The Auto-Recycle Container with Solar Energy, Classification, Compression, and Storage

JINHUA TECHNICIAN COLLEGE

Projektidee

Das Projekt ziel auf die Entwicklung eines automatischen Solarenergie-Kompressionsbehälters ab, der die Schwächen herkömmlicher Abfallbehälter im Hinblick auf Recycling und die Entsorgung leerer Flaschen überwindet. Der Fokus liegt auf einer umweltfreundlichen Energieversorgung, multifunktionaler Kompression und Lagerung, intelligenter Anzeige sowie einem nutzerfreundlichen Design. Das System soll eine sichere, zuverlässige und intelligente Sortierung bieten sowie eine hohe Speicherkapazität, um eine effiziente, nachhaltige Abfallbehandlungslösung für die Gesellschaft zu ermöglichen. Es fördert die ressourcenschonende Nutzung und Wiederverwertung und trägt so aktiv zum Umweltschutz bei.

Mit wachsendem Umweltbewusstsein stoßen herkömmliche Mülltonnen zunehmend auf Probleme beim Recycling und der Entsorgung leerer Flaschen. Die geringe Kapazität führt zu häufigen Entleerungen, was den Aufwand und die Kosten erhöht. Zudem vermindern Fehlplatzierungen und Vermischungen die Effizienz des Recyclings, während die regelmäßige Reinigung und Wartung zusätzliche Verwaltungskosten verursachen. Plastikflaschen beanspruchen viel Platz und belasten die Umwelt durch Ressourcenverschwendung. Daher besteht ein dringender Bedarf an einem effizienten, intelligenten Verwertungssystem, das solarbetrieben ist, verschiedene Flaschenarten komprimiert und getrennt lagert. Durch die Nutzung von Solarenergie werden nicht nur die Abhängigkeit von herkömmlichen Energiequellen, sondern auch die CO₂-Emissionen gesenkt, wodurch die nachhaltige Nutzung und Wiederverwertung von Ressourcen gefördert wird.

Die Umweltbelastung und Ressourcenverschwendung durch Plastikflaschen erfordert innovative Lösungen zur Reduzierung von Abfall und zur Maximierung des Recyclings. Herkömmliche Mülltonnen haben Kapazitäts- und Effizienzprobleme, was eine intelligente, zukunftsfähige Lösung notwendig macht. Solarenergie ist dabei eine saubere, erneuerbare Energiequelle, die herkömmliche Energien ersetzt und die Nachhaltigkeit fördert. Der technologische Fortschritt, insbesondere bei Sensortechnologie und Algorithmen, ermöglicht die Entwicklung intelligenter Müllbehälter mit automatischer Sortierung und Selbstüberprüfung. Mit diesem Ansatz lassen sich Probleme beim Recycling und bei der Entsorgung von Flaschen effektiv lösen. Gleichzeitig wird der Umweltschutz gefördert, die Ressourcennutzung optimiert und der Komfort sowie die Effizienz im Abfallmanagement deutlich verbessert.

Konzept

Das Projektteam hat festgestellt, dass herkömmliche Abfallbehälter erhebliche Probleme bei der Entsorgung und insbesondere beim Recycling leerer Flaschen aufweisen, wie begrenztes Fassungsvermögen, falsche Platzierung und hohe Reinigungskosten. Diese Probleme belasten nicht nur die Umwelt, sondern führen auch zu Ressourcenverschwendung. Um dies zu lösen, entwickelte das Team innovative Ansätze und nutzte moderne Technologien. Inspiriert von Solarenergie, erkannte das Team, dass durch deren Einsatz die Abhängigkeit von herkömmlichen Energiequellen verringert und gleichzeitig der Umweltschutz gefördert werden kann. Zudem wurde untersucht, wie leere Flaschen effizient gepresst und gelagert werden können, um Platz zu sparen und Transportkosten zu reduzieren. Eine intelligente, getrennte Lagerung der gepressten Materialien erleichtert das spätere Recycling und die Wiederverwendung.

Zur Verbesserung der Benutzerfreundlichkeit und Sicherheit entwarf das Team intuitive Bedienelemente, eine ergonomische Bauweise und umfassende Sicherheitsvorkehrungen. Aus diesen Überlegungen entstand der Entwurf eines solarbetriebenen, umweltfreundlichen Abfallbehälters mit Multifunktionsextrusion, intelligenter Sortierung und automatischer Inspektion.

