自动垃圾桶感应开盖结构设计与改进[优秀范文5篇]

第一篇：自动垃圾桶感应开盖结构设计与改进

毕业论文（设计）论文（设计）题目 自动垃圾桶的感应开盖结构设计与改进 ______________________________________________________ 试点单位 _______________________________ 学生姓名 胡鹏飞 学号 1742001252217 机械设计制造及其自动化 专业 2017 届（秋）本科 层次(本专科)指导老师姓名 张赟 专业技术职称 湖北广播电视大学印制 湖北广播电视大学毕业设计（论文）教师指导记录表 省（市、州）电大______________教学点_______________指导教师___张赟 ____ 学生姓名 胡鹏飞 学号 1742001252217 专业 机械设计制造及其自动化 第 一次指导 指导时间：

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第 二次指导 指导时间：

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第 三次指导 指导时间：

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第 四次指导 指导时间：

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第 五次指导 指导时间：

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目 录 一、引言 1 二、自动垃圾桶的感应开盖结构分析 2（一）自动垃圾桶的工作原理 2（二）自动垃圾桶的感应开盖结构 3（三）自动垃圾桶的功能分析 3 三、自动垃圾桶的感应开盖结构设计 4（一）自动垃圾桶的感应开盖结构设计方案 4 1.垃圾桶的感应方式确定 4 2.机械传动方式确定 4 3.丝杆螺母副的确定 6（二）垃圾桶的设计图 7 四、自动垃圾桶的感应开盖硬件电路设计 9（一）硬件电路总体设计 9（二）电源电路模块 9（三）芯片控制中心模块 10（四）信号检测电路模块 10（五）控制电路模块 11（六）语音电路模块 12 五、自动垃圾桶的感应开盖软件设计与测试 13（一）容量探测程序流程 13（二）电机控制程序流程 14（三）自动垃圾桶的测试 14 六、总结 15 参考文献 16 摘 要 本文是针对目前智能垃圾桶的开盖方式的分析以及自动垃圾桶的感应开盖结构设计与改进。主要对红外感应开盖与轻触式感应开盖两种感应开盖的方式的优缺点进行了分析与比较，并最终使用轻触式感应。而且对各种机械传动机构进行了优缺点的分析与比较，最终用丝杆传动作为垃圾桶的机械传动机构。对丝杆螺母副类型的选择上也同样做出了分析。同时，本文重点分析以及研究了制动垃圾桶的感应开盖硬件电路设计，并详细给出了硬件电路的总体设计方案以及各个电路模块的详细设计。最后分析了自动垃圾桶的感应开盖软件设计与测试，分析了容量探测程序流程以及电机控制程序流程，并且分析了自动垃圾桶的性能测试，最终测试结果表明本文设计的自动垃圾桶性能优良，值得在日常生活中进行推广以及使用。

关键词：智能垃圾桶；

设计；

改进 一、引言 现在市场上已经销售了多种样式的自动化智能垃圾桶，其中包括有：例如利用红外线进行自动控制的自动翻盖的智能垃圾桶、在物联网系统基础上设计的智能垃圾桶以及太阳能智能垃圾桶，还有基于无线WiFi网络的智能垃圾桶等，但是这些垃圾桶都往往体积比较大而且结构复杂，有着不易维修的问题，再加上成本很高一般家庭用不上。本文设计的垃圾桶结构简单，体积小巧适用于普通家庭使用。

人们在城市的各个地方都可以看到垃圾桶，作为服务社会以及方便人们使用的物品，垃圾桶的使用情况以及卫生状况等都会反映出我们国家的社会经济发展水平以及国民素质等等。若是垃圾桶得到了充分的使用，不仅可以保证周围的环境整洁还能使得社会风气更加文明和谐。

二、自动垃圾桶的感应开盖结构分析 （一）自动垃圾桶的工作原理（1）感应式。通常都被称为电子感应垃圾桶，其组成结构包括了红外线传感器、机械传动装置、正反转开关、电动机等。这种开盖方式的基本原理就是通过将红外线传感器感应到的信号通过转换的时候，通过电信号的形式传送到正反转的开关上。然后自动开启电动机的运动，完成机械性的开启和关闭垃圾桶盖的行为。一般将红外线感应的区域范围设置为15cm，当人完成扔垃圾行为的3秒钟后，桶盖会自动关闭。如图1，人们在使用垃圾桶时无需接触到其任何位置，全程都是自动化的，这样一来就减少了人们产生因接触垃圾桶而感染细菌的顾虑。

图1 感应式程序流程图（2）轻触式。专业名称为轻触式电动垃圾桶，其组成部分包括有：安装在垃圾桶前部下方的感应触摸开关、电动机、机械传动装置等，用脚轻轻触动一下触摸延时开关来控制电机的正反转开关，从而使电机实现正转反转来带动传动机构，做到垃圾桶的自动开盖与关盖。

（二）自动垃圾桶的感应开盖结构 在以上两种不管是电子感应垃圾桶还是轻触式电动垃圾桶结构中，都是由感应开关，正反转开关，电机以及电源组成，其中感应装置与正反转开关在市场上都有很多类型技术都很成熟。电源更是仅仅需要普通的36v的蓄电池就可以了。电机同样也只要普通的直流电机就行了。但是垃圾桶的开盖与闭合都需要有机械传动装置。从机械传动装置的组成来看，一般是通过各种机械传动机构组成的。从传动机构的类型来看，一般有四杆机构，液压升降机构、齿轮条升降机构以及皮带升降机构等等，一个合适的机械传动机构可以让自动垃圾桶更安全，便捷以及有更低的成本。

（三）自动垃圾桶的功能分析 这个智能垃圾桶主要的功能有：自动翻盖和闭盖、自动压缩垃圾、语音提示到垃圾、垃圾桶满箱检测以及具有显著地域特色的垃圾桶外形设计。

（1）自动翻闭盖功能。将红外线传感器感应到的信号转换以电信号的形式传送到正反转开关上，然后自动开启电动机的运动，完成机械性的开启和关闭垃圾桶盖的行为。

（2）自动压缩功能。通过在垃圾桶中设置垃圾自动压缩装置，一旦垃圾桶的垃圾占据到一定的面积之后，在自动关盖的时候通过启动垃圾自动压缩装置来将垃圾急性压缩，从而能够加大的节省垃圾桶的空间。

