第一篇：自動垃圾桶感應開蓋結構設計與改進

畢業論文（設計）論文（設計）題目 自動垃圾桶的感應開蓋結構設計與改進 ______________________________________________________ 試點單位 _______________________________ 學生姓名 胡鵬飛 學號 1742001252217 機械設計制造及其自動化 專業 2017 屆（秋）本科 層次(本專科)指導老師姓名 張赟 專業技術職稱 湖北廣播電視大學印制 湖北廣播電視大學畢業設計（論文）教師指導記錄表 省（市、州）電大______________教學點_______________指導教師___張赟 ____ 學生姓名 胡鵬飛 學號 1742001252217 專業 機械設計制造及其自動化 第 一次指導 指導時間：

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目 錄 一、引言 1 二、自動垃圾桶的感應開蓋結構分析 2（一）自動垃圾桶的工作原理 2（二）自動垃圾桶的感應開蓋結構 3（三）自動垃圾桶的功能分析 3 三、自動垃圾桶的感應開蓋結構設計 4（一）自動垃圾桶的感應開蓋結構設計方案 4 1.垃圾桶的感應方式確定 4 2.機械傳動方式確定 4 3.絲桿螺母副的確定 6（二）垃圾桶的設計圖 7 四、自動垃圾桶的感應開蓋硬件電路設計 9（一）硬件電路總體設計 9（二）電源電路模塊 9（三）芯片控制中心模塊 10（四）信號檢測電路模塊 10（五）控制電路模塊 11（六）語音電路模塊 12 五、自動垃圾桶的感應開蓋軟件設計與測試 13（一）容量探測程序流程 13（二）電機控制程序流程 14（三）自動垃圾桶的測試 14 六、總結 15 參考文獻 16 摘 要 本文是針對目前智能垃圾桶的開蓋方式的分析以及自動垃圾桶的感應開蓋結構設計與改進。主要對紅外感應開蓋與輕觸式感應開蓋兩種感應開蓋的方式的優缺點進行了分析與比較，并最終使用輕觸式感應。而且對各種機械傳動機構進行了優缺點的分析與比較，最終用絲桿傳動作為垃圾桶的機械傳動機構。對絲桿螺母副類型的選擇上也同樣做出了分析。同時，本文重點分析以及研究了制動垃圾桶的感應開蓋硬件電路設計，并詳細給出了硬件電路的總體設計方案以及各個電路模塊的詳細設計。最后分析了自動垃圾桶的感應開蓋軟件設計與測試，分析了容量探測程序流程以及電機控制程序流程，并且分析了自動垃圾桶的性能測試，最終測試結果表明本文設計的自動垃圾桶性能優良，值得在日常生活中進行推廣以及使用。

關鍵詞：智能垃圾桶；

設計；

改進 一、引言 現在市場上已經銷售了多種樣式的自動化智能垃圾桶，其中包括有：例如利用紅外線進行自動控制的自動翻蓋的智能垃圾桶、在物聯網系統基礎上設計的智能垃圾桶以及太陽能智能垃圾桶，還有基于無線WiFi網絡的智能垃圾桶等，但是這些垃圾桶都往往體積比較大而且結構復雜，有著不易維修的問題，再加上成本很高一般家庭用不上。本文設計的垃圾桶結構簡單，體積小巧適用于普通家庭使用。

人們在城市的各個地方都可以看到垃圾桶，作為服務社會以及方便人們使用的物品，垃圾桶的使用情況以及衛生狀況等都會反映出我們國家的社會經濟發展水平以及國民素質等等。若是垃圾桶得到了充分的使用，不僅可以保證周圍的環境整潔還能使得社會風氣更加文明和諧。

二、自動垃圾桶的感應開蓋結構分析 （一）自動垃圾桶的工作原理（1）感應式。通常都被稱為電子感應垃圾桶，其組成結構包括了紅外線傳感器、機械傳動裝置、正反轉開關、電動機等。這種開蓋方式的基本原理就是通過將紅外線傳感器感應到的信號通過轉換的時候，通過電信號的形式傳送到正反轉的開關上。然后自動開啟電動機的運動，完成機械性的開啟和關閉垃圾桶蓋的行為。一般將紅外線感應的區域范圍設置為15cm，當人完成扔垃圾行為的3秒鐘后，桶蓋會自動關閉。如圖1，人們在使用垃圾桶時無需接觸到其任何位置，全程都是自動化的，這樣一來就減少了人們產生因接觸垃圾桶而感染細菌的顧慮。

圖1 感應式程序流程圖（2）輕觸式。專業名稱為輕觸式電動垃圾桶，其組成部分包括有：安裝在垃圾桶前部下方的感應觸摸開關、電動機、機械傳動裝置等，用腳輕輕觸動一下觸摸延時開關來控制電機的正反轉開關，從而使電機實現正轉反轉來帶動傳動機構，做到垃圾桶的自動開蓋與關蓋。

（二）自動垃圾桶的感應開蓋結構 在以上兩種不管是電子感應垃圾桶還是輕觸式電動垃圾桶結構中，都是由感應開關，正反轉開關，電機以及電源組成，其中感應裝置與正反轉開關在市場上都有很多類型技術都很成熟。電源更是僅僅需要普通的36v的蓄電池就可以了。電機同樣也只要普通的直流電機就行了。但是垃圾桶的開蓋與閉合都需要有機械傳動裝置。從機械傳動裝置的組成來看，一般是通過各種機械傳動機構組成的。從傳動機構的類型來看，一般有四桿機構，液壓升降機構、齒輪條升降機構以及皮帶升降機構等等，一個合適的機械傳動機構可以讓自動垃圾桶更安全，便捷以及有更低的成本。

（三）自動垃圾桶的功能分析 這個智能垃圾桶主要的功能有：自動翻蓋和閉蓋、自動壓縮垃圾、語音提示到垃圾、垃圾桶滿箱檢測以及具有顯著地域特色的垃圾桶外形設計。

（1）自動翻閉蓋功能。將紅外線傳感器感應到的信號轉換以電信號的形式傳送到正反轉開關上，然后自動開啟電動機的運動，完成機械性的開啟和關閉垃圾桶蓋的行為。

（2）自動壓縮功能。通過在垃圾桶中設置垃圾自動壓縮裝置，一旦垃圾桶的垃圾占據到一定的面積之后，在自動關蓋的時候通過啟動垃圾自動壓縮裝置來將垃圾急性壓縮，從而能夠加大的節省垃圾桶的空間。

