CN110093961B - 一种学校公共卫生间冲水系统及其控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种学校公共卫生间冲水系统及其控制方法，包括设有进水端和出水端的水箱，水箱在进水端安装有进水阀，且在出水端通过并联连接的出水管与对应的便池连接，每个出水管均安装有出水阀，每个便池对应安装有红外感应器；还包括分别通过驱动电路与进水阀、出水阀以及红外感应器连接的控制器，控制器还电连接有水位传感器；其中：水位传感器安装于水箱外侧，且包括自下而上设置的第二水位传感器、第三水位传感器和第五水位传感器，分别用于感应水箱不同高度水位；红外感应器用于感应便池处是否有人；控制器用于接收处理上述各水位传感器和红外感应器的信号并控制进水阀和出水阀工作。本发明具有可有效节约用水，减少水资源浪费。

Description

一种学校公共卫生间冲水系统及其控制方法

技术领域

本发明属于公共卫生间冲水控制系统设计，具体涉及一种学校公共卫生间冲水系统及其控制方法。

背景技术

随着全球经济社会的不断发展，资源的过度开发利用，导致了许多资源的紧缺。尤其对于解决淡水资源极度紧缺的问题来讲，更是值得引起人们关注的。现阶段的发展，对水资源紧缺的问题的解决方案一共有两种，一种是尽量节约水资源，另一种是海水淡化和污水处理后重新利用。其中海水淡化的成本非常高，因此现阶段没有大规模采用，而污水处理再利用也只能针对于生活用水，达不到饮用水的标准。

因此现阶段唯一解决淡水资源紧缺的手段就是节约用水。加强节约用水尤其是公共场所的节约用水尤为关键，而自动冲水装置可以很好的解决这一问题。自动冲水装置可广泛用于学校，饭店、商场、超市、博物馆、展览观、车站、码头、银行等公共场所。

针对多个学校公共卫生场所的清洁冲水系统进行调查和检索后了解到，公共卫生场所的清洁冲水装置发展至今大体可分为三个阶段：

第一阶段，手动冲水装置，原始的手动冲水装置可以做到“智能”的节水，但是也最大限度浪费了人力物力，经常会出现机械故障导致大量的水浪费；

第二阶段，定时冲水装置，此种冲水方式做到了相对的智能，用定时器取代了人工，使冲水装置实现了自动化，但是这种冲水方式的不足也很明显，即如若定时间隔短，人少的时候甚至夜间就会造成大量水不必要的浪费，而如若定时间隔长，人多的时候就起不到良好的清洁作用；

第三阶段，感应冲水装置，现行的感应式冲水装置用感应器完美的弥补了定时冲水器的不足，但是在改进的过程中，却完全否定了定时器的价值，目前公共厕所感应式冲水装置为“有人即冲”式，这样的感应方式存在相当大的弊端。

根据实际调查发现，采用现有的感应方式，仅在人流量较少的时段能起到较好的节水作用，而在人流量较大的时段，这种“有人即冲”的方式即变成了全时段冲水，这样做的确得到了最大限度的清洁，但是造成的水资源浪费比老式的定时冲水系统还要大的多。

鉴于现在对于节约用水的迫切需求，以及现有的学校公共卫生场所的清洁冲水系统存在的弊端，设计和研究一种简单实用且经济实惠的冲水系统成为现在亟待解决的问题。

发明内容

本发明针对现有技术的不足，提供一种学校公共卫生间冲水系统及其控制方法，对现行的感应式冲水装置进行改进，增加进水控制、冲水程序控制和延时控制来达到节约用水的目的。

本发明是通过如下技术方案实现的：

提供一种学校公共卫生间冲水系统，包括设有进水端和出水端的水箱，水箱在进水端安装有进水阀，且在出水端通过并联连接的出水管与对应的便池连接，每个出水管均安装有出水阀，每个便池对应安装有红外感应器；还包括分别通过驱动电路与进水阀、出水阀以及红外感应器连接的控制器，控制器还电连接有水位传感器；其中：水位传感器安装于水箱外侧，且包括自下而上设置的第二水位传感器、第三水位传感器和第五水位传感器，分别用于感应水箱不同高度水位；红外感应器用于感应便池处是否有人；控制器用于接收处理上述各水位传感器和红外感应器的信号并控制进水阀和出水阀工作。

