物业生活水箱高水位报警

生活水箱超高水位简易报警装置的研发菜鸟QC小组小组名称菜鸟QC小组注册编号活动日期

注册时间课题名称生活水箱超高水位简易报警装置的研发课题类型创新型姓名年龄职位文化程度组内分工组长组员小组概况水箱是住宅和办公楼宇等所不可缺少的设施，但也同时存在难以驾驭的风险。媒体曾报导：某物业公司水箱溢水车库被淹造成数百辆轿车受损，以致该公司损伤惨重。类似的大小事故时有发生，可谓防不胜防！引起水箱高水位满溢的事故原因有很多种：橡胶老化，浮球漏气、人员疏忽等，隐患可以说是随时可能发生。根据目前物业管理有限的资源来说对于此类事件的风险指数尚不能有效控制，且相对可靠性较低。课题背景正常状态下水箱情况水位溢出事故时水箱情况在我物业公司所管辖的项目中曾发生过水箱溢水事件，造成公司及住户的损失，因此公司要求各管理处加强对水箱水位的监控，防止溢水事故的再次发生。我管理处实施了加强夜间巡视的整改措施，增加了巡视频率（每组2位工作人员，每2小时巡视一次），但还是不能随时掌控生活水箱水位变化，及时处理水位异常。近期，保安人员巡检时发现生活水箱浮球橡胶老化，幸亏及时发现并处理，未酿成损失。否则后果将不堪设想……。

针对上述情况我们如何有效地防止意外事故?为此小组选定了QC活动课题：

一、选题理由水箱超高水位简易报警装置的研发

目标2新装置成本≤2000元

目标1水箱高位报警保护级数≥2级二、设定目标需确保对水箱水位的可控性、及时性物业管理需低成本、效率最大化小组根据对水箱水位控制要求及物业行业自身特点制定了课题目标：三、提出并确定最佳方案感应器式定时排水式自动感应排水式开关排水式浮球式压力式电气方式生活水箱高水位满溢报警装置(一)第一层次方案的提出与确定1.方案的提出：机械方式QC菜鸟小组运用“头脑风暴法”围绕本课题及小组活动目标提出了许多方案建议。将结果用“亲和图”整理如下：三、提出并确定最佳方案2.方案的比较与确定：(一)第一层次方案的提出与确定(1)电气方式：加装定时排水装置，在规定时间自动排水；能避免事故的发生，较安全；但安装较为复杂，且水资源浪费严重。不符合当今环保理念，首先排除。

针对各种方案小组成员广泛收集资料、并分别对其适用性进行探讨。A.定时排水式：加装感应器和排水装置，可利用现有装置，可及时发现事故、处理事故，较为可靠，但装置安装复杂，成本高，受环境影响，误报率较高，未能达到预订目标。三、提出并确定最佳方案加装水位感应器，并与报警装置相连，水位过高时自动报警；可以利用现有装置改造，成本较低，能及时发现事故，但不能自动处理事故，达不到预计要求。B.感应器式：C.自动感应排水式:A.开关排水式：利用现有装置，发现事故后，手动打开开关排水，无需改造，无成本，但人员受其他工作影响，不能及时处理事故，事故发生率高，首先排除。三、提出并确定最佳方案(2)机械方式C.压力式：利用水的压力来控制排水开关，安全可靠，但装置复杂，成本高，不能直观的发现事故。B.浮球式：利用浮球来控制排水开关，结构简单，安全，可利用现有装置，成本低；但故障率高，不能直观的发现事故。三、提出并确定最佳方案方法改进办法及优点存在缺陷结论电气方式定时排水式加装定时排水装置，在规定时间自动排水；能避免事故的发生，较安全.安装较为复杂，且浪费严重，不符合当今环保理念首先排除感应器式加装水位感应器，并与报警装置相连，水位过高时自动报警；可以利用现有装置改造，成本较低，能及时发现事故不能自动处理事故未能达到预定目标自动感应排水式加装感应器和排水装置，可利用现有装置，可及时发现事故、处理事故，较为可靠。装置安装复杂，成本高，受环境影响，误报率较高未能达到预定目标机械方式开关排水式利用现有装置，发现事故后，手动排水，无需改造，无成本。人员受其他工作影响，不能及时处理事故，事故发生率高，首先排除浮球式利用浮球来控制排水开关，结构简单，安全，可利用现有装置，成本低。故障率高，不能直观的发现事故。未能达到预定目标压力式利用水的压力来控制排水开关，安全可靠。装置复杂，成本高，不能直观的发现事故。未能达到预定目标综合上述改进办法，经讨论，归纳总结后列表如下：结论：以上方案均不能达到目标要求三、提出并确定最佳方案QC小组全体成员通过分析前六种方案存在的问题，采用希望点列举法确定了新装置的设计要求。

