁的目的。处

7、理器结构示意图2. 项目研究目的：人们日常生活会产生许多垃圾，而且当夏天来临时，温度较高，垃圾如果不及时处理则会 腐烂，散发出异味。尤其是像宿舍这种空间不是很大的密闭空间内垃圾更易产生细菌，影响人们 的身体健康。并且，垃圾桶的空间有限，如果可以充分利用垃圾桶的储存空间，那么会方便大家 更好的处理垃圾，使得垃圾体积缩小化，便于垃圾的集中收集和处理，美化周围环境，净化环境 空气。那么我设计的这种垃圾桶。一是使垃圾得到压缩，使垃圾桶内的空间得到充分利用，对垃 圾的压缩可以使得我们便于管理垃圾的多少，让回收垃圾的工人也可以减少劳动力度。二是当垃 圾堆积到垃圾桶所能容纳垃圾最大值时，I型处理器就会不断地

8、发出报警声音，不仅催促人们将垃圾倒掉，而且可以使得环境没有多余的垃圾溢出。II型处理器可以将信号传递给环卫管理中心，将垃圾已经满了的垃圾桶的位置以短信的形式通知给环卫工人。以便使街道垃圾桶内垃圾得到及时清除，以保证人们的身体健康。这样可以就可以使人们居住的环境得到大幅度的改善。3. 国内外研究水平：目前国内外还没有发明出这种垃圾桶，所以还没得到推广，但是这种垃圾桶所需要的技术 支持都已成熟。经过我们多方面收集资料，发现没有与该产品相同的产品，我们的设计是创新和 独一无二的，随着人们对健康的越来越重视，该产品前景十分广阔。4. 预期社会经济效益：我们的产品是非常贴近生活的。处理器的外表以及尺寸大

9、小可以根据使用场所而灵活设计，使得普通的家庭可以应用，各种公共场所（街道，工厂工地，公司大楼等）也可以应用。而且该 处理器的成本较低，用廉价的材料做出高质量的产品，价格优势可以吸引人们的眼球。我们的材 料采取轻质合金，不仅可以减少成本，而且很环保。我们的产品投入大规模的生产可以适应国家对现代化城市建设的要求，大力推进垃圾压缩报警器，避免垃圾满了溢出来造成垃圾满大街飞的大大损毁了城市美观的后果。避免了室内有过多 的积累垃圾，从源头上保证了人们的身心健康。而且我们的II型报警器，利用射频识别技术将信号传输到环保工人调配中心，来实现垃圾清除同步化。大大减小了劳动量，增大了工作效率。 对于现阶段我们世

10、界的环境境况，垃圾越来越多，如果我们可以从源头上把垃圾进行整理，那么 对于最后的垃圾处理可以说节省了很大的时间与精力，甚至是高昂的经济支出，所以无论是I型 处理器还是II型处理器，它所带来的社会经济效益是非常巨大的。二、项目的研究思路和方法，技术路线、实验方案及可行性分析（包括过去的研究工作基础、现 有条件）1. 研究思路：本产品的工作原理是：对于I型处理器来说：当垃圾被投入垃圾处理器时，垃圾会将红外 线发射装置发出的红外线挡住一段时间。红外线接收装置会短时间内接不到由红外线发射装置发射出来的红外线当再次接收到红外线发射装置发射出的红外线时便会引发压缩装置，蜂鸣器蜂鸣三秒给人们缓冲时间后。启动

11、马达，带动竖轴压缩垃圾，竖轴的低端装有压力传感器，当压力达 到固定值时，马达反转，带动竖轴拉上来，恢复到原位置。压缩装置对垃圾进行压缩完毕。当垃 圾达到垃圾桶所能容纳垃圾最大值时会永远挡住红外线发射装置发出的红外线以至于红外线接 收装置不会再次接收到红外线，当接收装置接不到红外线时间间隔达到3-4秒时便会引发报警装置，蜂鸣器不断蜂鸣，直至人们将垃圾清除后红外线接收装置再次接收到红外线发射装置所发射 的红外线时为止，以达到及时清除垃圾保持卫生的目的。对于适用于户外大空间使用的II型处 理器来说，上述过程与I型一致，只是当垃圾达到垃圾桶所容纳垃圾最大值时，II型不报警， 而是通过无线发射装置将信号

12、发送到环卫管理中心，中心系统自动生成短信将垃圾已满的II型垃圾处理器的位置以短信的形式发送到环卫工人移动电话上，使得垃圾得到环卫工人及时的清 除，使得垃圾清除同步化，保证了环境的清洁。I型，II型只需一块太阳能电池板为处理器的 各种工作供电即可，从而保证垃圾桶动力来源的充足与清洁。2. 技术路线：本产品采用的技术路线有：红外感光技术，压力传感器技术，电机技术，计算机处理技 术，射频识别技术，蜂鸣器技术，机械传动轴技术，和材料技术。下面分别就这几种技术进行阐 述。红外感光技术主要以红外发射器和红外接收仪为主体，红外发射器内部由单片机控制产生一定规律的波型信号，驱动红外线射管产生红外线信号。其安装

13、在处理器上部上，面对着红外 线接收传感器，并与接收传感器处在同一高度，当垃圾满而溢出时，挡住红外光线，安装在其上 面的红外线发射器发出的红外线没有被对面的红外线接收传感器所接收，使计算机控制系统知道垃圾满了，启动电机正向旋转。压力传感技术由抗腐蚀的陶瓷压力传感器微型膜片，压力直接作用在陶瓷膜片的前表 面，使膜片产生微小的形变，厚膜电阻印刷在陶瓷膜片的背面，连接成一个惠斯通电桥（闭桥），由于压敏电阻的压阻效应，使电桥产生一个与压力成正比的高度线性、与激励电压也成正比的电 压信号，标准的信号根据压力量程的不同标定为2.0 / 3.0 / 3.3 mV/V等，可以和应变式传感器相兼容。传感器将电信号