Die Herausforderungen herkömmlicher Mülltonnen, wie geringe Kapazität, ineffiziente Mülltrennung, hoher Energieverbrauch und Wartungskosten, wurden durch den Einsatz von Solartechnologie, Sensorik und intelligenten Algorithmen adressiert. Ziel des Projekts ist es, bestehende Technologien zu kombinieren, um eine nachhaltigere und effizientere Abfallentsorgungslösung zu schaffen.

Vor Projektbeginn führte das Team eine detaillierte Analyse der aktuellen Müllentsorgungssysteme durch. Dabei wurden Mängel in Kapazität, Reinigung und Wartung  festgestellt. Zusätzlich wurde die Machbarkeit von Solarenergie, Sensoren und intelligenten Algorithmen untersucht, um deren Potenzial für die Abfallentsorgung zu bewerten. Die Entwicklung des solarbetriebenen Kompressionsbehälters basiert auf dieser Forschung und den Erkenntnissen aus ähnlichen technologischen Bereichen, um Innovation und Praktikabilität sicherzustellen.

Zeitplan:

1. Bedarfsanalyse und Designphase (1.-20. August 2023): Sammlung von Marktdaten und Benutzerfeedback, Entwurf der Produkt- und Systemarchitektur, Festlegung technischer Lösungen und Erstellung von Anforderungsspezifikationen.
2. Technische Entwicklungsphase (21. August – 1. September 2023): Entwicklung von Hardware- und Softwaresystemen (Solarstromversorgung, Sensoren, Steuerung), Durchführung von Funktionstests und Leistungsüberprüfungen sowie Systemoptimierungen.
3. Fertigungs- und Beschaffungsphase (21.-30. August 2023): Beschaffung von Rohmaterialien (Solarmodule, Batterien, Kompressionsgeräte), Montage, Inbetriebnahme und Test der Abfallbehälter zur Sicherstellung der Qualität.
4. Bereitstellungs- und Implementierungsphase (21. August – 10. September 2023):  Installation der Behälter an Zielstandorten, Durchführung von Feldtests und -anpassungen sowie Schulung der Bediener.
5. Betriebs- und Wartungsphase (ab 10. September 2023): Regelmäßige Überprüfung des Systemstatus, Müllentsorgung, Batteriewechsel und kontinuierliche Produktverbesserungen.

Aufgabenverteilung:

• Yang Xingxin (Dekan): Projektleitung, Marktforschung
• Hu Zhenghao (Lehrer): Produktdesign, Texterstellung
• Yao Xiaojing (Lehrer): Texterstellung, Präsentationserstellung
• Huang Yanpeng (Student): Informationssammlung, Datenanalyse, Produktmontage, Projektmarketing
• Chen Tianxiong (Student): Texterstellung, Präsentationserstellung, Videobearbeitung, Produkt-Debugging

Erforderliche Ressourcen:

• Personal: Projektplanung, Design, Texterstellung, Informationssammlung, Werbung, Montage und Debugging.
• Materielle Ressourcen: Solarmodule, Batterien, Kompressionseinheiten, Montagewerkzeuge.
• Technische Ressourcen: Solarstromversorgung, Sensoren, intelligente Algorithmen, Steuerungstechnik.

Dieses Projekt vereint technologische Innovation und Nachhaltigkeit, um eine fortschrittliche Lösung für das Recycling und die Abfallentsorgung bereitzustellen.

Realisierung

Das Projekt wurde in den folgenden Phasen realisiert:

• Bedarfsanalyse und Entwurfsphase:  Das Team sammelte Marktdaten und Benutzerfeedback, um die Anforderungen und Erwartungen an Müllentsorgung sowie automatische Speicher- und Komprimierungsfunktionen zu klären. Es wurden ein Solarstromversorgungssystem, ein Kompressionsgerät und eine Speichereinheit entwickelt, begleitet von detaillierten Anforderungsspezifikationen und Designdokumenten, die als Leitfaden für die weitere Entwicklung dienen.

• Technologieentwicklungsphase:  Die Entwicklung der Hardware für das Solarstromversorgungssystem, Sensoren und Steuerungssysteme erfolgte parallel zur Programmierung der entsprechenden Software, um die Funktionalität des Gesamtsystems zu gewährleisten. Um Stabilität und Sicherheit zu garantieren, wurden umfangreiche Funktionstests und Leistungsüberprüfungen durchgeführt, gefolgt von Integrationstests zur Sicherstellung der reibungslosen Zusammenarbeit aller Komponenten.

• Herstellungs- und Beschaffungsphase:  In dieser Phase wurden die benötigten Rohstoffe, wie Solarmodule und Kompressionsgeräte, beschafft und die Mülltonnen montiert. Nach der Montage wurden diese in Betrieb genommen und auf Qualität geprüft.