能直观的发现事故，及时性高，误报率低具有双保险理念，降低事故发生率成本低，维修方便，符合当今环保理念具有灵活性，现场制作施工方便，即使发生故障大楼供水不受任何影响需要及时控制事故，准确性高希望点列举由于前六种方案通过验证都不能达到期望要求。因此，我们经讨论决定再通过比较前六种方案的优缺点，借鉴其优势并整合开发新型水位控制装置。新装置的设计要求三、提出并确定最佳方案(3)电气+机械方式电气方式能直观、有效的发现事故，用做监视；机械方式能有效的控制事故，用做控制；结合上述两者优点融于一体，所以采用新型方式：电气＋机械。监和控的工作既是同时进行也是相对独立的。既利用现有装置，改动较小，成本低；同时具备监视和控制两种功能，满足2级保护要求，安全性高，能够符合期望要求。

在对前六种方案可行性讨论论证基础上，结合希望点列举法提出的对装置的要求，QC小组成员勇于创新、追求完美，促使我们不断的去发掘方案的可延伸性，使方案更完善、更人性化。小组经反复讨论达成共识，形成新方案如下：(二)第二层次方案的提出与确定三、提出并确定最佳方案3.信号传输方式4.控制方式针对“电气+机械方式”小组根据原理逻辑顺序讨论确定了其逻辑顺序展开框架，并从中判定了其中的四项关键控制要素：信号处理判断信号输出

高位报警执行动作处理

电磁阀

水位信号输入1.水位感知2.信号处理器水位感知方式A.浮球式1.水位感知方式:三、提出并确定最佳方案B.电子式C.干簧式D.压力式(1)方案的提出

水位感知方式是整个装置的“感触神经”，决定能否有效报警的关键，其好坏决定该装置的报警灵敏度。小组成员通过头脑风暴法对水位感知方式提出了以下四种方案：随后，我们又针对每项关键控制要素分别进一步展开了细化方案的探讨：三、提出并确定最佳方案A.浮球式（2）水位感知方案的选定利用浮球来感知水位变化，灵敏度较高，结构简单，安装维修方便，成本低，受环境影响小。B.电子式电子感应器来感应水位变化，发现事故，灵敏度高利用，反应时间短，及时性好，但受环境影响大，误报率高。三、提出并确定最佳方案C.干簧式利用装有磁铁的浮球随水位变化时干簧管的触点随着发生动作，从而达到发现事故，解决事故的，灵敏度高，受环境影响小，误报率低。但装置复杂，安装维护较难，成本高。D.压力式造价过高不符合，不能选用利用水的压力来发现和控制事故，灵敏度高，不受外界环境影响，准确率高，但装置相当复杂，成本很高，完全超出预算，首先排除。三、提出并确定最佳方案序号方案内容灵敏度可靠性安装维护性经济成本A浮球式较高较高简单低B电子式高低复杂较高C干簧式高高复杂高小组集中对剩余的三种方案从灵敏度、可靠性、安装维护性、经济成本四个方面进行可行性比较分析：在比较分析基础上，我们集体进行了打分评价，结果如下：根据以上分析讨论，我们最终选择用浮球式作为水位感知方案。序号方案内容灵敏度可靠性安装维护性经济成本总分结果A浮球式445518采用B电子式51129不采用C干簧式551112不采用三、提出并确定最佳方案2.信号处理器信号处理器A.外购方式B.定制方式C.自制方式(1)方案的提出

