CN110342150A - 太阳能智能垃圾收集装置 - Google Patents
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Abstract
太阳能智能垃圾收集装置，包括整体呈长方体结构的垃圾箱,垃圾箱顶部中心处设有立柱,立柱上端设有太阳能电池板,垃圾箱后侧设有垃圾清理门,垃圾箱前侧内部嵌设有控制器、显示屏和GPS模块，垃圾箱内设有气动压实单元，气动压实单元将垃圾箱内部空间分隔为左侧的干垃圾腔室和右侧的湿垃圾腔室，垃圾箱顶部左侧设置有位于干垃圾腔室上方的干垃圾投放口，垃圾箱顶部右侧设置有位于湿垃圾腔室上方的湿垃圾投放口，控制器分别与显示屏、GPS模块和气动压实单元通过控制线路连接，控制器内设有微型电池，太阳能电池板为微型电池和气动压实单元提供电能。本发明设计新颖，结构紧凑，将太阳能与垃圾分类环保科技结合为一体，实用性强，易于推广应用。
Description
技术领域
本发明属于环保科技技术领域，具体涉及一种太阳能智能垃圾收集装置。
背景技术
随着经济社会发展和物质消费水平的大幅提高，我国生活垃圾产生量迅速增长，环境隐患日益突出，已经成为城市高速发展的制约因素之一。根据国家统计局和OECD数据显示，近几年我国生活垃圾产量保持5%左右的增长，2018年全国生活垃圾清运量达到2.28亿吨，当前中国已超过美国，成为全球产生垃圾最多的国家。
作为世界上垃圾分类处理做得最好的国家之一，德国的垃圾循环利用率达65％左右，包装行业循环利用率可达到80％以上，垃圾处理技术水平和机械化程度高。在瑞典，垃圾并不是废弃物，而是一种资源。不同类别的垃圾通过不同方式的处理，转化为各种能源，99%的垃圾都得到了回收利用。日本推行精细化分类标准，大力发展循环经济，着力于构建“最适量生产、最适量消费、最小量废弃”的发展模式。
我国今年来正加速推行垃圾分类制度，全国垃圾分类工作由点到面、逐步启动。根据《“十三五”全国城镇生活垃圾无害化处理设施建设规划》的要求，要建立与生活垃圾分类、回收利用和无害化等相衔接的收运体系，并且要结合垃圾分类工作的开展，积极构建生活垃圾回收网络与再生资源回收网络通道，整合回收队伍和设施。但是如何在源头上保证垃圾回收的环保与便捷，有效实现生活垃圾无害化、减容化和资源化的“三化”处理，新型垃圾收集系统已成为技术革新的必然。不仅可以引导居民实现正确分类，而且也有利于环卫人员提高管理效率。
目前常见的垃圾收集装置大多为传统的垃圾桶，涂上不同颜色以示分类提醒。形式单一，容量利用率低，而且往往周围垃圾四溢，二次污染。部分采用压缩或满溢提醒装置，但机械部件多、功耗大。大多采用市电供电，地下布线的方式增加使用成本且存在用电安全隐患，大大降低产品使用的普及性。有些采用太阳能供电，但配套的大面积光伏板、大容量蓄电池，造成成本高，废旧电池还要二次处理。这些均存在效率低、能耗大、功能单一、二次污染、智能化程度不高等问题，制约了智能型垃圾收集装置的发展与推广。
发明内容
本发明为了解决现有技术中的不足之处，提供一种容积利用率高、绿色环保、干净卫生、小巧易用、成本低、能耗小、多功能的太阳能智能垃圾收集装置。
为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：太阳能智能垃圾收集装置，包括整体呈长方体结构的垃圾箱,垃圾箱顶部中心处设有立柱,立柱上端设有太阳能电池板,垃圾箱后侧设有垃圾清理门,垃圾箱前侧内部嵌设有控制器、显示屏和GPS模块，垃圾箱内设有气动压实单元，气动压实单元将垃圾箱内部空间分隔为左侧的干垃圾腔室和右侧的湿垃圾腔室，垃圾箱顶部左侧设置有位于干垃圾腔室上方的干垃圾投放口，垃圾箱顶部右侧设置有位于湿垃圾腔室上方的湿垃圾投放口，控制器分别与显示屏、GPS模块和气动压实单元通过控制线路连接，控制器内设有微型电池，太阳能电池板为微型电池和气动压实单元提供电能。
