室內(nèi)水情預(yù)警及電路自我保護(hù)裝置研究

宋 蕾，劉 晴，蘆繼宇

（山東科技大學(xué)礦業(yè)與安全工程學(xué)院 山東 青島 266590）

1 背景技術(shù)

現(xiàn)在，科學(xué)技術(shù)給人們的生活帶來了極大方便，但是遇到一些自然災(zāi)害、人為事故時(shí)，一些安全問題也時(shí)有發(fā)生。室內(nèi)積水看似一件很小的事，但是卻經(jīng)常給人們的生活、安全帶來極大不便與一些危險(xiǎn)因素，比如，現(xiàn)在家庭越來越多的家用電器和越來越高檔的家用木質(zhì)地板都會(huì)因室內(nèi)積水而受到不同程度的侵蝕和損壞。無意間忘關(guān)水閥、給水排水設(shè)施的管道漏水、暴雨災(zāi)害等等，這些都會(huì)導(dǎo)致室內(nèi)積水，給用戶家庭生活、安全造成很大的干擾和危害。為了解決這一實(shí)際生活中我們時(shí)常碰到的問題，研究一種室內(nèi)水情預(yù)警及自動(dòng)切斷電源以保護(hù)用戶安全的裝置，用以在這一情況發(fā)生時(shí)及時(shí)提醒用戶發(fā)現(xiàn)室內(nèi)積水問題，此外在考慮不可阻擋的大的自然災(zāi)害及嚴(yán)重的人為事故的發(fā)生，該裝置在必要的情況下能及時(shí)自動(dòng)切斷家庭主電路以避免給用戶的人身財(cái)產(chǎn)安全造成更大的損害。

2 技術(shù)方案

2.1 主要裝置及功能

室內(nèi)水情預(yù)警及電路自我保護(hù)裝置包括可自主切換的供電設(shè)備（包括直流電源、干電池）、浮漂開關(guān)、濾水裝置、利用電解質(zhì)的導(dǎo)電效應(yīng)制成的開關(guān)，利用毛細(xì)管的虹吸效應(yīng)制成的水情感應(yīng)裝置，電磁感應(yīng)開關(guān)，不同音效的蜂鳴，紅色、黃色指示燈一個(gè)。如圖1。

圖1 結(jié)構(gòu)示意圖

其中供電設(shè)備是以一個(gè)部分鏤空的長方體表示，可在里面放入干電池，也可通過類似手機(jī)充電器的裝置將家用交流電轉(zhuǎn)換成直流電，進(jìn)而向該裝置持續(xù)供電；浮漂開關(guān)外壁為桶狀結(jié)構(gòu)，內(nèi)部上端是金屬圓餅，下端是泡沫小球，上下兩端通過一個(gè)不導(dǎo)電桿來連接；濾水裝置是由一個(gè)裝有多孔陶瓷的方盒制成；利用電解質(zhì)的導(dǎo)電效應(yīng)制成的開關(guān)是指在電路中連接一個(gè)裝滿電解質(zhì)的盒子，利用電解質(zhì)融水會(huì)導(dǎo)電的性質(zhì)來控制電路閉合和斷開；利用毛細(xì)管的虹吸效應(yīng)制成的水情感應(yīng)裝置是指連接濾水裝置和裝有電解質(zhì)盒子的數(shù)個(gè)柱體結(jié)構(gòu)，而且這些柱體結(jié)構(gòu)中都排滿毛細(xì)管；此外，電磁感應(yīng)開關(guān)則是指在家庭主電路中連接一個(gè)開關(guān)，在開關(guān)的閘刀上綁上一塊磁鐵，在裝置中連接一個(gè)螺線管，利用電磁感應(yīng)現(xiàn)象控制家庭主電路的電路閉合和斷開。

2.2 電路連接

裝有電解質(zhì)的盒子（其下端連有利用毛細(xì)管的虹吸效應(yīng)制成的水情感應(yīng)裝置和濾水裝置）與黃色指示燈，蜂鳴器1串聯(lián)形成支路B即水情感應(yīng)1（在家中有少量積水，在水面瞞過濾水裝置高度時(shí)，由排滿毛細(xì)管的柱體結(jié)構(gòu)將水體引至裝有電解質(zhì)的盒子）、報(bào)警機(jī)制1（支路B形成通路后，蜂鳴器1報(bào)警和黃色指示燈閃爍）。

