（武汉东湖学院电子信息工程学院，武汉 430212）
摘要：人们开完会的时候习惯性的会将整个带有矿泉水的瓶子一起丢进垃圾桶，瓶子里面的矿泉水没有回收利用，造成水资源的浪费。针对这个现状，我们设计了一个矿泉水瓶废水智能回收系统。经过大量实验验证，系统可以有效的将水和瓶子分离，从而实现两者的再利用，整个设计系统成本较低，有较好的推广性。
关键词：瓶装矿泉水；回收分离
1、前言
在我国目前面临的诸多社会问题中，水资源缺乏的问题比较严重。另外对于废水资源的收集及二次处理没有现形成有效的产业化，特别是生活中的不起眼的浪费往往被人们所忽略。
据不完全数据表明，在学校、商场、公共场所、旅游景点等人口密集的地方，每天丢弃的矿泉水瓶多达100万瓶，且大部分残留高于50%，按标准用量550ml计算，这些场所将产生275千升的淡水资源浪费。
基于以上情况的分析与研究，我们设计出了一款专门针对会场中的矿泉水瓶废水智能回收系统，此系统的意义不仅仅在于对环境的保护和废水的再利用，而且在一定程度上，也有助于提高人们对于环境保护和节约水资源的意识。
2、系统设计
系统由三个部分组成：传送系统、矿泉水瓶刺破系统、废瓶子及废水收集系统。整个系统我们采用单片机来实现传送带的驱动和电动推杆的工作，并利用传感器来感知矿泉水瓶的阻挡，其传递的信号将指导传送带和电动推杆来实现传送和刺破两个动作。经过大量实验验证显示，我们的整个系统可以有效的将水和瓶子分离，从而实现两者的再利用，整个设计系统成本较低，有较好的推广性。
图1 系统整体结构 图2 传送系统图3 刺破系统
系统整体结构如图1所示。楔形的缓冲部分由亚克力板构成，正面有一个活页亚克力板，能够有效的缓冲放入的矿泉水瓶。经过测量矿泉水的瓶子的高度和瓶底的直径分别为23.5cm和5.2cm，楔形的缓冲系统的长、宽、高分别设计的是26cm、8cm、26cm。这样能使矿泉水瓶横着进入传送带，方便下一步操作（瓶子刺破），提高机器的效率。
传送系统如图2所示，由双出轴步进电机、同步轮、同步带、轴承座、轴组成。双出轴步进电机带动同步带转动，同步带带动轴承座上轴转动。由于要将矿泉水瓶传送至另一端，在传送带的上面内侧增加了门字形亚克力板做支撑，确保矿泉水瓶平稳传送。
矿泉水瓶刺破系统如图3所示，由一个固定在支架上的电动推杆组成，推杆末端固定有粗且锋利的刺头，由红外传感器感知瓶子的阻碍，使传送停止，电动推杆向下刺穿矿泉水瓶，后推杆收回，传送带工作，矿泉水瓶中水在传送的过程中流尽。
3、工作原理
在会场中，工作人员或者使用者只需要将没喝完的矿泉水丢进该场所矿泉水瓶智能回收系统的矿泉水瓶入口，矿泉水瓶顺着楔形缓冲区进入传送带，同时触发红外传感器，红外传感器将信号发送给单片机，单片机控制传送带停止，电动推杆刺破系统启动，伸出刺头，刺破矿泉水瓶，电动推杆缩回，传送带工作，待矿泉水瓶中水在传送过程中流尽，水被传送带下方的废水收集系统存储。空的矿泉水瓶被传送到另一边的废弃瓶收集系统里存储。当矿泉水瓶收集系统满或集水容器满，位于矿泉水瓶收集系统顶部的红外传感器或集水容器中的液位传感器将信号传送给单片机，单片机处理后报警给指定人员，前来处理。
表1测试数据
矿泉水瓶残留水量(ml)
传送带速度(cm/s)
残留水流尽所用时间均值(s)
500
6.25
7.67
450
6.25
7.12
400
6.25
6.69
350
6.25
5.87
300
6.25
5.10
250
6.25
4.51
200
6.25
3.86
150
6.25
2.90
100
6.25
2.13
50
6.25
1.30
结合数据，此回收系统能在8秒内分离完矿泉水瓶和残留的水。水可以再回收应用于报警喷淋系统、室内循环灌溉系统等。塑料瓶可以进行熔融重塑再利用。实验结果达到实验预期目标。
4、总结
本系统，鼓励人们将空瓶投进饮料瓶自动回收系统中，增强了环保意识、形成节能环保的良好社会风气，同时节省了劳动力，减轻保洁员的劳动强度，收到良好的社会经济效益。
参考文献
[1]丁伟雄，杨定安，宋晓光.步进电机的控制原理及其单片机控制实现[J].煤矿机械，2005.
[2]向征,李静.城市群水资源利用可持续性概念和内涵分析[M].水利规划与设计,2019（05）.
论文作者:牛彦凯 周澳琦
论文发表刊物:《信息技术时代》2018年11期
论文发表时间:2019/8/15
标签：系统论文; 矿泉水瓶论文; 传送带论文; 推杆论文; 瓶子论文; 废水论文; 同步带论文; 《信息技术时代》2018年11期论文;