基于压阻式压力传感器的高校智能蹲便马桶冲水设备探究

孔倩慧 王林飞 杨善景 赵彦军 张博仑 牛帅

摘要：水资源在日常生活生产中发挥着重要的作用，现代工业的高精密设备建立在水资源充足的基础上，人类文明的起源也离不开水资源的助力。但是水资源的浪费现象仍然很严重，很重要的一个环节就是马桶的冲水问题，其中以学校为主的冲水马桶浪费水资源的现象突出，很多时候因为冲水马桶按钮的老化或损坏，浪费了很多水。因此，针对这一情况，进行了智能节水马桶的呈述，为校园节水马桶环保活动的开展提供了思路。

关键词：蹲式马桶;节水;智能冲水设备

引言：

随着人们环保意识的不断提升，以及反对浪费的社会风气的大力倡导。在传统的冲水设备存在相关设计缺陷的问题下，需要设计更加合理以及科学的冲水设备。由于当前高校的蹲式马桶冲水设备老旧，功能不合理。因此需要一种新型的蹲式冲水马桶以解决高校传统冲水马桶的相关缺陷。

1 多种冲水设备的比较

1.1传统按压式冲水设备

传统按压式冲水主要是借助人力的按压实现冲水，因此当人使用力气特别大时，可能会导致按钮无法回弹造成的水资源的浪费情况。一方面由于不同人员可能会用脚踩压冲水按钮，一些人会用手按压，非常的不卫生;另一方面当不断冲水时水很可能会溢出导致厕所被淹，此类情况曾经发生;此外，个别学生上厕所不冲水的情况也时有发生。因此，传统的靠人力按压的按压式冲水设备是尤其设计缺陷的。

1.2红外传感器冲水设备

厕所自动冲水的红外线感应装置的工作原理是利用红外线感应控制并采用机电结合的方式来实现自动沖水。而红外线感应的蹲式马桶自动冲水设备主要是采用红外线反射原理，即人体的身体接近红外线区域后，红外线发射管便会发出反射，红外线接收管则要集成线路内的微电脑处理信号，发送给脉冲电磁阀，完成冲水操作。综上红外传感设备无论是识别效率以及准确率上都是理想的，并且实现了使用者零距离的冲水接触。但是由于其价格比较昂贵，另外由于红外感应仍有一定的错误或者工作异常状态，因此在高校实际的应用中并不会采用大面积安装红外线传感器冲水设备。

1.3压力传感器冲水设备

此类设备主要是在蹲式马桶的人所蹲的区域设立压力传感设备，当人蹲上或者站在上面，压力传感器接收到压力后将信号传送到单片机，再有单片机控制继电器工作，同时继电器控制水阀开关，当人一旦离开感应区域，则开始自动冲水。同时为了防止为冲干净的情况，仍设立机械开关，值得注意的是此开关是内嵌在墙体内部的，即不能通过踩压启动开关，只能通过手指向里按压才能启动预设程序，进而才能冲水。

2 压力传感器冲水设备的具体细节

2.1 压力传感器的优势

由于压阻式压力传感器有极低的价格和较高的精度及较好的线性特性，因此在安装时采用此类传感器。首先在识别效率上，压阻式压力传感器具有的识别正确率不亚于红外线感应装置。同时正常情况下人单只脚的面积约为200平方厘米，体重一般为50千克至80千克，而压阻式压力传感器所承受的压强则为25千帕至40千帕，同时考虑到一些人群的特殊体重，因此选用在此范围在15千帕至70千帕压阻式压力传感器，以提高准确率并保护传感器的正常工作。同时，比起传统的人力按压冲水按钮来实现冲水的蹲式马桶，安装压力传感器的智能马桶更容易维修与保护，按钮出现老化脱落导致冲水无法停止的现象大大减少。于此同时，也不会出现红外感应马桶容易出现的一些问题，比如感应装置出现故障导致设备反应迟钝，解决不了冲水要求等等。

2.2 压力传感器的智能化措施

单纯的压力传感器与单片机和继电器控制冲水的整套流程并不能支撑起其智能性。而传统的当设备老化损坏后，需要一层一层的汇报，造成了水资源极大的浪费，同时也影响了学生正常的使用。因此在设计此冲水设备时仍需将其接入指挥终端，实现监控其冲水情况，实现可以远程监控其是否正常工作，即当压力传感器损坏后第一时间通知相关工作人员，进行维修。同时在每个隔板处设有小屏幕，当压力传感器损坏时提醒学生，并让其按下机械按钮，完成人工冲水。

2.3建立漏水保护系统

虽然有了比较完善的冲水系统，但是仍要防患未然，因此需要设有漏水保护系统，一般的，即当冲水时间大于系统设定的最大时间时，自动强制停水。此时机械按钮不再进行工作，即不能通过任何方式使其继续冲水。如确实有异物未冲干净，系统会在一分钟后解锁，此时可以使用机械按钮进行冲水，值得注意的是，此时冲水仍然有时间限制。此外，对于硬件故障导致漏水的，设置一键回馈按钮，当漏水时学生可以按相关按钮进行上报，以便维修人员维修。

结语：

节水马桶是节约水资源的一种途径，而智能节水马桶可以更好地为学生提供更舒适更卫生的体验。采用压力传感器原理的节水马桶以其低成本、高精度和良好的线性特性等特点势必在高校的土壤上大放光彩。同时对其进行联网后也可以为学校维修人员提供一定准确的信息去及时的维护设备以确保同学们和教职工的正常使用，相信对于节水马桶的改进措施会更加优秀，可以预见其在未来必将有着广阔的发展空间。

参考文献：

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[2]雷悦，罗齐汉，肖红文，谭中华，马良珺.一种新型马桶节水装置的研究[J].节能，2008，27（11）：54-56+3.

[3]温伟明，王博，段先湖.“马桶漏水”的原因及解决办法[J].陶瓷，2000（01）：46-47.

作者简介：孔倩慧（2001.06-），女，汉族，山西省临汾市，中北大学朔州校区物联网工程专业2019级本科生，本科，物联网工程

中北大学朔州校区 山西 朔州 036000