本方案通过水箱内设置第二水位传感器、第三水位传感器和第五水位传感器对水箱内的水位进行检测，而红外感应装置感应可以通过发射一定频率的红外线对便池是否有人进行检测，当水位到达第三水位传感器时，控制器输出信号控制进水阀开启，向水箱中进水；当水位到达第五水位传感器时停止进水；当卫生间使用频率较高时，控制器感应到水位到达第三水位传感器时，进水阀开启进水，当水箱水位下降到第二水位传感器时，控制器控制出水阀关闭，至水箱进水水位到达第五水位传感器，因进水阀向水箱进水到第五水位传感器的位置需要一定的时间，既实现延时控制的目的，又达到解决使用频率高时形成一直冲水的问题，最终达到节水的目的。

作为优选，所述的冲水系统还包括漏水报警装置，漏水报警装置包括分别与控制器连接的第四水位传感器、光线亮暗检测电路以及声光报警器；其中：第四水位传感器安装在水箱外侧且位于第三水位传感器和第五水位传感器之间，用于感应水箱水位；光线亮暗检测电路用于检测卫生间内光线强度并判断黑夜或白天；声光报警器用于在检测到漏水后发出声光报警。

光线亮暗检测环境光线暗时，处于夜间、不开灯的情况下，模拟无人使用卫生间的情况下，控制器检测到水位下降到第四水位传感器位置后，说明系统的出水阀存在故障，有漏水发生，控制器发出指令让进水阀关闭并控制声光报警电路发出报警，提示需要报修。

作为优选，所述的水箱外侧底端上还安装有第一水位传感器，其中，第二水位传感器、第三水位传感器、第五水位传感器分别与第一水位传感器的垂直距离比为1:2:3.5。

通过设置各个水位传感器间的距离比，可以优化冲水量及用于判断卫生间的使用是否频繁，便于控制器对进水阀和出水阀进行控制。

一种所述的学校公共卫生间冲水系统的控制方法，包括如下步骤：

步骤A，在控制器内设定冲水定时时间阈值；

步骤B，水箱蓄水：由第五水位传感器感应水箱内的水位；

B1，在水位高度未到达第五水位传感器前，控制器控制进水阀开启，向水箱注水；

B11，在水位高度未到达第二水位传感器前，进水阀保持开启；

B12，在水位高度第一次到达第二水位传感器时，控制器控制出水阀关闭，且在水位高度由第二水位传感器升至第五水位传感器前，保持进水阀开启，在水位高度第一次到达第五水位传感器时，控制器控制进水阀关闭，停止向水箱注水；

B2，在水位高度到达第五水位传感器时，进行步骤C；

步骤C，感应冲水：控制器根据红外感应器检测的便池使用情况，按照设定的时间阈值控制出水阀开启对便池进行冲洗，达到设定时间阈值后，出水阀关闭并重复该步骤；

当使用频率较高时控制器感应到水位到达第三水位传感器时进水阀开启进水，由于使用频率高、出水阀继续开启，当水箱水位下降到第二水位传感器时通过程序设定控制器控制出水阀不开启，直至水箱进水水位到达第五水位传感器，控制器感应到第五水位传感器的信号后程序再次按照原来的红外感应触发方式工作，从而实现延时控制的目的，达到解决使用频率高时形成一直冲水的问题、达到节水的目的。

进一步的，步骤C中，在出水阀开启，且开启时间未达到设定时间阈值时，

C1，在水位高度第一次落至第三水位传感器时，转至步骤B1；

C2，在水位高度在第一次落至第三水位传感器前，保持步骤C。

在出水阀开启进行冲水时，通过设置第三水位传感器，并与进水阀和控制器的连接，可以保证水箱内的水处于充足状态，防止在进入延时出水前，导致出水阀出水时间内不能足量出水，影响冲水效率。

