基于法拉第波的水面漂浮物收集系统设计
2022年电子技术应用第6期
张新建1，毕 艳1，鲁艳旻1，吴燕平1，杨家军1，2，杨卫红1，范 娟1
1.文华学院 机械与电气工程学部，湖北 武汉430074；2.华中科技大学 机械科学与工程学院，湖北 武汉430074
摘要： 为了改善城镇居住及景观带小区域水面的垃圾漂浮物问题，基于法拉第波原理设计了一个由振动源(产生法拉第波)、浮台、收集装置三部分组成的小区域水面漂浮物自动回收装置。装置利用单片机输出特定的频率到振动台，使与振动台相连的浮子击打水面，产生相应波长的水波，具有摄取远距离小颗粒水面漂浮物的能力。在法拉第波的特性作用下，水面的小颗粒漂浮物按照相应的轨迹运动到某一处，从而便于水面垃圾的打捞收集装置进行回收打捞。本研究可以高效自动收集小区域水面小颗粒漂浮物，且有效降低对水体内生物体产生二次危害，环保经济，有较好的推广应用潜力。
中圖分類號： TN709
文獻標識碼： A
DOI：10.16157/j.issn.0258-7998.212222
中文引用格式： 張新建，畢艷，魯艷旻，等. 基于法拉第波的水面漂浮物收集系統設計[J].電子技術應用，2022，48(6)：112-115，120.
英文引用格式： Zhang Xinjian，Bi Yan，Lu Yanmin，et al. Research on water floaters collection system based on Faraday waves[J]. Application of Electronic Technique，2022，48(6)：112-115，120.
文獻標識碼： A
DOI：10.16157/j.issn.0258-7998.212222
中文引用格式： 張新建，畢艷，魯艷旻，等. 基于法拉第波的水面漂浮物收集系統設計[J].電子技術應用，2022，48(6)：112-115，120.
英文引用格式： Zhang Xinjian，Bi Yan，Lu Yanmin，et al. Research on water floaters collection system based on Faraday waves[J]. Application of Electronic Technique，2022，48(6)：112-115，120.
Research on water floaters collection system based on Faraday waves
Zhang Xinjian1，Bi Yan1，Lu Yanmin1，Wu Yanping2，Yang Jiajun1，2，Yang Weihong1，Fan Juan1
1.Mechanical and Electrical Engineering Department，Wenhua College，Wuhan 430074，China； 2.School of Mechnical Science & Engineering，Huazhong University of Science and Technology，Wuhan 430074，China
Abstract： In order to improve living conditions in the town and solve the problems from garbage floaters on small-area water surface in landscape zones, this article, based on Faraday waves theory, designs a small-area water floaters collection automatic system device, which is consist of vibration source(to produce Faraday waves), floating platform and collecting device. This device utilizes single chip to output specific frequencies to the floating platform, and then makes the floaters which connected the floating platform to clap the water surface in order to produce waves in corresponding wavelength. This device is able to grab long-distance granules floaters on water surface. Under Faraday waves′ characteristic effect, granules floaters on water surface will move to a certain place according to relevant track, as a result, it is convenient for collecting device to salvage and recycle water surface garbage. This research result is able to collect granules floaters on small-area water surface without any second harm to the organism in the water. It is an economic, environment-friendly innovation.
Key words : Faraday waves；floater；small-area water surface；environmental protection
0 引言
當前綠色生態環境的理念已經深入人心，綠水青山就是金山銀山。然而現在很多景觀小區域水面上，總能夠看到一些漂浮物，如塑料袋、礦泉水瓶等白色垃圾。這些漂浮物體積小，容易受水面波動影響，在水面上分布廣泛。這類漂浮物的整個打撈工作費時費力，很難有專門人員進行針對性清理，只有在水面漂浮物越積越多，到最后嚴重影響到周邊的環境，給附近居民帶來生活上的不適時，才會開展打撈[1-3]。
國內外的研究者對水面漂浮物收集裝置的設計方案有很多，根據不同的水域、不同的漂浮物的收集裝置的研究也有對應的成熟方案。劉廣濤、王繼榮等人研究為了更好地對陸地和水面的漂浮物進行清理，采用現代機械設計方法對水陸兩棲清潔車進行了結構設計[4]。彎昭鋒等人以長江首艘多功能溢油回收船“海特311”的結構和性能分析，分析圍油欄的布設方法，提出了“線面式”溢油應急技術[5]。趙壘等人依據城市內水域的污染現狀，設計提出了一種針對城市內水域的自動水面除污裝置[6]。湯偉、朱永強、張凱等也通過人工智能技術、子母船協同等對小區域及中大型區域水面設計了垃圾回收裝置的相關控制算法[7-9]。
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作者信息：
張新建1，畢 艷1，魯艷旻1，吳燕平1，楊家軍1，2，楊衛紅1，范 娟1
(1.文華學院 機械與電氣工程學部，湖北 武漢430074；2.華中科技大學 機械科學與工程學院，湖北 武漢430074)
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