浮漂開關(guān)與螺線管、紅色指示燈、蜂鳴器2串聯(lián)，形成支路A即水情感應(yīng)2（即室內(nèi)突然積有大量積水，在水面高度達(dá)到浮漂開關(guān)高度時(shí)，利用泡沫球的浮力將浮漂開關(guān)閉合）、報(bào)警機(jī)制2（即支路A電路形成通路后，蜂鳴器2報(bào)警和紅色指示燈閃爍，同時(shí)螺線管通電，產(chǎn)生磁場，將家庭主電路開關(guān)上的綁有磁鐵的閘刀彈開，斷開家庭主電路）。工作原理如圖2。

圖2 工作原理示意圖

2.3 實(shí)施方式

室內(nèi)水情預(yù)警及電路自我保護(hù)裝置，其由浮漂開關(guān)，螺線管，裝有速溶電解質(zhì)的盒子，帶磁鐵的開關(guān)，多個(gè)毛細(xì)管組成的裝置，濾水裝置、電源和兩個(gè)不同頻率的蜂鳴器。

其中，電源可以由干電池提供或者也可以用一個(gè)家庭直流電源提供，濾水裝置裝在毛細(xì)管的下邊，用以防止大顆粒東西堵塞毛細(xì)管。

報(bào)警裝置由蜂鳴器構(gòu)成，安裝在電路的兩個(gè)支路上，由于其頻率的不同，發(fā)出的聲音也不同，可以根據(jù)聲音判斷發(fā)生危害的大小。

浮漂開關(guān)和毛細(xì)管的位置是可以上下移動(dòng)的，如果當(dāng)?shù)氐乃州^多，室內(nèi)比較潮濕，則可以將浮漂開關(guān)或毛細(xì)管往上移；若當(dāng)?shù)厮州^少，比較干旱，則可以適當(dāng)?shù)膶⑵渫乱啤?/p>

當(dāng)室內(nèi)無水時(shí)，并聯(lián)的A，B支路都處于斷路狀態(tài)。當(dāng)室內(nèi)的積水較少且達(dá)到毛細(xì)管的底端時(shí)，水就會(huì)被吸至裝有電解質(zhì)的盒子中，支路B連通，此時(shí)預(yù)警鈴發(fā)出聲音，進(jìn)行預(yù)警。當(dāng)室內(nèi)的積水量較多且液面達(dá)到一定高度浮漂上升使支路A閉合，螺線管產(chǎn)生磁場，將主電路開關(guān)上的磁鐵受到磁力被彈開，家庭電路被切斷，并且預(yù)警鈴進(jìn)行預(yù)警，從而避免產(chǎn)生大的危害。

3 結(jié)語

該室內(nèi)水情預(yù)警及電路自我保護(hù)裝置中裝有速溶電解質(zhì)的盒子是可拆卸的，其中的電解質(zhì)可以有多種選擇，即該裝置的靈敏度是可以變的。所以可以根據(jù)實(shí)際情況，改變電解質(zhì)的材料。室內(nèi)水情預(yù)警及電路自我保護(hù)裝置，其特征在于：利用虹吸原理和浮漂開關(guān)控制電路進(jìn)行預(yù)警，利用電解質(zhì)來感應(yīng)水情，利用多孔陶瓷材料的過濾性能。室內(nèi)水情預(yù)警及電路自我保護(hù)裝置，其特征在于：濾水裝置套在毛細(xì)管的下邊，采用的是微孔陶瓷材料以防止水體中的固體懸浮物等堵塞毛細(xì)管。此室內(nèi)水情預(yù)警裝置采用的電解質(zhì)的靈敏性高，能夠?qū)ν话l(fā)情況及時(shí)預(yù)警，實(shí)時(shí)監(jiān)控，具有低功耗，低成本，靈活性高，可操作性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，大大降低了危害的發(fā)生。

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