进一步的，在步骤A中，控制器内还设定光线强度阈值，

在光线亮暗检测电路检测卫生间内环境光线高于设定光线强度阈值时，转至步骤B；

在光线亮暗检测电路检测卫生间内环境光线不高于设定光线强度阈值时，水位落至第四水位传感器时，控制器控制进水阀关闭并控制声光报警器发出报警。

在光线亮暗检测电路检测到光线暗的情况下，如果控制器检测到水位到第四水位传感器位置，则发出指令让进水阀关闭，同时让声光报警电路发出报警，用于检测或解决出水阀出现问题造成一直出水或者是漏水问题。

本发明的有益效果：

针对现在对于节约用水的迫切需求，以及现有的国内外公共卫生场所的清洁冲水系统存在的弊端，本发明用于公共卫生间的控制式感应冲水系统简单实用、经济实惠。通过对现行的感应式冲水装置进行改进增加进水控制、冲水程序控制和延时控制来达到节约用水的目的。

附图说明

图1为本发明学校公共卫生间冲水系统的结构示意图；

图2为图1中的水箱处水位传感器的结构示意图；

图3为本发明的控制方法的流程示意图。

具体实施方式

为能清楚说明本方案的技术特点，下面通过具体实施方式，对本方案进行阐述。

一种学校公共卫生间冲水系统，包括设有进水端和出水端的水箱，水箱在进水端安装有进水阀，且在出水端通过并联连接的出水管与对应的便池连接，每个出水管均安装有出水阀，每个便池对应安装有红外感应器；还包括分别通过驱动电路与进水阀、出水阀以及红外感应器连接的控制器，控制器还电连接有水位传感器；其中：水位传感器安装于水箱外侧，且包括自下而上设置的第二水位传感器、第三水位传感器和第五水位传感器，分别用于感应水箱不同高度水位；红外感应器用于感应便池处是否有人；控制器用于接收处理上述各水位传感器和红外感应器的信号并控制进水阀和出水阀工作。

进水阀安装在与水箱进水端连接的进水管上，出水管通过三通并联连接形成多个出水管，每个出水管上均安装有出水阀，一般情况下可以用电磁阀，便于连接电路进行控制。水位传感器可以利用干簧管制作，控制器感应水位传感器信号可以控制水箱进水口的电磁阀的通断实现进水和关闭的功能；可以通过程序设置感应到水位下降到第三水位传感器时控制进水口的电磁阀进水，当水位到第五水位传感器时控制进水口的电磁阀停止进水。控制器选用单片机，作为本发明的一种实施方式，单片机的型号为：STC12C5A08S2。

水箱的出水端通过多个三通和出水电磁阀可以分别向多个便池通水，红外感应器采用主动式红外感应器，设置在每个便池靠墙的合适处位置，主动式红外感应器可以通过设定一定频率发射红外线，从而避免了光线和其他热源的影响出水电磁阀控制水的输出或停止，主动式红外传感器在工作时，首先根据发射的红外线判断是否有人使用，若检测到有人使用时，通过红外线判断是否使用完毕，在使用完毕离开后，会得到一个使用者离开信号，输送至控制器，用于控制器对出水电磁阀进行控制，实现冲水。电磁阀的通断受控制器的控制；在有水的情况下出水电磁阀的出水量是恒定的，所以可以通过控制器设定出水电磁阀的开启时间；当便池的红外感应装置感应到有人使用便池后控制器可以控制对应的出水电磁阀工作实现冲水操作，主动式红外检测设备触发方式是检测到有人时准备工作，当人离开后输出感应信号给控制器，然后控制器输出控制信号给出水电磁阀；

当多个便池同时使用时，控制器可以同时控制多个出水电磁阀工作实现冲水目的。

所述的冲水系统还包括漏水报警装置，漏水报警装置包括分别与控制器电连接的第四水位传感器、光线亮暗检测电路以及声光报警器；其中：第四水位传感器安装在水箱内且位于第三水位传感器和第五水位传感器之间，用于感应水箱水位；光线亮暗检测电路用于检测卫生间内光线强度并判断黑夜或白天；声光报警器用于在检测到漏水后发出声光报警。