垃圾箱包括外箱体和设置在外箱体内部的内箱体，外箱体内壁和内箱体外壁之间形成安装空间，控制器、显示屏和GPS模块均安装在安装空间的前侧部。
气动压实单元包括双层气动隔膜和光伏气泵、双层气动隔膜设置在内箱体内部并沿前后垂直方向布置，双层气动隔膜四周侧边分别与内箱体前、下、后、上侧壁固定连接，光伏气泵通过气管与双层气动隔膜的顶部连接，气管上设置有安装在双层气动隔膜上的进气阀，双层气动隔膜上设有安全阀、气压传感器和排气阀，光伏气泵、安全阀、气压传感器和排气阀均位于安装空间的顶部，排气阀的出口连接有管道，管道的排气口分别设置在干垃圾投放口和湿垃圾投放口附近。
安装空间的前侧还设有手动气筒，手动气筒通过三通与气管连接。
还包括为干垃圾腔室内部喷水加湿、降尘的喷淋单元，喷淋单元包括光伏水泵、沥水网和喷淋头，湿垃圾腔室底部设置有储水槽，沥水网水平设在储水槽上方，光伏水泵的进水口通过进水管与储水槽连接，光伏水泵的出水口通过出水管与喷淋头连接，喷淋头设置在干垃圾腔室顶部并朝下喷射，光伏水泵位于安装空间的顶部且通过导线与太阳能电池板连接，光伏水泵通过控制线路与控制器连接。
干垃圾投放口和湿垃圾投放口出均设有下压式盖板，下压式盖板一侧边通过铰链铰接在内箱体上，铰链上设有用于驱动下压式盖板自动向上复位的扭簧，内箱体上设有用于锁住下压式盖板另一侧的电锁扣，电锁扣通过控制线路与控制器连接。
干垃圾腔室和湿垃圾腔室内的上方均设有一个用于监测垃圾存放高度的距离传感器，距离传感器通过控制线路与控制器连接。
储水槽内设置有光电液位传感器，光电液位传感器通过数据线与控制器连接。
采用上述技术方案，本发明的工作原理及其技术效果为：
1、外箱体上的立柱在安装时，使太阳能电池板倾斜朝向南方，提高光电转化效率。垃圾清理门可以打开取走内箱体里的垃圾。外箱体前侧面板设置LED显示屏显示具体垃圾分类内容，提醒正确分类投放。也可减少电力，只用黄、蓝颜色指示灯区分干、湿垃圾类型。同时有垃圾箱内满溢指示，提醒环卫人员清理垃圾箱，禁止继续投放。
2、内箱体被双层气动隔膜分为干垃圾腔室和湿垃圾腔室，分别存放干垃圾和湿垃圾。干垃圾投放口和湿垃圾投放口均采用下压式盖板设计，并带电锁扣，电动控制电锁扣的闭合。
3、湿垃圾腔室的底部设置有储水槽并通过水平设置的沥水网对湿垃圾中的水分进行过滤，储水槽内的水用于向干垃圾腔室内喷淋增湿。
4、气动压实单元：双层气动隔膜将垃圾箱内部空间分隔为干垃圾腔室和湿垃圾腔室，双层气动隔膜内部形成气室。利用气动压实技术，在光伏气泵作用下充入空气鼓胀，对干垃圾腔室和湿垃圾腔室内部的干垃圾和湿垃圾进行挤压，通过压力使废弃物致密化，起到压实效果，提高容量利用率。
双层气动隔膜设置有气压传感器，通过光伏气泵不断鼓气后，压力达到设定值（根据隔膜材料、干垃圾腔室和湿垃圾腔室的容量进行设置）后停止加压。在压力作用下将废弃物间的空气排出，减少空隙率。经过设定的延时时间（如15秒、30秒、45秒）后，排气阀自动开启，释放压力。然后重新充气。此过程间断进行（根据环境垃圾投放量，可设置间隔5分钟，10分钟，30分钟等时段，进行一个循环），反复挤泄，增加压实效果。以上设定气压值、延时时间、间隔时间、开关量均通过控制器完成。
排气阀释放出来的压力气体经由管道释放到干垃圾投放口和湿垃圾投放口附近，通过气流吹动作用减少灰尘、碎片等残留污质。可以在排气口滤嘴处加置驱虫剂、防臭剂等，保持垃圾箱局部环境卫生，提高居民使用舒适度。
