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垃圾自動分類系統(tǒng)
技術(shù)領(lǐng)域
現(xiàn)如今，如何更好的進行垃圾分類已經(jīng)成為環(huán)保業(yè)的頭等大事，現(xiàn)實生活中人們對垃圾分類的意識比較淡薄，很多人不會主動的垃圾分類。此款分類垃圾桶就是為了解決這個問題而設(shè)計的。此款垃圾桶不止會給人們的生活帶來便利，而且對環(huán)保也有很好的促進作用。
背景技術(shù)
生活在今天的經(jīng)濟社會中，我們不難看到很多人的環(huán)保意識在不斷下降，生活垃圾隨處可見，垃圾不僅在影響著我們的市容市貌，更重要的是不斷的影響著我們的生活環(huán)境，更有甚者已經(jīng)在影響著我們的生命，設(shè)計此垃圾桶將有效的提高垃圾的回收和再利用。
我們知道垃圾無外乎就那么多種，譬如金屬、塑料、廢紙、還有一些不可回收的生活垃圾。次垃圾桶就是利用垃圾的性質(zhì)，將垃圾進行自動分類。提高垃圾的回收和利用。裝置系統(tǒng)中采用判別的方式進行分類，用YES和NO的形式。比如垃圾是否是金屬，是則讓它運轉(zhuǎn)到相應(yīng)的垃圾裝置中，是否是可壓縮垃圾，是則轉(zhuǎn)到該分類的裝置，不是則繼續(xù)向下分類，以此類推，實現(xiàn)將垃圾分類。
就我而知，目前市場上自動分類的垃圾桶少之又少，而且價格昂貴，次設(shè)計采用實用且便宜的材料做成，比如桶壁用木材或者硬化塑料來做，總之，此款設(shè)計是面向大眾，爭取每個人都能使用的起。
內(nèi)容
第一、分類判斷模塊：使用下述原理共將垃圾分為四類：塑料、玻璃、金屬及其他：
1. 用金屬探測器檢測金屬
2. 分析敲擊模塊采集的聲音信號頻率特性，檢測判斷塑料、玻璃和其它類
3. 用行程開關(guān)檢測可壓縮性，可壓縮垃圾認為是其他類
第二、壓縮模塊：將投入的垃圾壓縮，方便敲擊采集聲音；
第三、是敲擊模塊：敲擊垃圾體表材料，迫使被測物振動，收集聲音信號，送入分類判斷模塊；
第四、分類執(zhí)行模塊：根據(jù)分類判斷模塊的信號反饋，將垃圾按送入相應(yīng)垃圾桶內(nèi)
第五、下壓刮板模塊：輔助分類篩選，并幫助粘性垃圾入桶。
附圖說明
1.投入垃圾
是否金屬
壓縮版運動
是否可壓縮
敲擊、采集聲音
壓縮版復(fù)位
運輸至相應(yīng)接收口
YESES
壓縮回收
是金屬
其他垃圾
F<1kHz
f>1.5kHz,為玻璃
為塑料
具體實施方式
投入垃圾→金屬探測器檢測是否為金屬
YES→分類執(zhí)行模塊工作→分類完成
NO→壓緊模塊工作，行程開關(guān)檢測是否為可壓縮垃圾
YES→分類執(zhí)行模塊工作→分類完成
NO→敲擊模塊工作→分類判斷模塊進行聲音信號判斷→分類執(zhí)行模塊工作→分類完成
模塊設(shè)計方案：
基于霍爾傳感器原理的接近開關(guān)探測金屬；利用敲擊被測物發(fā)聲，使用特定裝置（LABVIEW）采集處理聲音信號，對信號進行時域與頻域分析，區(qū)分玻璃、塑料和其它類；同時將體積過小的垃圾和可壓縮性好的包裝袋（塑料袋、紙袋等）回收價值不大的垃圾歸作其它類垃圾處理。
執(zhí)行模塊的實現(xiàn)：
壓縮模塊：采用往復(fù)移動的螺旋機構(gòu)，該機構(gòu)移動距離較短，需要一定的夾緊力，原動機為旋轉(zhuǎn)電動機可實現(xiàn)運動形式變換。該機構(gòu)實現(xiàn)較易，能初步對垃圾進行處理。