所述的水箱外侧底端安装有第一水位传感器，其中，第二水位传感器、第三水位传感器和第五水位传感器分别与第一水位传感器的垂直距离比为1:2:3.5。

作为本发明的一种实施方式，水箱采用市场常见的水箱，容积一般为50L，以水箱高度为80cm计算，1cm水箱盛水约为0.625L，一次冲水约为2.5L，从而计算得一次冲水水位下降约4cm。

第一水位传感器位置：水箱外侧底端；第二水位传感器位于第一水位传感器上面20cm，第三水位传感器位于第二水位传感器上面20cm，能冲水的次数为5次，从而可以判断卫生间使用是否频繁。

第四水位传感器位于第一水位传感器上面68cm，第五水位传感器位于第一水位传感器上面70cm。第四水位传感器和第五水位传感器的距离越小，检测漏水的能力越强。

上述冲水系统的工作过程：

控制器控制进水电磁阀的开启和关闭，当水位到达水箱最上端第五水位传感器时停止进水，当有人使用卫生间时主动式红外感应器感应使用者离开后给控制器一个信号，控制器输出控制信号控制出水电磁阀开启实现冲水并按程序设定时间关闭出水电磁阀停止冲水。

当水位到达设定水位（第三水位传感器）时，控制器输出信号控制进水电磁阀工作向水箱中进水，当水位到达设定的最高水位（第五水位传感器）时，控制器输出信号控制进水电磁阀停止进水；当卫生间使用频率较高时，控制器感应到水位到达第三水位传感器时，进水电磁阀开启进水，由于使用频率高、出水电磁阀继续开启，当水箱水位下降到第二水位传感器时，通过程序设定控制器控制出水电磁阀全部关闭，直至水箱进水水位到达第五水位传感器，控制器感应到第五水位传感器的信号后，程序再次按照原来的红外感应触发方式工作。

当环境光线暗时，光线亮暗检测电路检测到光线暗同时控制器检测到水位下降到第四水位传感器位置则发出指令让进水电磁阀始终关闭并控制声音报警电路发出声音提示需要报修。

一种学校公共卫生间冲水系统的控制方法，包括如下步骤：

步骤A，在控制器内设定冲水定时时间阈值（时间阀值设定为6秒）；

步骤B，水箱蓄水：由第五水位传感器感应水箱内的水位；

B1，在水位高度未到达第五水位传感器前，控制器控制进水阀开启，向水箱注水；

B11，在水位高度未到达第二水位传感器前，进水阀保持开启；

B12，在水位高度第一次到达第二水位传感器时，控制器控制出水阀关闭，且在水位高度由第二水位传感器升至第五水位传感器前，保持进水阀开启，在水位高度第一次到达第五水位传感器时，控制器控制进水阀关闭，停止向水箱注水；

B2，在水位高度到达第五水位传感器时，进行步骤C；

步骤C，感应冲水：控制器根据红外感应器检测的便池使用情况，按照设定的时间阈值控制出水阀开启对便池进行冲洗，达到设定时间阈值后，出水阀关闭并重复该步骤；

步骤C中，在出水阀开启，且开启时间未达到设定时间阈值时，

C1，在水位高度第一次落至第三水位传感器时，转至步骤B1；

C2，在水位高度在第一次落至第三水位传感器前，保持步骤C。

在步骤A中，控制器内还设定光线强度阈值（光线强度阀值为0.2lx），

在光线亮暗检测电路检测卫生间内环境光线高于设定光线强度阈值时，转至步骤B；

在光线亮暗检测电路检测卫生间内环境光线不高于设定光线强度阈值时，水位落至第四水位传感器时，控制器控制进水阀关闭并控制声光报警器发出报警。

本发明的控制方法在使用频率较高时形成一直冲水的问题通过控制器的程序设计实现控制。当控制器感应到水位到达第三水位传感器时进水电磁阀开启进水，由于使用频率高、出水电磁阀继续开启，当水箱水位下降到第二水位传感器时按照流程设定控制器控制出水电磁阀不开启，直至水箱进水水位到达第五水位传感器，控制器感应到第五水位传感器的信号后，程序再次按照原来的红外感应触发方式工作即：当便池的红外感应装置感应到有人使用便池后控制器控制对应的出水电磁阀工作实现冲水操作；因为进水阀向水箱进水到第五水位传感器的位置需要一定的时间，所以能实现延时控制的目的，又能达到解决使用频率高时形成一直冲水的问题达到节水的目的。

