室內水情預警及電路自我保護裝置研究

宋 蕾，劉 晴，蘆繼宇

（山東科技大學礦業與安全工程學院 山東 青島 266590）

1 背景技術

現在，科學技術給人們的生活帶來了極大方便，但是遇到一些自然災害、人為事故時，一些安全問題也時有發生。室內積水看似一件很小的事，但是卻經常給人們的生活、安全帶來極大不便與一些危險因素，比如，現在家庭越來越多的家用電器和越來越高檔的家用木質地板都會因室內積水而受到不同程度的侵蝕和損壞。無意間忘關水閥、給水排水設施的管道漏水、暴雨災害等等，這些都會導致室內積水，給用戶家庭生活、安全造成很大的干擾和危害。為了解決這一實際生活中我們時常碰到的問題，研究一種室內水情預警及自動切斷電源以保護用戶安全的裝置，用以在這一情況發生時及時提醒用戶發現室內積水問題，此外在考慮不可阻擋的大的自然災害及嚴重的人為事故的發生，該裝置在必要的情況下能及時自動切斷家庭主電路以避免給用戶的人身財產安全造成更大的損害。

2 技術方案

2.1 主要裝置及功能

室內水情預警及電路自我保護裝置包括可自主切換的供電設備（包括直流電源、干電池）、浮漂開關、濾水裝置、利用電解質的導電效應制成的開關，利用毛細管的虹吸效應制成的水情感應裝置，電磁感應開關，不同音效的蜂鳴，紅色、黃色指示燈一個。如圖1。

圖1 結構示意圖

其中供電設備是以一個部分鏤空的長方體表示，可在里面放入干電池，也可通過類似手機充電器的裝置將家用交流電轉換成直流電，進而向該裝置持續供電；浮漂開關外壁為桶狀結構，內部上端是金屬圓餅，下端是泡沫小球，上下兩端通過一個不導電桿來連接；濾水裝置是由一個裝有多孔陶瓷的方盒制成；利用電解質的導電效應制成的開關是指在電路中連接一個裝滿電解質的盒子，利用電解質融水會導電的性質來控制電路閉合和斷開；利用毛細管的虹吸效應制成的水情感應裝置是指連接濾水裝置和裝有電解質盒子的數個柱體結構，而且這些柱體結構中都排滿毛細管；此外，電磁感應開關則是指在家庭主電路中連接一個開關，在開關的閘刀上綁上一塊磁鐵，在裝置中連接一個螺線管，利用電磁感應現象控制家庭主電路的電路閉合和斷開。

2.2 電路連接

裝有電解質的盒子（其下端連有利用毛細管的虹吸效應制成的水情感應裝置和濾水裝置）與黃色指示燈，蜂鳴器1串聯形成支路B即水情感應1（在家中有少量積水，在水面瞞過濾水裝置高度時，由排滿毛細管的柱體結構將水體引至裝有電解質的盒子）、報警機制1（支路B形成通路后，蜂鳴器1報警和黃色指示燈閃爍）。

浮漂開關與螺線管、紅色指示燈、蜂鳴器2串聯，形成支路A即水情感應2（即室內突然積有大量積水，在水面高度達到浮漂開關高度時，利用泡沫球的浮力將浮漂開關閉合）、報警機制2（即支路A電路形成通路后，蜂鳴器2報警和紅色指示燈閃爍，同時螺線管通電，產生磁場，將家庭主電路開關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 實施方式

室內水情預警及電路自我保護裝置，其由浮漂開關，螺線管，裝有速溶電解質的盒子，帶磁鐵的開關，多個毛細管組成的裝置，濾水裝置、電源和兩個不同頻率的蜂鳴器。

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

報警裝置由蜂鳴器構成，安裝在電路的兩個支路上，由于其頻率的不同，發出的聲音也不同，可以根據聲音判斷發生危害的大小。

浮漂開關和毛細管的位置是可以上下移動的，如果當地的水分較多，室內比較潮濕，則可以將浮漂開關或毛細管往上移；若當地水分較少，比較干旱，則可以適當的將其往下移。

當室內無水時，并聯的A，B支路都處于斷路狀態。當室內的積水較少且達到毛細管的底端時，水就會被吸至裝有電解質的盒子中，支路B連通，此時預警鈴發出聲音，進行預警。當室內的積水量較多且液面達到一定高度浮漂上升使支路A閉合，螺線管產生磁場，將主電路開關上的磁鐵受到磁力被彈開，家庭電路被切斷，并且預警鈴進行預警，從而避免產生大的危害。

3 結語

該室內水情預警及電路自我保護裝置中裝有速溶電解質的盒子是可拆卸的，其中的電解質可以有多種選擇，即該裝置的靈敏度是可以變的。所以可以根據實際情況，改變電解質的材料。室內水情預警及電路自我保護裝置，其特征在于：利用虹吸原理和浮漂開關控制電路進行預警，利用電解質來感應水情，利用多孔陶瓷材料的過濾性能。室內水情預警及電路自我保護裝置，其特征在于：濾水裝置套在毛細管的下邊，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管。此室內水情預警裝置采用的電解質的靈敏性高，能夠對突發情況及時預警，實時監控，具有低功耗，低成本，靈活性高，可操作性強等優點，大大降低了危害的發生。

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