（3）語音提示功能。對自動垃圾桶的程序進行設置，將語音詞條存入到存儲器中，當運行工作的時候達到語音播報的效果。友好的語言提示不僅可以提醒人們垃圾入桶的行為，還能產生一些趣味性，因此只要設置好合理的且不同的語音提示就會起到很好的效果。

三、自動垃圾桶的感應開蓋結構設計 （一）自動垃圾桶的感應開蓋結構設計方案 1.垃圾桶的感應方式確定 由于現在垃圾桶的使用不夠規范，經常會出現垃圾不能及時倒掉造成周邊環境污染和細菌滋生，所以當人們在投遞垃圾的時候手部會接觸到垃圾桶，很可能造成細菌的傳播，在春天以及夏天這樣傳染病頻發的季節里，兒童很容易受到細菌的侵害，所以設計出這種自動式的垃圾桶是十分有必要的。感應式的裝置，自動開啟自動關閉，減少了人們接觸到垃圾桶的環節，而且還能有效防止因桶內垃圾清理不及時造成的周邊環境污染。

從電子感應垃圾桶以及輕觸式垃圾桶的優缺點來看，是十分明顯的。感應式垃圾桶的最大的優點，就是投放垃圾時，人體與垃圾桶沒有任何的接觸。這樣就可以避免接觸垃圾桶上滋生的細菌保持安全衛生。而且是完全可以單手操作相比于傳統腳踏式與手動翻蓋式垃圾桶很大程度上解放了雙手。但是感應式垃圾桶也有著明顯的不足之處。首先，本文設計的垃圾桶是更適用于普通家庭使用，所以垃圾桶的高度就不會太高，所以成人要扔垃圾時往往需要彎腰才能讓感應器探測到信號，這樣會讓人覺得不方便。其次，作為家用垃圾桶就不能有太多不必要的消耗，但是感應式垃圾桶的紅外感應器需要不停的發射紅外脈沖信號，這就造成了不必要的浪費。還有更重要的一點，感應式垃圾桶很容易造成誤判，尤其是很多家庭都養寵物的情況下，第一會造成能源浪費，第二，當貓，狗等寵物坐在垃圾桶上時造成誤判時會對垃圾桶造成損害。輕觸式垃圾桶的優點與缺點也很明顯，優點是你只要用腳輕輕觸碰一下感應器就能實現垃圾桶的開蓋與閉合，這樣也是很衛生也很方便的，而且不容易有誤判現象。感應器平時是處于待機狀態沒有太多浪費。但是與感應式垃圾桶相比輕觸式垃圾桶有一個缺點，就是輕觸式垃圾桶必須要觸碰感應器，所以當人坐的時候需要伸腿去開蓋，這樣會有點不方便，而且不能做到單手操作，這也是不足之處。但相比于傳統的腳踩式垃圾桶已經是很大的改善了。綜上所述，本文最終確定的垃圾桶感應開蓋方式為輕觸式。

2.機械傳動方式確定 機械傳動方式是自動垃圾桶設計中很重要的一部分，合適的傳動方式對垃圾桶十分的重要，哪種方式是合適的就需要分析了。

①四桿機構。這種傳動機構的工作原理是通過利用電動機來進行齒輪的降速，然后再通過電機來帶動四桿機構轉動，最后來促使垃圾桶開蓋。該機構各運動副均為面接觸，傳動時受到單位面積上的壓力較小，在轉動的過程中受到的阻力很小，內部零件也不會輕易受到磨損，使用周期變長。而且接觸面通常都采用的圓柱面或平面的設計，所以制作起來十分簡單，材料也比較優質。但是很大的缺點構件作往復運動時慣性力難平衡，易產生動載荷。而且設計復雜，會導致有很大的體積。最后因為低副間存在間隙會積累誤差，效率較低。

②鋼絲繩傳動。從鋼絲繩傳動的原理來看，主要是通過將緊緊繞在槽輪上的繩索與槽輪之間的摩擦力，隨后產生傳遞力來帶動機械傳動，然后利用電動機來帶動蝸桿渦輪減速器的運動，使得滾筒與渦輪能夠連接在一起，最后利用滑輪以及鋼絲繩共同組成的執行機構來帶動垃圾桶桶蓋的移動。該傳動機構最大的優點就是噪音較低，成本較低。但缺點也很明顯雖然生產制作很方便，但是易拉伸，為了保證準確就需要經常的調整，而且安全系統設計較煩，這樣不僅不能保證安全可靠性，還提高了成本，不適合家庭使用。

③絲桿傳動。在這種傳動方式中，主要是通過圓錐齒輪傳動的方式來帶動絲桿進行旋轉運動，從而使得螺母能移動，最終提升垃圾桶桶蓋。這種絲桿傳動機構的結構相對來說比較簡單，并且占用的空間十分小，同時從工作性能表現來看也比較優秀。與其他傳動方式相比，造價相對較較低，同時產生的噪音也很低。

④液壓傳動機構。采用液壓驅動實現垃圾桶蓋的移動，液壓傳動機構優缺點十分明顯，該機構運作平整，噪音低。但是液壓系統故障后排除較麻煩，而且液壓密封需要一定的技能，如果沒有處理好會出現故障，同時液壓系統較為龐大不能適用家庭型垃圾桶。

⑤齒輪齒條傳動機構。這種傳統機構主要是通過將電動機軸與齒輪進行連接，然后驅動齒輪條實現移動，最終促進垃圾桶桶蓋的移動。該機構最大的優點是傳動精確，但是保養維護較困難，而且齒輪造價高不適合家庭用。

⑥鏈條傳動升降機構。通過電動機、鏈條傳動機構實現垃圾桶蓋的開啟，有良好的導向性和驅動能力，且維護方便。但是制作成本較高，系統要做到安全可靠的運行，需要增加較多的安全措施，更是進一步的增加了成本。還有一點該系統的尺寸較大占用的空間較大。

⑦皮帶傳動升降機構。這種傳動機構在傳統的過程中，主要是通過電動機以及皮帶傳動機構來實現垃圾桶桶蓋的開啟。皮帶傳動升降機構在工作的過程中運行十分平穩，并且沒有噪聲，并且能夠實現緩沖。在傳動機構工作的過程中，如果出現過載的情況，皮帶就會在帶輪上大華，從而能夠防止薄弱零件出現損壞的情況，能夠實現安全保護。但是這種傳動機構的精確度不高，同時機構比較龐大，維護保養的復雜程度較高。