敲擊模塊：用往復(fù)擺動的形式敲擊垃圾，使用擺動鐵，由于電動機轉(zhuǎn)動噪音大，影響聲音檢測；電磁鐵在轉(zhuǎn)動過程中噪音小，更有利于聲音的采集和分析，為下一步的分辨做出準(zhǔn)備，此外采用電磁鐵的擺動，能檢測出金屬。
分類篩選模塊：采用往復(fù)移動同步帶機構(gòu)實現(xiàn)，該機構(gòu)僅傳遞運動，不需很大的力速度要求高，移動距離長定位要求高，使用嚙合傳動。該機構(gòu)實現(xiàn)兩個重要功能，其一將垃圾分類，其二根據(jù)垃圾的性質(zhì)進行篩選。
模塊的整合：極大模塊之間由可編程控制器（PLC）進行控制。
敲擊機構(gòu)
PLC
壓縮機構(gòu)
分類篩選機構(gòu)
聲音信號采集與處理模塊
敲擊產(chǎn)生聲音信號
形成開關(guān)反饋
總體設(shè)計基本就是如上所述，在實現(xiàn)方面就自身能力而言還有一定的難度。在實現(xiàn)時著重的把每個模塊進行有機的鏈接起來，使他們能夠自行運轉(zhuǎn)，比如聲音信號的采集，PCL的控制。該設(shè)計還可以擴展改進，可以加一部分降解垃圾的裝備，或者把其中的電能部分改為用垃圾桶壁太陽能充電的形式?？傊丝钤O(shè)計會為人類的生活帶來諸多便利，也會對環(huán)保帶來良性循環(huán)。
5
綠 色 垃 圾 車
越來越多的垃圾運輸商開始傾銷處理柴油，改用天然氣這樣的更潔凈燃料，這個新發(fā)現(xiàn)是由德博朗金,杰瑞博德斯基以及杰姆卡龍調(diào)查報告的。
摘 要: 這項研究,調(diào)查通報了垃圾車對環(huán)境、衛(wèi)生、工人和國家能源安全的影響。我們也介紹了一系列運用當(dāng)今新興和主流的燃料以及引擎技術(shù)的經(jīng)驗，簡要介紹了已經(jīng)通過測試并運用的先進垃圾車技術(shù)和可供選擇的燃料。我們研究的動機是為了天然氣運用工程、各類車用燃料和技術(shù)、車輛加油費用及基建、遇到障礙、職工培訓(xùn)、減少排放和噪音以及運用到新車上等問題。
關(guān)鍵詞: 綠色垃圾車、潔凈燃料、天然氣燃料卡車
1 前言
每天清晨, 垃圾車穿梭于全國的大街小巷，停靠在七千五百多萬個都市和市郊家庭的附近。這些垃圾車一路上不僅收集垃圾還回收廢紙、塑料、以及金屬，但是這些廢料是由超過七百萬企業(yè)和將近 100,000 州和地方政府所丟棄。搬運廢物是一項可以讓我們的街道和人行道免于垃圾和鼠害的重要的工作，盡管如此，它仍然沒有受到足夠地重視。美國是一個垃圾制造數(shù)量不斷上升的國家，過去30年來,城市人均每天產(chǎn)生的固體廢物量倍增，從2.3磅到4.7磅。估計有136000輛垃圾回收車，12000輛運輸車以及31000輛垃圾處理車在帶走美國的垃圾。
這支龐大的隊伍帶來的負面影響是多方面而且廣泛的。90%以上的垃圾車——以及超過99%的重型載重垃圾車產(chǎn)成空氣和噪音的污染。柴油廢氣威脅市民的健康，有毒有害物質(zhì)可導(dǎo)致肺癌，噪音會引起嚴(yán)重的聽覺疾病。
這項研究,調(diào)查通報了垃圾車對環(huán)境、衛(wèi)生、工人和國家能源安全的影響。我們也介紹了一系列運用當(dāng)今新興和主流的燃料以及引擎技術(shù)的經(jīng)驗，簡要介紹了已經(jīng)通過測試并運用的先進垃圾車技術(shù)和可供選擇的燃料。我們研究的動機是為了天然氣運用工程、各類車用燃料和技術(shù)、車輛加油費用及基建、遇到障礙、職工培訓(xùn)、減少排放和噪音以及運用到新車上等問題。在整個過程中我們采訪了許多垃圾行業(yè)的人士、引擎制造者、燃料供應(yīng)者、管理者以及其他行業(yè)的專家。結(jié)論就是這樣研究得來的。