（3）语音提示功能。对自动垃圾桶的程序进行设置，将语音词条存入到存储器中，当运行工作的时候达到语音播报的效果。友好的语言提示不仅可以提醒人们垃圾入桶的行为，还能产生一些趣味性，因此只要设置好合理的且不同的语音提示就会起到很好的效果。

三、自动垃圾桶的感应开盖结构设计 （一）自动垃圾桶的感应开盖结构设计方案 1.垃圾桶的感应方式确定 由于现在垃圾桶的使用不够规范，经常会出现垃圾不能及时倒掉造成周边环境污染和细菌滋生，所以当人们在投递垃圾的时候手部会接触到垃圾桶，很可能造成细菌的传播，在春天以及夏天这样传染病频发的季节里，儿童很容易受到细菌的侵害，所以设计出这种自动式的垃圾桶是十分有必要的。感应式的装置，自动开启自动关闭，减少了人们接触到垃圾桶的环节，而且还能有效防止因桶内垃圾清理不及时造成的周边环境污染。

从电子感应垃圾桶以及轻触式垃圾桶的优缺点来看，是十分明显的。感应式垃圾桶的最大的优点，就是投放垃圾时，人体与垃圾桶没有任何的接触。这样就可以避免接触垃圾桶上滋生的细菌保持安全卫生。而且是完全可以单手操作相比于传统脚踏式与手动翻盖式垃圾桶很大程度上解放了双手。但是感应式垃圾桶也有着明显的不足之处。首先，本文设计的垃圾桶是更适用于普通家庭使用，所以垃圾桶的高度就不会太高，所以成人要扔垃圾时往往需要弯腰才能让感应器探测到信号，这样会让人觉得不方便。其次，作为家用垃圾桶就不能有太多不必要的消耗，但是感应式垃圾桶的红外感应器需要不停的发射红外脉冲信号，这就造成了不必要的浪费。还有更重要的一点，感应式垃圾桶很容易造成误判，尤其是很多家庭都养宠物的情况下，第一会造成能源浪费，第二，当猫，狗等宠物坐在垃圾桶上时造成误判时会对垃圾桶造成损害。轻触式垃圾桶的优点与缺点也很明显，优点是你只要用脚轻轻触碰一下感应器就能实现垃圾桶的开盖与闭合，这样也是很卫生也很方便的，而且不容易有误判现象。感应器平时是处于待机状态没有太多浪费。但是与感应式垃圾桶相比轻触式垃圾桶有一个缺点，就是轻触式垃圾桶必须要触碰感应器，所以当人坐的时候需要伸腿去开盖，这样会有点不方便，而且不能做到单手操作，这也是不足之处。但相比于传统的脚踩式垃圾桶已经是很大的改善了。综上所述，本文最终确定的垃圾桶感应开盖方式为轻触式。

2.机械传动方式确定 机械传动方式是自动垃圾桶设计中很重要的一部分，合适的传动方式对垃圾桶十分的重要，哪种方式是合适的就需要分析了。

①四杆机构。这种传动机构的工作原理是通过利用电动机来进行齿轮的降速，然后再通过电机来带动四杆机构转动，最后来促使垃圾桶开盖。该机构各运动副均为面接触，传动时受到单位面积上的压力较小，在转动的过程中受到的阻力很小，内部零件也不会轻易受到磨损，使用周期变长。而且接触面通常都采用的圆柱面或平面的设计，所以制作起来十分简单，材料也比较优质。但是很大的缺点构件作往复运动时惯性力难平衡，易产生动载荷。而且设计复杂，会导致有很大的体积。最后因为低副间存在间隙会积累误差，效率较低。

②钢丝绳传动。从钢丝绳传动的原理来看，主要是通过将紧紧绕在槽轮上的绳索与槽轮之间的摩擦力，随后产生传递力来带动机械传动，然后利用电动机来带动蜗杆涡轮减速器的运动，使得滚筒与涡轮能够连接在一起，最后利用滑轮以及钢丝绳共同组成的执行机构来带动垃圾桶桶盖的移动。该传动机构最大的优点就是噪音较低，成本较低。但缺点也很明显虽然生产制作很方便，但是易拉伸，为了保证准确就需要经常的调整，而且安全系统设计较烦，这样不仅不能保证安全可靠性，还提高了成本，不适合家庭使用。

③丝杆传动。在这种传动方式中，主要是通过圆锥齿轮传动的方式来带动丝杆进行旋转运动，从而使得螺母能移动，最终提升垃圾桶桶盖。这种丝杆传动机构的结构相对来说比较简单，并且占用的空间十分小，同时从工作性能表现来看也比较优秀。与其他传动方式相比，造价相对较较低，同时产生的噪音也很低。

④液压传动机构。采用液压驱动实现垃圾桶盖的移动，液压传动机构优缺点十分明显，该机构运作平整，噪音低。但是液压系统故障后排除较麻烦，而且液压密封需要一定的技能，如果没有处理好会出现故障，同时液压系统较为庞大不能适用家庭型垃圾桶。

⑤齿轮齿条传动机构。这种传统机构主要是通过将电动机轴与齿轮进行连接，然后驱动齿轮条实现移动，最终促进垃圾桶桶盖的移动。该机构最大的优点是传动精确，但是保养维护较困难，而且齿轮造价高不适合家庭用。

⑥链条传动升降机构。通过电动机、链条传动机构实现垃圾桶盖的开启，有良好的导向性和驱动能力，且维护方便。但是制作成本较高，系统要做到安全可靠的运行，需要增加较多的安全措施，更是进一步的增加了成本。还有一点该系统的尺寸较大占用的空间较大。

⑦皮带传动升降机构。这种传动机构在传统的过程中，主要是通过电动机以及皮带传动机构来实现垃圾桶桶盖的开启。皮带传动升降机构在工作的过程中运行十分平稳，并且没有噪声，并且能够实现缓冲。在传动机构工作的过程中，如果出现过载的情况，皮带就会在带轮上大华，从而能够防止薄弱零件出现损坏的情况，能够实现安全保护。但是这种传动机构的精确度不高，同时机构比较庞大，维护保养的复杂程度较高。