從以上幾種傳統機構的優缺點對比情況來看，絲桿傳動機構的噪音較低，使用壽命比較長，所能夠承受的荷載比較大，同時這種傳動機構的控制相對來說比較簡單。同時所使用的成本較低，十分省時以及省力。一般情況下，四桿機構在升降設備中的應用比較廣泛，這樣比較適合用于垃圾桶蓋的傳動機構中。

3.絲桿螺母副的確定 滾珠絲桿螺母副的主要作用是將回轉運動轉化成為直線運動。這樣一種新型的傳動裝置是一種十分特殊的絲桿副，在其組成結構中，主要包括以滾珠作為中間元件，將螺母與絲桿連接成為一個整體。從螺旋滾道的構成來看，主要是由螺母以及四趕上的螺旋狀凹槽裝在一起的。一般情況下，螺母上有很多滾珠回路凹槽，這些凹槽可以連接螺旋軌道的首尾，最終星湖曾封閉的循環滾道，然后在滾道內裝滿滾珠。這種機構的工作原理是當絲桿處于旋轉運動時，滾珠在滾道內可以進行自轉，同時還能夠沿著滾道進行循環轉動，從而使得螺母或者絲桿呈軸線移動。一般情況下，絲桿螺母有內循環以及外循環這樣兩種循環方式。在循環的過程中，滾珠與絲桿不直接接觸的是外循環，而滾珠與絲桿一直接觸的是內循環。

從外循環滾珠絲桿的原理來看，主要是通過螺旋凹槽或者插管在螺母外面，然后需要滾珠脫離絲桿，最后返回螺母中進行重新循環。與內循環相比，外循環的制造以及加工工藝更加復雜，同時很難實現滾道接縫外的平滑性，這樣會影響滾珠滾道的平穩性。

從內循環滾珠絲桿的原理來看，主要是通過安裝在螺母內部的反向器來實現滾珠循環的，在循環的過程中，滾珠與絲桿是不會脫離的。

在國內內循環是主流的循環方式，它的制作和設計工藝成熟，質量十分穩定，而且維修很方便。

綜上本文選用內循環滾珠螺母副作為本文絲桿機構的動能轉換裝置。

（二）垃圾桶的設計圖 1-絲杠；

2-回珠管；

3-滾珠；

4-螺母 圖2 內循環滾珠螺母副 圖3 圓錐齒輪 1-外殼；

2-頂蓋；

3-連接桿；

4-絲杠；

5-圓錐齒輪；

6-電機；

7-電源；

8-正反轉開關；

9-觸摸感應開關 圖4 整體簡圖 當電動機經過減速器的作用實現減速時，減速器的輸出軸會與轉盤進行交接，然后轉盤會在邊緣的地方與連桿的一端進行鉸接，而連桿的另一端年會于制動桿的下端進行鉸接，制動桿的上端會與拉桿的下端進行鉸接，然后拉桿的上端會與蓋子進行鉸接。在這種情況下，智能垃圾桶的機械傳動機制被置于桶身的背側，同時桶身會與蓋子進行鉸接，在內部還有推拉式的內箱。當垃圾桶感應到有人靠近時，會觸發電路，隨后電動機會隨之進行運作，并且帶動轉盤的運動，轉盤會帶動連桿轉動到最低點，然后直動桿在向下運動之后會通過拉桿將蓋子拉開，最后蓋子在打開的過程中會將通過頂桿將壓板拉起來。在這時候通過延時電力來進行控制，然后垃圾桶會保持開蓋的狀態，然后方面丟入垃圾。當人離開之后，會再一次的觸發電路，然后轉盤會帶動連桿轉動到最高點。蓋子閉合，壓板可對垃圾進行壓縮，電路運行終止，若此時若垃圾對壓板作用力超過傳感器預設值，則觸發語言電路進行語音提示。當垃圾桶裝垃圾已到達規定容量，可手動將內箱拉出，倒完垃圾后放回即可。

四、自動垃圾桶的感應開蓋硬件電路設計 （一）硬件電路總體設計 硬件電路部份包括：電源電路模塊Mod_1；

HT46F49E芯片控制中心模塊Mod_2；

信號檢測電路模塊Mod_3；

控制電路模塊與語音電路模塊Mod_4。分別說明如下：

Mod_1模塊：這個電源電路模塊會通過單片機HT46F49E實現供電的功能。

Mod_2模塊：通過使用單片機芯片HT46F49E來建立基本的輸入輸出模型，從而實現與信號檢測模塊的串行通信功能，從而實現基本的控制。

Mod_3模塊：這個模塊的主要功能是通過將各個檢測電力局與用電器進行串聯，從而實現對外部信號的檢測。

Mod_4模塊：這個模塊是通過電磁鐵來實現對垃圾桶桶蓋的打開以及關閉。在語音電路模塊中，主要是通過編程的方式來實現智能垃圾桶的語音播報功能。

（二）電源電路模塊 在電源電路模塊中，主要組成裝置有變壓器、橋式正路電路、集成器以及電容所。一般家用電器使用的是220v交流電壓，在經過變壓器降壓以及橋式整流電路進行整理之后，然后再通過集成器將電壓穩定在5v以內。從而實現為單片機HT46R23供電的功能。為了防止電壓對電信號的干擾，因此在集成器7085的兩端并聯接入了電容用來過濾掉多余的電波。電路圖如下所示：

圖5電源模塊電路圖（三）芯片控制中心模塊 圖6 HT46F49E單片機引腳功能表 工作電壓：

fSYS=4MHz：2.2V ~5.5V fSYS=8MHz：3.3V~5.5V fSYS=12MHz：4.5V~5.5V ? 13 到23 個雙向輸入/輸出口 ? 實現輸入與輸出引腳的外部中斷輸入 ? 內置晶體和RC 振蕩驅動電路 ? 看門狗定時器 ? 具有PFD 功能，可以用來發聲 ? 暫停和喚醒功能可降低功耗 ? 在VDD =5V，系統頻率為8MHz 時，指令周期為0.5μs 在本課題的設計中，主要是使用穩定電源為5v的HT46F49E單片機進行供電，工作在8MHz時鐘頻率。由于采用RISC 結構，集成了A/D 和PWM 功能的優勢，使其不僅能夠保持高效率的運算速度和性能，而且消耗量少，控制和操作簡單，設計的成本不大。