信号处理器是整个装置的“大脑”，是整个装置的核心所在。其能否正常运行，决定了装置能否快速准确地判断指挥，决定了装置的安全可靠性。我们对于如何配备有效地信号处理器进行了充分的讨论，提出以下3种方案：三、提出并确定最佳方案（2）信号处理器方案的选定A.外购方式B.定制方式采用现成的装置，成本偏高，同时装置的性能不能满足我们的需求。单独定制可以满足我们的需求，但成本很高，且维护保养困难，不能满足我们的要求。C.自制方式可按照自己的需求制作,购置成本低,维护保养方面也可以自行解决，完全符合我们的要求。根据以上分析讨论，我们最终选择用自制信号处理器的方案。三、提出并确定最佳方案信号传输方式A.电压12V3.信号传输方式B.电压24VC.电压36VD.电压220V(1)方案的提出信号传输方式是整个装置的“血脉”，其能否正常运行，决定了信号传输是否畅通、安全，直接决定了装置的安全可靠性。我们对于可采用的信号传输方式进行了充分的讨论，提出以下4种方案：三、提出并确定最佳方案(2)信号传输方式方案的选定序号方案内容可行性分析危险性可靠性灵敏度经济性比较结果1220V高高高低不采用236V低高高高可采用324V低高高高可采用412V低低低高不采用首先考虑安全性的概念，排除220伏。比较灵敏度，排除12伏，因为电网波动低，可靠性、灵敏度低。

组长召集小组成员从安全性、可靠性、灵敏性和经济性角度对四种传输方式进行了比较分析：三、提出并确定最佳方案电流强度(mA)对人体的影响程度直流电交流电（50Hz）0.6~1.5无感觉开始感觉，手指麻刺2~3无感觉手指强烈麻刺、颤抖5~7热感手部痉挛8~10热感加强手部剧痛勉强可以摆脱电源20~25手部轻微痉挛手迅速麻痹，不能自立，呼吸困难50~80手部痉挛，呼吸困难呼吸麻痹，心室开始颤动90~100呼吸麻痹呼吸麻痹，心室经3秒停止跳动对于剩下的24V/36V电压二种传输方式，我们又进一步进行了讨论分析,

对其安全性、可靠性进行比较。我们查找到了《

国家标准<安全电压>(GB3805—83)》，其中对24V/36V电压在不同电流强度下电流对人体的影响程度测试结果如下：三、提出并确定最佳方案但人体的导电能力随人体差异而不同，同一人体不同皮肤潮湿状态也不同。当干燥、无外伤时，人体的导电能力不强；当人体皮肤因环境潮湿或出汗呈潮湿状态时导电能力就会增强；而当人在隧道、涵洞和矿井下等高度潮湿的场所，人体导电能力就会进一步加大，这时的安全电压会更低，我国规定为24V。从上表可以看出，交流电的电流小于30mA时，还不至于有生命危险，通常人体在36V以下的电压下电流不会超过30mA，安全电压36V就是以此为依据，结合实际情况而定出的。信号传输24V\36V比较选定三、提出并确定最佳方案测试对象常温情况下实地测试各种湿度时通过的电流强度标准数据安全可靠性25％35％45％55%24V10mA15mA21mA29mA安全36V11mA17mA25mA37mA有一定危险已知通过人体的电流超过50mA时，就会有生命危险，因此行业内按通过人体的电流以低于30mA为安全；故以此做为电流强度标准:根据以上测试结果可知，36V电压在潮湿环境下通过的电流强度有一定的危险性，24V是安全可靠的。由于两者信号灵敏度差异较小，考虑到水箱环境湿度较高，出于安全角度，小组最终决定：采用24V做为信号传输方式。三、提出并确定最佳方案4.控制方式(1)方案的提出电磁阀控制A.

