大学生创新创业项目-一种新型智能海洋塑料垃圾收集装置

一种新型智能海洋塑料垃圾收集装置
作品内容简介
这是一种新型智能化海洋塑料废弃物收集装置，它结合了传感器技术与自动控制原理，并引入现代无线通信技术与物联网技术，真正做到高效率，高智能化地收集处理海洋废弃物，对海洋生态环境的恢复具有积极的作用，符合当今时代性可持续发展的科学发展观。

1.研制背景及意义
长时间以来，人们一向聚焦于陆地上土壤环境中的塑料污染，而对地球的另一组成部分——海洋中的塑料污染问题却很少重视。

事实上，海洋塑料废物污染以及它们关于海洋生态环境构成的损害现已远远超出了人们的幻想。

为了治理海洋生态环境，人们已经开始做出努力，但由于海洋中的塑料废弃物数量众多且分布广阔，仅凭现有条件下的人力和简单机械无法达到预期的处理目的。

本文设计的新型智能海洋塑料垃圾收集装置可以很好地解决或改善海洋塑料废弃物污染问题，其利用先进的现代化技术谋求海洋资源的可持续发展和利用。

2.设计方案
2.1海洋废弃物收集器
该装置主体由可漂浮材料制作而成，核心结构是两个涡轮装置，通过电力驱动涡轮转动，产生水流低压，将漂浮的塑料废弃物吸入装置内部。

图1 收集装置主体
同时，该装置尾部配有可方便拆卸的收集坞，其主体为环形结构，用于暂时储存装置收集到的塑料废弃物。

图2 收集坞
整个收集装置亦由涡轮驱动前进，同时还配有辅助动力（图中未画出），并可通过两侧涡轮的转速不同来控制移动方向。

将该装置放置于海洋中，所到之处漂浮着的塑料废弃物都会被收集起来。

2.2收集装置的反馈控制
如果任由收集装置在海洋中游荡，将不会达到最佳的收集效果。

因此本海洋废弃物收集装置设有自动控制模块，其原理的通过设置在收集口的传感器来实时检测当前正在被收集的塑料废弃物流的密度。

图3 红外传感器
传感器发射一簇红外线，通过反射膜反射回来并由传感器接收，如果有废弃物遮挡，信号便有所损耗，由此可以实时监测塑料废弃物的流密度。

通过对废弃物流密度的分析，收集装置通过改变行进的速度和方向来智能地寻找塑料废弃物并收集。

2.3物联收集装置及废弃物回收站
由于海洋之大，必然需要使用许多这样的塑料废弃物收集器同时工作。

在海洋中建立数个废弃物处理站，它们同时担任基站和充电站的身份。

图4 无线通信示意图
众多收集设备通过内置的无线电通信模块与就近的基站可以相互传输信息，收集设备报告废弃物集中的地点，基站再排遣更多收集设备前往地点帮助收集废弃物。

收集设备使用一段时间后，将返回就近的废弃物处理站处理收集到的塑料废弃物，并补充电能，之后再重新返回海洋执行收集塑料废弃物的任务。

收集设备和废弃物之间形成了紧密的物联网，使得海洋废弃物的收集更加智能化。

3.可行性分析
（1）从经济效益来看，制作这些装置需要一定的成本，但收集到的塑料废弃物具有利用价值，从而可以在一定程度上抵消一部分设备成本。

（2）从生态效益来看，收集海洋废弃物有益于海洋资源的恢复，符合可持续发展的科学发展观。

而海洋资源的恢复有促进了其经济效益，因此，处理海洋废弃物并不是一个无回报的过程。

（3）本装置可以促进海洋资源的恢复，同时也具有经济价值，具有较好的可行性。

4.减排效益分析
本装置收集废弃物的能力与装置的大小有关，若装置设计成普通船只大小，单个装置一日便可收集数吨塑料废弃物。

收集海洋塑料废弃物的效率远大于人工船只打捞。

5.创新点
（1）结构创新：本设计采用涡轮装置收集废弃物，相比传统的打捞方式更加省时省力；
（2）应用创新：本装置应用了传感器技术与自动控制原理，现代无线通信技术与物联网技术，在国际类似装置应用上独树一帜；
（3）结合创新：本设计结合了传感器技术与自动控制原理，并引入现代无线通信技术与物联网技术，智能化水平高。

参考文献
[1]《一种海洋垃圾收集装置的制作方法》16095663.。