一種家用智能保安開關的設計

賀振波

國網湖南省電力公司郴州市北湖區供電分公司

一種家用智能保安開關的設計

賀振波

國網湖南省電力公司郴州市北湖區供電分公司

賀振波（1973-）男，大專。主要研究方向：供用電技術。

隨著人們生活水平的提高，一方面家用電器不斷增加，另一方面交通及信息發達，生活節奏加快，外出活動更加頻繁，而遺忘又是不可避免的，這就導致了人在外出時忘記關電源也不可避免。由于電本身看不見、摸不著，它具有潛在的危險性。據消防部門統計每年因人有事外出忘記關電源而造成的人身和火災事故有大幅度上升的趨勢，這給人民的生命和財產帶來了不應有的損失。所以家庭不需用電時忘記關電源而引發的安全隱患應該引起高度重視。針對此情況，本文對家庭不需用電時忘記關電源的安全隱患進行了分析，提出了一種新的解決方案。

家庭不需用電時忘記關電源的安全隱患分析

家庭不需用電時是指雖然每個家庭都有用電的需求，但每個家庭不是時時都需要用電。人總會因為一些事情而外出。例如外出上班、買菜、購物、旅游、走親訪友等等，這時除電冰箱外其它電器基本上都不需用電，有的長時外出甚至連電冰箱都不需用電；還有因為每個人都有睡覺的生理需求，除較冷較熱的天氣或其它特殊情況外，晚上睡覺時人基本上也不需用電。

家庭不需用電時分人外出時不需用電和人睡覺時不需用電兩種類型。其中人外出時不需用電包括三種情況：一種是短時外出。如上班、買菜、逛街以及各種戶外活動等等；二種是較短時外出。如出差、旅游、探親訪友等等；三種是長時間外出。如打工、做生意、求學等等。

家庭不需用電時忘記關電源有兩種現象：一種是人外出沒有人在家里而忘記關電源；二種是有人在家里，但人在睡覺而沒有關電源。這兩種現象，使得家里的線路及電器情況沒有在自己的視聽范圍而監管不到。例如電氣火災前，都有一種前兆，就是電線、電器線圈、電路板因過熱首先會燒焦絕緣外皮，并散發出一種燒焦的難聞氣味。有人在家又沒睡覺情況下，人聞到此氣味時，可能想到是電器或線路方面原因引起的，立即拉閘停電，直到查明原因，妥善處理后，才合閘送電，從而杜絕了安全事故的發生。反之有可能產生電氣火災等安全事故，嚴重威脅著人民的生命和財產安全。

第一種現象即人外出沒人在家里而未關電源又包括以下三種情況。

1.正在使用的電器，由于人有事外出，匆忙中忘記關掉電源或者關錯了電源，導致人外出后的一段時間該電器還繼續在用電，這樣的話，即白白浪費了電能，又存在嚴重的安全隱患，如損壞電器，嚴重的還會引發火災等等。

2.正在使用的電器，由于突然停電，人有事外出匆忙中以為關掉了電源，殊不知恢復供電后，導致人外出后的一段時間該電器還繼續在用電，這樣的話，即白白浪費了電能，又存在嚴重的安全隱患，同樣會損壞電器、嚴重的還會引發火災等等。

3.由于天氣溫度適宜，除電冰箱外，基本上不需要用電，外出就自然沒有想到要去關掉這些電源，殊不知家里的所有插座和線路仍然帶電。仍然存在安全隱患，如漏電，線路老化引發火災等等。總之上述三種情況未關電源都存在安全隱患。

家庭不需用電時忘記關電源安全隱患案例

案例一：人離開后卻忘了斷電熱毯電源引發火災

2004年12月30日下午，長沙市荷花池巷129號某餐館的2樓突然起火，所幸發現及時，火被迅速撲滅。經查，該餐館中午來了客人，便將電熱毯給插上電源，人離開后卻忘了斷電源，結果引發了火災。（三湘都市報）

案例二：出門忘關電源烤箱引發火災

2010年1月5日22時28分，新干縣城善美路一民房發生火災，經過消防官兵20多分鐘的奮力撲救，才徹底撲滅，并搶救出價值達5萬余元的藥品。事后據房主稱，火災是由于自己在家烤火離開后，出門忘記關閉烤箱電源，致使烤箱上的小被褥起火而引發的。（上饒晚報）