在阴雨天气下，太阳能电池板可以通过手动气筒操作，为双层气动隔膜提供气压，压力过大时安全阀启动，避免双层气动隔膜被撑破。
5、喷淋单元：当光电液位传感器将储水槽内有水的信号传输给控制器，控制器才可以向光伏水泵发出启动的信号。利用光伏水泵抽吸湿垃圾腔室底部储水槽内的沉淀水，通过喷淋头对干垃圾进行喷水。不仅能够降低粉尘飞散，减少污染，还能湿化废纸、树叶等废弃物，利于压实。
6、为减少大容量电池的二次污染，上述光伏气泵和光伏水泵仅由太阳能电池板直接供电，而不用蓄电池蓄电供应模式。居民生活习惯一般较多在白天投放垃圾，根据昼夜匹配性，白昼时段上述气动压实单元和喷淋单元系统均处于工作模式，夜晚无光时随太阳能电池板无电力供应而停止工作，而此刻垃圾投放数量较少，无需运行。即使落日后到次日日出前有垃圾投放，第二天上午也足以处理。
7、距离传感器布置用于监测垃圾存放高度。在达到半位时，距离传感器将信号传给控制器，控制器下令气动压实单元和喷淋单元启动工作模式。满位后关闭气动压实单元和喷淋单元，锁止电锁扣，禁止打开垃圾投放口，防止垃圾外溢。同时在外箱体的显示屏或手机端提示溢满。
8、控制器内置微型电池，由太阳能电池板充电，仅给测控器件供电，能耗低，工作持续时间长久（可以保障数十天的使用）。设置的GPS模块可以定位垃圾箱位置。可以通过手机端查找，并查看满位状态，减少居民、环卫人员到处寻找垃圾桶及空跑问题。也可以通过客户端预约，进行垃圾的定时、定点投放。
综上所述，本发明设计新颖，结构紧凑，将太阳能与垃圾分类环保科技结合为一体，实用性强，易于推广应用。
附图说明
图1为本发明的结构示意图；
图2是图1中垃圾箱的左视内部结构示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
如图1图2和所示，本发明的太阳能智能垃圾收集装置，包括整体呈长方体结构的垃圾箱,垃圾箱顶部中心处设有立柱1,立柱1上端设有太阳能电池板2,垃圾箱后侧设有垃圾清理门3，垃圾箱前侧内部嵌设有控制器4、显示屏5和GPS模块6，垃圾箱内设有气动压实单元，气动压实单元将垃圾箱内部空间分隔为左侧的干垃圾腔室7和右侧的湿垃圾腔室8，垃圾箱顶部左侧设置有位于干垃圾腔室7上方的干垃圾投放口9，垃圾箱顶部右侧设置有位于湿垃圾腔室8上方的湿垃圾投放口10，控制器4分别与显示屏5、GPS模块6和气动压实单元通过控制线路连接，控制器4内设有微型电池，太阳能电池板2为微型电池和气动压实单元提供电能。
垃圾箱包括外箱体和设置在外箱体11内部的内箱体12，外箱体11内壁和内箱体12外壁之间形成安装空间，控制器4、显示屏5和GPS模块6均安装在安装空间的前侧部。
气动压实单元包括双层气动隔膜13和光伏气泵14、双层气动隔膜13设置在内箱体12内部并沿前后垂直方向布置，双层气动隔膜13四周侧边分别与内箱体12前、下、后、上侧壁固定连接，光伏气泵14通过气管与双层气动隔膜13的顶部连接，气管上设置有安装在双层气动隔膜13上的进气阀21，双层气动隔膜13上设有安全阀15、气压传感器16和排气阀17，光伏气泵14、安全阀15、气压传感器16和排气阀17均位于安装空间的顶部，排气阀17的出口连接有管道19，管道19的排气口分别设置在干垃圾投放口9和湿垃圾投放口10附近。
安装空间的前侧还设有手动气筒20，手动气筒20通过三通与所述的气管连接。
本发明还包括为干垃圾腔室7内部喷水加湿、降尘的喷淋单元，喷淋单元包括光伏水泵22、沥水网23和喷淋头24，湿垃圾腔室8底部设置有储水槽18，沥水网23水平设在储水槽18上方，光伏水泵22的进水口通过进水管与储水槽18连接，光伏水泵22的出水口通过出水管与喷淋头24连接，喷淋头24设置在干垃圾腔室7顶部并朝下喷射，光伏水泵22位于安装空间的顶部且通过导线与太阳能电池板2连接，光伏水泵22通过控制线路与控制器4连接。
