基本信息
- 项目名称：
- 多功能公厕自动节水控制系统
- 来源：
- 第十二届“挑战杯”省赛作品
- 小类：
- 信息技术
- 大类：
- 科技发明制作A类
- 简介：
- 多功能公厕自动节水控制系统针对大、中、小学沟槽式厕所而设计，同时具有手动、定时和热释电红外感应三种冲水方式，白天和夜晚、工作日和节假日采用不同的工作模式，工作模式为自适应控制，无需人工干预。通过三种方式的灵活使用，既节约用水，又保证环境卫生。
- 详细介绍：
- 多功能公厕自动节水控制系统由进水电磁阀、控制系统、水位开关、红外传感器等组成。控制系统安装在厕所门口的上方，它内部装有热释电红外传感器，当有人进、出厕所时控制系统就能够检测到，当进出厕所的人数达到设定值时或定时器的当前值达到设定时间时，控制系统将驱动直流电磁阀进水，水箱灌满水后即放水，完成冲水过程。 控制系统采用的电磁阀为直流驱动，工作电压12V，安全可靠。采用水位开关控制水箱的进水量，避免了水压高、低对水箱内水量的影响。 为了避免冬天气温太低造成水管或电磁阀结冰，影响公厕正常使用，在冬季启动软件防冻技术减少单次进水时间，增加进水次数，防止电磁阀和水管结冰，提高系统可靠性。 （1）时钟显示 （2）定时模式显示 （3）红外模式显示 （4）手动放水按钮 （5）系统复位按钮 （6）红外传感器 （7）电源开关 （8）保险管 （9）放水指示灯 （10）红外指示灯 （11）电磁阀控制线 （12）电源线 2.功能简介 （1）时钟显示：系统上电后，先进行自检然后显示各个时钟参数（星期、小时、分钟、秒）。 （2）红外模式：当实时时钟为假期、周六、周日或晚上时，系统工作在红外模式。红外模式下，当系统感应次数达到设定的计数值时自动冲水，或者感应次数未达到设定的计数值，但定时达到设定值时自动冲水。 （3）定时模式：当实时时钟为上述（2）中时间之外，系统工作在定时模式。当设定时间到时，自动实现冲水。系统根据实时时钟在定时模式和红外模式之间实现自动切换，进行自适应控制。 （4）手动放水：根据用户要求，随时按此按钮即可冲水。 （5）防冻功能：当环境温度较低时，系统自动进入智能防冻控制程序，防止水管结冰。 3.系统结构 系统共分为两部分：硬件系统和软件系统。 （1）硬件系统 硬件系统共包含控制模块、热释电红外感应输入模块、计时电路、输出驱动模块和显示模块五部分。 ①计时电路：给系统提供准确地时间信息。有备用电池，保证停电情况下日期和时间仍能准确无误。 ②热释电红外感应输入模块：当有人入厕时接收人体发射的红外线产生电信号。 ③控制模块：根据计时电路提供的时间信息，自动进入定时或计数冲水方式。在定时冲水方式，根据人流量，把每天的时间分成高峰时段、次高峰时段、正常时段、次低谷时段、低谷时段，每个时段可以单独设定冲水间隔时间，每天最多可以分成40个时段。在节假日和休息时间可对热释电红外感应输入模块的输出进行计数，并根据计数值和时间长短进行冲水，达到人多多冲水，人少少冲水，并能自动检测水箱水位从而达到最佳节水效果。其核心为单片机，采用液晶显示屏显示信息，在控制器的参数调整和正常工作状态下显示的信息非常直观。控制器运行参数可以通过键盘进行调整并保存在内部的EEPROM中，即使断电参数也不会丢失。 ④输出驱动模块：接收控制模块的输出，驱动上水管的电磁阀动作，完成冲水动作。 ⑤显示模块：显示当前的星期、小时、分钟、秒。 （2）软件系统 软件系统包含读取时钟、红外感应模式、定时模式、防冻冲水和时钟显示等模块。采用汇编语言编程，上电后自动判断应该进入定时冲水方式还是红外感应冲水方式，在定时方式，根据计时电路的日期和时间定时冲水；在红外冲水方式，根据设定人数，当感应的如厕人数达到设定值，或虽没达到设定值但又达到了设定的时间时，驱动电磁阀冲水。此外，采用软件看门狗等抗干扰措施保证系统正常稳定可靠地工作。