从以上几种传统机构的优缺点对比情况来看，丝杆传动机构的噪音较低，使用寿命比较长，所能够承受的荷载比较大，同时这种传动机构的控制相对来说比较简单。同时所使用的成本较低，十分省时以及省力。一般情况下，四杆机构在升降设备中的应用比较广泛，这样比较适合用于垃圾桶盖的传动机构中。

3.丝杆螺母副的确定 滚珠丝杆螺母副的主要作用是将回转运动转化成为直线运动。这样一种新型的传动装置是一种十分特殊的丝杆副，在其组成结构中，主要包括以滚珠作为中间元件，将螺母与丝杆连接成为一个整体。从螺旋滚道的构成来看，主要是由螺母以及四赶上的螺旋状凹槽装在一起的。一般情况下，螺母上有很多滚珠回路凹槽，这些凹槽可以连接螺旋轨道的首尾，最终星湖曾封闭的循环滚道，然后在滚道内装满滚珠。这种机构的工作原理是当丝杆处于旋转运动时，滚珠在滚道内可以进行自转，同时还能够沿着滚道进行循环转动，从而使得螺母或者丝杆呈轴线移动。一般情况下，丝杆螺母有内循环以及外循环这样两种循环方式。在循环的过程中，滚珠与丝杆不直接接触的是外循环，而滚珠与丝杆一直接触的是内循环。

从外循环滚珠丝杆的原理来看，主要是通过螺旋凹槽或者插管在螺母外面，然后需要滚珠脱离丝杆，最后返回螺母中进行重新循环。与内循环相比，外循环的制造以及加工工艺更加复杂，同时很难实现滚道接缝外的平滑性，这样会影响滚珠滚道的平稳性。

从内循环滚珠丝杆的原理来看，主要是通过安装在螺母内部的反向器来实现滚珠循环的，在循环的过程中，滚珠与丝杆是不会脱离的。

在国内内循环是主流的循环方式，它的制作和设计工艺成熟，质量十分稳定，而且维修很方便。

综上本文选用内循环滚珠螺母副作为本文丝杆机构的动能转换装置。

（二）垃圾桶的设计图 1-丝杠；

2-回珠管；

3-滚珠；

4-螺母 图2 内循环滚珠螺母副 图3 圆锥齿轮 1-外壳；

2-顶盖；

3-连接杆；

4-丝杠；

5-圆锥齿轮；

6-电机；

7-电源；

8-正反转开关；

9-触摸感应开关 图4 整体简图 当电动机经过减速器的作用实现减速时，减速器的输出轴会与转盘进行交接，然后转盘会在边缘的地方与连杆的一端进行铰接，而连杆的另一端年会于制动杆的下端进行铰接，制动杆的上端会与拉杆的下端进行铰接，然后拉杆的上端会与盖子进行铰接。在这种情况下，智能垃圾桶的机械传动机制被置于桶身的背侧，同时桶身会与盖子进行铰接，在内部还有推拉式的内箱。当垃圾桶感应到有人靠近时，会触发电路，随后电动机会随之进行运作，并且带动转盘的运动，转盘会带动连杆转动到最低点，然后直动杆在向下运动之后会通过拉杆将盖子拉开，最后盖子在打开的过程中会将通过顶杆将压板拉起来。在这时候通过延时电力来进行控制，然后垃圾桶会保持开盖的状态，然后方面丢入垃圾。当人离开之后，会再一次的触发电路，然后转盘会带动连杆转动到最高点。盖子闭合，压板可对垃圾进行压缩，电路运行终止，若此时若垃圾对压板作用力超过传感器预设值，则触发语言电路进行语音提示。当垃圾桶装垃圾已到达规定容量，可手动将内箱拉出，倒完垃圾后放回即可。

四、自动垃圾桶的感应开盖硬件电路设计 （一）硬件电路总体设计 硬件电路部份包括：电源电路模块Mod_1；

HT46F49E芯片控制中心模块Mod_2；

信号检测电路模块Mod_3；

控制电路模块与语音电路模块Mod_4。分别说明如下：

Mod_1模块：这个电源电路模块会通过单片机HT46F49E实现供电的功能。

Mod_2模块：通过使用单片机芯片HT46F49E来建立基本的输入输出模型，从而实现与信号检测模块的串行通信功能，从而实现基本的控制。

Mod_3模块：这个模块的主要功能是通过将各个检测电力局与用电器进行串联，从而实现对外部信号的检测。

Mod_4模块：这个模块是通过电磁铁来实现对垃圾桶桶盖的打开以及关闭。在语音电路模块中，主要是通过编程的方式来实现智能垃圾桶的语音播报功能。

（二）电源电路模块 在电源电路模块中，主要组成装置有变压器、桥式正路电路、集成器以及电容所。一般家用电器使用的是220v交流电压，在经过变压器降压以及桥式整流电路进行整理之后，然后再通过集成器将电压稳定在5v以内。从而实现为单片机HT46R23供电的功能。为了防止电压对电信号的干扰，因此在集成器7085的两端并联接入了电容用来过滤掉多余的电波。电路图如下所示：

图5电源模块电路图（三）芯片控制中心模块 图6 HT46F49E单片机引脚功能表 工作电压：

fSYS=4MHz：2.2V ~5.5V fSYS=8MHz：3.3V~5.5V fSYS=12MHz：4.5V~5.5V • 13 到23 个双向输入/输出口 • 实现输入与输出引脚的外部中断输入 • 内置晶体和RC 振荡驱动电路 • 看门狗定时器 • 具有PFD 功能，可以用来发声 • 暂停和唤醒功能可降低功耗 • 在VDD =5V，系统频率为8MHz 时，指令周期为0.5μs 在本课题的设计中，主要是使用稳定电源为5v的HT46F49E单片机进行供电，工作在8MHz时钟频率。由于采用RISC 结构，集成了A/D 和PWM 功能的优势，使其不仅能够保持高效率的运算速度和性能，而且消耗量少，控制和操作简单，设计的成本不大。