（四）信號檢測電路模塊 信號檢測電路部分主要分為以下幾個模塊：

（1）輕觸式傳感器模塊 ①這種探頭是以探測人體輻射為目標的。因此，熱釋電元件對紅外輻射十分的敏感。

②在設計的過程中，為了有效的感應人體的高度，需要在輻射面設置菲泥爾濾光片，從而避免該裝置受到外部環境的干擾。

③在被動的紅外探頭中一般使用的是兩個熱釋電元件，并且是通過串聯或者并聯的方式來進行連接。這種熱釋電元件的電極是通過頭尾相連的方式進行連接，但是連接的方向是不一致的。但是由于受到外部環境輻射的影響，會產生一樣的釋電反應，從而能夠相互抵消，追蹤和功能實現探測器信號的輸出。

④當人們接近探測感應的領域之內時，感應器會在某一個鏡面上產生聚焦，并且被熱釋電元所接收，因此所使用的熱釋電元接收到的熱量也是不相等，所產生的熱釋電也是不一樣的，無法實現全部的抵消。在經過一定的信號處理之后會啟動裝置中的報警裝置。

⑤傳感器不同的性能要求會使得菲泥爾濾光片產生不一樣的感應距離，最終監控的領域范圍也是不一樣的。監控范圍越大，控制的力度也會越大。

圖7 HN911型熱釋電紅外探頭內部電路框圖 如上圖所示，在一般情況下，①端是輸出低電平，②端是輸出高電平。當人進入到所監控的范圍以內，那么感應裝置就會產生聚焦，最終比熱釋電元濃縮接收，最后產生輸出信號。然后信號經過處理之后會輸出為控制信號。在這個時候，①端是輸出高電平，而，②端是輸出低電平。另外，在這個模塊的外部可以安裝增益調節電位器，實現放大器的增益效果。

（五）控制電路模塊 在這個模塊中一般是使用電磁鐵來控制垃圾桶蓋的開關。在本設計中，主要是使用拍合式的電磁鐵，具體結構如下圖：

圖8 拍合式電磁鐵結構圖 線圈1套在鐵心2上，并且將其固定住，只有銜鐵3才能運動。有停止圈中的電流才能使電磁的吸力隨之消失。在電磁鐵通電的時候，所產生的電磁吸力并結合杠桿的原理會使得桶蓋自動打開。在停止對電磁鐵供電后，就不會再產生電磁吸力，所以這時桶蓋在受到重力作用的條件下自動關閉。

（六）語音電路模塊 在語音電路模塊中，ISD25120有10個不同的地址輸入端，分別為A0～A9，這個模塊的錄制能力可以實現1024位，具體的地址空間是0~1023。在不同的地址daunt對應的不同不同的工作模式。從SD25120地址線的用途來看，一個用途是用于工作模式的控制，另外一個用途是分段路放應的起始段地址。在地址端口中，操作是從A0～A9開始的，如果給A0～A9賦值的話。而AUXIN是作為輔助出入的工嗯呢該，而VSSD以及VSSA是模擬SP+和SP-的揚聲器輸出。具體的電路圖如下所示：

圖9語音電路模塊 五、自動垃圾桶的感應開蓋軟件設計與測試（一）容量探測程序流程 這種設計就是為廣大群眾提供了較大的便利性，因此為了使其更具智能化標準，設計時采用了超聲波測距對垃圾桶內深度進行實時的測量，這樣就能及時發現垃圾桶內部可用的空間。如果可裝垃圾的容量不到垃圾桶整體容量的三分之一的時候，垃圾桶就會發生更換垃圾袋的提示，實現了用戶對垃圾桶智能化管理的功能。由于HT46F49E單片機需要利用串口接收來自控制模塊的語音識別處理結果，故本設計采用探測距離在2cm~4.5cm，傳感器中的US-100超聲波測距模塊是專門用于測量距離的，然后通過控制單片機來想US-100的超聲測距模塊的Trig-tx的管腳輸入一個10μS以上的高電平，然后向模塊外發出8個40KHz的超聲波脈沖。

模塊具有自動檢測到回聲信號的功能，然后根據測量溫度自動調節，從而在Echo端輸出一高電平，其持續時間為T，通過其可以測量出距離的長短。

（二）電機控制程序流程 由于設計需要完成多種不同類型的動作，需要設計的電機數量較多，因為采用了L298N電機驅動芯片方便控制。在操作的過程中，主控芯片HT46F49E通過分析由從串口傳入的LD3320語音來識別芯片的處理結果字符串，進而判斷其條件，完成與之有關的控制動作。1）因為考慮到在系統運動中會與外界產生一定的觸碰，造成的系統故障，所以專門設計了延遲執行的動作，然后通過紅外傳感器使得系統能夠智能的避開障礙物。2）因為考慮到在語音識別過程中出現的錯誤率情況，所以為了提高正確控制的概率，本次設計專門利用到口令進行控制的設計，就是在說出一級口令“啟動”后，才可以實現接下來的系統語音控制，這樣能夠有效的提高系統語音識別的正確率。電機控制程序流程如圖10所示。

圖10 電機控制程序流程（三）自動垃圾桶的測試 當自動化垃圾桶完成最終的設計后，就開展了對其智能化的檢測。在通上電源之后，人們緩緩走進垃圾桶，這個時候垃圾桶就會自動開蓋，然后語音提示功能會提醒人們將垃圾桶按類丟進去。在人走了之后，垃圾桶的桶蓋就會關閉，如果垃圾桶的垃圾占據到一定的面積之后，垃圾桶的壓縮裝置就會對垃圾進行壓縮。當可利用的容量不到垃圾桶容量的三分之一的時候，就會及時提示用戶更換垃圾袋。經過本次的檢測之后，很多項目均為良好，實現了基本智能化的水平。該款多功能智能垃圾桶通過機械機構與電路程序的結合完成了五項功能的設計；