2 正文
替代柴油
柴油燃料垃圾車是美國最古老的、最耗燃料的但同時也是最污染環(huán)境的車隊，他們對環(huán)境、社區(qū)衛(wèi)生服務(wù)人員，以及操作它們的工人的健康構(gòu)成很大的威脅。此外，這些車輛幾乎完全依賴于石油燃料的化合物，由于這些燃料出口國都是世界上政局不穩(wěn)定的地方，以至我們國家面臨著安全危機。令人欣慰的是這種局面改變了。19家礦物廢料的操縱者（17家在美國，日本、荷蘭各1家）在改用綠色燃料的領(lǐng)導(dǎo)會議上表示，用改進引擎技術(shù)，天然氣燃料汽車（NGVS）是可以實現(xiàn)的、具有商業(yè)價值的轉(zhuǎn)變。與此同時,越來越多的社區(qū)開始考慮引進綠色技術(shù)并納入當(dāng)?shù)乩占犖椤Ｔ谶@個方向上邁出的每一步都促進了能源安全，提供環(huán)境和健康方面利益的即時體現(xiàn)，以及使我們朝氫燃料電池的方向發(fā)展，最終實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展、無污染、可再生的能源和燃料。
建設(shè)天然氣車隊
柴油機垃圾運輸車包括在那些排放要求使用清潔能源和使用昂貴技術(shù)（包括低硫燃料和污染控制裝置，象粒子過濾器和氧催化劑那樣）重型車輛中，并于2004年開始使用該標(biāo)準(zhǔn)。這些技術(shù)中有一些但不是全部都和柴油消耗有關(guān)聯(lián)。替代燃料和先進的推進力系統(tǒng)能輕易達到新標(biāo)準(zhǔn)，目前已經(jīng)被推廣和廣泛運用于商業(yè)——主要是使用天然氣的發(fā)動機。美國通知監(jiān)督17支垃圾車隊和9支其它車隊，共部署了692輛天然氣燃料卡車。當(dāng)越來越多的車輛制造商和燃料基礎(chǔ)設(shè)施提供者和汽車部門的發(fā)展有利害關(guān)系時，越來越多的市政和私人操作者每年把天然氣燃料卡車增加到他們的車隊中。下面是關(guān)于當(dāng)今天然氣廢料收集隊伍的要點，隨后是調(diào)查發(fā)現(xiàn)和關(guān)于干凈燃料的綜合建議以及垃圾車隊建設(shè)的操作：
垃圾車可以燃燒壓縮天然氣（CNG）或者液化天然氣（LNG），為目前美國有100萬戶以上,數(shù)以萬計的企業(yè)和城市的居民提供服務(wù)。
l 1989年紐約市環(huán)保局率先使用天然氣卡車，目前他們操作著36輛CNG卡車。
l 垃圾管理公司，垃圾工業(yè)最大的運輸和處理公司，在天然氣卡車的使用上明顯是美國工業(yè)的領(lǐng)導(dǎo)者，他們擁有14支車隊380輛卡車，其中13支在加州，另一支在賓夕法尼亞州。
l 通過對美國26支使用NGVS的垃圾車隊調(diào)查顯示，10個是由公共機構(gòu)操縱，16個是由根據(jù)合同規(guī)定隸屬市政府的私人公司操縱。
l 當(dāng)整個路線對燃料的需求超過車輛本身所帶的壓縮天然氣的能力時，在近700輛天然氣卡車中，69%是用液化天然氣作動力的，31%是用壓縮天然氣作動力。很多時候之所以選擇壓縮天然氣是因為可以和其他的車隊共同使用現(xiàn)有的加油站。
l 盡管目前在商業(yè)供應(yīng)上，天然氣垃圾車遠低于傳統(tǒng)垃圾車1%。如果所有的公司都計劃實施天然氣垃圾車工程的話，那么垃圾車的數(shù)量將超過2200——還只是略超過百分之一的美國車隊。
l 許多卡車生產(chǎn)廠家都提供天然氣垃圾車，但各種各樣的天然氣垃圾車仍遠遠落后于柴油車。
l 新公司出現(xiàn)在加油設(shè)備安裝、送天然氣燃料上爭生意的現(xiàn)象。
