В работе представлен технический проект автоматизации работы мусорных баков как части окупаемого технологического процесса утилизации бытовых отходов. Проект демонстрирует симбиоз высоких технологий в части практического применения автоматизации производства в рамках городской среды и внутридомовых территорий. Рассмотрены теоретические вопросы утилизации отходов, технология «умных» баков.

Ключевые слова: «умный» бак, транспортировка мусора, экологические проблемы.

В современном мире вопросы охраны окружающей среды стоят достаточно остро. Глобальные экологические проблемы сегодня актуальны и для России. Поэтому на первый план в области экологической безопасности жизнедеятельности, нормального развития и функционирования жилищно-коммунального комплекса города выходит выработка и реализация правильной стратегии утилизации бытовых отходов. Привлекательны идеи «умного управления», внедрения в городские процессы интеллектуальной системы управления отходами.

Способность «умных» контейнеров отслеживать уровень отходов. Умные мусорные контейнеры оборудованы датчиками, которые позволяют отслеживать их состояние в настоящий период времени. Как только количество мусора приближается к критической отметке, на объект прибывает мусоровоз. Таким образом, решается несколько проблем. В первую очередь это – переполненные контейнеры. Для водителей мусоровозов можно выстроить оптимальный маршрут движения, что значительно экономит топливо. Все данные от датчиков передаются через датчики на центральную панель управления. Питание устройств происходит автономно, при использовании солнечных батарей. Это еще одно преимущество использования умных урн, так как для работоспособности датчиков достаточно солнечной энергии.

В нашем проекте представлена модель умного мусорного бака под управлением блока контроля. В составе присутствуют большой мотор открывающий и закрывающий бак при приёме мусора, датчик на основе микроволнового радара, который может заметить появление мусора и подать звуковой сигнал, а также средний мотор с механизмом рычага для выдачи оплаты за мусор (как вариант). Кроме того, актуальна автоматизация срабатывания блокировки крышки при достижении мусора определенного уровня мусора в баке. О чем будет сигнализировать красный индикатор на внешней панели бака. При достаточном накоплении отходов в баке, приезжает машина для их отправки на сортировку и переработку. В модели умного бака установлено:

Датчик на основе микроволнового радара: стабильная работа при отрицательных температурах (от -20°C до +50°C); низкое энергопотребление; не требуется установка базовых станций; не менее 3-х лет автономной работы; может работать от солнечной энергии.

Рефлекторный датчик: диапазон рабочих температур рефлекторного датчика (от -40°C до +85°C); потребляют относительно мало энергии, в диапазоне от нескольких милливатт до сотен милливатт; установка проста и может сводиться к креплению датчика в нужном месте и подключению к источнику питания и выходу; не менее 3-х лет автономной работы; может работать от солнечной энергии.

При запуске программы открывается дверь бака, и ультразвуковой датчик ожидает появления мусора внутри.

Если появляется мусор на расстоянии меньше 3,5 см., то срабатывает звуковой сигнал, ожидание 3 секунды, дверь закрывается, и толкатель от среднего мотора выдаёт оплату за мусор (5-10 рублей, в зависимости от веса, за 1кг/можно 10 рублей).

Если же мусор не появился в течение 3 секунд с момента открытия двери бака, то она закрывается.

Таблица

Сравнительный анализ характеристик датчиков

Система обращения с отходами в России претерпевает существенные изменения. Активное внедрение ИТ-технологий приводит к появлению в стране умных мусорных баков, оборудованных солнечными батареями, и других устройств, основная задача которых – снизить количество твердых отходов и распределить нагрузку на всю систему управления отходами.

Внедрение концепции ИТ-технологий в сферу управления отходами значительно изменило существующие операции по сбору и вывозу ТКО. Автоматизация процессов исключает действие человеческого фактора, что в свою очередь положительно влияет на эффективность всех операций.

Цифровые модели городов, которые построены в IT-системе, позволяют рационально распределять нагрузку на транспортную систему. Состав умных систем: автономные мусорные баки, которые оборудованы датчиками и сенсорами на солнечных батареях; транспорт перевозчика; мусорные полигоны.

Умные мусорные контейнеры оборудованы различными сенсорами, которые позволяют отслеживать их состояние в настоящий период времени.

Ультразвуковые и инфракрасные датчики определяют уровень заполненности контейнеров. Как только количество мусора приближается к критической отметке, на объект прибывает мусоровоз. Таким образом решается несколько проблем. В первую очередь это – переполненные контейнеры. Для водителей мусоровозов можно выстроить оптимальный маршрут движения, что значительно экономит топливо.

Температурные датчики позволяют своевременно обнаружить возгорание отходов.

Акселерометр необходим для контроля вывоза мусора . При помощи данного устройства можно определить угол наклона контейнера и таким образом зафиксировать, когда перевозчик выгрузил мусор. Также акселерометр позволяет понять, в каком положении находится бак в данный момент — прямо или перевернут вандалами.

RFID-метка или автоматическая идентификация объектов. Данное устройство позволяет определить, какой автомобиль перевозчика выгрузил контейнер. Так проще найти ответственного, если процесс был произведен с нарушениями.

В первую очередь это – переполненные контейнеры . Для водителей мусоровозов можно выстроить оптимальный маршрут движения, что значительно экономит топливо.

Все данные от датчиков передаются через GSM/GPRS на центральную панель управления. Питание устройств происходит автономно, при использовании солнечных батарей. Это еще одно преимущество использования умных урн, так как для работоспособности датчиков достаточно солнечной энергии.

Кроме умных мусорных контейнеров в систему управления отходами входит отслеживание движения транспорта перевозчика.

Сегодня все российские города управляют своими отходами, которые уже полностью себя изжили и уже давно не соответствуют нынешней действительности, как с точки зрения технологий, так и с точки зрения экономической выгоды.

Для горожан очень важно формирование благоприятной окружающей среды, включающей в себя также: контроль за образованием отходов; безопасную переработку промышленных и бытовых отходов; привлечение инвестиций и создание высокотехнологичных производств в сфере обращения с отходами.

В настоящее время большинство муниципальных операций по сбору отходов сосредоточены на опорожнении контейнеров в соответствии с заранее установленным графиком. Это совершенно неэффективно: опустошаются наполовину заполненные контейнеры, неэффективно используются городские активы и излишний расход топлива. Поэтому предлагаемый вариант утилизации представляется вполне уместным и перспективным в качестве технологического стартапа в современном городском благоустройстве.

Литература:

1. Романенко И.И., Петровнина И.Н., Романенко М.И., Кондратьев К.А. Автоматизация систем сбора и переработки твердых бытовых отходов // Форум молодых ученых. – 2019. – №1-3 (29).
2. Шеин В.А. Модуль автоматической сортировки отходов для городской инфраструктуры / В.А. Шеин. — Текст: непосредственный // Молодой ученый. – 2020. – № 24 (314). – С. 5-8.