高效环保水域垃圾清理装置

严武高 何冉 郑腾 敖翔

摘 要：进入21世纪以来我国水域垃圾污染问题日益严重。水域垃圾已经成了水体污染的重要来源，不仅影响了海洋湖泊江河生态系统，而且还危害到了居民的健康，甚至对水域内动植物造成了巨大威胁。本文针对狭窄河道、滩涂及景区内的湖泊及池塘等小型水域垃圾清理提出了一種有效的解决方案，设计了一种高效环保的水面垃圾清理装置，装置采用模块化思想，整个装置由液压传动模块、传感器模块、单片机控制模块、垃圾收集模块等组成。

关键词：高效;环保;小型水域;垃圾清理

0引言

城市公园、旅游景区和小型河流湖泊等水体里散落的废旧塑料包装物严重影响城市及风景点的整体美感，其进入环境后很难降解，将造成长期深层次的生态环境问题。 目前国内水面垃圾处理都是依靠人工打捞，耗时耗力效率低下。现在市场上仅有的水面垃圾打捞船价格昂贵且体型庞大，在小型水域无法作业，且采用柴油或汽油机提供动力，作业时将产生大量废气和发生漏油的危险，对大气和水体都将造成污染。所以特别需要一些小型的自动处理垃圾的装置来帮助我们清理这些垃圾。

1系统总体方案设计

该系统由整个装置由液压传动模块、传感器模块、单片机控制模块、垃圾收集模块以及排水模块组成。垃圾收集模块有可拆卸收集袋，对垃圾进行收集;抽水泵使收集装置产生吸力，使垃圾吸入收集装装置中;通过传感器模块感知外界环境变化转换为电信号传到单片机中，通过单片机控制模块处理电信号控制液压传动模块进行升降收集装置使清理垃圾达到高效。

图一 系统流程图

2、机械方案设计

2.1垃圾收集装置设计

装置原理：垃圾桶底部通过水管连通水泵，水泵将桶底的水抽出，桶底形成了负压，使水流进垃圾桶中。由于水向桶里流就带动垃圾进入垃圾桶中，垃圾桶内的滤网将漂浮的垃圾过滤出来，从而起到了清理水面垃圾的作用。

装置设计：

1.垃圾收集口处设计成直径逐渐向里缩小的圆台形状，对水面垃圾有个导向的作用，使该作品更加有效的，更加方便的收集垃圾。

2.由于水桶受浮力的影响，左右摇摆，会很不稳定，我们就使垃圾桶底面固定在某一位置进行收集垃圾。

3.大部分水域的水深会有所变换，针对这一现象，我们采用液压传动的方式来进行控制垃圾桶的升降。进而对桶底的吸水口和水泵管道连接的地方设计成可伸缩的管道，来配合垃圾桶的升降。

图二 垃圾收集装置

1.液压管道   2.水泵管道  3.液压伸缩杆  4.桶体  5.过滤垃圾袋

2.2控制方案设计

选用GKY 浮球液位传感器来测量液位， GKY 液位浮球通过细软线固定在悬索的某一点，这样它可以随水位灵活上下翻转，而密封在传感 器内部的微电路可以在不同方向下产生不同的电流，其原理类似手机自动旋转屏幕。GKY传感器通过 2 根线接入 GKY 系列液位控制仪表/控制器/报警器，工作于12V 电压。在有水时电流很小，无水时产生约 1.8mA 的电流，其原理图如下。通过液位传感器实时测量出液位高度和垃圾桶桶口高度，并将这两个高度转化为电信号传输到单片机控制模块。

单片机接收到来自传感器的电信号，判断液位是否高于或低于极限范围，若超出极限范围就驱动光报警电路和声报警电路，若没超过则判断垃圾桶桶口与液位高度差再发出指令给液压传动模块调节垃圾桶的高度。

参考文献

[1]邹慧君.机械运动方案设计手册.[M].上海：上海交通大学出版社，1994

[2]张荣.机械原理. [M].武汉：华中科技大学出版社，2014