干垃圾投放口9和湿垃圾投放口10出均设有下压式盖板，下压式盖板一侧边通过铰链铰接在内箱体12上，铰链上设有用于驱动下压式盖板自动向上复位的扭簧，内箱体12上设有用于锁住下压式盖板另一侧的电锁扣26，电锁扣26通过控制线路与控制器4连接。
干垃圾腔室7和湿垃圾腔室8内的上方均设有一个用于监测垃圾存放高度的距离传感器25，距离传感器25通过控制线路与控制器4连接。
储水槽18内设置有光电液位传感器（图中未示出），光电液位传感器通过数据线与控制器连接。
本发明的工作原理及其技术效果为：
1、外箱体11的立柱1在安装时，使太阳能电池板2倾斜朝向南方，提高光电转化效率。垃圾清理门3可以打开取走内箱体12里的垃圾。外箱体11前侧面板设置LED显示屏5显示具体垃圾分类内容，提醒正确分类投放。也可减少电力，只用黄、蓝颜色指示灯区分干、湿垃圾类型。同时有垃圾箱内满溢指示，提醒环卫人员清理垃圾箱，禁止继续投放。
2、内箱体12被双层气动隔膜13分为干垃圾腔室7和湿垃圾腔室8，分别存放干垃圾和湿垃圾。干垃圾投放口9和湿垃圾投放口10均采用下压式盖板设计，并带电锁扣26，电动控制电锁扣26的闭合。
3、湿垃圾腔室8的底部设置有储水槽18并通过水平的圆形沥水网23对湿垃圾中的水分进行过滤，储水槽18内的水用于向干垃圾腔室7内喷淋增湿。
4、气动压实单元：双层气动隔膜13将垃圾箱内部空间分隔为干垃圾腔室7和湿垃圾腔室8，双层气动隔膜13内部形成气室。利用气动压实技术，在光伏气泵14作用下充入空气鼓胀，对干垃圾腔室7和湿垃圾腔室8内部的干垃圾和湿垃圾进行挤压，通过压力使废弃物致密化，起到压实效果，提高容量利用率。
双层气动隔膜13设置有气压传感器16，通过光伏气泵14不断鼓气后，压力达到设定值（根据隔膜材料、干垃圾腔室7和湿垃圾腔室8的容量进行设置）后停止加压。在压力作用下将废弃物间的空气排出，减少空隙率。经过设定的延时时间（如15秒、30秒、45秒）后，排气阀17自动开启，释放压力。然后重新充气。此过程间断进行（根据环境垃圾投放量，可设置间隔5分钟，10分钟，30分钟等时段，进行一个循环），反复挤泄，增加压实效果。以上设定气压值、延时时间、间隔时间、开关量均通过控制器4完成。
排气阀17释放出来的压力气体经由管道19释放到干垃圾投放口9和湿垃圾投放口10附近，通过气流吹动作用减少灰尘、碎片等残留污质。可以在排气口滤嘴处加置驱虫剂、防臭剂等，保持垃圾箱局部环境卫生，提高居民使用舒适度。
在阴雨天气下，太阳能电池板2可以通过手动气筒20操作，为双层气动隔膜13提供气压，压力过大时安全阀15启动，避免双层气动隔膜13被撑破。
5、喷淋单元：当光电液位传感器将储水槽18内有水的信号传输给控制器4，控制器4才可以向光伏水泵22发出启动抽水的信号。利用光伏水泵22抽吸湿垃圾腔室8底部储水槽18内的沉淀水，通过喷淋头24对干垃圾进行喷水。不仅能够降低粉尘飞散，减少污染，还能湿化废纸、树叶等废弃物，利于压实。
6、为减少大容量电池的二次污染，上述光伏气泵14和光伏水泵22仅由太阳能电池板2直接供电，而不用蓄电池蓄电供应模式。居民生活习惯一般较多在白天投放垃圾，根据昼夜匹配性，白昼时段上述气动压实单元和喷淋单元系统均处于工作模式，夜晚无光时随太阳能电池板2无电力供应而停止工作，而此刻垃圾投放数量较少，无需运行。即使落日后到次日日出前有垃圾投放，第二天上午也足以处理。
7、距离传感器25布置用于监测垃圾存放高度。在达到半位时，距离传感器25将信号传给控制器4，控制器4下令气动压实单元和喷淋单元启动工作模式。满位后关闭气动压实单元和喷淋单元，锁止电锁扣26，禁止打开垃圾投放口，防止垃圾外溢。同时在外箱体11的显示屏5或手机端提示溢满。