（四）信号检测电路模块 信号检测电路部分主要分为以下几个模块：

（1）轻触式传感器模块 ①这种探头是以探测人体辐射为目标的。因此，热释电元件对红外辐射十分的敏感。

②在设计的过程中，为了有效的感应人体的高度，需要在辐射面设置菲泥尔滤光片，从而避免该装置受到外部环境的干扰。

③在被动的红外探头中一般使用的是两个热释电元件，并且是通过串联或者并联的方式来进行连接。这种热释电元件的电极是通过头尾相连的方式进行连接，但是连接的方向是不一致的。但是由于受到外部环境辐射的影响，会产生一样的释电反应，从而能够相互抵消，追踪和功能实现探测器信号的输出。

④当人们接近探测感应的领域之内时，感应器会在某一个镜面上产生聚焦，并且被热释电元所接收，因此所使用的热释电元接收到的热量也是不相等，所产生的热释电也是不一样的，无法实现全部的抵消。在经过一定的信号处理之后会启动装置中的报警装置。

⑤传感器不同的性能要求会使得菲泥尔滤光片产生不一样的感应距离，最终监控的领域范围也是不一样的。监控范围越大，控制的力度也会越大。

图7 HN911型热释电红外探头内部电路框图 如上图所示，在一般情况下，①端是输出低电平，②端是输出高电平。当人进入到所监控的范围以内，那么感应装置就会产生聚焦，最终比热释电元浓缩接收，最后产生输出信号。然后信号经过处理之后会输出为控制信号。在这个时候，①端是输出高电平，而，②端是输出低电平。另外，在这个模块的外部可以安装增益调节电位器，实现放大器的增益效果。

（五）控制电路模块 在这个模块中一般是使用电磁铁来控制垃圾桶盖的开关。在本设计中，主要是使用拍合式的电磁铁，具体结构如下图：

图8 拍合式电磁铁结构图 线圈1套在铁心2上，并且将其固定住，只有衔铁3才能运动。有停止圈中的电流才能使电磁的吸力随之消失。在电磁铁通电的时候，所产生的电磁吸力并结合杠杆的原理会使得桶盖自动打开。在停止对电磁铁供电后，就不会再产生电磁吸力，所以这时桶盖在受到重力作用的条件下自动关闭。

（六）语音电路模块 在语音电路模块中，ISD25120有10个不同的地址输入端，分别为A0～A9，这个模块的录制能力可以实现1024位，具体的地址空间是0~1023。在不同的地址daunt对应的不同不同的工作模式。从SD25120地址线的用途来看，一个用途是用于工作模式的控制，另外一个用途是分段路放应的起始段地址。在地址端口中，操作是从A0～A9开始的，如果给A0～A9赋值的话。而AUXIN是作为辅助出入的工嗯呢该，而VSSD以及VSSA是模拟SP+和SP-的扬声器输出。具体的电路图如下所示：

图9语音电路模块 五、自动垃圾桶的感应开盖软件设计与测试（一）容量探测程序流程 这种设计就是为广大群众提供了较大的便利性，因此为了使其更具智能化标准，设计时采用了超声波测距对垃圾桶内深度进行实时的测量，这样就能及时发现垃圾桶内部可用的空间。如果可装垃圾的容量不到垃圾桶整体容量的三分之一的时候，垃圾桶就会发生更换垃圾袋的提示，实现了用户对垃圾桶智能化管理的功能。由于HT46F49E单片机需要利用串口接收来自控制模块的语音识别处理结果，故本设计采用探测距离在2cm~4.5cm，传感器中的US-100超声波测距模块是专门用于测量距离的，然后通过控制单片机来想US-100的超声测距模块的Trig-tx的管脚输入一个10μS以上的高电平，然后向模块外发出8个40KHz的超声波脉冲。

模块具有自动检测到回声信号的功能，然后根据测量温度自动调节，从而在Echo端输出一高电平，其持续时间为T，通过其可以测量出距离的长短。

（二）电机控制程序流程 由于设计需要完成多种不同类型的动作，需要设计的电机数量较多，因为采用了L298N电机驱动芯片方便控制。在操作的过程中，主控芯片HT46F49E通过分析由从串口传入的LD3320语音来识别芯片的处理结果字符串，进而判断其条件，完成与之有关的控制动作。1）因为考虑到在系统运动中会与外界产生一定的触碰，造成的系统故障，所以专门设计了延迟执行的动作，然后通过红外传感器使得系统能够智能的避开障碍物。2）因为考虑到在语音识别过程中出现的错误率情况，所以为了提高正确控制的概率，本次设计专门利用到口令进行控制的设计，就是在说出一级口令“启动”后，才可以实现接下来的系统语音控制，这样能够有效的提高系统语音识别的正确率。电机控制程序流程如图10所示。

图10 电机控制程序流程（三）自动垃圾桶的测试 当自动化垃圾桶完成最终的设计后，就开展了对其智能化的检测。在通上电源之后，人们缓缓走进垃圾桶，这个时候垃圾桶就会自动开盖，然后语音提示功能会提醒人们将垃圾桶按类丢进去。在人走了之后，垃圾桶的桶盖就会关闭，如果垃圾桶的垃圾占据到一定的面积之后，垃圾桶的压缩装置就会对垃圾进行压缩。当可利用的容量不到垃圾桶容量的三分之一的时候，就会及时提示用户更换垃圾袋。经过本次的检测之后，很多项目均为良好，实现了基本智能化的水平。该款多功能智能垃圾桶通过机械机构与电路程序的结合完成了五项功能的设计；

研究出了一整套电路设计思路；

设计出了一整套运动机械结构、曲柄滑块机构、压缩机构、连杆机构；

现场测验验证了该智能垃圾桶的各项功能。

六、总结 本次设计是对针对现有得智能垃圾桶的开盖方式以及自动垃圾桶的感应开盖结构分析与改进。通过分析和对比了红外感应开盖与轻触式感应开盖这两种感应开盖的方式的优缺点，并最终得出结果，轻触式感应是你只要用脚轻轻触碰一下感应器就能实现垃圾桶的开盖与闭合，这样也是很卫生也很方便的，而且不容易有误判现象。与此同时还对各种机械传动机构进行了优缺点的分析与比较，最终发现用丝杆传动作为垃圾桶的机械传动机构。内循环滚珠螺母副作为本文丝杆机构的动能转换装置具有较大的稳定性。在国家大力倡导绿色发展的今天，垃圾的有效与方便处理是关乎人们健康生活的很重要的一部分，传统垃圾桶的缺点与不足之处将由智能垃圾桶来弥补。而与机电技术相结合的智能垃圾桶可以更好的给人们提供方便与安全卫生的生活环境。