研究出了一整套電路設計思路；

設計出了一整套運動機械結構、曲柄滑塊機構、壓縮機構、連桿機構；

現場測驗驗證了該智能垃圾桶的各項功能。

六、總結 本次設計是對針對現有得智能垃圾桶的開蓋方式以及自動垃圾桶的感應開蓋結構分析與改進。通過分析和對比了紅外感應開蓋與輕觸式感應開蓋這兩種感應開蓋的方式的優缺點，并最終得出結果，輕觸式感應是你只要用腳輕輕觸碰一下感應器就能實現垃圾桶的開蓋與閉合，這樣也是很衛生也很方便的，而且不容易有誤判現象。與此同時還對各種機械傳動機構進行了優缺點的分析與比較，最終發現用絲桿傳動作為垃圾桶的機械傳動機構。內循環滾珠螺母副作為本文絲桿機構的動能轉換裝置具有較大的穩定性。在國家大力倡導綠色發展的今天，垃圾的有效與方便處理是關乎人們健康生活的很重要的一部分，傳統垃圾桶的缺點與不足之處將由智能垃圾桶來彌補。而與機電技術相結合的智能垃圾桶可以更好的給人們提供方便與安全衛生的生活環境。

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指導教師_____________ 20 年 月 日 指導教師評語及建議成績：

指導教師_____________ 20 年 月 日 答辯小組（或縣級電大）意見及成績評定：

答辯（或審閱）教師_____________________ 單位蓋章 答辯小組長（或審閱負責人）______________ 20 年 月 日 答辯小組（或市州電大）意見及成績評定：

答辯教師（或審閱教師）_________________ 單位蓋章 答辯小組長（或審閱負責人）______________ 20 年 月 日 省電大終審意見及成績評定 審閱教師________________________ 單位蓋章 審閱負責人______________________ 20 年 月 日

第二篇：城市地下綜合管廊結構設計要點與施工分析

城市地下綜合管廊結構設計要點與施工分析

[摘 要]綜合管廊的建設有效利用了道路下的空間，避免了土壤對管線的腐蝕，延長了管線的使用壽命；節約了城市用地，并為地下空間開發提供有利條件。同時，減少了城市道路重復開挖，對優化城市環境，起到良好的推動作用。全國各大城市都已建成或正在規劃建設綜合管廊。本文根據某工程案例，對城市地下綜合管廊結構設計與施工進行了分析和探討。

[關鍵詞]城市 地下綜合 管廊 設計施工

中圖分類號：TU51.4 文獻標識碼：A 文章編號：1009-914X（2017）17-0400-01

1.城市綜合管廊概述

城市綜合管廊指的是建設在城市地下用來容納兩類及以上城市工程管線構筑物以及其附屬設施，它包括用來滿足人們的日常生活、生產所需的給水、雨水、污水、再生水、天然氣、電力、通信等的市政公用管線，其中它不包括工業管線。綜合管廊要進行統一規劃、設計、施工以及維護工作，以此來滿足管線的使用和運營維護所需，并同步建設消防、供電、照明、通風、排水、標識等的附屬設施。

2.城市綜合管廊設計的優勢

2.1 實現市政管線統一管理

城市綜合管廊內包含多個專業的管線，在城市的統一監督管理下，實現了管線的統一維護管理，大大提高了城市管線的管理效率和管理水平。

2.2 提高了城市地下空間的利用率

隨著城市化進程的不斷推進，城市土地資源越來越緊張，城市的可利用空間越來越少。為了美化現代化城市的形象，城市逐漸將傳統的電話線、電力線、通訊線等架空管線轉移到地下，這也導致了城市地下管線越來越多，各類管線的規劃設計越來越復雜，科學合理的進行城市綜合管廊設計能夠實現有序的布置城市各類管線，從而大大提高了城市地下空間的利用率。

2.3 具有明顯的經濟效益

城市綜合管廊的前期建設成本較高，然而其一旦建成，就能夠節省大量的后期維護管理費用，其具有明顯的經濟效益。其經濟效益主要表現在：（1）需要更新、補充管線時不需要反復開挖路面，有利于減少管線施工對城市交通的影響，同時避免了道路開挖對道路周邊植被的破壞，節省了大量的維護、管理、修復費用。（2）地下的各類管線很容易受到地下水以及土壤中酸堿物質的腐蝕，而將各類管線放置于綜合管廊內能夠有效延長管線的使用壽命，很大程度上減少了管道的維護更新成本。（3）在傳統管線埋設過程中難以把控管線的準確埋設位置以及高程，各類管線埋設需反復開挖路面，嚴重影響城市的交通運行，而城市綜合管廊設計極大的方便了各類管線的增設、維修以及管理，避免了管道開挖破損的損失。

3.綜合管廊重要節點設計探討

3.1 節點類型

在綜合管廊的設計中，節點類型有很多種，比如綜合管廊的吊裝口、進排風口、人員進出口、綜合管廊之間十字形交叉節點、丁字形交叉節點、監控中心的連接通道等等，在具體的設計中，按照工程需要，著重分析綜合管廊與監控中心的連接管廊、綜合管廊交叉節點這兩種類型。

3.2 綜合管廊和監控中心連接通道

設計綜合管廊連通通道的過程中，必須嚴格遵守以下幾條設計原則：

1）為了保證電力線纜和監控線纜施工的方便性，可以在綜合管廊中間設置連接通道。2）在設計綜合管廊連接通道尺寸的時候，主要考慮監控中心通行樓梯、線纜的種類以及數量，正常情況下，樓梯寬度不能小于1.5m。3）連接通道有下人式和上人式兩種類型，在設計的過程中，按照實際情況，對連接通道的類型進行確定，如果土層較淺，可以選擇下人式，相反，則可以選擇上人式。4）設計連接通道的過程中，應該考慮到其對人員通行以及管線敷設施工的影響，為了將不利影響降至最低，可以在一定范圍內提高綜合管廊的斷面寬度。5）在設計中，在綜合管廊與連接廊之間設置一道或者數道防火門，確保空間的封閉性與防火區域的明確劃分。

3.3 綜合管廊交叉節點

如果將綜合管廊設計成環網狀，則可以發揮其最大的功能，因此，這種情況下的綜合管廊有兩種節點類型，即十字形和丁字形。交叉節點設計的時候必須考慮兩個問題，第一是內部管線銜接問題，第二是人員通行問題，要解決上述兩個問題，最常見也最有效的方式就是加寬、加高節點，還可以通過增加樓梯，設置夾層的方式解決問題，確保內部管線順利銜接和人員通道能夠滿足要求。綜合管廊設計過程中，必須遵守以下幾個原則：第一，管廊節點的高、寬，以及夾層的尺寸，受到管廊內部管線規格和數量、通訊線纜彎曲半徑、電力線纜分層和彎曲半徑等的影響，所以一定要認真分析，合理設置。為了確保空調水管、給水管以及閥門的安裝能夠順利進行，綜合管廊凈距必須在0.4米以上。第二，對于不同的艙室，連接方式也應該有所差異，在夾層設計中，必須分析各個區域的防火，保證防火區域的劃分最科學，根據不同防火區域的劃分，在綜合管廊和夾層之間設置恰當的防火門。