8、控制器4内置微型电池，由太阳能电池板2充电，仅给测控器件供电，能耗低，工作持续时间长久（可以保障数十天的使用）。设置的GPS模块6可以定位垃圾箱位置。可以通过手机端查找，并查看满位状态，减少居民、环卫人员到处寻找垃圾桶及空跑问题。也可以通过客户端预约，进行垃圾的定时、定点投放。
另外，需要着重指出的是，本发明当中的控制器4、显示屏5、太阳能电池板2、光伏气泵14、光伏水泵22、电锁扣26、多个阀和传感器等均为现有技术，具体构造不再赘述，另外，本申请在工作过程中并不需要新的计算机程序。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。
Claims (8)
1.太阳能智能垃圾收集装置，其特征在于：包括整体呈长方体结构的垃圾箱,垃圾箱顶部中心处设有立柱,立柱上端设有太阳能电池板,垃圾箱后侧设有垃圾清理门,垃圾箱前侧内部嵌设有控制器、显示屏和GPS模块，垃圾箱内设有气动压实单元，气动压实单元将垃圾箱内部空间分隔为左侧的干垃圾腔室和右侧的湿垃圾腔室，垃圾箱顶部左侧设置有位于干垃圾腔室上方的干垃圾投放口，垃圾箱顶部右侧设置有位于湿垃圾腔室上方的湿垃圾投放口，控制器分别与显示屏、GPS模块和气动压实单元通过控制线路连接，控制器内设有微型电池，太阳能电池板为微型电池和气动压实单元提供电能。
2.根据权利要求1所述的太阳能智能垃圾收集装置，其特征在于：垃圾箱包括外箱体和设置在外箱体内部的内箱体，外箱体内壁和内箱体外壁之间形成安装空间，控制器、显示屏和GPS模块均安装在安装空间的前侧部。
3.根据权利要求2所述的太阳能智能垃圾收集装置，其特征在于：气动压实单元包括双层气动隔膜和光伏气泵、双层气动隔膜设置在内箱体内部并沿前后垂直方向布置，双层气动隔膜四周侧边分别与内箱体前、下、后、上侧壁固定连接，光伏气泵通过气管与双层气动隔膜的顶部连接，气管上设置有安装在双层气动隔膜上的进气阀，双层气动隔膜上设有安全阀、气压传感器和排气阀，光伏气泵、安全阀、气压传感器和排气阀均位于安装空间的顶部，排气阀的出口连接有管道，管道的排气口分别设置在干垃圾投放口和湿垃圾投放口附近。
4.根据权利要求3所述的太阳能智能垃圾收集装置，其特征在于：安装空间的前侧还设有手动气筒，手动气筒通过三通与气管连接。
5.根据权利要求2所述的太阳能智能垃圾收集装置，其特征在于：还包括为干垃圾腔室内部喷水加湿、降尘的喷淋单元，喷淋单元包括光伏水泵、沥水网和喷淋头，湿垃圾腔室底部设置有储水槽，沥水网水平设在储水槽上方，光伏水泵的进水口通过进水管与储水槽连接，光伏水泵的出水口通过出水管与喷淋头连接，喷淋头设置在干垃圾腔室顶部并朝下喷射，光伏水泵位于安装空间的顶部且通过导线与太阳能电池板连接，光伏水泵通过控制线路与控制器连接。
6.根据权利要求1所述的太阳能智能垃圾收集装置，其特征在于：干垃圾投放口和湿垃圾投放口出均设有下压式盖板，下压式盖板一侧边通过铰链铰接在内箱体上，铰链上设有用于驱动下压式盖板自动向上复位的扭簧，内箱体上设有用于锁住下压式盖板另一侧的电锁扣，电锁扣通过控制线路与控制器连接。
7.根据权利要求1所述的太阳能智能垃圾收集装置，其特征在于：干垃圾腔室和湿垃圾腔室内的上方均设有一个用于监测垃圾存放高度的距离传感器，距离传感器通过控制线路与控制器连接。
8.根据权利要求5所述的太阳能智能垃圾收集装置，其特征在于：储水槽内设置有光电液位传感器，光电液位传感器通过数据线与控制器连接。
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