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作品专业信息
设计、发明的目的和基本思路、创新点、技术关键和主要技术指标
- 多功能公厕自动节水控制系统整合并完善了目前各类自动节水系统的功能，能有效地节水且符合卫生要求。该系统适用于大、中、小学的沟槽式公厕，根据单位的作息特点，采用手动、定时和热释电红外感应三种冲水方式，工作日、夜晚和节假日期间能够自动选择红外模式或定时模式工作方式，无需人工干预，且附加时钟显示功能。系统创新点及关键技术：实现了手动、红外模式和定时模式三种工作方式的自适应切换，软件防冻技术、软件看门狗、采用水位开关提高了系统的可靠性。主要技术参数：电源电压AC220V，输出DC24V/0.3A，探测距离≤6米，环境温度–10℃～+45℃。
科学性、先进性
- 经过调研，比较论证，研制了适合各类学校的多功能自动节水控制系统。根据资料显示，现有的一些节水系统要么是定时冲水控制方式，要么是根据设定人数控制方式，但还不能根据学校的作息时间进行有效的节水。该系统能够根据高校的正常上课、周六周日、节假日作息时间，自动选择红外模式或定时模式工作方式，附带时钟显示功能，弥补了目前市场上节水控制系统功能单一的不足，节水效果好，满足卫生要求。 ［1］张宝安.沟槽式多蹲位公厕红外节水冲洗装置［J］.城镇供水.2003年4月 ［2］程控沟槽式公厕节水装置［P］.发明.200520018742.2006年10月
获奖情况及鉴定结果
- 2009年通过了河南省软件评测中心的鉴定，实现了时钟显示、计数、计数+定时、定时模式、手动放水、防冻等功能。详见鉴定测试报告。
作品所处阶段
- 实验阶段
技术转让方式
- 签约协议
作品可展示的形式
- 实物、产品、图纸、图片、现场演示
使用说明,技术特点和优势,适应范围,推广前景的技术性说明,市场分析,经济效益预测
- 系统整合并完善了目前自动节水系统的各项功能，其各项性能指标达到并超过了同类产品，而且价格不高。公厕安装此系统后不仅能达到节约用水的目的，而且还能保证公厕的环境卫生。因此，多功能自动节水控制系统的研制既具有较好的社会效益，又具有很好的经济效益。以洛阳师范学院为例，以一个厕所为例来计算，年节水量约为300吨，我校教学楼共有220个公厕，一年可节约水77000余吨。 该系统结构简单，性能稳定，价格较低，适合于各类学校沟槽式公厕节水系统的应用和推广。
同类课题研究水平概述
- 据资料显示，国内有与本项目研究内容相关的文献报道，如文献1中清华大学科学技术开发部申报的利用红外热释电传感器技术研制而成的远红外节水器；文献2中公开了一种用于厕所的脉冲热释自动冲刷装置；文献3介绍了一种智能型公厕冲水控制器；文献4公开了一种人体感应全自动冲水装置；文献5为公厕灯及冲厕一体化自动控制装置的介绍；文献6为一种带照明式红外感应沟槽公厕自动节水器的专利技术；文献7是一种用于冲洗公厕的智能冲洗水箱介绍；文献8是适用于公厕的一种红外数控冲洗装置；文献9介绍了一种自动厕所冲洗控制装置；文献10为程控沟槽式公厕节水装置专利技术；文献11为沟槽式多蹲位公厕红外线节水冲洗装置的论述。从相关文献中看，有关公厕节水控制系统研究的文献，国内有所报道，但所用技术均有不同。 与上述相关文献相比，本项目研制的多功能自动节水控制系统，具有手动、定时和热释电红外感应三种冲水方式，白天和夜晚、工作日和节假日采用不同的冲水方式，冲水方式的转换采用自适应，无需人工干预。采用水位开关控制水箱的进水量，避免了水压高、低对水箱内水量的影响；在工作日时段采用定时冲水方式，区分上课和课间，课间入厕高峰过后一定冲水，减少上课期间的冲水次数和冲水量；在冬季启动软件防冻技术减少单次进水时间，增加进水次数，防止电磁阀和水管结冰。上述该系统的技术特征，所检文献中未见相同报道。 查阅文献的详细内容，见科技查新报告。
