【公共廁所沖廁節(jié)水裝置的設(shè)計7200字（論文）】

公共廁所沖廁節(jié)水裝置的設(shè)計目錄TOC\o"1-2"\h\u7307公共廁所沖廁節(jié)水裝置的設(shè)計 121981摘要 1134341緒論 1320251.1公共廁所的價值與意義 1105701.2公共廁所的分類 2143981．獨立式公廁： 281242．附建式公廁： 3326093．移動式公廁： 3257334．地面與地下公廁： 455192.1國外公廁沖刷方式 4232951.水沖式公廁 4213002.旱廁 4231632.2國內(nèi)公廁沖刷方式 5226933.1新型公廁節(jié)水裝置的猜想 5141031.無人時不沖水，有人時才沖水。 646454.1新型公廁節(jié)水裝置總體設(shè)計方案 6摘要公共廁所即供公眾外出流動時滿足生理需求而建設(shè)的廁所，常設(shè)于人口密集的地方如學(xué)校、商場、醫(yī)院等。隨著近年來中國社會和經(jīng)濟社會的不斷改革與進步,城市化的不斷推進,人口的流動以及密集區(qū)域的不斷擴張和增多，公共廁所數(shù)量與質(zhì)量也不斷提升來滿足人們的日常需求。而隨著公廁的建設(shè)對于倡導(dǎo)資源節(jié)約形勢下的公廁沖廁節(jié)水成為需要重視的問題。本文主要是通過收集相關(guān)資料,了解國內(nèi)外公共衛(wèi)生污水沖刷技術(shù)發(fā)展的現(xiàn)狀,明確公共衛(wèi)生污水沖刷節(jié)能的巨大發(fā)展?jié)摿?，通過研究發(fā)現(xiàn)了國內(nèi)仍有數(shù)萬計的公廁采用老式的水沖式槽溝便池，其沖洗技術(shù)較為落后，水資源較為浪費，而本文設(shè)計的新型槽式節(jié)水裝置有效的解決了“無人水還在浪費”的問題，把沖廁次數(shù)減少，質(zhì)量提高，既方便了日常公廁維護，又節(jié)約了水資源減少了運行成本，為服務(wù)業(yè)帶來了更多的便利。1緒論1.1公共廁所的價值與意義公共廁所，簡稱公廁，顧名思義是指供公眾外出流動時滿足生理需求而建設(shè)，包括公共建筑在內(nèi)（如文體活動場地、商場、景點、學(xué)校）附建的廁所。根據(jù)建筑整體的造型、布局、級別、大小、沖刷方式、維護管理方式的不同，將公共廁所劃分為多種形式。城市公共衛(wèi)生區(qū)對于促進我國基礎(chǔ)工程建設(shè)的發(fā)展而言起到了不可或缺的推動作用,其目的可利于滿足人們在日常出行通勤過程中遇到的各種生理需求;是暫時集中、儲存和初步處置城市垃圾排放糞便的主要公共設(shè)施;而作為一座城市建筑物的公共衛(wèi)生設(shè)施也同樣被視為融于風(fēng)景構(gòu)造中的一個重要景觀。公廁即是我們國民經(jīng)濟生活發(fā)展的一個重要標(biāo)識;從我們對待公共衛(wèi)生廁所的建設(shè)與其應(yīng)用的概念、使用公共衛(wèi)生廁所的方法,到對于各種公共衛(wèi)生廁所風(fēng)格外形式的規(guī)劃,都充分體現(xiàn)了不同國家和民族的傳統(tǒng)風(fēng)俗、觀念喜好、倫理觀念的特色。從上世紀(jì)用于提供生理和新陳代謝的簡單隨意公共場所,到現(xiàn)在它們兼具了滿足人類生理需要、衛(wèi)生和清潔需要、提供休息調(diào)肥、增彩外部建筑風(fēng)格等多種功能的現(xiàn)代化公廁,本質(zhì)上已經(jīng)構(gòu)成了現(xiàn)代人們追求更高品質(zhì)和生活方式變革的一種步伐。公廁現(xiàn)已成為城市現(xiàn)代化一條靚麗的風(fēng)景線，體現(xiàn)著國民經(jīng)濟社會生活逐步向高品質(zhì)進步的狀態(tài)和改變。1.2公共廁所的分類城市的公廁可按建根據(jù)建筑形式、結(jié)構(gòu)、等級、空間、沖洗方式、管理方式的不同，將公共廁所分為以下幾類。1．獨立式公廁：獨立式公廁是指公廁所建筑的空間位置不依靠于其他建筑物毫無空間上的關(guān)聯(lián)，獨立式公廁建筑于步行道路旁、公園園區(qū)、廣場、車站、機場等附近，憑借地標(biāo)指示為流動的人口提供用廁服務(wù)。獨立式的公廁由于與其它建筑沒有直接關(guān)聯(lián)性,因此可以常結(jié)合其周圍的建筑風(fēng)格和環(huán)境,設(shè)計制造出與之配套風(fēng)格的特色建筑,豐富了該建筑所在片區(qū)的建筑整體格調(diào),獨立式的公廁在其管理和作業(yè)方面諸如定期清潔維修化糞池等都會變得更加便利,受外部的周邊影響不大,適合于建設(shè)在城市街道、城市公園、城市廣場及旅游景區(qū)。2．附建式公廁：附建式的公廁是一種泛指將公廁所在空間位置結(jié)構(gòu)和其主要建筑物相連接起來而構(gòu)成的總體,公廁所在建筑物依附于其他主要建筑物共同組成。