【公共厕所冲厕节水装置的设计7200字（论文）】

公共厕所冲厕节水装置的设计目录TOC\o"1-2"\h\u7307公共厕所冲厕节水装置的设计 121981摘要 1134341绪论 1320251.1公共厕所的价值与意义 1105701.2公共厕所的分类 2143981．独立式公厕： 281242．附建式公厕： 3326093．移动式公厕： 3257334．地面与地下公厕： 455192.1国外公厕冲刷方式 4232951.水冲式公厕 4213002.旱厕 4231632.2国内公厕冲刷方式 5226933.1新型公厕节水装置的猜想 5141031.无人时不冲水，有人时才冲水。 646454.1新型公厕节水装置总体设计方案 6摘要公共厕所即供公众外出流动时满足生理需求而建设的厕所，常设于人口密集的地方如学校、商场、医院等。随着近年来中国社会和经济社会的不断改革与进步,城市化的不断推进,人口的流动以及密集区域的不断扩张和增多，公共厕所数量与质量也不断提升来满足人们的日常需求。而随着公厕的建设对于倡导资源节约形势下的公厕冲厕节水成为需要重视的问题。本文主要是通过收集相关资料,了解国内外公共卫生污水冲刷技术发展的现状,明确公共卫生污水冲刷节能的巨大发展潜力，通过研究发现了国内仍有数万计的公厕采用老式的水冲式槽沟便池，其冲洗技术较为落后，水资源较为浪费，而本文设计的新型槽式节水装置有效的解决了“无人水还在浪费”的问题，把冲厕次数减少，质量提高，既方便了日常公厕维护，又节约了水资源减少了运行成本，为服务业带来了更多的便利。1绪论1.1公共厕所的价值与意义公共厕所，简称公厕，顾名思义是指供公众外出流动时满足生理需求而建设，包括公共建筑在内（如文体活动场地、商场、景点、学校）附建的厕所。根据建筑整体的造型、布局、级别、大小、冲刷方式、维护管理方式的不同，将公共厕所划分为多种形式。城市公共卫生区对于促进我国基础工程建设的发展而言起到了不可或缺的推动作用,其目的可利于满足人们在日常出行通勤过程中遇到的各种生理需求;是暂时集中、储存和初步处置城市垃圾排放粪便的主要公共设施;而作为一座城市建筑物的公共卫生设施也同样被视为融于风景构造中的一个重要景观。公厕即是我们国民经济生活发展的一个重要标识;从我们对待公共卫生厕所的建设与其应用的概念、使用公共卫生厕所的方法,到对于各种公共卫生厕所风格外形式的规划,都充分体现了不同国家和民族的传统风俗、观念喜好、伦理观念的特色。从上世纪用于提供生理和新陈代谢的简单随意公共场所,到现在它们兼具了满足人类生理需要、卫生和清洁需要、提供休息调肥、增彩外部建筑风格等多种功能的现代化公厕,本质上已经构成了现代人们追求更高品质和生活方式变革的一种步伐。公厕现已成为城市现代化一条靓丽的风景线，体现着国民经济社会生活逐步向高品质进步的状态和改变。1.2公共厕所的分类城市的公厕可按建根据建筑形式、结构、等级、空间、冲洗方式、管理方式的不同，将公共厕所分为以下几类。1．独立式公厕：独立式公厕是指公厕所建筑的空间位置不依靠于其他建筑物毫无空间上的关联，独立式公厕建筑于步行道路旁、公园园区、广场、车站、机场等附近，凭借地标指示为流动的人口提供用厕服务。独立式的公厕由于与其它建筑没有直接关联性,因此可以常结合其周围的建筑风格和环境,设计制造出与之配套风格的特色建筑,丰富了该建筑所在片区的建筑整体格调,独立式的公厕在其管理和作业方面诸如定期清洁维修化粪池等都会变得更加便利,受外部的周边影响不大,适合于建设在城市街道、城市公园、城市广场及旅游景区。2．附建式公厕：附建式的公厕是一种泛指将公厕所在空间位置结构和其主要建筑物相连接起来而构成的总体,公厕所在建筑物依附于其他主要建筑物共同组成。用厕者可通过建筑物主体区域内的分门进行公共卫生区,与其他主体区域内的出入者之间互不干涉,既可以与主建筑通道各自运行，又可以依靠主建筑标识指示寻找到公厕。附建式公厕常建于于较为繁华的商业街道或人员密集的场地，因其建筑较为密集，可用建设土地资源较为短缺、人流量较多，可以有效的对土地进行更资源化的规划和使用。