案例三：出門忘了關電源新房損失數萬元

2010年1月9日下午，一場大火將原本裝飾一新的房子完全變了模樣。桂東縣城關鎮東華社區的方先生家里上萬元的電視機在墻壁上縮成一團，高檔沙發靠在墻邊已經面目全非。據房主方某介紹，當天下午全家人在外吃飯，其妻下午5時許離家時忘了關閉取暖器的電源，而該取暖器溫控開關壞了以后是直接電源線的，因此高溫引燃覆蓋在上面的小棉絮繼而引燃沙發釀成火災的。（郴州日報）

案例四：忘關電源 烤火爐引發大火燒光新房

2011年01月25日上午11時24分，渝北區新牌坊勁力五星城一民房突發大火，一名14歲男孩獨自在家烤火時，因出門參加補習班忘關烤火爐電源引發大火，大火將新家燒得精光。（重慶晚報）

案例五：工人忘關電源電線老化引火災

2011年5月17日零時10分許，山西太原市長風街龍堡村口附近的一處工地，由于工作人員一時疏忽，離開時忘記關掉電源，結果電線老化起火，4間活動板房被燒。（山西晚報）

解決家庭不需用電時忘記關電源的對策

（1）正確面對外出忘記關電源的現實。從上面的這些案例來看，都是因為當事人外出有事或者睡覺時，本來不需用電而忘記關掉電源才引發火災的，事后當事人都后悔不已。其實大家都知道人離開時要及時關掉電源，如果不及時關掉電源，除了白白浪費電能外，輕則損壞正在使用的電器，重則引發火災。“家庭不需用電時忘記關電源”這不是人的主觀意愿，往往都是一種無意識的行為，遺忘是人們生活中不可避免的事情。從辯證的觀點來看，記憶和遺忘是即對立又統一的，誰都不能保證自己不會遺忘任何事情，采取的對策是我們只有尋找有效途徑去解決這一問題，而不是一味的自責自己的記憶不好。也有另外一種情況：有時人外出有事，到達目的地后自己才突然想起忘記關掉電源（其實有時自己已經關掉了電源，還以為沒關），生怕出什么事，而使自己惶惶不可終日，這樣就會心掛兩頭，影響辦事效率和身心健康。人都有過遺忘的經歷，人隨時有忘記關掉電源的可能，這無可非議，面對就是。采取可靠的對策使人從害怕外出忘記關掉電源而忐忑不安中解脫出來就是。

（2）解決家庭不需用電時忘記關電源的對策。那么如何使人從害怕外出忘記關掉電源而忐忑不安中解脫出來呢？研制保安智能開關，讓它象漏電開關一樣普及，該開關能做到人外出有事家庭不需用電時能立即自動關掉電源（當然象電冰箱等需長時間用電的電器需另走專線，另外用一個開關控制該專線，此開關從家里總開關上端接線，本人家里就是這樣安裝的），人們自己即使忘記關掉電源，還有保安智能開關來把關，這樣就會從根本上減少安全事故的發生，即安全又節約用電。

（3）保安智能開關設計思路。所謂保安智能開關這里是用改裝后的交流接觸器作主要元件，控制線路部分另加語音智能遙控開關和人體感應開關組成。將保安智能開關裝在室內總大門靠門一側墻上，當人要外出而接近保安智能開關時，該開關自帶的人體感應開關將感應到人體釋放的紅外線轉換成微弱的電信號并經放大送至該開關里面的語音智能遙控開關，使語音智能遙控開關電子線路工作電源接通并延時，該開關里面的語音智能遙控開關通過關門聲和定門聲辨別人們外出后，用辨別出的聲音信息轉換成電信號來控制交流接觸器電壓線圈的電壓，從而控制開關主觸頭的開斷。交流接觸器電壓線圈線路中裝有壓敏電阻和保險作防雷和過電壓保護（如斷總零線造成電壓升高），即保護了交流接觸器電壓線圈，又由于電壓線圈失壓使交流接觸器動作而斷電，從而達到防雷和過電壓保護的目的。同時人們外出時該開關還發出“請關好門”的語言提示，也能起到一定的防盜作用。