出水电磁阀出现问题造成一直出水或者是漏水判断方法：当光线亮暗检测电路检测到光线暗的情况下（夜间、不开灯的情况下，模拟无人使用卫生间的情况下）如果控制器检测到水位到第四水位传感器位置则发出指令让进水电磁阀始终关闭同时让声光报警电路工作提示需要报修。

当然，上述说明也并不仅限于上述举例，本发明未经描述的技术特征可以通过或采用现有技术实现，在此不再赘述；以上实施例及附图仅用于说明本发明的技术方案并非是对本发明的限制，参照优选的实施方式对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，本技术领域的普通技术人员在本发明的实质范围内所做出的变化、改型、添加或替换都不脱离本发明的宗旨，也应属于本发明的权利要求保护范围。

Claims (4)

1.一种学校公共卫生间冲水系统，其特征在于：包括设有进水端和出水端的水箱，水箱在进水端安装有进水阀，且在出水端通过并联连接的出水管与对应的便池连接，每个出水管均安装有出水阀，每个便池对应安装有红外感应器；还包括分别通过驱动电路与进水阀、出水阀以及红外感应器连接的控制器，控制器还电连接有水位传感器；其中：水位传感器安装于水箱外侧，且包括自下而上设置的第二水位传感器、第三水位传感器和第五水位传感器，分别用于感应水箱不同高度水位；红外感应器用于感应便池处是否有人；控制器用于接收处理上述各水位传感器和红外感应器的信号并控制进水阀和出水阀工作；

该学校公共卫生间冲水系统的控制方法，包括如下步骤：

步骤A，在控制器内设定冲水定时时间阈值；

步骤B，水箱蓄水，由第五水位传感器感应水箱内的水位；

B1，在水位高度未到达第五水位传感器前，控制器控制进水阀开启，向水箱注水；

B11，在水位高度未到达第二水位传感器前，进水阀保持开启；

B12，在水位高度第一次到达第二水位传感器时，控制器控制出水阀关闭，且在水位高度由第二水位传感器升至第五水位传感器前，保持进水阀开启，在水位高度第一次到达第五水位传感器时，控制器控制进水阀关闭，停止向水箱注水；

B2，在水位高度到达第五水位传感器时，进行步骤C；

步骤C，感应冲水：控制器根据红外感应器检测的便池使用情况，按照设定的时间阈值控制出水阀开启对便池进行冲洗，达到设定时间阈值后，出水阀关闭并重复该步骤；

在出水阀开启，且开启时间未达到设定时间阈值时，

C1，在水位高度第一次落至第三水位传感器时，转至步骤B1；

C2，在水位高度在第一次落至第三水位传感器前，保持步骤C。

2.根据权利要求1所述的学校公共卫生间冲水系统，其特征在于：所述的冲水系统还包括漏水报警装置，漏水报警装置包括分别与控制器连接的第四水位传感器、光线亮暗检测电路以及声光报警器；其中：第四水位传感器安装在水箱外侧且位于第三水位传感器和第五水位传感器之间，用于感应水箱水位；光线亮暗检测电路用于检测卫生间内光线强度并判断黑夜或白天；声光报警器用于在检测到漏水后发出声光报警。

3.根据权利要求2所述的学校公共卫生间冲水系统，其特征在于：所述的水箱外侧底端上还安装有用于检测水箱最低点水位的第一水位传感器，其中，第二水位传感器、第三水位传感器和第五水位传感器分别与第一水位传感器的垂直距离比为1:2:3.5。

4.根据权利要求1所述的学校公共卫生间冲水系统，其特征在于：在步骤A中，控制器内还设定光线强度阈值，

在光线亮暗检测电路检测卫生间内环境光线高于设定光线强度阈值时，转至步骤B；

在光线亮暗检测电路检测卫生间内环境光线不高于设定光线强度阈值时，水位落至第四水位传感器时，控制器控制进水阀关闭并控制声光报警器发出报警。

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