孔倩慧 王林飛 楊善景 趙彥軍 張博侖 牛帥

摘要：水資源在日常生活生產(chǎn)中發(fā)揮著重要的作用，現(xiàn)代工業(yè)的高精密設(shè)備建立在水資源充足的基礎(chǔ)上，人類文明的起源也離不開(kāi)水資源的助力。但是水資源的浪費(fèi)現(xiàn)象仍然很嚴(yán)重，很重要的一個(gè)環(huán)節(jié)就是馬桶的沖水問(wèn)題，其中以學(xué)校為主的沖水馬桶浪費(fèi)水資源的現(xiàn)象突出，很多時(shí)候因?yàn)闆_水馬桶按鈕的老化或損壞，浪費(fèi)了很多水。因此，針對(duì)這一情況，進(jìn)行了智能節(jié)水馬桶的呈述，為校園節(jié)水馬桶環(huán)?；顒?dòng)的開(kāi)展提供了思路。

關(guān)鍵詞：蹲式馬桶;節(jié)水;智能沖水設(shè)備

引言：

隨著人們環(huán)保意識(shí)的不斷提升，以及反對(duì)浪費(fèi)的社會(huì)風(fēng)氣的大力倡導(dǎo)。在傳統(tǒng)的沖水設(shè)備存在相關(guān)設(shè)計(jì)缺陷的問(wèn)題下，需要設(shè)計(jì)更加合理以及科學(xué)的沖水設(shè)備。由于當(dāng)前高校的蹲式馬桶沖水設(shè)備老舊，功能不合理。因此需要一種新型的蹲式?jīng)_水馬桶以解決高校傳統(tǒng)沖水馬桶的相關(guān)缺陷。

1 多種沖水設(shè)備的比較

1.1傳統(tǒng)按壓式?jīng)_水設(shè)備

傳統(tǒng)按壓式?jīng)_水主要是借助人力的按壓實(shí)現(xiàn)沖水，因此當(dāng)人使用力氣特別大時(shí)，可能會(huì)導(dǎo)致按鈕無(wú)法回彈造成的水資源的浪費(fèi)情況。一方面由于不同人員可能會(huì)用腳踩壓沖水按鈕，一些人會(huì)用手按壓，非常的不衛(wèi)生;另一方面當(dāng)不斷沖水時(shí)水很可能會(huì)溢出導(dǎo)致廁所被淹，此類情況曾經(jīng)發(fā)生;此外，個(gè)別學(xué)生上廁所不沖水的情況也時(shí)有發(fā)生。因此，傳統(tǒng)的靠人力按壓的按壓式?jīng)_水設(shè)備是尤其設(shè)計(jì)缺陷的。

1.2紅外傳感器沖水設(shè)備

廁所自動(dòng)沖水的紅外線感應(yīng)裝置的工作原理是利用紅外線感應(yīng)控制并采用機(jī)電結(jié)合的方式來(lái)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)沖水。而紅外線感應(yīng)的蹲式馬桶自動(dòng)沖水設(shè)備主要是采用紅外線反射原理，即人體的身體接近紅外線區(qū)域后，紅外線發(fā)射管便會(huì)發(fā)出反射，紅外線接收管則要集成線路內(nèi)的微電腦處理信號(hào)，發(fā)送給脈沖電磁閥，完成沖水操作。綜上紅外傳感設(shè)備無(wú)論是識(shí)別效率以及準(zhǔn)確率上都是理想的，并且實(shí)現(xiàn)了使用者零距離的沖水接觸。但是由于其價(jià)格比較昂貴，另外由于紅外感應(yīng)仍有一定的錯(cuò)誤或者工作異常狀態(tài)，因此在高校實(shí)際的應(yīng)用中并不會(huì)采用大面積安裝紅外線傳感器沖水設(shè)備。

1.3壓力傳感器沖水設(shè)備

此類設(shè)備主要是在蹲式馬桶的人所蹲的區(qū)域設(shè)立壓力傳感設(shè)備，當(dāng)人蹲上或者站在上面，壓力傳感器接收到壓力后將信號(hào)傳送到單片機(jī)，再有單片機(jī)控制繼電器工作，同時(shí)繼電器控制水閥開(kāi)關(guān)，當(dāng)人一旦離開(kāi)感應(yīng)區(qū)域，則開(kāi)始自動(dòng)沖水。同時(shí)為了防止為沖干凈的情況，仍設(shè)立機(jī)械開(kāi)關(guān)，值得注意的是此開(kāi)關(guān)是內(nèi)嵌在墻體內(nèi)部的，即不能通過(guò)踩壓?jiǎn)?dòng)開(kāi)關(guān)，只能通過(guò)手指向里按壓才能啟動(dòng)預(yù)設(shè)程序，進(jìn)而才能沖水。

