室内水情预警及电路自我保护装置研究

宋 蕾，刘 晴，芦继宇

（山东科技大学矿业与安全工程学院 山东 青岛 266590）

1 背景技术

现在，科学技术给人们的生活带来了极大方便，但是遇到一些自然灾害、人为事故时，一些安全问题也时有发生。室内积水看似一件很小的事，但是却经常给人们的生活、安全带来极大不便与一些危险因素，比如，现在家庭越来越多的家用电器和越来越高档的家用木质地板都会因室内积水而受到不同程度的侵蚀和损坏。无意间忘关水阀、给水排水设施的管道漏水、暴雨灾害等等，这些都会导致室内积水，给用户家庭生活、安全造成很大的干扰和危害。为了解决这一实际生活中我们时常碰到的问题，研究一种室内水情预警及自动切断电源以保护用户安全的装置，用以在这一情况发生时及时提醒用户发现室内积水问题，此外在考虑不可阻挡的大的自然灾害及严重的人为事故的发生，该装置在必要的情况下能及时自动切断家庭主电路以避免给用户的人身财产安全造成更大的损害。

2 技术方案

2.1 主要装置及功能

室内水情预警及电路自我保护装置包括可自主切换的供电设备（包括直流电源、干电池）、浮漂开关、滤水装置、利用电解质的导电效应制成的开关，利用毛细管的虹吸效应制成的水情感应装置，电磁感应开关，不同音效的蜂鸣，红色、黄色指示灯一个。如图1。

图1 结构示意图

其中供电设备是以一个部分镂空的长方体表示，可在里面放入干电池，也可通过类似手机充电器的装置将家用交流电转换成直流电，进而向该装置持续供电；浮漂开关外壁为桶状结构，内部上端是金属圆饼，下端是泡沫小球，上下两端通过一个不导电杆来连接；滤水装置是由一个装有多孔陶瓷的方盒制成；利用电解质的导电效应制成的开关是指在电路中连接一个装满电解质的盒子，利用电解质融水会导电的性质来控制电路闭合和断开；利用毛细管的虹吸效应制成的水情感应装置是指连接滤水装置和装有电解质盒子的数个柱体结构，而且这些柱体结构中都排满毛细管；此外，电磁感应开关则是指在家庭主电路中连接一个开关，在开关的闸刀上绑上一块磁铁，在装置中连接一个螺线管，利用电磁感应现象控制家庭主电路的电路闭合和断开。

2.2 电路连接

装有电解质的盒子（其下端连有利用毛细管的虹吸效应制成的水情感应装置和滤水装置）与黄色指示灯，蜂鸣器1串联形成支路B即水情感应1（在家中有少量积水，在水面瞒过滤水装置高度时，由排满毛细管的柱体结构将水体引至装有电解质的盒子）、报警机制1（支路B形成通路后，蜂鸣器1报警和黄色指示灯闪烁）。

浮漂开关与螺线管、红色指示灯、蜂鸣器2串联，形成支路A即水情感应2（即室内突然积有大量积水，在水面高度达到浮漂开关高度时，利用泡沫球的浮力将浮漂开关闭合）、报警机制2（即支路A电路形成通路后，蜂鸣器2报警和红色指示灯闪烁，同时螺线管通电，产生磁场，将家庭主电路开关上的绑有磁铁的闸刀弹开，断开家庭主电路）。工作原理如图2。

图2 工作原理示意图

2.3 实施方式

室内水情预警及电路自我保护装置，其由浮漂开关，螺线管，装有速溶电解质的盒子，带磁铁的开关，多个毛细管组成的装置，滤水装置、电源和两个不同频率的蜂鸣器。

其中，电源可以由干电池提供或者也可以用一个家庭直流电源提供，滤水装置装在毛细管的下边，用以防止大颗粒东西堵塞毛细管。

报警装置由蜂鸣器构成，安装在电路的两个支路上，由于其频率的不同，发出的声音也不同，可以根据声音判断发生危害的大小。

浮漂开关和毛细管的位置是可以上下移动的，如果当地的水分较多，室内比较潮湿，则可以将浮漂开关或毛细管往上移；若当地水分较少，比较干旱，则可以适当的将其往下移。

当室内无水时，并联的A，B支路都处于断路状态。当室内的积水较少且达到毛细管的底端时，水就会被吸至装有电解质的盒子中，支路B连通，此时预警铃发出声音，进行预警。当室内的积水量较多且液面达到一定高度浮漂上升使支路A闭合，螺线管产生磁场，将主电路开关上的磁铁受到磁力被弹开，家庭电路被切断，并且预警铃进行预警，从而避免产生大的危害。

3 结语

该室内水情预警及电路自我保护装置中装有速溶电解质的盒子是可拆卸的，其中的电解质可以有多种选择，即该装置的灵敏度是可以变的。所以可以根据实际情况，改变电解质的材料。室内水情预警及电路自我保护装置，其特征在于：利用虹吸原理和浮漂开关控制电路进行预警，利用电解质来感应水情，利用多孔陶瓷材料的过滤性能。室内水情预警及电路自我保护装置，其特征在于：滤水装置套在毛细管的下边，采用的是微孔陶瓷材料以防止水体中的固体悬浮物等堵塞毛细管。此室内水情预警装置采用的电解质的灵敏性高，能够对突发情况及时预警，实时监控，具有低功耗，低成本，灵活性高，可操作性强等优点，大大降低了危害的发生。

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