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。
中图分类号： TN709
文献标识码： A
DOI：10.16157/j.issn.0258-7998.212222
中文引用格式： 张新建，毕艳，鲁艳旻，等. 基于法拉第波的水面漂浮物收集系统设计[J].电子技术应用，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.
文献标识码： A
DOI：10.16157/j.issn.0258-7998.212222
中文引用格式： 张新建，毕艳，鲁艳旻，等. 基于法拉第波的水面漂浮物收集系统设计[J].电子技术应用，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
当前绿色生态环境的理念已经深入人心，绿水青山就是金山银山。然而现在很多景观小区域水面上，总能够看到一些漂浮物，如塑料袋、矿泉水瓶等白色垃圾。这些漂浮物体积小，容易受水面波动影响，在水面上分布广泛。这类漂浮物的整个打捞工作费时费力，很难有专门人员进行针对性清理，只有在水面漂浮物越积越多，到最后严重影响到周边的环境，给附近居民带来生活上的不适时，才会开展打捞[1-3]。
国内外的研究者对水面漂浮物收集装置的设计方案有很多，根据不同的水域、不同的漂浮物的收集装置的研究也有对应的成熟方案。刘广涛、王继荣等人研究为了更好地对陆地和水面的漂浮物进行清理，采用现代机械设计方法对水陆两栖清洁车进行了结构设计[4]。弯昭锋等人以长江首艘多功能溢油回收船“海特311”的结构和性能分析，分析围油栏的布设方法，提出了“线面式”溢油应急技术[5]。赵垒等人依据城市内水域的污染现状，设计提出了一种针对城市内水域的自动水面除污装置[6]。汤伟、朱永强、张凯等也通过人工智能技术、子母船协同等对小区域及中大型区域水面设计了垃圾回收装置的相关控制算法[7-9]。
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作者信息：
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)
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