基于壓阻式壓力傳感器的高校智能蹲便馬桶沖水設備探究

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中發揮著重要的作用，現代工業的高精密設備建立在水資源充足的基礎上，人類文明的起源也離不開水資源的助力。但是水資源的浪費現象仍然很嚴重，很重要的一個環節就是馬桶的沖水問題，其中以學校為主的沖水馬桶浪費水資源的現象突出，很多時候因為沖水馬桶按鈕的老化或損壞，浪費了很多水。因此，針對這一情況，進行了智能節水馬桶的呈述，為校園節水馬桶環保活動的開展提供了思路。

關鍵詞：蹲式馬桶;節水;智能沖水設備

引言：

隨著人們環保意識的不斷提升，以及反對浪費的社會風氣的大力倡導。在傳統的沖水設備存在相關設計缺陷的問題下，需要設計更加合理以及科學的沖水設備。由于當前高校的蹲式馬桶沖水設備老舊，功能不合理。因此需要一種新型的蹲式沖水馬桶以解決高校傳統沖水馬桶的相關缺陷。

1 多種沖水設備的比較

1.1傳統按壓式沖水設備

傳統按壓式沖水主要是借助人力的按壓實現沖水，因此當人使用力氣特別大時，可能會導致按鈕無法回彈造成的水資源的浪費情況。一方面由于不同人員可能會用腳踩壓沖水按鈕，一些人會用手按壓，非常的不衛生;另一方面當不斷沖水時水很可能會溢出導致廁所被淹，此類情況曾經發生;此外，個別學生上廁所不沖水的情況也時有發生。因此，傳統的靠人力按壓的按壓式沖水設備是尤其設計缺陷的。

1.2紅外傳感器沖水設備

廁所自動沖水的紅外線感應裝置的工作原理是利用紅外線感應控制并采用機電結合的方式來實現自動沖水。而紅外線感應的蹲式馬桶自動沖水設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域后，紅外線發射管便會發出反射，紅外線接收管則要集成線路內的微電腦處理信號，發送給脈沖電磁閥，完成沖水操作。綜上紅外傳感設備無論是識別效率以及準確率上都是理想的，并且實現了使用者零距離的沖水接觸。但是由于其價格比較昂貴，另外由于紅外感應仍有一定的錯誤或者工作異常狀態，因此在高校實際的應用中并不會采用大面積安裝紅外線傳感器沖水設備。

1.3壓力傳感器沖水設備

此類設備主要是在蹲式馬桶的人所蹲的區域設立壓力傳感設備，當人蹲上或者站在上面，壓力傳感器接收到壓力后將信號傳送到單片機，再有單片機控制繼電器工作，同時繼電器控制水閥開關，當人一旦離開感應區域，則開始自動沖水。同時為了防止為沖干凈的情況，仍設立機械開關，值得注意的是此開關是內嵌在墻體內部的，即不能通過踩壓啟動開關，只能通過手指向里按壓才能啟動預設程序，進而才能沖水。

2 壓力傳感器沖水設備的具體細節

2.1 壓力傳感器的優勢

由于壓阻式壓力傳感器有極低的價格和較高的精度及較好的線性特性，因此在安裝時采用此類傳感器。首先在識別效率上，壓阻式壓力傳感器具有的識別正確率不亞于紅外線感應裝置。同時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則為25千帕至40千帕，同時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，以提高準確率并保護傳感器的正常工作。同時，比起傳統的人力按壓沖水按鈕來實現沖水的蹲式馬桶，安裝壓力傳感器的智能馬桶更容易維修與保護，按鈕出現老化脫落導致沖水無法停止的現象大大減少。于此同時，也不會出現紅外感應馬桶容易出現的一些問題，比如感應裝置出現故障導致設備反應遲鈍，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。而傳統的當設備老化損壞后，需要一層一層的匯報，造成了水資源極大的浪費，同時也影響了學生正常的使用。因此在設計此沖水設備時仍需將其接入指揮終端，實現監控其沖水情況，實現可以遠程監控其是否正常工作，即當壓力傳感器損壞后第一時間通知相關工作人員，進行維修。同時在每個隔板處設有小屏幕，當壓力傳感器損壞時提醒學生，并讓其按下機械按鈕，完成人工沖水。

2.3建立漏水保護系統

雖然有了比較完善的沖水系統，但是仍要防患未然，因此需要設有漏水保護系統，一般的，即當沖水時間大于系統設定的最大時間時，自動強制停水。此時機械按鈕不再進行工作，即不能通過任何方式使其繼續沖水。如確實有異物未沖干凈，系統會在一分鐘后解鎖，此時可以使用機械按鈕進行沖水，值得注意的是，此時沖水仍然有時間限制。此外，對于硬件故障導致漏水的，設置一鍵回饋按鈕，當漏水時學生可以按相關按鈕進行上報，以便維修人員維修。

結語：

節水馬桶是節約水資源的一種途徑，而智能節水馬桶可以更好地為學生提供更舒適更衛生的體驗。采用壓力傳感器原理的節水馬桶以其低成本、高精度和良好的線性特性等特點勢必在高校的土壤上大放光彩。同時對其進行聯網后也可以為學校維修人員提供一定準確的信息去及時的維護設備以確保同學們和教職工的正常使用，相信對于節水馬桶的改進措施會更加優秀，可以預見其在未來必將有著廣闊的發展空間。

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作者簡介：孔倩慧（2001.06-），女，漢族，山西省臨汾市，中北大學朔州校區物聯網工程專業2019級本科生，本科，物聯網工程

中北大學朔州校區 山西 朔州 036000