調(diào)查發(fā)現(xiàn)：使用壓縮天然氣和液化天然氣的垃圾車減少了二氧化碳排放量,減小對空氣品質(zhì)的危害，同時噪音小了，可以減輕對工人健康的威脅。
l 舉了9個垃圾車操作工人的例子證明使用柴油對他們健康產(chǎn)生負面影響。在紐約環(huán)保局工作的司機是最有力的證據(jù)，在那里普通卡車按年代作了標(biāo)記，天然氣卡車被優(yōu)先安排使用。
l 通過調(diào)查荷蘭這個廣泛采用天然氣燃料卡車以減小噪音的國家發(fā)現(xiàn)，旁置式燃料系統(tǒng)可以減小98%的噪音，內(nèi)置式燃料系統(tǒng)可以減小90%的噪音，后置式燃料系統(tǒng)可以減小50%的噪音。
l 車隊的管理人士全面地分析了減小噪音對卡車駕駛員的好處，這些噪音對卡車駕駛員造成聽覺以及交際方面的危害。
調(diào)查發(fā)現(xiàn)：壓縮天然氣和液化天然氣在燃料安全方面有一項光輝的記錄。
l 壓縮天然氣燃料箱順利通過了耐久性測試，這項測試對全世界范圍內(nèi)壓縮天然氣箱應(yīng)用產(chǎn)生的破裂以及泄露問題進行了廣泛地調(diào)查。數(shù)以千計的貨運卡車載著液化天然氣行駛在美國的高速公路上，但是沒有發(fā)生一件嚴(yán)重的事故。1990到1993年這段時間里，300輛液化天然氣汽車行駛了600萬到800萬英里，其中只發(fā)生了4件事故，并且只對燃料系統(tǒng)造成了很小的損壞。但是天然氣燃料不如傳統(tǒng)燃料安全的看法仍然存在。
調(diào)查發(fā)現(xiàn)：改用壓縮天然氣/液化天然氣的成本很大。
l 實現(xiàn)燃料轉(zhuǎn)變工程的首要成本可能是垃圾收集代理商不認同這樣的一個改變的重要性，讓他們認同并自動改用新燃料會遇到很多挫折。
l 對美國車隊的調(diào)查研究顯示，天然氣燃料垃圾車的價格從210000美元到250000美元，這個價格和傳統(tǒng)的柴油燃料垃圾車相比要高出15%到25%。現(xiàn)有的卡車要實行動力的改變費用在30000美元到100000美元之間。
l 改進現(xiàn)有的垃圾車隊到天然氣車隊的所有成本必須依靠許多廠家，包括系統(tǒng)內(nèi)各部分燃料的補給、車輛維護成本、設(shè)備需求、當(dāng)?shù)氐陌踩ㄒ?guī)、勞力和培訓(xùn)成本、燃料成本以及必要的經(jīng)濟激勵。
調(diào)查發(fā)現(xiàn)：國外以及國內(nèi)動向是產(chǎn)生固體垃圾的工業(yè)轉(zhuǎn)向使用更潔凈的燃料——部分使用天然氣燃料。
l 車輛部門的官方人員大量的引用了當(dāng)今的環(huán)境規(guī)則作為把柴油燃料垃圾車轉(zhuǎn)變?yōu)樘烊粴饫嚨睦碛伞GVS允許車隊符合現(xiàn)有的以及政府計劃調(diào)整的規(guī)則，這些規(guī)則是專門為重型垃圾清掃卡車設(shè)計，用于提高空氣質(zhì)量的。
l 決策者經(jīng)常受到經(jīng)濟學(xué)的影響。更低的天然氣價格、優(yōu)惠的稅收政策、給予項目以及法規(guī)方面的特權(quán)，使得NGVS能夠讓垃圾運輸商更經(jīng)濟合理的實現(xiàn)向天然氣垃圾車的轉(zhuǎn)變。
l 美國政府允許MSERC為了天然氣垃圾汽車的利益建立一個空氣污染的商業(yè)市場。
l 法院發(fā)布的命令和市民的投訴導(dǎo)致了天然氣垃圾車以及重型天然氣發(fā)動機的產(chǎn)生和改進。