先导式电磁阀C.分布直动式电磁阀控制方式B.直动式电磁阀控制方式是整个装置的“动作神经”，决定其能否有效的处理事故，其好坏决定了整个装置是否正常运行，在控制中只有电磁阀的方式，我们对于可采用的电磁阀控制具体方式进行了充分的讨论，提出以下3种方案：三、提出并确定最佳方案(2)方案的比较与确定方案内容原理优点缺点A.先导式电磁阀通电时，电磁力把先导孔打开，上腔室压力迅速下降，在关闭件周围形成上低下高的压差，流体压力推动关闭件向上移动，阀门打开；断电时，弹簧力把先导孔关闭，入口压力通过旁通孔迅速腔室在关阀件周围形成下低上高的压差，流体压力推动关闭件向下移动，关闭阀门。1.流体压力范围上限较高2.可任意安装1.必须满足流体压差条件2.需定制，成本高B.直动式电磁阀通电时，电磁线圈产生电磁力把关闭件从阀座上提起，阀门打开；断电时，电磁力消失，弹簧把关闭件压在阀座上，阀门关闭。在真空、负压、零压时能正常工作通径一般不超过25mmC.分布直动式电磁阀它采用直动和先导式相结合的原理。当入口与出口没有压差时，通电后，电磁力直接把先导小阀和主阀关闭件依次向上提起，阀门打开。当入口与出口达到启动压差时，通电后，电磁力先导小阀，主阀下腔压力上升，上腔压力下降，从而利用压差把主阀向上推开；断电时，先导阀利用弹簧力或介质压力推动关闭件，向下移动，使阀门关闭。在零压差或真空、高压时亦能可*动作1.功率较大，能耗大2.安装要求较高(要求必须水平安装)

我们通过收集查阅了大量相关资料，针对各种方式从其原理出发，分析比较其优缺点：三、提出并确定最佳方案方案内容可行性分析成本安装实用性使用寿命总分比较结果A.先导式电磁阀224311不选用B.直动式电磁阀445417可选用C.分布直动式电磁阀335314不选用综合各方面的结果，最终小组决定：选用直动式电磁阀控制方式的方案

在了解上述三种方式原理及优缺点的基础上，小组分别对其成本、安装、实用性、经济性各方面对其可行性进行了全面的比较评估：电磁阀控制控制方式信号传输方式A.电压12VB.电压24VC.电压36VD.电压220V水位感知方式A.浮球式B.电子式C.干簧式D.压力式A.

先导式电磁阀C.分布直动式电磁阀B.直动式电磁阀电气方式A.定时排水式

B.感应器式C.直动感应压力式机械方式A.开关排水式

B.浮球式C.压力式生活水箱高水位满溢报警装置机械+电气方式第一层次方案的提出与确定第二层次方案的提出与确定三、提出并确定最佳方案信号处理器A.

外购方式C.定制方式B.自制方式方案总结：经上述讨论比较分析后，最终决定采用浮球式作为水位感知方式；信号处理器采用自制方式；24V电压作为信号传输方式；采用直动式电磁阀作为信号输出方式。(三)总结1.工程流程图四、制定对策选定最佳方案后，小组成员讨论确定了工程实施流程图，并依此制定对策。是否存在问题是

否原理设计浮球式设备试运行正式运行安装调试制作控制箱直动式电磁阀制作选材分析问题加以改进2.对策表四、制定对策步骤要素对策目标措施负责人完成时间1原理设计方案原理设计通过模拟试验要求完成结构原理图1.设计原理图2.确定参数3.电子仿真模拟试验2制作选材主要零配件的配置符合成本预算≤2000元1.选定控制箱2.选定浮球3.选定电磁阀3安装调试安装设备并调试安装到位100%准确报警1.安装2.调试3.改进4设备试运行设备试运行并确认通过公司工程部验收1.联动测试2.试运行5正式运行正式运行培训合格率100%,设备运行正常1.培训2.正常实施五、实施对策对策1.方案原理设计措施1.设计原理图电气原理图

组长通过自学掌握了CAD绘图软件,运用CAD绘图软件于X月XX日设计完成了电气原理图。具体如图所示：1.浮球离顶部高度：38~45cm2.箱体尺寸：300*350*250cm3.溢水口离顶部高度：8cm4.进水管离顶部高度：30cm(Φ8cm)5.补水停止后浮球离顶部高度：