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指导教师_____________ 20 年 月 日 指导教师评语及建议成绩：

指导教师_____________ 20 年 月 日 答辩小组（或县级电大）意见及成绩评定：

答辩（或审阅）教师_____________________ 单位盖章 答辩小组长（或审阅负责人）______________ 20 年 月 日 答辩小组（或市州电大）意见及成绩评定：

答辩教师（或审阅教师）_________________ 单位盖章 答辩小组长（或审阅负责人）______________ 20 年 月 日 省电大终审意见及成绩评定 审阅教师________________________ 单位盖章 审阅负责人______________________ 20 年 月 日

第二篇：城市地下综合管廊结构设计要点与施工分析

城市地下综合管廊结构设计要点与施工分析

[摘 要]综合管廊的建设有效利用了道路下的空间，避免了土壤对管线的腐蚀，延长了管线的使用寿命；节约了城市用地，并为地下空间开发提供有利条件。同时，减少了城市道路重复开挖，对优化城市环境，起到良好的推动作用。全国各大城市都已建成或正在规划建设综合管廊。本文根据某工程案例，对城市地下综合管廊结构设计与施工进行了分析和探讨。

[关键词]城市 地下综合 管廊 设计施工

中图分类号：TU51.4 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2017）17-0400-01

1.城市综合管廊概述

城市综合管廊指的是建设在城市地下用来容纳两类及以上城市工程管线构筑物以及其附属设施，它包括用来满足人们的日常生活、生产所需的给水、雨水、污水、再生水、天然气、电力、通信等的市政公用管线，其中它不包括工业管线。综合管廊要进行统一规划、设计、施工以及维护工作，以此来满足管线的使用和运营维护所需，并同步建设消防、供电、照明、通风、排水、标识等的附属设施。

2.城市综合管廊设计的优势

2.1 实现市政管线统一管理

城市综合管廊内包含多个专业的管线，在城市的统一监督管理下，实现了管线的统一维护管理，大大提高了城市管线的管理效率和管理水平。

2.2 提高了城市地下空间的利用率

随着城市化进程的不断推进，城市土地资源越来越紧张，城市的可利用空间越来越少。为了美化现代化城市的形象，城市逐渐将传统的电话线、电力线、通讯线等架空管线转移到地下，这也导致了城市地下管线越来越多，各类管线的规划设计越来越复杂，科学合理的进行城市综合管廊设计能够实现有序的布置城市各类管线，从而大大提高了城市地下空间的利用率。

2.3 具有明显的经济效益

城市综合管廊的前期建设成本较高，然而其一旦建成，就能够节省大量的后期维护管理费用，其具有明显的经济效益。其经济效益主要表现在：（1）需要更新、补充管线时不需要反复开挖路面，有利于减少管线施工对城市交通的影响，同时避免了道路开挖对道路周边植被的破坏，节省了大量的维护、管理、修复费用。（2）地下的各类管线很容易受到地下水以及土壤中酸碱物质的腐蚀，而将各类管线放置于综合管廊内能够有效延长管线的使用寿命，很大程度上减少了管道的维护更新成本。（3）在传统管线埋设过程中难以把控管线的准确埋设位置以及高程，各类管线埋设需反复开挖路面，严重影响城市的交通运行，而城市综合管廊设计极大的方便了各类管线的增设、维修以及管理，避免了管道开挖破损的损失。

3.综合管廊重要节点设计探讨

3.1 节点类型

在综合管廊的设计中，节点类型有很多种，比如综合管廊的吊装口、进排风口、人员进出口、综合管廊之间十字形交叉节点、丁字形交叉节点、监控中心的连接通道等等，在具体的设计中，按照工程需要，着重分析综合管廊与监控中心的连接管廊、综合管廊交叉节点这两种类型。

3.2 综合管廊和监控中心连接通道

设计综合管廊连通通道的过程中，必须严格遵守以下几条设计原则：

1）为了保证电力线缆和监控线缆施工的方便性，可以在综合管廊中间设置连接通道。2）在设计综合管廊连接通道尺寸的时候，主要考虑监控中心通行楼梯、线缆的种类以及数量，正常情况下，楼梯宽度不能小于1.5m。3）连接通道有下人式和上人式两种类型，在设计的过程中，按照实际情况，对连接通道的类型进行确定，如果土层较浅，可以选择下人式，相反，则可以选择上人式。4）设计连接通道的过程中，应该考虑到其对人员通行以及管线敷设施工的影响，为了将不利影响降至最低，可以在一定范围内提高综合管廊的断面宽度。5）在设计中，在综合管廊与连接廊之间设置一道或者数道防火门，确保空间的封闭性与防火区域的明确划分。

3.3 综合管廊交叉节点

如果将综合管廊设计成环网状，则可以发挥其最大的功能，因此，这种情况下的综合管廊有两种节点类型，即十字形和丁字形。交叉节点设计的时候必须考虑两个问题，第一是内部管线衔接问题，第二是人员通行问题，要解决上述两个问题，最常见也最有效的方式就是加宽、加高节点，还可以通过增加楼梯，设置夹层的方式解决问题，确保内部管线顺利衔接和人员通道能够满足要求。综合管廊设计过程中，必须遵守以下几个原则：第一，管廊节点的高、宽，以及夹层的尺寸，受到管廊内部管线规格和数量、通讯线缆弯曲半径、电力线缆分层和弯曲半径等的影响，所以一定要认真分析，合理设置。为了确保空调水管、给水管以及阀门的安装能够顺利进行，综合管廊净距必须在0.4米以上。第二，对于不同的舱室，连接方式也应该有所差异，在夹层设计中，必须分析各个区域的防火，保证防火区域的划分最科学，根据不同防火区域的划分，在综合管廊和夹层之间设置恰当的防火门。

3.4 计算模式

根据综合管廊的结构特点，在进行结构设计的时候，可以借鉴现浇混凝土的设计方案，对构件进行截面内力计算的时候，可以将其看作是矩形闭合框架模型。对综合管廊进行综合分析的时候，应该首先考察地质条件，按照实际情况进行结构底板基底反力分布的分析。