3.4 計算模式

根據綜合管廊的結構特點，在進行結構設計的時候，可以借鑒現澆混凝土的設計方案，對構件進行截面內力計算的時候，可以將其看作是矩形閉合框架模型。對綜合管廊進行綜合分析的時候，應該首先考察地質條件，按照實際情況進行結構底板基底反力分布的分析。

3.5 自動設計

在綜合管廊中，其綜合監控系統有環境監測、設備監測、安防和通信系統，具體設計如下：在每一防火分區中分別安裝一套氧氣、溫度和濕度檢測儀表，用以監測管溝環境的相應參數；對于管溝中的機電設備，用分布式PLC監控系統實時監測其運行狀態，并采集儀表的信號；分別在管廊的出入口設半球攝像機和紅外線幕簾探測報警裝置，并就近經節點式光端機來將信號傳入控制系統的顯示屏上；每隔2個防火分區設1個RTU，并經單模光纖將其連入控制系統的監控計算機中，其中通訊協議為TCP/IP冗余環形工業以太網；在管廊中裝設火災報警系統，即一旦發生火災，便可在同一時間自動啟動消防聯動系統和對應分區安設的聲光報警器，當然亦可手動開啟聲光報警器。

3.6 豎向布置

地下綜合管廊的斷面基本與所在道路縱斷面一致。地下綜合管廊的縱坡變化處應滿足各類管線折角的要求，同時最小縱斷面需考慮內排水的需要。規劃最小坡度不低于0.5%，最大坡度不高于3%。當綜合管溝與現狀地下構筑物相交是，如遇高程相碰問題，綜合管溝采取抬高或降低處理，其坡度根據管線工藝要求確定，與現狀構筑物之間需有一定的安全距離。同時，由于綜合管廊每隔100m左右會有通向地面的通風口及人員出入口，為減小對道路通行及景觀的影響，本次建設方案將綜合管廊的平面位置布置于道路一側的綠化帶下。

4.結論與認識

綜上所述，在現代社會的發展過程中，綜合管廊是時代的必然產物，在現代化城市中，綜合管廊的建設，體現了市政管線布置的科學化與集約化，同時也是市政工程管理的規范化的體現。現階段，我國正在實施城鎮化的發展，是城市現代化發展的高峰時期，由于現代生活的需要，城市對地下管線的需求越來越高，如果還是按照傳統的管線敷設方法，已經遠遠達不到要求，由此可見，城市綜合管廊是城市發展的必然趨勢。然而，綜合管廊在我國的研究時間并不長，研究成果尚不成熟，實踐方面也還沒有形成規模，業內工作人員仍然需要不懈的努力，通過一定的鉆研和實踐，使得我國綜合管廊設計及施工形成一套獨特的理論體系。

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[1] 詹潔霖.城市綜合管廊布局規劃案例研究[J].城市道橋與防洪，2013年10期.[2] 張帆.地下綜合管廊管線收容研究[J].福建建筑，2009年11期.[3] 侯文俊，蔣海軍，孫偉，宋麗麗.城市地下管線共同溝建設與發展[J].市政技術，2005年04期.

第三篇：電力工程管理的強化措施與流程改進

電力工程管理的強化措施與流程改進

【摘要】隨著我國社會經濟的不斷發展，我國的國家經濟發展水平已經步入了一個穩定的階段。尤其是在我國的電力行業，國家以政策和科技的扶持，使我國的電力行業不斷發展。在電力方面，實現了經濟效益和社會效益的雙豐收。正因為經濟和科技的發展是相互作用的，因此經濟的發展，也帶動了相應科技的發展。將科技合理的應用到我國電力行業之中，能夠使我國電力的發展與時代發展軌道相接，某種程度上也使得電力工程的安全性得到一定的保證，能夠使電力行業規模化大規模的發展。但是在我國電力行業發展的相關管理方法中，一旦相應的管理方法不能夠適應當前電力發展的需要，就會出現相應的問題。本文就針對我國當前電力工程管理的措施與流程進行相關的論述。

【關鍵詞】電力工程；工程管理；強化措施；流程改進

引言

要想確保我國電力行業步入一個穩定發展的狀態，就必須要搞好電力企業的運營狀況，尤其是電力工程管理工作，對于企業的發展尤為重要。在促進電力企業發展過程中，我們要注重企?I的運營成本問題，將企業的運營成本降低到最小，將質量以及效果發揮到最優，不斷滿足我國當前用戶的需求。但是我國當前在電力企業工程改進方面，仍然出現了一些問題，這些問題阻礙了我國電力企業的進一步發展，我們必須要強化措施，進一步的解決，從電力工程管理問題下手。

一、電力工程管理在發展中所出現的問題

（一）電力工程管理中的資金并不充足

資金問題是電力工程管理在發展中最為重要的問題，也是最基本的問題。當我們在制定相應的電力工程管理目標和措施時，必須要準確的測算資金。讓整個電力工程建設成本降低到最低，而且在不能夠影響經濟效益和質量問題的前提下，達到這一目標。但是我國當前的電力工程管理狀況，又大大忽略了資金問題這一點。在相關的工程項目運行的造價控制中，沒有準確的進行資金預測，電力企業的忽視導致了一系列相關工程造價的問題。在電力工程管理中，我們必須要將電力工程的建造方，電力工程的投資方，以及電力工程的竣工聯合起來，只有這樣才能夠將管理措施的效果發揮出來。

（二）電力工程在建設管理中相關的安全性得不到保障

我國電力工程的建設中，我們都是分階段完成各個階段的目標，當達到一定的程度時，電力工程在建設管理中就會存在相應的安全隱患問題。要想避開安全隱患問題，我們必須要實現技術人員以及措施的雙結合。對于一些工程的操作技術人員來說，要求掌握扎實的專業知識技能，如果工作人員沒有按照相應的措施去進行操作，或者是工作人員的安全意識較低等都會造成安全問題的出現。只在電力工程的建設管理中，我們要必須加強相關的安全問題，使管理的安全得到保障。

