TRIZ理论在城市智能垃圾桶设计中的应用研究

摘要

随着人类社会的发展，人口激增，生活垃圾的种类及数量迅速增长，这些生活垃圾侵占了大量土地，污染空气、传播细菌疾病等。城市垃圾治理问题日益突出，城市垃圾治理问题不仅仅影响到城市的环境和生活质量，而且也对城市居民的身体健康产生重要的影响。如何对城市垃圾进行有效地处理，为人们创造一个良好的工作和生活环境，已成为城市管理者长期以来一直困扰而且急需解决的难题。而目前现有的城市垃圾箱不能有效的容纳和管理垃圾，不能有效的解决产生异味等相关环境问题，同时消耗的大量人力和资金。 本文针对城市垃圾管理问题，研究设计了一个太阳能智能垃圾箱。依据仿生学，设计灵感来自于木槿花开花原理。整个智能垃圾桶系统依据TRIZ原理进行设计，通过矛盾矩阵以及发明原理解决问题。并提出了垃圾管理自动化的先进方法，其中采用射频识别(REID)技术，并利用射频(RF)标签和网络支持，该系统包括四个主要子系统，即智能垃圾系统(STS)，本地基站(LBS)，智能车辆系统(SVS)和智能监控小屋(SMCH)。该系统将能够实现垃圾监测过程的自动化和整个收集过程的管理，以高效和简便的方式处理和处置日常垃圾。 基于TRIZ理论对问题的分析和解决，整个智能垃圾箱箱体由12V太阳能变压器供电，箱体配置一个电池和一个灭火器，节能安全。采用LCD屏幕用于显示垃圾箱收集垃圾的状态、指示电源和位置信息。箱体外观可以根据业主需要进行定制，能和谐融入于不同的城市环境。智能垃圾箱能够实现对垃圾的自我管理和实时监控垃圾箱使用状态，便于城市管理合理安排垃圾管理工作，减少人员和时间消耗，节约垃圾管理成本，相较于传统城市垃圾桶更加节能、环保、高效和安全。

目录

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Abstract

摘要

Contents

Chapter 1 Introduction

1．1 Background

1．2 Research Status

1．3 Research Significance

1．4 The Purpose and Objectives of the Study

1．5 Research Scope

1．6 Structure of the Thesis

Chapter 2 Research Methodology and Design

2．1 Introduction

2．2 Research Paradigm

2．3 Research Methodology

2．4 Data Collection Procedures

2．5 Data Analysis Procedures

Chapter 3 Problems and Counter Measures

3．1 IntrOduction

3．2 The Current Trash Bins Being Used in Some Cities

3．3 Definition of Waste?

3．4 Waste Transfer Stations

3．5 Final Disposal of Waste

3．6 Methods of Waste Management

3．7 Hazardous Substances Associated with Waste Management

Chapter 4 Impact of Waste Management Practices on Health

4．1 Landfill Sites

4．2 Birth Defects and Reproductive Disorders

4．3 Cancer

4．4 Studies of Self-reported Health Symptoms

4．5 Incineration

4．6 Individual Pollutants

4．7 Worker Populations

4．8 Measures and Solutions that Have Been Used to Solve Waste Management Problems

Summary

Chapter 5 Design and Analysis the Trash Bin

5．1 Application of TRIZ Theory

5．2 The TRIZ Methodology

5．3 Description of the Design and Technology Used

5．3．1 TechnicaI Architecture for Smart Trash Bin

5．3．2 IoT Domain Model

5．3．3 Devices

5．3．4 On Asset Business Logic

5．3．5 Microcontroller

5．3．6 Ultrasonic Sensor

5．3．7 Gateway and Agent

5．3．8 Back-end

5．3．9 Enterprise Applications

5．3．10 Web Service

5．3．11 Model

5．3．12 Controller

5．3．13 Views

Chapter 6 Conclusion and Prospects

6．1 Innovations in This Thesis

6．2 Perspectives

References