2 壓力傳感器沖水設(shè)備的具體細(xì)節(jié)

2.1 壓力傳感器的優(yōu)勢(shì)

由于壓阻式壓力傳感器有極低的價(jià)格和較高的精度及較好的線性特性，因此在安裝時(shí)采用此類傳感器。首先在識(shí)別效率上，壓阻式壓力傳感器具有的識(shí)別正確率不亞于紅外線感應(yīng)裝置。同時(shí)正常情況下人單只腳的面積約為200平方厘米，體重一般為50千克至80千克，而壓阻式壓力傳感器所承受的壓強(qiáng)則為25千帕至40千帕，同時(shí)考慮到一些人群的特殊體重，因此選用在此范圍在15千帕至70千帕壓阻式壓力傳感器，以提高準(zhǔn)確率并保護(hù)傳感器的正常工作。同時(shí)，比起傳統(tǒng)的人力按壓沖水按鈕來(lái)實(shí)現(xiàn)沖水的蹲式馬桶，安裝壓力傳感器的智能馬桶更容易維修與保護(hù)，按鈕出現(xiàn)老化脫落導(dǎo)致沖水無(wú)法停止的現(xiàn)象大大減少。于此同時(shí)，也不會(huì)出現(xiàn)紅外感應(yīng)馬桶容易出現(xiàn)的一些問(wèn)題，比如感應(yīng)裝置出現(xiàn)故障導(dǎo)致設(shè)備反應(yīng)遲鈍，解決不了沖水要求等等。

2.2 壓力傳感器的智能化措施

單純的壓力傳感器與單片機(jī)和繼電器控制沖水的整套流程并不能支撐起其智能性。而傳統(tǒng)的當(dāng)設(shè)備老化損壞后，需要一層一層的匯報(bào)，造成了水資源極大的浪費(fèi)，同時(shí)也影響了學(xué)生正常的使用。因此在設(shè)計(jì)此沖水設(shè)備時(shí)仍需將其接入指揮終端，實(shí)現(xiàn)監(jiān)控其沖水情況，實(shí)現(xiàn)可以遠(yuǎn)程監(jiān)控其是否正常工作，即當(dāng)壓力傳感器損壞后第一時(shí)間通知相關(guān)工作人員，進(jìn)行維修。同時(shí)在每個(gè)隔板處設(shè)有小屏幕，當(dāng)壓力傳感器損壞時(shí)提醒學(xué)生，并讓其按下機(jī)械按鈕，完成人工沖水。

2.3建立漏水保護(hù)系統(tǒng)

雖然有了比較完善的沖水系統(tǒng)，但是仍要防患未然，因此需要設(shè)有漏水保護(hù)系統(tǒng)，一般的，即當(dāng)沖水時(shí)間大于系統(tǒng)設(shè)定的最大時(shí)間時(shí)，自動(dòng)強(qiáng)制停水。此時(shí)機(jī)械按鈕不再進(jìn)行工作，即不能通過(guò)任何方式使其繼續(xù)沖水。如確實(shí)有異物未沖干凈，系統(tǒng)會(huì)在一分鐘后解鎖，此時(shí)可以使用機(jī)械按鈕進(jìn)行沖水，值得注意的是，此時(shí)沖水仍然有時(shí)間限制。此外，對(duì)于硬件故障導(dǎo)致漏水的，設(shè)置一鍵回饋按鈕，當(dāng)漏水時(shí)學(xué)生可以按相關(guān)按鈕進(jìn)行上報(bào)，以便維修人員維修。

結(jié)語(yǔ)：

節(jié)水馬桶是節(jié)約水資源的一種途徑，而智能節(jié)水馬桶可以更好地為學(xué)生提供更舒適更衛(wèi)生的體驗(yàn)。采用壓力傳感器原理的節(jié)水馬桶以其低成本、高精度和良好的線性特性等特點(diǎn)勢(shì)必在高校的土壤上大放光彩。同時(shí)對(duì)其進(jìn)行聯(lián)網(wǎng)后也可以為學(xué)校維修人員提供一定準(zhǔn)確的信息去及時(shí)的維護(hù)設(shè)備以確保同學(xué)們和教職工的正常使用，相信對(duì)于節(jié)水馬桶的改進(jìn)措施會(huì)更加優(yōu)秀，可以預(yù)見(jiàn)其在未來(lái)必將有著廣闊的發(fā)展空間。

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作者簡(jiǎn)介：孔倩慧（2001.06-），女，漢族，山西省臨汾市，中北大學(xué)朔州校區(qū)物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)2019級(jí)本科生，本科，物聯(lián)網(wǎng)工程

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