3．移动式公厕：移动式公厕，是指公厕建筑较为方便且更高效的移动到所需要用厕服务的地点。由于一些场地受到地形方面的束缚，又没有可以依靠于主建筑附建的附建式公厕的建筑条件，使得场地公众只能寻找更远的公厕，公众用厕问题成为困难，从而把移动式厕所方便且高效移动到用厕场地的优点得以发掘。一些较为大型的室外群体建设活动、体育赛事的举办数量日益扩大和增涨,且体育活动结束后人群又分散,导致公共卫生设施来不及进行规划和建设,移动式的公共卫生设施因此在我国得到了发展和广泛的应用。移动式的公厕占地面积小,可以循环使用随地使用的特点，抛开了传统公厕所不能及时应用于这些活动的问题。按照移动式公共卫生区域的形态大小及其机动性的强弱程度进行划分,移动式的公共卫生区又一般可以划分为总体吊装式、整体搬运型、自带动力的行走式和无动力的拖挂式行走型。整体吊装式可通过一台吊机比较稳固地设置在使用便器场地,常用于小型场地使用便器需求量较大的区域,可以供较长时间内繁华区域的用厕需求。整体搬运型是通过人工搬运或者由叉车托运物品进行托运的一种方式;而行走式的公厕则类似于机动车,由其改造而成,可通过人工驾驶或推运到用厕区域,机动性相比其他公厕更强,随叫随到,适合于文娱、比赛、演唱会等短时段有用厕需求的地点。4．地面与地下公厕：城市公厕大多建设于地面，但随着城市化的逐步发展，对于较为繁华且人口密集的地区地上空余土地逐步减少，人们开始把基础建设的目光从地上转入地下，地下公厕也逐步发展开始运用到国民日常生活之中，填补了地下资源的相关空白。2.1国外公厕冲刷方式由于国外相比国内传统观念的不同,使得国外公厕较少。多数国家都认为公共卫生器具所占用的资源与财力相对较多,且其需要人员定时日常维修,使得其中的公共卫生器具分布比较为散乱稀疏,而其中的卫生器具多采用了较为简单便利的设计风格;根据其冲刷的方式不同,公共污水处理区域又被划分为两类:即水冲公共污水处理区和旱厕。1.水冲式公厕水冲式公厕是指在公共厕所的设施内,接入地下水的设备,通过水箱、定时冲水阀等专用设备来清理粪便,并以水封堵下水道气味。它的优点是易于清洗和工作,便于对粪便中的排泄物进行抽吸和回收集中处置。在西方国家的大多数城市中,水冲式公厕被认为是多年来比较广泛应用的一种公厕。但在非洲等东南亚水资源较为贫困的地区,日常饮用水已成困难,通过水箱上水冲厕也更难以实现。2.旱厕旱厕主要是一种泛指把入厕人员的废弃物和排泄物直接输送到贮藏设备,无需用水来冲刷便池。旱厕又大致可以划分为两种,一种采用的是比较传统的旱厕,将污水通过直接排放至贮养区,待污水和排泄物在贮养区内存储达到一定的数量需及时由污水通过贮养区的粪车抽吸搬运至污水处理场并进行集中处置,老旧的公厕形式在非洲及东南亚等水资源较为缺乏且经济较为落后的地区仍在沿用。另一类则是现代旱厕,通过工业自动控制技术手段自动打包污水排放物于其专用的塑料袋内,再由其集中送往污水处理厂进行清除和处置;或将其他污染物直接排放至生化污水处理设备,就地对粪便等污染物进行二次利用。这种现代式的旱厕经济环保且较为智能,在西方国家中逐步研发且运用至日常生活之中。2.2国内公厕冲刷方式国内人口基数较大，人口密集地较多，公厕需求量也较为严重。如今坐便式马桶虽然在家家户户之中盛行，但公共区域的厕所仍多采用蹲厕式公厕。蹲厕式公厕虽没有坐便式较为舒适且有较好的体验感，但是所占用的人工成本以及定期维护的成本较低，人流量较大时的快速循环利用率也较高，适合国内目前城市化发展的需求。当前国内数以万计的公共厕所以及学校、医院、办公楼的卫生间仍在使用老式的水冲式沟槽便池，这种公厕冲洗技术起源于上世纪，技术以及装置结构过于老化。经多地实地考察加上日常学校通勤中的体验，不难看出这种老式的水冲式沟槽便池仍采用“定时排水，水满则溢”的原理。老式的水冲式沟槽便池利用杠杆加浮漂的原理，在公厕老式水箱内取一个支点，一端是连接的浮漂，当水位上升，此浮漂会缓慢上浮；另一个是连接的水箱下方的堵头（作用即堵住水，不让水自行下流）。