（三）在電力工程建設中，缺少合理的工程進度管理

為了確保電力工程建設能夠順利的完成，我們不但要保證工程的質量問題，同時還要制定一個合理的工程進度。工程進度與一個工程企業的經濟效益是息息相關的。但是在我國電力工程建設中，我國的電力企業并沒有針對工程制度管理進行相關的規定，因此這就從某種程度上導致了工程進度的紊亂，我國電力企業的工程管理進度不能夠有序的展開。在電力企業的工程進度管理中，我們必須要結合工作人的施工，機械設備的操作，以及相關管理人員的技術操作等，同時還要考慮各種影響因素，只有這樣才能夠制定一個合理的工程進度。

二、電力工程管理中有關強化管理措施的改善

（一）在電力工程建設中需要制定合理的施工管理流程

在電力工程實施之前，我們要制定一個合理的施工管理流程，對相應的參與投標的施工單位進行嚴格的審核，必須要按照相應的流程進行審核。對于投標施工單位的投資單位，技術能力，資金能力以及施工單位的資質，行業信譽等，這些都是我們在審核中需要考慮的重要因素。當有某種特別的需要時，我們還可以對于施工單位進行實地審查，一切的工作準備都是為了保證施工的安全質量問題。但是首先最主要的就是先制定一個合理的施工管理流程。在完成電力工程招標的工作后，我們必須要將招標的相關情況以及招標的結果整理出來，上交給上級，再與相應的電力工程圖紙相結合。

（二）在工程建設施工時，我們必須要保證相應的安全問題

當電力施工進入到某一階段的時候，還會出現相關的一些電力安全隱患，而眾多的電力行業企業部門，往往忽視了這一點，導致電力工程在建設時出現了不少的安全問題。因此針對發生過此安全隱患問題的先例，我們必須要做好安全保障工作，在施工時，高度重視現場智慧工作，監管工作以及調度工作，同時還要加強施工人員的技術能力，使其能夠按照相關規定安全的進行操作，進一步的保證施工建設的安全性。

（三）進一步加強在電力工程中的相關監督管理制度

由于相關的電力工程產業，過于追求經濟效益，過低的降低相關經濟成本，一些電力工程在建設時并沒有制定一個合理有效的監督管理機制。這使得在電力工程建設中，相關施工過程缺少系統化的監督管理機制。因為這需要一定的人力物力成本，因此我們在下一步的電力建設工程中，必須要給予一定的資金支持，制定一個合理有效的監督管理機制。而一個有效的監督機制對于整個電力施工建設起著十分重要的作用，我們必須要加強對它的重視程度。

三、結束語

我國國家經濟的不斷發展使我國電力行業也取得了飛速的進步，我國電力行業在相應的工程建設中，也出現了一些問題，這就需要我們進一步強化相關工程措施以及流程問題，確保我國電力行業能夠社會經濟的發展潮流中穩定發展。

參考文獻：

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[4]白靜茹.強化電力工程施工技術與管理的思考[J].才智，2013（03）：85-88

第四篇：門診管理工作第二季度分析評價與持續改進

門診管理工作第二季度分析評價與持續改進 門診辦公室按照三乙評審要求，在第一季度工作進展的基礎上進一步從實際出發，積極采取有效措施，著力搞好門診就醫環境、優化服務流程、改進服務態度、提高服務效力等方面著手，以實際行動迎接三乙復審。

1.兩次分診

服務為提升門診的分診準確率，在門診大廳入口處設立流動分診護士為初診病人分診;大廳中央設置二次分診護士，由科室高年資的護士擔任，解決疑難病人分診困難等問題。通過兩次分診，不但有利于快速、準確引導病人到相應診區掛號就診，還減少了病人因盲目掛號而引起的退號、換號等問題，既縮短了排隊時間，又提高了服務質量和掛號的準確率。

2.全面改造

導視系統本著“快速、準確引導病人”的原則，醫院投入資金對門診大樓內的宣傳設施和標識標牌進行了全面改造，重新制作了樓層索引、地標等指示牌和各類流程指示牌，為患者提供準確就醫地點信息的同時，在視覺上也給人耳目一新的感覺。

3.加強環境衛生管理

為確保就醫環境整潔，對公共區域、診區、診室以及衛生間等制定了考評細則和評分標準，實行量化考評管理。首先，對保潔人員進行培訓，明確物品的消毒劑量和污漬的處理方法以及考評標準，并堅持每日巡查，每日考評，發現問題及時通知保潔人員清理。

通過服務意識的強化以及系列服務措施的改進，本院門診的醫療和護理質量得到提高,工作人員“以人為本”的服務意識得到深化。

門診辦

第五篇：金屬鈉燃燒現象的探究與實驗改進

金屬鈉燃燒現象的探究與實驗改進

河南省盧氏縣第一高級中學

曲海江

指導老師：徐東海

摘要：鈉在空氣中燃燒本應該可以觀察到淡黃色火焰同時生成淡黃色的固體，但實驗中卻發現產生大量的白煙同時生成物質中有黑色的固體。這樣就干擾了學生對實驗現象的認知。本文將鈉燃燒的異常現象作為課后研究性學習的內容，主動設計探究實驗進行驗證，并對實驗方案不斷進行改進，從而提出了最優的實驗方案。

關鍵詞：鈉；燃燒；黑色固體；淡黃色固體；優化實驗

引言：在高中化學新教材中，鈉的燃燒都是必選實驗。該實驗的操作很簡單，通常為：“把一小塊金屬鈉放在石棉網上加熱，觀察現象”?，但是按此操作進行多次實驗后發現效果很不理想，本應看到的明顯淡黃色火焰卻伴有白煙使之觀察起來不太明顯，本應得到純凈的淡黃色固體，卻固體中存在一些黑色物質，這樣無疑會干擾學生得出正確的實驗結論。在新課程中將“把一小塊金屬鈉放在石棉網上加熱，觀察現象”改為“把一小塊金屬鈉放在瓷坩堝上加熱，觀察現象”，現象有所改觀，但仍是不太完美，因此本文中主要探討一下：