3.5 自动设计

在综合管廊中，其综合监控系统有环境监测、设备监测、安防和通信系统，具体设计如下：在每一防火分区中分别安装一套氧气、温度和湿度检测仪表，用以监测管沟环境的相应参数；对于管沟中的机电设备，用分布式PLC监控系统实时监测其运行状态，并采集仪表的信号；分别在管廊的出入口设半球摄像机和红外线幕帘探测报警装置，并就近经节点式光端机来将信号传入控制系统的显示屏上；每隔2个防火分区设1个RTU，并经单模光纤将其连入控制系统的监控计算机中，其中通讯协议为TCP/IP冗余环形工业以太网；在管廊中装设火灾报警系统，即一旦发生火灾，便可在同一时间自动启动消防联动系统和对应分区安设的声光报警器，当然亦可手动开启声光报警器。

3.6 竖向布置

地下综合管廊的断面基本与所在道路纵断面一致。地下综合管廊的纵坡变化处应满足各类管线折角的要求，同时最小纵断面需考虑内排水的需要。规划最小坡度不低于0.5%，最大坡度不高于3%。当综合管沟与现状地下构筑物相交是，如遇高程相碰问题，综合管沟采取抬高或降低处理，其坡度根据管线工艺要求确定，与现状构筑物之间需有一定的安全距离。同时，由于综合管廊每隔100m左右会有通向地面的通风口及人员出入口，为减小对道路通行及景观的影响，本次建设方案将综合管廊的平面位置布置于道路一侧的绿化带下。

4.结论与认识

综上所述，在现代社会的发展过程中，综合管廊是时代的必然产物，在现代化城市中，综合管廊的建设，体现了市政管线布置的科学化与集约化，同时也是市政工程管理的规范化的体现。现阶段，我国正在实施城镇化的发展，是城市现代化发展的高峰时期，由于现代生活的需要，城市对地下管线的需求越来越高，如果还是按照传统的管线敷设方法，已经远远达不到要求，由此可见，城市综合管廊是城市发展的必然趋势。然而，综合管廊在我国的研究时间并不长，研究成果尚不成熟，实践方面也还没有形成规模，业内工作人员仍然需要不懈的努力，通过一定的钻研和实践，使得我国综合管廊设计及施工形成一套独特的理论体系。

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[1] 詹洁霖.城市综合管廊布局规划案例研究[J].城市道桥与防洪，2013年10期.[2] 张帆.地下综合管廊管线收容研究[J].福建建筑，2009年11期.[3] 侯文俊，蒋海军，孙伟，宋丽丽.城市地下管线共同沟建设与发展[J].市政技术，2005年04期.

第三篇：电力工程管理的强化措施与流程改进

电力工程管理的强化措施与流程改进

【摘要】随着我国社会经济的不断发展，我国的国家经济发展水平已经步入了一个稳定的阶段。尤其是在我国的电力行业，国家以政策和科技的扶持，使我国的电力行业不断发展。在电力方面，实现了经济效益和社会效益的双丰收。正因为经济和科技的发展是相互作用的，因此经济的发展，也带动了相应科技的发展。将科技合理的应用到我国电力行业之中，能够使我国电力的发展与时代发展轨道相接，某种程度上也使得电力工程的安全性得到一定的保证，能够使电力行业规模化大规模的发展。但是在我国电力行业发展的相关管理方法中，一旦相应的管理方法不能够适应当前电力发展的需要，就会出现相应的问题。本文就针对我国当前电力工程管理的措施与流程进行相关的论述。

【关键词】电力工程；工程管理；强化措施；流程改进

引言

要想确保我国电力行业步入一个稳定发展的状态，就必须要搞好电力企业的运营状况，尤其是电力工程管理工作，对于企业的发展尤为重要。在促进电力企业发展过程中，我们要注重企?I的运营成本问题，将企业的运营成本降低到最小，将质量以及效果发挥到最优，不断满足我国当前用户的需求。但是我国当前在电力企业工程改进方面，仍然出现了一些问题，这些问题阻碍了我国电力企业的进一步发展，我们必须要强化措施，进一步的解决，从电力工程管理问题下手。

一、电力工程管理在发展中所出现的问题

（一）电力工程管理中的资金并不充足

资金问题是电力工程管理在发展中最为重要的问题，也是最基本的问题。当我们在制定相应的电力工程管理目标和措施时，必须要准确的测算资金。让整个电力工程建设成本降低到最低，而且在不能够影响经济效益和质量问题的前提下，达到这一目标。但是我国当前的电力工程管理状况，又大大忽略了资金问题这一点。在相关的工程项目运行的造价控制中，没有准确的进行资金预测，电力企业的忽视导致了一系列相关工程造价的问题。在电力工程管理中，我们必须要将电力工程的建造方，电力工程的投资方，以及电力工程的竣工联合起来，只有这样才能够将管理措施的效果发挥出来。

（二）电力工程在建设管理中相关的安全性得不到保障

我国电力工程的建设中，我们都是分阶段完成各个阶段的目标，当达到一定的程度时，电力工程在建设管理中就会存在相应的安全隐患问题。要想避开安全隐患问题，我们必须要实现技术人员以及措施的双结合。对于一些工程的操作技术人员来说，要求掌握扎实的专业知识技能，如果工作人员没有按照相应的措施去进行操作，或者是工作人员的安全意识较低等都会造成安全问题的出现。只在电力工程的建设管理中，我们要必须加强相关的安全问题，使管理的安全得到保障。

（三）在电力工程建设中，缺少合理的工程进度管理

为了确保电力工程建设能够顺利的完成，我们不但要保证工程的质量问题，同时还要制定一个合理的工程进度。工程进度与一个工程企业的经济效益是息息相关的。但是在我国电力工程建设中，我国的电力企业并没有针对工程制度管理进行相关的规定，因此这就从某种程度上导致了工程进度的紊乱，我国电力企业的工程管理进度不能够有序的展开。在电力企业的工程进度管理中，我们必须要结合工作人的施工，机械设备的操作，以及相关管理人员的技术操作等，同时还要考虑各种影响因素，只有这样才能够制定一个合理的工程进度。