• Bereitstellungs- und Implementierungsphase:Nach der Montage wurden die Abfallbehälter an den vorgesehenen Standorten installiert, wobei die Solarmodule angeschlossen wurden. Bediener wurden geschult, um den ordnungsgemäßen Betrieb und die Wartung der Behälter sicherzustellen.

• Betriebs- und Wartungsphase:Regelmäßige Überprüfungen des Gerätezustands, Müllentsorgung, Batteriewechsel und Wartung sichern den langfristigen Betrieb. Zudem wird kontinuierlich Benutzerfeedback gesammelt, um Produkte und Dienstleistungen zu verbessern.

• Benutzer-Feedback und Optimierung:Basierend auf den Rückmeldungen der Nutzer wird das System kontinuierlich verbessert, um die Benutzerfreundlichkeit und Funktionalität zu optimieren.

Während des Projektes haben sich folgende Herausforderungen ergeben:

1. Solarstromsystem: Sicherstellung der Stabilität und Effizienz der Energieversorgung.
2. Intelligente Sortierung: Hohe Genauigkeit der Sensoren und zuverlässige Behälter-Selbsttests.
3. Extrusionsmechanismus: Optimierung von Design und Leistung, um eine maximale Kompressionsrate zu erreichen.
4. Material- und Komponentenauswahl: Berücksichtigung von Leistung, Zuverlässigkeit und Kosten bei der Wahl von Solarpaneelen, Batterien, Kompressionsgeräten und Sensoren. Die Qualität und kontinuierliche Verfügbarkeit von Rohstoffen ist entscheidend für eine reibungslose Produktion.
5. Systemintegration: Alle Hardware- und Softwaresysteme müssen reibungslos zusammenarbeiten. Hierbei stehen Debugging und die Lösung von Kompatibilitätsproblemen im Vordergrund.
6. Benutzerfreundlichkeit und Sicherheit: Das Design der Bedienelemente und Anzeigefunktionen soll intuitiv sein. Zudem sorgen Sicherheitsvorkehrungen wie Schlüsselschalter und Not-Aus-Tasten für einen sicheren Betrieb.
7. Kostenkontrolle: Effizientes Kostenmanagement bei der Beschaffung von Rohstoffen und Komponenten ist essenziell, um die Marktposition des Produkts zu stärken, ohne die Qualität zu beeinträchtigen.

Zeitplan:

• August – 20. August 2023: Bedarfsanalyse und Design. Sammlung von Marktdaten und Benutzerfeedback, Festlegung technischer Lösungen und Erstellung relevanter Dokumente.
• 21. August – 1. September 2023: Technische Entwicklung. Hardware- und Softwareentwicklung, Funktionstests, Leistungstests und Systemintegration.
• 21. August – 30. August 2023: Fertigung und Beschaffung. Montage der Behälter und Durchführung von Qualitätstests.
• 21. August – 10. September 2023: Bereitstellung und Implementierung. Installation an Standorten, Feldtests und Schulung der Bediener.
• 10. September 2023 – heute: Betrieb und Wartung. Regelmäßige Inspektionen und kontinuierliche Verbesserungen basierend auf Benutzerfeedback.

Aufgabenverteilung:

• Yang Xingxin (Dekan): Projektleitung, Marktforschung
• Hu Zhenghao (Lehrer): Produktdesign, Texterstellung
• Yao Xiaojing (Lehrer): Texterstellung, Präsentationserstellung
• Huang Yanpeng (Student): Informationssammlung, Datenanalyse, Produktmontage, Projektmarketing
• Chen Tianxiong (Student): Texterstellung, Präsentationserstellung, Videobearbeitung, Produkt-Debugging

Erforderliche Ressourcen:

• Personal: Fachkräfte in Projektplanung, Design, Texterstellung, Montage und Debugging.
• Materialien: Solarmodule, Sensoren, Batterien und andere Rohstoffe für die Montage.
• Technische Ressourcen: Solartechnologie, intelligente Algorithmen, Sensortechnologie.
• Finanzielle Mittel: Für die Beschaffung von Rohstoffen und Teamgehälter.

Kernkompetenzen:

Solartechnologie, Materialwissenschaft, intelligente Steuerungsalgorithmen, Umweltschutzrichtlinien, User Experience Design, Marketing, Datenanalyse, Nachhaltigkeit. Dieser optimierte Plan stellt sicher, dass das Projekt sowohl technisch als auch wirtschaftlich tragfähig ist, um eine nachhaltige, effiziente Lösung für die Abfallentsorgung zu bieten.