当水位上升，浮漂自然上浮，当到达一定位置，也就是事先设定的满足冲水的条件时，杠杆原理出现，堵头会被拉起，水自然下落冲水，当水缓缓流下，浮漂下落，需要再蓄水满足下一次冲水条件。这种老式的冲水装置结构原理较为简单，可以做到简易的定时排水。但其缺点也较为明显，在水资源较为匮乏且提倡节约用水的年代，老旧的冲水水箱定时排水，使得公厕没人的时候甚至夜晚公厕毫无人流量的时候水箱都会自动排水，所设置的程序使得过多时间下冲水动作变成了多余，水资源浪费也较多，为此国内冲厕装置也急需推行一种新型智能的节水冲厕装置，来运用于沟槽式的公共厕所。3.1新型公厕节水装置的猜想通过对比国内外公厕冲刷方式的不同，并总结了国内较为广泛使用的水冲式沟槽便池的水资源使用情况，得到了国内公厕冲刷方式较为落后，老旧的浮漂式冲刷水箱缺点较多，水资源较为浪费的问题，使得我引发了对新型公厕节水装置设计的猜想。新型公厕节水装置应解决现有的“定时排水，水满则溢”的老旧排水思路，新型公厕节水装置下的公厕应具备以下特点：无人时不冲水，有人时才冲水。对出入公厕人数进行计数，当计数器达到设定数值时节水装置进行排水冲厕，当冲厕后计数器计数清零重新计数。计数器所设定的设定值随时可调，保证日常维护公厕人员通过日常公厕运行情况适宜的进行调节设定值和冲厕次数。节水装置应安全可靠，稳定高效的运行，厕所清洗的质量应保持在合格的卫生标准内。通过该节水装置应做到比老旧的浮漂冲水水箱节水能力更高，且有效冲刷次数更多。4.1新型公厕节水装置总体设计方案新型公厕节水装置将包含五大部分，由红外感应装置、计数器调节装置、延时电路装置、水箱冲水装置、电源电路五大部分组成。当进出公厕的人数被红外感应装置感应到后通过计数器调节装置进行记录，达到计数器所设定的额定值时，信号经过延时电路输出的脉冲通过继电器传送到水箱冲水装置开始冲水，计数器重新清零开始计数。节水装置分布图如图所示：4.1.1红外感应装置红外感应装置使用专用的传感器检测人体或物体的移动状态，探测其体内红外光谱的实时变化，由于高效便捷的自动化控制优势，使得红外感应技术运用于军事或国民生活中的很多方面，既省时省力又高效便捷。公厕节水装置运用了红外线对人体反射的原理,通过当入厕人员进入公共厕所时身体某个部位越入了被红外线感应的地方或区域内时,红外线传感器发射的红外线因被人体遮挡从而将光谱反射到了红外线传感器的接收器上,装置将输出脉冲信号给计数器调节装置进行计数,并输送信号通过控制电路所预先设定的程序传给冲水水箱的控水电磁阀进行预先储水,当计数人数达到额定的冲水人数时,将按照程序开始冲水,从而做到"有人则冲,无人则不冲,无人时冲水系统则暂停运行提高续航"的设计原则。4.1.2红外对射传感器工作原理利用红外线对射传感器的红外线对射感应原理来感知进入厕所的人员数量情况。红外线对射传感器由红外线脉冲发射器、接受端和解码器三部分组成,并将信号的发射端与接受终端通过相同的金属基座进行固定。下面对一个用于红外线发射电路的信号进行了解析,该电路采用了cd4011,cd4011内含4个独立的2进制与非门,当其中一个输入端为0,输出则为1;当所有的输入值为1,输出值则为0;当两个输入端都设定为0时,其输出值均为1其工作温度范围在：CD4011BM-55℃+125℃CD4011BC-40℃+85℃其逻辑表达式为：当入人员进入公共厕所时身体某一部位越进入被红外线感应区域内时,红外线发射管所产生的光被身体某一部位所产生的光被遮蔽从而向反射至红外线传感器上,所以红外接收器收到因遮挡而反射回来的红外脉冲信号后将经放大器的信号放大作用通过集成电路装置的译码器翻译为输出信号传送给计数器调节装置，计数器装置通过指令进行计数。该红外感应式接收调制模块所需采用的器件是lm567的一种国际通用的带锁相环调制电路的红外声音模拟调频信号译码器,lm567的这种内部结构且其主要工作功能原理和主要功能较为复杂,其主要工作功能原理是因为当lm567的3脚发入输出音频幅值大于≥25mv、频率在其指定带宽内的音频信号时,8脚将从一个高电平输出转化后成为一个新的低电平,2脚输出经电路频率/带宽电压变化改变后转换的信号;如果在该调制器件2脚输入一个被进行调制的模拟音频编码信号,则在5脚发入输出一个被进行调制的方波信号。