二、电力工程管理中有关强化管理措施的改善

（一）在电力工程建设中需要制定合理的施工管理流程

在电力工程实施之前，我们要制定一个合理的施工管理流程，对相应的参与投标的施工单位进行严格的审核，必须要按照相应的流程进行审核。对于投标施工单位的投资单位，技术能力，资金能力以及施工单位的资质，行业信誉等，这些都是我们在审核中需要考虑的重要因素。当有某种特别的需要时，我们还可以对于施工单位进行实地审查，一切的工作准备都是为了保证施工的安全质量问题。但是首先最主要的就是先制定一个合理的施工管理流程。在完成电力工程招标的工作后，我们必须要将招标的相关情况以及招标的结果整理出来，上交给上级，再与相应的电力工程图纸相结合。

（二）在工程建设施工时，我们必须要保证相应的安全问题

当电力施工进入到某一阶段的时候，还会出现相关的一些电力安全隐患，而众多的电力行业企业部门，往往忽视了这一点，导致电力工程在建设时出现了不少的安全问题。因此针对发生过此安全隐患问题的先例，我们必须要做好安全保障工作，在施工时，高度重视现场智慧工作，监管工作以及调度工作，同时还要加强施工人员的技术能力，使其能够按照相关规定安全的进行操作，进一步的保证施工建设的安全性。

（三）进一步加强在电力工程中的相关监督管理制度

由于相关的电力工程产业，过于追求经济效益，过低的降低相关经济成本，一些电力工程在建设时并没有制定一个合理有效的监督管理机制。这使得在电力工程建设中，相关施工过程缺少系统化的监督管理机制。因为这需要一定的人力物力成本，因此我们在下一步的电力建设工程中，必须要给予一定的资金支持，制定一个合理有效的监督管理机制。而一个有效的监督机制对于整个电力施工建设起着十分重要的作用，我们必须要加强对它的重视程度。

三、结束语

我国国家经济的不断发展使我国电力行业也取得了飞速的进步，我国电力行业在相应的工程建设中，也出现了一些问题，这就需要我们进一步强化相关工程措施以及流程问题，确保我国电力行业能够社会经济的发展潮流中稳定发展。

参考文献：

[1]黄荣科.浅谈强化电力工程施工技术与管理的若干思考[J].电源技术应用，2013（07）：102-103

[2]邓春，张先琪，刘?h.海南港口物流业的现状分析与发展策略[J].海南大学学报人文社会科学版，2012（08）：124-130

[3]宗宇.强化电力工程施工技术与管理的若干思考[J].城市建设理论研究，2014（07）：112-114

[4]白静茹.强化电力工程施工技术与管理的思考[J].才智，2013（03）：85-88

第四篇：门诊管理工作第二季度分析评价与持续改进

门诊管理工作第二季度分析评价与持续改进 门诊办公室按照三乙评审要求，在第一季度工作进展的基础上进一步从实际出发，积极采取有效措施，着力搞好门诊就医环境、优化服务流程、改进服务态度、提高服务效力等方面着手，以实际行动迎接三乙复审。

1.两次分诊

服务为提升门诊的分诊准确率，在门诊大厅入口处设立流动分诊护士为初诊病人分诊;大厅中央设置二次分诊护士，由科室高年资的护士担任，解决疑难病人分诊困难等问题。通过两次分诊，不但有利于快速、准确引导病人到相应诊区挂号就诊，还减少了病人因盲目挂号而引起的退号、换号等问题，既缩短了排队时间，又提高了服务质量和挂号的准确率。

2.全面改造

导视系统本着“快速、准确引导病人”的原则，医院投入资金对门诊大楼内的宣传设施和标识标牌进行了全面改造，重新制作了楼层索引、地标等指示牌和各类流程指示牌，为患者提供准确就医地点信息的同时，在视觉上也给人耳目一新的感觉。

3.加强环境卫生管理

为确保就医环境整洁，对公共区域、诊区、诊室以及卫生间等制定了考评细则和评分标准，实行量化考评管理。首先，对保洁人员进行培训，明确物品的消毒剂量和污渍的处理方法以及考评标准，并坚持每日巡查，每日考评，发现问题及时通知保洁人员清理。

通过服务意识的强化以及系列服务措施的改进，本院门诊的医疗和护理质量得到提高,工作人员“以人为本”的服务意识得到深化。

门诊办

第五篇：金属钠燃烧现象的探究与实验改进

金属钠燃烧现象的探究与实验改进

河南省卢氏县第一高级中学

曲海江

指导老师：徐东海

摘要：钠在空气中燃烧本应该可以观察到淡黄色火焰同时生成淡黄色的固体，但实验中却发现产生大量的白烟同时生成物质中有黑色的固体。这样就干扰了学生对实验现象的认知。本文将钠燃烧的异常现象作为课后研究性学习的内容，主动设计探究实验进行验证，并对实验方案不断进行改进，从而提出了最优的实验方案。

关键词：钠；燃烧；黑色固体；淡黄色固体；优化实验

引言：在高中化学新教材中，钠的燃烧都是必选实验。该实验的操作很简单，通常为：“把一小块金属钠放在石棉网上加热，观察现象”„，但是按此操作进行多次实验后发现效果很不理想，本应看到的明显淡黄色火焰却伴有白烟使之观察起来不太明显，本应得到纯净的淡黄色固体，却固体中存在一些黑色物质，这样无疑会干扰学生得出正确的实验结论。在新课程中将“把一小块金属钠放在石棉网上加热，观察现象”改为“把一小块金属钠放在瓷坩埚上加热，观察现象”，现象有所改观，但仍是不太完美，因此本文中主要探讨一下：

① 在钠燃烧中产生的白烟为何物？

② 为什么在产物中会有黑色物质？这些黑色物质为何物？

③ 如何优化实验才能明显观察到淡黄色火焰，同时产生比较纯净的淡黄色固体？

1、在钠燃烧中产生的白烟为何物？

烟为固体小颗粒，白烟为何物呢？笔者通过大量的文献资料调研和查阅了北师大版的无机化学以及参考相关论文中引用的理论知识，分析如下：钠的燃烧产物与氧气浓度和反应温度有关，在低温和氧气不足的情况下生成氧化钠。