左39cm、右40cm6.进水量测试7.参考水位：94cm五、实施对策措施2.确定参数原始参数：进水流量测试试验次数进水时间水位高水位升高第一次1分钟101cm7cm第二次2分钟113cm12cm第三次4分钟137cm24cm第四次4分钟157cm20cm测试结果：进水量平均为每分钟6cm

由组长带领工程部2名工作人员实地对生活水箱等相关数据进行测量，确认原始参数以及正常进水流量的统计，并整理数据如下：五、实施对策新确定参数：1.浮球离顶部高度：61cm2.箱体尺寸：300*350*250cm3.溢水口离顶部高度：8cm4.进水管离顶部高度：30cm（Φ8cm）5.高水位报警浮球离顶部高度：36cm6.电磁阀型号规格：DF-15K7.补水停止后浮球离顶部高度：

左48cm、右50cm8.参考水位：94cm

小组根据测量结果及补水速度的设计要求，由组长带领2名工程部工作人员对其再次实地测量数据。我们又修改补充了新的参数数据。具体如下所示：确认事故自动控制时（动态CAD截屏）正常运行时（动态CAD截屏）未通电时（动态CAD截屏）五、实施对策措施3.电子仿真模拟试验

小组找到专用虚拟电器制图模拟软件，对所作的电气原理图涉及的相关内容进行仿真模拟试验，以确认原理和相关参数的有效性，以下是试验中部分运行状态截屏。结构原理图小组成员结合之前所统计的相关参数数据以及模拟实验，最终运用绘图软件设计完成了结构原理图。具体如图所示：五、实施对策通过模拟试验，可正常报警，报警率达到100%。对策1实施效果对策有效！五、实施对策对策2.制作选材措施1.选定控制箱

经过市场调查，小组成员发现完全没有符合此次课题要求的控制箱实体；若要定制价格又昂贵，因此我们决定运用自制的方式并结合现有的人员技术，进行下一步工作。小组成员对于“自制”还是比较陌生，但是我们勇于创新，已经通过自学查询，掌握了CAD制图软件、动画制作Flash软件、CADeSIMUCM专用虚拟电器制图模拟软件等工具，因此决定选购控制箱体一个，然后按照线路图纸，自行动手制作相应的按钮以及接线等，最后将所有设备统一安装就位。安装完成图五、实施对策安装完成图安装完成图精致的接线安装按钮安装线路小组成员自制完成了控制箱。主要过程示意如下：五、实施对策措施2.选定浮球浮球有橡皮式、金属式和干簧式三种，小组分别从价格、耐腐蚀性、使用寿命、可靠性四方面比较。样式价格耐腐蚀性使用寿命可靠性比较结果橡皮式低低低较低不选用金属式较低较低较高较高不选用干簧式较高高高高选用最终决定选用干簧式浮球。五、实施对策措施3.选定电磁阀出产地价格耐腐蚀性使用寿命可靠性比较结果进口高高长高不选用上海较低较高长高选用外地低较低较短较低不选用该规格电磁阀市面上有进口、上海本地和外地产三种产品，小组从价格、耐腐蚀性、使用寿命、可靠性四方面做市场调查比较：最终决定选用上海本地产电磁阀五、实施对策对策2.制作选材所有材料最终核算汇总为1010元，完全符合成本预算≤2000元。对策有效！对策2实施效果科目单价（元）数量合计（元）干簧式浮球200/个1个200直动式电磁阀300/个1个300电线及其他材料95/卷2卷190人工80/工4工320总计1010五、实施对策对策3.安装调试措施1.安装补水浮球改造：延长补水浮球到顶部的距离，增加至61cm，补水浮球一旦发生故障水位升至溢水口需要8分钟左右。增设高水位报警浮球：增加一个高水位报警浮球，通过进水量测试的数据估算出浮球报警位置在离溢水口36cm处及浮球报警后水位至溢水口时间在六分钟左右。为了使系统安全更可靠，浮球采用安全电源控制。加装电磁阀：加装电磁阀，在发生高水位报警时，电磁阀立即动作，切断进水源，防止溢水。