① 在鈉燃燒中產生的白煙為何物？

② 為什么在產物中會有黑色物質？這些黑色物質為何物？

③ 如何優化實驗才能明顯觀察到淡黃色火焰，同時產生比較純凈的淡黃色固體？

1、在鈉燃燒中產生的白煙為何物？

煙為固體小顆粒，白煙為何物呢？筆者通過大量的文獻資料調研和查閱了北師大版的無機化學以及參考相關論文中引用的理論知識，分析如下：鈉的燃燒產物與氧氣濃度和反應溫度有關，在低溫和氧氣不足的情況下生成氧化鈉。

氧化鈉在400℃時也容易分解生成過氧化鈉。

另外，查資料可知Na2O2在460℃時熔化并分解。

綜上分析，白煙為氧化鈉，為了避免氧化鈉的生成，必須要控制溫度在400～460℃之間，這是該實驗改進的核心方向。這就要求鈉在燃燒時不能不充分也不能太充分，要把握火候。

2、為什么產物中有黑色物質？這些物質為何物？

通過大量的資料調研，筆者總結其他研究者對黑色物質的探究有如下結論： ①附著煤油，煤油的不完全燃燒及產物二氧化碳和金屬鈉反應均可以生成碳。②空氣中的二氧化碳和金屬鈉反應生成碳。③金屬鈉存在雜質鐵元素，燃燒時生成鐵的氧化物。④石棉網的材料可能對實驗起干擾作用。

⑤酒精燃燒產生的二氧化碳穿過石棉網空隙與金屬鈉反應。

為了解決第一個問題，我們可以在實驗前對鈉塊進行一定的處理，先用濾紙初步吸取鈉表面的煤油，再用小刀切去鈉塊的表層物質，然后取合適大小的鈉塊置于反應器中，用酒精燈小火加熱反應器約20秒，以盡量將殘留在鈉塊表面的煤油除去，再進行實驗。

為了解決第二個問題，我們需要隔絕空氣，但是我們知道空氣中的二氧化碳含量只有0．03％，非常少，筆者覺得也不應該是空氣中的二氧化碳和單質鈉在燃燒時反應生成的。通過我們的改進后的實驗證明這一點完全可以忽略。

第三個問題金屬鈉存在雜質鐵元素，燃燒時生成鐵的氧化物。通過調研，我們在鈉試劑標簽上發現上面標注有成分：純度89％，雜質含量：氯化物0．003％，氮0．002％，鐵0．002％等。雜質量非常少，與我們看到在鈉實驗中看到的產生大量的黑色物質相比，筆者認為這個問題可能不是產生黑色物質的主要問題。

關于第四個問題和第五個問題，我們只需要把石棉網換掉，換成瓷坩堝就可以排除這兩個問題對實驗的干擾。

3、如何優化實驗才能明顯觀察到淡黃色火焰，同時產生比較純凈的淡黃色固體？

筆者通過分析認為，我們要主要解決兩個問題：

①必須要控制溫度在400～460℃之間，這是該實驗改進的核心方向。這就要求鈉在燃燒時不能不充分也不能太充分，要把握火候。

②必須要處理掉鈉表面附著的煤油，煤油的不完全燃燒及產物二氧化碳和金屬鈉反應均可以生成碳。

筆者為了控制溫度對實驗作如下改進：

教材鈉燃燒的實驗在完全敞開的體系進行，燃燒太充分，溫度太高會產生大量的白煙。筆者的改進實驗，讓反應發生在一個半封閉的體系中發生，反應所需氧氣由外界不斷地補給，使反應處于可控制的條件下，實踐證明現象確實比較明顯，尤其值得注意的是，在間歇性鼓入空氣時，金屬鈉燃燒時有時無，淡黃色現象特別明顯。

如右圖所示裝置，瓷坩堝里放黃豆粒大小的、用濾紙吸干表面煤油的、切去表面氧化層的一塊金屬鈉，然后置于反應器中，用酒精燈小火加熱反應器約20秒，以盡量將殘留在鈉塊表面的煤油除去，再進行放入瓷坩堝中加熱至熔化，待剛剛燃燒時，在瓷坩堝上扣一個比瓷坩堝口徑稍小的漏斗，并移開酒精燈，適時把漏斗提上、放下以調節進入空氣的量，控制鈉燃燒的火焰若明若暗，似燃非燃，似熄非熄，待移開漏斗觀察不再有火光時，即發現有黑色固體產物，其顏色隨著瓷坩堝溫度的降低，逐漸變成棕色----橙黃色----淡黃色(Na2O2)，看上去是珊瑚形狀。同時在實驗過程能夠觀察到明顯的淡黃色的火焰，沒有白煙的干擾了。

筆者的改進實驗，采用簡單裝置和簡便操作，通過雙限的方式，即限制空氣的進入量和限制反應溫度，很好地控制燃燒的溫度，使鈉燃燒生成過氧化鈉。實驗結果發現能夠產生較純凈的淡黃色固體，比教材實驗有很大的優化，更能說明溫度是該實驗成功的關鍵因素。

筆者為了探究鈉表面的煤油對實驗的影響，設計對比實驗如下：

實驗 實驗一 實驗二 實驗三 實驗結果：

實驗 實驗一 實驗二 實驗三

火焰顏色 有黑煙 有少量黑煙 明顯淡黃色火焰

產物

不純凈有大量黑色物質 有少量黑色物質 純凈淡黃色固體

實驗裝置 改進后的實驗裝置

同上 同上

鈉粒大小 黃豆粒大小 同上 同上

表面處理 不處理 僅用濾紙吸干煤油 深層次處理

實驗結論：對表面煤油的處理也是影響實驗成功與否的關鍵，所以我們要做出更好的實驗效果，必須對鈉塊表面的煤油進行深層次的處理。

4、實驗改進實踐的收獲

通過以上對鈉燃燒實驗進行改進的實踐研究發現，控制實驗溫度，對煤油深層次的處理和使用瓷坩堝是這個實驗成功的關鍵；通過筆者對教材實驗存在的不足進行改進，增強實驗的演示效果；同時通過研究使筆者在對這一實驗改進的研究中收獲頗多，首先在改進實驗時，要明確改進目的；其次要用理論分析指導實驗改進，尋找關鍵因素，確定改進方向；最后要形成實驗改進思路，不宜脫離實際，變簡為繁，改進后應力求裝置簡單、操作簡便、現象明顯、效果顯著。

參考文獻：

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