圖1　保安智能開關原理

智能保安開關設計

（1）智能保安開關的設計要求

首先，保安智能開關要能夠快速辨別人們是否真正外出；其次，一旦人們外出，保安智能開關應能立即自動關掉電源；再者，動作準確可靠，抗干擾能力強。

保安智能開關辨別人們外出的標準，人們外出的三個必要步驟：一是走到門前，近距離接近門，特征是人的身體可以釋放紅外線；二是關門，特征是產生關門聲；三是定門，特征是產生定門聲。這人們外出的三個必要步驟也就是保安智能開關辨別人們外出的標準。

（2）智能保安開關設計理念和自動控制步驟

智能保安開關采用光控和聲控相結合的方法。首先將智能保安開關裝在室內總大門靠門鎖一側墻上，當人們外出進行第一個步驟時，走到門前，人體感應開關將感應到人體釋放的紅外線轉換成微弱的電信號并經放大，人體感應開關動作，使語音智能遙控開關的第一級聲控電路延時接通。沒有接下來的步驟時，到此為止，智能保安開關主觸頭并未斷開（防止人們有時并不外出，而是走到門旁換鞋、搞衛生等其它情況誤動作而斷電）。進行第二個步驟時，隨手關門，產生關門聲，這時保安智能開關主觸頭也并未斷開（因為人在家關門也是普遍現象），由于該開關里面的語音智能遙控開關第一級聲控電路中的錄音電路事先對關門聲進行過錄制，此關門聲使語音智能遙控開關第二級聲控電路延時接通，只有進行第三個步驟時，即人們使用防盜雙保險定門，產生定門聲，該定門聲使語音提示電路接通，語音提示電路發出“請您關好門”的語音提示，又由于語音智能遙控開關的第二級

聲控電路中的錄音電路事先對定門聲進行過錄制，此定門聲使第二級聲控電路接通，斷開交流接觸器電壓線圈線路，交流接觸器主觸頭才斷開而停電。

（3）智能保安開關工作原理及實現

保安智能開關工作原理：如圖1所示保安智能開關電路。

1）防雷、過電壓保護及控制電路部分。當外部電壓過高時，電路會產生觸發電流，電流觸發雙向晶閘管VS導通，使保險絲FU熔斷起到保護作用，壓敏電阻器MY在此電路中的主要作用是當輸入電壓升高時進行短路保護，保護交流接觸器電壓線圈KM的同時，交流接觸器主觸頭KM斷開電器產品的主電路從而起保護作用。

2）變壓器和開關電源直流電路起將220V交流電轉換為電子電路直流工作電源作用。

3）人體感應開關電路。人體感應開關將感應到人體釋放的紅外線轉換成微弱的電信號，微弱的電信號使人體感應開關接通并延時才斷開（時間繼電器延時應設稍微長些，視實際情況而定），人在開關閉合，人走開關延時斷開，語音智能遙控開關的第一級聲控電路相應接通并延時才斷開，使后續電路得以繼續工作。

4）語音智能遙控開關。該開關里第一級和二級聲控電路里分別有語音錄制電路和聲音識別電路。使用前該開關里第一級聲控電路的錄制電路對大門的關門聲進行錄制并保存，該開關里第二級聲控電路的錄制電路對大門的定門聲進行錄制并保存。產生關聲時，聲音識別電路識別出關門聲，關門聲使智能遙控開關的第一級聲控電路接通。產生定門聲時，聲音識別電路識別出定門聲，定門聲使智能遙控開關的第二級聲控電路接通。第一級聲控電路接通后，第二級聲控電路及語音提示電路分別得電工作。語音提示電路提示“請關好門”。第二級聲控電路常閉開關K2（又叫復位開關）斷開。交流接觸器電壓線圈斷電，交流接觸器主觸頭斷開，因此當人外出時保安智能開關能立即自動關掉電源，并有“請關好門”的語言提示。

5）手動開關K1。該開關合上后，保安智能開關自動功能將不起作用。

6）復位開關K2。該開關自動斷開后，需復位，下次保安智能開關自動斷開功能才起作用。復位開關K2也可手動斷開，手動開關K1及復位開關K2都在斷開位置，交流接觸器電壓線圈無電壓，交流接觸器主觸頭釋放而斷開。

結束語

保安智能開關的設計需要考慮的因素很多，文章介紹的保安智能開關的設計思路能較好地滿足家庭不需用電時立即關掉電源的需要。實際產品會有不同的設計方法和思路，并且在實現上也有著難易之分，具體采用那種設計方法和思路需根據實際要求和性價比來選擇。