氧化钠在400℃时也容易分解生成过氧化钠。

另外，查资料可知Na2O2在460℃时熔化并分解。

综上分析，白烟为氧化钠，为了避免氧化钠的生成，必须要控制温度在400～460℃之间，这是该实验改进的核心方向。这就要求钠在燃烧时不能不充分也不能太充分，要把握火候。

2、为什么产物中有黑色物质？这些物质为何物？

通过大量的资料调研，笔者总结其他研究者对黑色物质的探究有如下结论： ①附着煤油，煤油的不完全燃烧及产物二氧化碳和金属钠反应均可以生成碳。②空气中的二氧化碳和金属钠反应生成碳。③金属钠存在杂质铁元素，燃烧时生成铁的氧化物。④石棉网的材料可能对实验起干扰作用。

⑤酒精燃烧产生的二氧化碳穿过石棉网空隙与金属钠反应。

为了解决第一个问题，我们可以在实验前对钠块进行一定的处理，先用滤纸初步吸取钠表面的煤油，再用小刀切去钠块的表层物质，然后取合适大小的钠块置于反应器中，用酒精灯小火加热反应器约20秒，以尽量将残留在钠块表面的煤油除去，再进行实验。

为了解决第二个问题，我们需要隔绝空气，但是我们知道空气中的二氧化碳含量只有0．03％，非常少，笔者觉得也不应该是空气中的二氧化碳和单质钠在燃烧时反应生成的。通过我们的改进后的实验证明这一点完全可以忽略。

第三个问题金属钠存在杂质铁元素，燃烧时生成铁的氧化物。通过调研，我们在钠试剂标签上发现上面标注有成分：纯度89％，杂质含量：氯化物0．003％，氮0．002％，铁0．002％等。杂质量非常少，与我们看到在钠实验中看到的产生大量的黑色物质相比，笔者认为这个问题可能不是产生黑色物质的主要问题。

关于第四个问题和第五个问题，我们只需要把石棉网换掉，换成瓷坩埚就可以排除这两个问题对实验的干扰。

3、如何优化实验才能明显观察到淡黄色火焰，同时产生比较纯净的淡黄色固体？

笔者通过分析认为，我们要主要解决两个问题：

①必须要控制温度在400～460℃之间，这是该实验改进的核心方向。这就要求钠在燃烧时不能不充分也不能太充分，要把握火候。

②必须要处理掉钠表面附着的煤油，煤油的不完全燃烧及产物二氧化碳和金属钠反应均可以生成碳。

笔者为了控制温度对实验作如下改进：

教材钠燃烧的实验在完全敞开的体系进行，燃烧太充分，温度太高会产生大量的白烟。笔者的改进实验，让反应发生在一个半封闭的体系中发生，反应所需氧气由外界不断地补给，使反应处于可控制的条件下，实践证明现象确实比较明显，尤其值得注意的是，在间歇性鼓入空气时，金属钠燃烧时有时无，淡黄色现象特别明显。

如右图所示装置，瓷坩埚里放黄豆粒大小的、用滤纸吸干表面煤油的、切去表面氧化层的一块金属钠，然后置于反应器中，用酒精灯小火加热反应器约20秒，以尽量将残留在钠块表面的煤油除去，再进行放入瓷坩埚中加热至熔化，待刚刚燃烧时，在瓷坩埚上扣一个比瓷坩埚口径稍小的漏斗，并移开酒精灯，适时把漏斗提上、放下以调节进入空气的量，控制钠燃烧的火焰若明若暗，似燃非燃，似熄非熄，待移开漏斗观察不再有火光时，即发现有黑色固体产物，其颜色随着瓷坩埚温度的降低，逐渐变成棕色----橙黄色----淡黄色(Na2O2)，看上去是珊瑚形状。同时在实验过程能够观察到明显的淡黄色的火焰，没有白烟的干扰了。

笔者的改进实验，采用简单装置和简便操作，通过双限的方式，即限制空气的进入量和限制反应温度，很好地控制燃烧的温度，使钠燃烧生成过氧化钠。实验结果发现能够产生较纯净的淡黄色固体，比教材实验有很大的优化，更能说明温度是该实验成功的关键因素。

笔者为了探究钠表面的煤油对实验的影响，设计对比实验如下：

实验 实验一 实验二 实验三 实验结果：

实验 实验一 实验二 实验三

火焰颜色 有黑烟 有少量黑烟 明显淡黄色火焰

产物

不纯净有大量黑色物质 有少量黑色物质 纯净淡黄色固体

实验装置 改进后的实验装置

同上 同上

钠粒大小 黄豆粒大小 同上 同上

表面处理 不处理 仅用滤纸吸干煤油 深层次处理

实验结论：对表面煤油的处理也是影响实验成功与否的关键，所以我们要做出更好的实验效果，必须对钠块表面的煤油进行深层次的处理。

4、实验改进实践的收获

通过以上对钠燃烧实验进行改进的实践研究发现，控制实验温度，对煤油深层次的处理和使用瓷坩埚是这个实验成功的关键；通过笔者对教材实验存在的不足进行改进，增强实验的演示效果；同时通过研究使笔者在对这一实验改进的研究中收获颇多，首先在改进实验时，要明确改进目的；其次要用理论分析指导实验改进，寻找关键因素，确定改进方向；最后要形成实验改进思路，不宜脱离实际，变简为繁，改进后应力求装置简单、操作简便、现象明显、效果显著。

参考文献：

[1]王祖浩．普通高中课程标准实验教科书·化学1(必修)[M].南京：江苏教育出版社，2006：48 [2]北京师范大学，华中师范大学，南京师范大学无机化学教研室编．无机化学(第3版)[M]．北京：高等教育出版社，1990：620—652．

[3]李华昌，符斌．实用化学手册[M]．北京：化学工业出版社，2006243—248．

[4]徐东海．高中化学物质的量概念体系迷思概念的探查与转变研究[D]．开封：河南大学，2012． [5]高级中学课本化学必修(第一册)[M]．北京：人民教育出版社，1995：100 [6]全日制普通高级中学教科书必修化学(第一册)[M]．北京；人民教育出版社，2003：29 [7]王磊．普通高中课程标准实验教科书：化学1(必修)[M]．北京：人民教育出版社．2006：39