l 高層決策者希望成為環(huán)境或則可以左右環(huán)境組織者的領(lǐng)導(dǎo)。
l 在垃圾回收行業(yè)的競爭領(lǐng)域，一些運輸商希望通過使用NGVS在市場上超過競爭對手。
l 決定改換垃圾車的燃料也是為了改善工人的工作狀和減少采用柴油燃料帶來的健康威脅以及柴油引擎產(chǎn)生的大量噪音。
推 薦：
為了遠離使用柴油，走向一個更潔凈的，穩(wěn)固發(fā)展的運輸業(yè)的未來，推薦下列政策和方法：
l 現(xiàn)在就開展替代柴油燃料垃圾車的活動，避免將來低硫柴油燃料的開支以及發(fā)射控制技術(shù)，這些技術(shù)面臨許多迫切需要解決的EPA方面的問題以及國家政府的標(biāo)準(zhǔn)問題，同時還涉及到潛在的未來柴油燃料卡車以及燃料法令的問題。對柴油燃料的危害給予高度的重視，并更快地作出調(diào)整，那些率先使用諸如天然氣這樣的替代燃料的垃圾運輸商將不會因為現(xiàn)在以及將來的政策法規(guī)改變而影響他們的生意。
l 和燃料供應(yīng)商、車站以及汽車提供商建立合作伙伴關(guān)系有助于實現(xiàn)成本的降低。有效的合作是實現(xiàn)成功地關(guān)鍵因素。
參 考：
以上的文章是綠色垃圾車草稿的摘要：清潔空氣的新技術(shù)，早在2003年由INFORM等發(fā)表，一個環(huán)境研究組織建立的《紐約城市》，這個雜志旨在找到促進交通運輸業(yè)穩(wěn)固發(fā)展的方法，對于完整的報告副本可以瀏覽 www.inform.org 。
Greener Garbage Trucks
More trash haulers dumping diesel for cleaner fuels like natural gas, new INFORM report finds By Deborah Gordon, Juliet Burdelski & James S. Cannon
Abstract: For this study, INFORM investigated the effects of garbage truck operations on the environment, public health, industry workers and national energy security. We also investigated a range of experiences with today’s emerging and mainstream fuel and engine technologies, profiling the pioneering waste collection agencies that have tested and deployed advanced garbage truck technologies and alternative fuels. We explored their motivations for natural gas deployment projects, the types of truck technology and fuels used, the costs of vehicles and refueling infrastructure, the obstacles faced, worker training issues, the emissions and noise reductions that trucks in service have achieved and reactions to the new vehicles.
