張一博

摘 要：水面垃圾不僅影響市容還污染水質(zhì)，對(duì)水生物造成危害。而水面垃圾清理難度大，人工打撈成本高。如何高效低成本的清理水面垃圾，雖然當(dāng)前已經(jīng)有一些方案試圖解決該問(wèn)題，但均存在一些不足。尤其是城市公園人工湖面，經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)風(fēng)吹落或被丟棄的塑料袋或塑料瓶，這類(lèi)垃圾量小打撈經(jīng)濟(jì)性差。我們?cè)谶^(guò)往成果的基礎(chǔ)上提出了新的解決方案。新方案采用自主設(shè)計(jì)的遙控玩具船作為平臺(tái)，加裝垃圾打撈漿和收集網(wǎng)。兒童能夠操縱本作品對(duì)水面垃圾進(jìn)行收集，提高娛樂(lè)性的同時(shí)能夠培養(yǎng)兒童對(duì)于環(huán)境的保護(hù)意識(shí)，使孩子們?cè)谟螒蛑蝎@得快樂(lè)并對(duì)水面環(huán)境起到保護(hù)與維護(hù)。

關(guān)鍵詞：水面垃圾;兒童;遙控船;垃圾清理

中圖分類(lèi)號(hào)：U674.2 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1671-2064（2019）21-0083-03

0 引言

隨著人們生活水平的提高，日常生活中垃圾的生產(chǎn)量也不斷加大，而人們對(duì)于環(huán)境的保護(hù)意識(shí)較為松懈。很多包裝塑料袋和飲料瓶沒(méi)有得到很好的回收，隨風(fēng)飛落或滾入城市湖泊中，影響市容并污染水質(zhì)。維護(hù)城市湖泊水面環(huán)境是美化城市提高人們生活環(huán)境的必要工作。

水面垃圾清理的原始方式采用半艙式或甲板機(jī)動(dòng)駁船，由環(huán)衛(wèi)工手持網(wǎng)兜站在甲板上直接把垃圾撈上來(lái)，這種傳統(tǒng)的打撈方法勞動(dòng)強(qiáng)度大、工作環(huán)境惡劣，人身安全沒(méi)有保證，清理垃圾效率低[1]。而使用現(xiàn)有清理設(shè)備和機(jī)械對(duì)少量的水面垃圾進(jìn)行打撈在成本上也不劃算，一些設(shè)備采用汽油或柴油機(jī)進(jìn)行驅(qū)動(dòng)，在工作的同時(shí)還會(huì)產(chǎn)生新的污染。本作品以遙控船作為平臺(tái)，加裝垃圾打撈漿和收集網(wǎng)，可以將前方的垃圾收集到收集網(wǎng)中。本作品具有靈活的動(dòng)力裝置，具備兩個(gè)動(dòng)力船槳，可原地進(jìn)行轉(zhuǎn)向，并具備照明裝置，可在光線(xiàn)較弱的環(huán)境下工作。

1 工作原理

（1）啟動(dòng)：將電池接入電路中，小船控制系統(tǒng)啟動(dòng)。啟動(dòng)后，藍(lán)牙模塊會(huì)立即搜索控制端，并自動(dòng)與控制端建立藍(lán)牙連接。控制端為帶有藍(lán)牙功能的手機(jī)，通過(guò)手機(jī)APP應(yīng)用BlueSSP與裝置進(jìn)行通信。（2）控制：手機(jī)應(yīng)用上通過(guò)不同虛擬按鍵來(lái)像藍(lán)牙模塊發(fā)送不同信號(hào)，微控制器根據(jù)接收信號(hào)的不同，控制電機(jī)的不同工作狀態(tài)。從而操控小船前進(jìn)、后退、轉(zhuǎn)彎與撈漿工作。（3）打撈：垃圾打撈由小船上打撈漿來(lái)完成，打撈漿通過(guò)旋轉(zhuǎn)將前方物品卷起并送入到后方收集網(wǎng)中。打撈漿的啟停通過(guò)控制端進(jìn)行控制。在小船兩側(cè)與中間，設(shè)置有LED燈板，能夠?qū)π〈胺竭M(jìn)行照明，打撈作業(yè)能夠在光線(xiàn)較暗的情況下進(jìn)行。（4）關(guān)閉：控制小船到安全的地方關(guān)閉手機(jī)控制應(yīng)用，避免在撈起小船的時(shí)候誤操作船槳?jiǎng)潅直邸４驌破鹦〈笄袛嚯娫?，取出垃圾收集網(wǎng)，傾倒掉網(wǎng)內(nèi)垃圾后將小船收起。

2 配件材料

微控制器（NANO V3.0 ATMEGA328P CH340G）、HC-05藍(lán)牙模塊、L289N電機(jī)控制板、5V直流電機(jī)、杜邦線(xiàn)、電阻、LED燈珠等。其中關(guān)鍵器件為HC-05藍(lán)牙模塊，藍(lán)牙模塊用于與手機(jī)控制端建立通信連接;L289N電機(jī)控制板使得電機(jī)在額定工作電壓下進(jìn)行工作，所有控制程序燒錄至開(kāi)發(fā)板中。

3 線(xiàn)路連接

4 程序參數(shù)

5 實(shí)際效果

完成組裝并調(diào)試系統(tǒng)后，各部件工作正常，能夠達(dá)到預(yù)期設(shè)計(jì)效果。

（1）啟動(dòng)：將電池接入電路中，各模塊工作指示燈亮起，系統(tǒng)啟動(dòng)。啟動(dòng)后，藍(lán)牙模塊搜索控制端，此時(shí)模塊指示燈快速閃爍。（2）控制：打開(kāi)手機(jī)BlueSSP應(yīng)用，開(kāi)啟藍(lán)牙。在應(yīng)用上選擇對(duì)應(yīng)藍(lán)牙模塊進(jìn)行連接，通過(guò)虛擬按鍵完成了對(duì)小船電機(jī)的控制，小船能夠移動(dòng)和完成打撈作業(yè)。同時(shí)，在手機(jī)應(yīng)用上能夠遠(yuǎn)程控制照明燈的開(kāi)啟與關(guān)閉。（3）打撈：進(jìn)行打撈工作時(shí)，控制小船移動(dòng)使得小船前方物品被打撈漿送入后方的收集網(wǎng)中。（4）關(guān)閉：操控小船到安全的地方后關(guān)閉小船電源后再關(guān)閉手機(jī)應(yīng)用，將小船打撈上岸，取下垃圾收集網(wǎng)。

6 結(jié)語(yǔ)

為了能夠培養(yǎng)孩子們對(duì)于環(huán)境保護(hù)的意識(shí)，我們?cè)O(shè)計(jì)了一款操控簡(jiǎn)單的垃圾清理玩具船，相較于相似產(chǎn)品與設(shè)計(jì)[2-5]，本文更側(cè)重于對(duì)于孩子們動(dòng)手能力及環(huán)保意識(shí)的培養(yǎng)，孩子們可以參照設(shè)計(jì)，自己動(dòng)手組裝或改裝玩具船，能夠在游戲娛樂(lè)中完成垃圾的收集。本文給出了該水面垃圾玩具清理船的設(shè)計(jì)和制作細(xì)節(jié)。實(shí)際檢驗(yàn)效果優(yōu)秀，具有實(shí)用的前景，能夠讓孩子們?cè)诂F(xiàn)實(shí)生活中切切實(shí)實(shí)的維護(hù)和保護(hù)環(huán)境，在游戲中培養(yǎng)孩子們的環(huán)境保護(hù)意識(shí)。

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