14、传输到计算机控制中心，当信号强度达到一定限度，计算机给出命令 电机反向转。电机技术主要是双向旋转，通过CPU控制，把接受的电信号转化为正向和反向两种模式，而这个电机的马力根据应用场所可以灵活设定，只需要达到压缩效果且压缩的最大压力与压力传 感器的极限值相同即可。计算机处理技术主要就是将电信号转化为电动机命令和蜂鸣器信号，采用通用或专用DSP芯片以及其他IC构成满足数字信号处理任务要求的目标系统，来实现信号的处理。将获取的信 号，通过编好的程序来执行命令。蜂鸣器技术是一个声音发生器主要采用电磁式蜂鸣器电磁式蜂鸣器由振荡器、电磁线圈、磁铁、振动膜片及外壳等组成。接收命令后，振荡器产生的音频信号电流

15、通过电磁线圈，使电磁 线圈产生磁场。振动膜片在电磁线圈和磁铁的相互作用下，周期性地振动发声，命令的传递主要 由电源的通断来控制。当红外线信号中断和压力传感器信号持续同时成立，则计算机处理启动电 源，发出蜂鸣。机械传动轴技术主要由蜗杆或者齿轮和伸缩杆组成，扭力转化轴将电机的力使伸缩杆打开， 对垃圾进行压缩，把电机的旋转运动变成直线运动，利用电动机正反转完成推杆动作。通过改变 杠杆力臂长度，可以增大或减小行程，但是可以缩小储存空间。电机齿轮上的蜗杆带动蜗轮转动， 使蜗轮内的小丝杆作轴向移动，由连接板带动限位杆相应作轴向移动，至所需行程时，通过调节 限位块压下行程开关断电，电动机停止运转（正反控制相

16、同）。齿轮传动形式：电机通过减速齿 轮后带动安装于内管的小丝杆，带动与之连接一起的做轴向运行螺母，至所设定的行程时螺母触 角压住限位开关断开电源，电机停止运动（反向与之相同）。材料技术主要是轻质合金，选择硬度高密度小的材料，还有就是太阳能电板材料选择半导体二极管电板，当太阳光照到光电二极管上时， 光电二极管就会把太阳的光能变成电能，产生电流。当许多个电池串联或并联起来就可以成为有比较大的输出功率的太阳能电池方阵了。还可以选择晶体硅材料（包括多晶硅和单晶硅）是最主要的光伏材料，还需要钢化玻璃：其作用为保护发电主体（如电池片）。三、作品的实际应用价值和现实意义（A、C类），作品的使用范围及推广前景

17、及市场分析和经济效益预算（B类）1. 使用范围：宿舍，办公楼等室内场所。公园。游乐场、马路街道等室外场所2. 推广前景：该处理器可以催促人们将垃圾清除，直到垃圾被倒掉才会停止报警，久而久之就会使人们养 成保持卫生的好习惯。对于社会层面来说如果街道旁的垃圾没有及时得到清除那么影响的将是周 围一群人的健康。那么垃圾处理器可以帮助工人及时了解垃圾桶信息，从而及时将垃圾清除，从 而给人们创造了良好的生活工作环境，现在市场上关于这类产品没有研发，谁先打开市场，必定 可以独占鳌头，取得丰厚的利润。这是一项全新的设计结构，尽管技术都比较平常，但是它的推 广却是广大的，不仅能够使用大地方，而且小地方也能够适用

18、，我们可以把它大型化，也可以进 行缩小化，充分利用周围环境的空间。由于现阶段技术都已经成熟，所以造价不高，完全是高利 润的产品，不用担心市场销量的问题。可以说是各个领域都会用得到的产品，推广前景十分广阔。3. 市场分析和经济效益预算：该产品有助于帮助人们保持环境卫生，改善人们生活工作环境。一但投放到市场上必然会得 到广大人民群众的欢迎。该产品与国家现代化生态文明建设步伐相一致。该产品的长期意义也是 显著的，改善环境自然会提高人们身体素质，可以为国家医疗事业减轻负担。同时对于环卫作业 来说，增大了环卫作业效率从而减少了经费支出。预期减少经费支出至少30%.四、年度研究计划及预期进展最终预期研究成

19、果, 目录有助于理解、评审的现有技术和参考文献检索201542015.72015.10-2015.112015.12-2016.22016.3-2016.4The desig n of the）。西安19881991.年度研究计划:调研国内外相关文献，开展相关实验。根据目前各项技术设计产品结构。制作出产品，并且进行性能测验。优化产品结构，撰写论文。二.参考文献：一红外系统参考文献1.张玉梅；曲仕茹；白树林。基于单片机控制的多路红外遥控开关( in frared remote-c on trol multi-li ne switch based on simgle chip microcomputer 工程科技学院学报。2005/19/42刘君华.智能传感器系统.西安电子科技大学出版社，19993蔡惟铮主编.数字电子线路基础.哈尔滨：哈尔滨工业大学出版社，4林争辉著.电路理论.第1卷.北京：高等教育出版社，1988 5赵新民.智能仪器原理及设计.哈尔滨：哈尔滨工业大学出版社， 二.压力传感器参考文献1郭强；吕浩杰；胡国清新型接触式电容压力传感器仪表技术与传感器；2008-03三.数字信号处理器1.Alan V. Oppe nheim,Ron ald W. Schafer,Proce