Keywords: Greener Garbage Trucks, cleaner fuels, natural gas trucks
1.Foreword
Every morning across the nation, garbage trucks wend their way up and down our streets, stopping at the curbs of more than 75 million urban and suburban households. These trucks haul away not just trash and recyclable paper, plastic and metal, but the materials discarded by more than seven million businesses and nearly 100,000 state and local government establishments. Hauling waste is an essential service that helps keep our streets and sidewalks free of refuse and the vermin that accompany it, yet it goes largely unnoticed.
America is an increasingly prolific garbage producer. Over the past 30 years, municipal solid waste generation per capita has doubled in the United States, from 2.3 to 4.7 pounds per day. An estimated 136,000 refuse collection trucks, 12,000 transfer vehicles and 31,000 dedicated recycling vehicles haul away America’s garbage.
The negative impacts of this massive fleet are numerous and widespread. More than 90 percent of all garbage trucks — and over 99 percent of heavy-heavy-duty garbage trucks — are diesel fueled, creating both air and noise pollution. Diesel emissions threaten our health with lung-damaging toxic substances and noise levels that can cause serious hearing damage.
For this study, INFORM investigated the effects of garbage truck operations on the environment, public health, industry workers and national energy security. We also investigated a range of experiences with today’s emerging and mainstream fuel and engine technologies, profiling the pioneering waste collection agencies that have tested and deployed advanced garbage truck technologies and alternative fuels. We explored their motivations for natural gas deployment projects, the types of truck technology and fuels used, the costs of vehicles and refueling infrastructure, the obstacles faced, worker training issues, the emissions and noise reductions that trucks in service have achieved and reactions to the new vehicles. Along the way we also conducted numerous interviews with waste industry personnel, engine manufacturers, fuel suppliers, regulators and other experts. The findings that follow came from that research.
2．Main text
Alternatives to diesel emerge
Diesel-fueled garbage trucks are among the oldest, least fuel efficient and most polluting fleet vehicles in the U.S. Their operations pose significant threats to the environment, to the health of those in the communities they serve and to the workers who maintain and operate them. Moreover, the almost complete dependence of these vehicles on oil-derived fuels compounds the national security risks that our country faces because of its reliance on oil imported from politically unstable parts of the world.
The good news is that change is afoot. Profiles of 19 waste hauling operators (17 in the United States and one each in Japan and the Netherlands) at the leading edge of the transition to cleaner alternative fuels show that natural gas vehicles (NGVs) are a commercially viable alternative, with other technologies emerging as well. Meanwhile, an increasing number of communities are beginning to consider introducing cleaner technologies into their local trash collection fleets.
Every new step in this direction enhances energy security, provides immediate environmental and health benefits and moves us toward the era of the hydrogen fuel cell, which may be the ultimate sustainable, pollution-free and renewable fuel and power source.
Pioneering natural gas fleets
Diesel trash haulers are among those that will be subject to new federal heavy-duty vehicle emissions standards requiring the use of cleaner fuels and more costly technologies (including low-sulfur fuel and pollution control devices such as particulate filters and oxidation catalysts) beginning in 2004. These technologies address some but not all the pollution problems associated with diesel exhaust.
Alternative fuels and advanced propulsion systems that can easily meet the new standards are being developed and some are fully commercial today — mainly with engines that run on natural gas. INFORM profiled 17 garbage truck fleets and tracked an additional nine fleets that together deploy a total of 692 natural gas trucks in the U.S. Many municipal and private operators are adding natural gas garbage trucks to their fleets every year, while a growing number of vehicle manufacturers and fuel infrastructure providers have a stake in the growth of this vehicle sector. Below are key points about current natural gas trash collection fleets, followed by INFORM’s findings and recommendations regarding the integration of cleaner fuels and vehicles into garbage truck operations:
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