经过努力，小组完成了整个装置的安装工作。五、实施对策措施2.调试安装完毕后，针对可能发生问题的部位进行了现场模拟效果破坏性调试，检验设备报警可靠性，检测结果如下：经多次测试，设备均能正确报警，同时关闭进水开关，但有误报警关闭进水开关现象，原因不明。试验模拟项目报警自动关闭进水误报警1浮球漏气2202橡皮塞磨损3303连杆脱落2204正常进排水663问题：影响正常进排水五、实施对策措施3.改进针对有时有误报警现象，小组利用头脑风暴法集中讨论研究，各种可能性逐条验证排除。发生误报警特点是时间短且在注水和排水过程中常有发生，有可能是水波干扰引发报警的……补水水波冲击水波干扰原理：在注水和排水过程中，水平面因水流冲力引起的上下波动。从而带动浮球上下动作引发报警。最终小组认为水波干扰引起误报警可能性最大；随后实地进行水波干扰试验验证，确定是水波干扰引起误报警现象。延时续电器发现事故报警延时（动态CAD截屏）五、实施对策措施3.改进根据水波干扰的特点，小组决定在原有报警装置上加装延时装置。对原设计图纸加以改进，并重新做了电子仿真模拟实验，确定有效。确定改进方案后，小组讨论决定延时装置为延时续电器延时续电器五、实施对策从图所示3秒及以上均能够正常动作报警，因而我们确定延时时间为3秒。设定延时时间进水出水12345678123456781秒○

○

○

○○○○○○○○

2秒

○

○○○○○○○○○○○○○3秒○○○○○○○○○○○○○○○○4秒○○○○○○○○○○○○○○○○将延时续电器安装到位后，我们又进行了调试测定，结果如下：○正常动作报警、

误报、×漏报五、实施对策另外，为了方便测试设备的报警性能，检验其可靠性，小组决定再次改进设备，由工程部领班在设备线路上加装报警测试按钮。报警测试按钮五、实施对策对策有效！对策3实施效果：在各种情况下均能准确报警动作，未发生误包漏报情况，准确率达100％。调试项目次数报警次数误报次数准确率破坏性调试20200100％水波干扰调试1000100％常规运行调试530100％总计35230100％经过前期安装调试及改进后，小组重新对设备进行各种调试，结果汇总如下：五、实施对策对策4.设备试运行措施1.联动测试报警联动测试设备试运行阶段，进行了一次全系统的联动测试。测试结果：设备运行正常，报警准确及时。五、实施对策对策4.设备试运行措施2.试运行声光控制装置所需的材料报警器续电器开关续电器为了更快捷、更直观的发现设备报警，小组根据市民中心保安工作的特点再次改进设备，在监控中心安装声光报警装置，当发生高水位报警时能够更直观、更快捷的传递给监控人员。

五、实施对策对策4.设备试运行对策有效！对策4实施效果：整个高水位防溢水报警通装置过公司工程部验收

管理处请公司工程部领导和专业技术人员在现场进行装置验收。

五、实施对策对策5.正式运行措施1.培训由工程部领班对7名工程部人员进行操作规程的培训和考核，使工程部人员全部熟练掌握装置的操作规程。培训时间培训人数培训能容讲师用时培训效果7操作方法1小时100%合格7维护保养方法1小时7事故处理方式1小时7考核0.5小时

五、实施对策对策5.正式运行措施2.运行培训合格率100%,设备运行正常。对策有效！对策5实施效果：工程部人员培训合格后，设备开始正常运行，取消了原来每2小时一次的夜间机房巡检，至今，设备正常运行，未发生任何事故。

六、效果检查1.运行状况(1)破坏性试验100%报警。(2)联动测试设备运行正常。(3)现场高水位溢水事故为零。

自生活水箱报警控制装置正式运行过程中，班组成员按照（每月一次）对设备进行报警检测以及维护保养定期跟踪已确保设备运行正常。根据正史运行及试运行过程中多次破坏性试验及联动测试结果，得到以下结果：六、效果检查2.目标比较目标1：水箱高水位报警保护级数≥2级第1级.连杆浮球报警

（原有装置改进）第2级.干簧式浮球报警

（加装新设备）第3级.电磁阀水位控制

（加装新设备）目标1完成！高水位报警保护级数