使用外部接口控制元件即可来独立地进行设置每个中心信号频率的输出带宽及设置输出频率延时。引脚为集成电路中由内部其他电路引入而产生的输出和外部其他电路上的连通接线，即该集成电路对外的接口。其引脚图如下所示：4.1.3红外检测电路工作原理红外线对射管将输入的电流通过发射器转化为光信号发出，红外线接受管通过接受光信号的强弱和有无的实时性变化来感应公厕有无进出人数，当有人进入公厕时，红外对射管发出的红外光线将被遮挡，此时红外光接收器所接受的光信号变弱，其输出的信号将会改变，输出的电压也随之变化，红外接收器的输出电压每变化一次将会被记录一次并产生相应的脉冲信号。红外检测电路的原理图如图所示：4.2.1计数器调节装置计数器调节装置作为公厕节水装置中的重要一环，作用就是公厕的日常清洁通勤人员可以根据实际的公厕使用情况人为的设定公厕节水装置的冲厕频率，通过更改计数器调节装置中的额定计数人数，当红外感应装置检测人数达到额定数值时将进行自动冲厕。如经调查发现，我所在小区位于市较繁华的地带，人流量较多，小区人口基数较大，所以在公厕较少的时候单一公厕的使用量较大；同时入厕人数经常达到10人左右，如设定额定值为5人时水资源浪费较多，所以公厕维护人员尽可能把额定数值调高，使得冲厕时水能物尽其用，同样的水可以冲厕更多人数的粪便。而当公厕使用较少时，当出入公厕数量达到额定值所需时间较长时，长期不冲厕公厕的异味聚集，同样也会不符合公厕清洁的标准，所以应适量的调节冲厕的人数标准。该节水装置采用了74LS11的三输入与门，其逻辑功能为“有0得0，全1得1”，当三个输入端中只要有一个为0时，输出则为0；当三个输入端都为1时输出才为1。通过利用74LS11的三输入特点为接下来74LS160的计数器调节进制。以下为74Ls11的引脚图和真值表：74ls160为一个十进制的计数器,该计数器其中包含四个新的d型触发器和若干个门电路,其主要功能有同步置数和异步清零和保持功能。该计数器特点为输出是可预置到任何电平。当预置是同步时，在置数输入上将建立一低电平，同时将禁止继续计数，并在下一个时钟之后不管使能输入是何电平，输出都与建立数据保持统一。清除是异步的，不管输入为何电平，清除输入端的低电平把所有四个触发器的输出直接置为低电平即输出端为0000直接置零。其引脚图以及真值表如图所示：对上述两个时序逻辑电路分析，通过对其进行置位的方法，进行公厕人数的计数。如以七进制为例，当计数器计数状态为为0101时，置位效果为=1010时，置入进位端产生脉冲信号计数器清零。通过调节计数器的进制数从而调节计数器的模值即额定的计数器冲厕人数。4.3.1延时电路装置在自动控制系统中，为了使被控的对象在某一时间内工作或者把操作指令在某一时间内传送出去，常使用延时电路。通过延时电路我们可以将计数器达到额定值时所发出的信号在规定的时间内传送出去使得水箱能在规定时间内进行公厕冲水，保证系统的正常运行。节水冲厕装置采用了555定时器，该定时器采用了集成的电路芯片，用来作为公厕节水装置的延时电路元件。555定时器可在三种工作环境下工作：单稳态、双稳态、无稳态。公厕节水装置在设备的工作环境下我们主要采用了单稳态的工作控制模式。当一个触发器的输入电压=vcc的1/3时:就会产生一个输出脉冲,其中输出的脉宽是由一个定时电阻和一个电容所构成的rc网络的时间常数来决定。当输入电容输出电压=vcc的2/3时:则输出的脉冲暂时自动停止。根据调整rc的频率改变时间常数从而可以得到一个相应的脉宽。而一个电容器的电压值从上升至达到了vcc的2/3所用到的时间为此时t=rc(ln3)≈1.1Rc

其原理图如图所示：555定时器当在电路中不工作的时候耗电量约为10ma。工作电压4V~18V。其优点是工作状态稳定可靠，成本较低，相比于其他定时器成本低于一半以上，从而降低了节水装置的成本。4.4.1水箱冲水装置老式的水冲式沟槽便池利用杠杆加浮漂的原理，在公厕老式水箱