Funktion

Das Projektergebnis hat die Zielgruppen Stadtbewohner, Umweltschutzbehörden und -organisationen, Immobilienverwaltungsunternehmen sowie die Anwendungsbereiche, Städtische Umweltgesundheit, Ressourcenrecycling, Energieeinsparung und Umweltschutz.

Verwendete Hard- und Software:

• Hardware: Sonnenkollektoren, Batterien (Blei-Säure, Nickel-Metallhydrid, Nickel usw.), Kompressionsgeräte, Sensoren (induktive Sensoren, fotoelektrische Sensoren usw.), Steuerungssysteme, Anzeigegeräte, Trenngefäße, Motoren (Gleichstrommotoren). , Schrittmotoren usw.).
• Software: Steuerungssystemsoftware, Anzeigefunktionssoftware.

Im Prozess der Projektumsetzung kam es häufig zu unerwarteten Situationen, die dazu führten, dass der ursprüngliche Plan nicht vollständig umgesetzt werden konnte oder weiter verbessert werden musste. Diese Anpassungen wurden auf der Grundlage des Projektfortschritts und des Team-Feedbacks vorgenommen werden.

Testmethode: Überprüfen der Funktion und Leistung des Solarstromversorgungssystems, des Sensors, des Steuerungssystems und des Kompressionsgeräts, um sicherzustellen, dass das System Schnittstellenübergreifend zusammenarbeitet.

Beteiligte Personen: Hardware- und Softwareentwickler (verantwortlich für Solarstrom, Sensoren, Steuerungssysteme etc.). Personal für die Montage, Inbetriebnahme und Prüfung von Müllcontainern. Spezialisierte Tester führen Systemfunktionstests gemäß Testplan durch.

Das Projektteam hat den Entwurf, die Entwicklung, Produktion und den Einsatz des solarbetriebenen, automatischen Lager- und Kompressionsbehälters erfolgreich abgeschlossen. Dazu gehören auch die Installation der Behälter an den Zielstandorten sowie die Schulung der Nutzer. Der Abfallbehälter verfügt über eine Solarstromversorgung, Multifunktionskompression, intelligente Sortierung, Selbstdiagnose, eine Anzeigefunktion und ein benutzerfreundliches Design. Diese Funktionen ermöglichen eine effiziente Entsorgung von leeren Flaschen und Abfällen. In der Praxis zeigte sich jedoch, dass basierend auf Benutzerfeedback noch Optimierungen nötig sind, um die Stabilität und Zuverlässigkeit des Systems weiter zu verbessern. Insgesamt wurden die Hauptziele des Projekts erreicht, doch es bleibt Potenzial für fortlaufende Verbesserungen.

Innovation und Nachhaltigkeit

Optimiert werden muss weiterhin die Effizienz und Stabilität des Solarstromversorgungssystems, um eine zuverlässige Energieversorgung sicherzustellen. Entwickelt werden muss weiter ein fortschrittlicher intelligenter Sortieralgorithmus, um die Genauigkeit und Geschwindigkeit der Abfalltrennung zu erhöhen. Weiter Analysiert werden müssen neue Ansätze zur Erhöhung der Komprimierungsrate, um den Platzbedarf noch stärker zu reduzieren. Integriert werden müssen benutzerfreundliche Funktionen wie die Fernüberwachung des Abfallbehälterstatus und die Steuerung über mobile Anwendungen, um die Interaktion und Wartung zu erleichtern.

Ziel ist es, die Systemintelligenz zu erhöhen, die Leistung und Zuverlässigkeit zu optimieren und das Anwendungsspektrum zu erweitern. Notwendig ist die Verbesserung der Datenverwaltung und -analyse, indem das System in andere Plattformen integriert wird. Es muss verstärkt auf umweltfreundliche Materialien gesetzt werden, um das Nutzererlebnis und die ökologische Bilanz zu verbessern.

Nachhaltigkeit

• Ökologische Aspekte: Verringerung der Abfallmenge auf Deponien, Senkung des Energieverbrauchs und Förderung des Ressourcenkreislaufs.
• Soziale Aspekte: Stärkung des Umweltbewusstseins, Verbesserung der öffentlichen Gesundheit und Schaffung neuer Arbeitsplätze.
• Wirtschaftlichkeit: Reduzierung der Abfallentsorgungskosten und Verlängerung der Lebensdauer der Mülltonnen durch effizientere Technologien.

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