用廁者可通過建筑物主體區(qū)域內(nèi)的分門進行公共衛(wèi)生區(qū),與其他主體區(qū)域內(nèi)的出入者之間互不干涉,既可以與主建筑通道各自運行，又可以依靠主建筑標(biāo)識指示尋找到公廁。附建式公廁常建于于較為繁華的商業(yè)街道或人員密集的場地，因其建筑較為密集，可用建設(shè)土地資源較為短缺、人流量較多，可以有效的對土地進行更資源化的規(guī)劃和使用。3．移動式公廁：移動式公廁，是指公廁建筑較為方便且更高效的移動到所需要用廁服務(wù)的地點。由于一些場地受到地形方面的束縛，又沒有可以依靠于主建筑附建的附建式公廁的建筑條件，使得場地公眾只能尋找更遠的公廁，公眾用廁問題成為困難，從而把移動式廁所方便且高效移動到用廁場地的優(yōu)點得以發(fā)掘。一些較為大型的室外群體建設(shè)活動、體育賽事的舉辦數(shù)量日益擴大和增漲,且體育活動結(jié)束后人群又分散,導(dǎo)致公共衛(wèi)生設(shè)施來不及進行規(guī)劃和建設(shè),移動式的公共衛(wèi)生設(shè)施因此在我國得到了發(fā)展和廣泛的應(yīng)用。移動式的公廁占地面積小,可以循環(huán)使用隨地使用的特點，拋開了傳統(tǒng)公廁所不能及時應(yīng)用于這些活動的問題。按照移動式公共衛(wèi)生區(qū)域的形態(tài)大小及其機動性的強弱程度進行劃分,移動式的公共衛(wèi)生區(qū)又一般可以劃分為總體吊裝式、整體搬運型、自帶動力的行走式和無動力的拖掛式行走型。整體吊裝式可通過一臺吊機比較穩(wěn)固地設(shè)置在使用便器場地,常用于小型場地使用便器需求量較大的區(qū)域,可以供較長時間內(nèi)繁華區(qū)域的用廁需求。整體搬運型是通過人工搬運或者由叉車托運物品進行托運的一種方式;而行走式的公廁則類似于機動車,由其改造而成,可通過人工駕駛或推運到用廁區(qū)域,機動性相比其他公廁更強,隨叫隨到,適合于文娛、比賽、演唱會等短時段有用廁需求的地點。4．地面與地下公廁：城市公廁大多建設(shè)于地面，但隨著城市化的逐步發(fā)展，對于較為繁華且人口密集的地區(qū)地上空余土地逐步減少，人們開始把基礎(chǔ)建設(shè)的目光從地上轉(zhuǎn)入地下，地下公廁也逐步發(fā)展開始運用到國民日常生活之中，填補了地下資源的相關(guān)空白。2.1國外公廁沖刷方式由于國外相比國內(nèi)傳統(tǒng)觀念的不同,使得國外公廁較少。多數(shù)國家都認(rèn)為公共衛(wèi)生器具所占用的資源與財力相對較多,且其需要人員定時日常維修,使得其中的公共衛(wèi)生器具分布比較為散亂稀疏,而其中的衛(wèi)生器具多采用了較為簡單便利的設(shè)計風(fēng)格;根據(jù)其沖刷的方式不同,公共污水處理區(qū)域又被劃分為兩類:即水沖公共污水處理區(qū)和旱廁。1.水沖式公廁水沖式公廁是指在公共廁所的設(shè)施內(nèi),接入地下水的設(shè)備,通過水箱、定時沖水閥等專用設(shè)備來清理糞便,并以水封堵下水道氣味。它的優(yōu)點是易于清洗和工作,便于對糞便中的排泄物進行抽吸和回收集中處置。在西方國家的大多數(shù)城市中,水沖式公廁被認(rèn)為是多年來比較廣泛應(yīng)用的一種公廁。但在非洲等東南亞水資源較為貧困的地區(qū),日常飲用水已成困難,通過水箱上水沖廁也更難以實現(xiàn)。2.旱廁旱廁主要是一種泛指把入廁人員的廢棄物和排泄物直接輸送到貯藏設(shè)備,無需用水來沖刷便池。旱廁又大致可以劃分為兩種,一種采用的是比較傳統(tǒng)的旱廁,將污水通過直接排放至貯養(yǎng)區(qū),待污水和排泄物在貯養(yǎng)區(qū)內(nèi)存儲達到一定的數(shù)量需及時由污水通過貯養(yǎng)區(qū)的糞車抽吸搬運至污水處理場并進行集中處置,老舊的公廁形式在非洲及東南亞等水資源較為缺乏且經(jīng)濟較為落后的地區(qū)仍在沿用。另一類則是現(xiàn)代旱廁,通過工業(yè)自動控制技術(shù)手段自動打包污水排放物于其專用的塑料袋內(nèi),再由其集中送往污水處理廠進行清除和處置;或?qū)⑵渌廴疚镏苯优欧胖辽鬯幚碓O(shè)備,就地對糞便等污染物進行二次利用。這種現(xiàn)代式的旱廁經(jīng)濟環(huán)保且較為智能,在西方國家中逐步研發(fā)且運用至日常生活之中。2.2國內(nèi)公廁沖刷方式國內(nèi)人口基數(shù)較大，人口密集地較多，公廁需求量也較為嚴(yán)重。如今坐便式馬桶雖然在家家戶戶之中盛行，但公共區(qū)域的廁所仍多采用蹲廁式公廁。蹲廁式公廁雖沒有坐便式較為舒適且有較好的體驗感，但是所占用的人工成本以及定期維護的成本較低，人流量較大時的快速循環(huán)利用率也較高，適合國內(nèi)目前城市化發(fā)展的需求。當(dāng)前國內(nèi)數(shù)以萬計的公共廁所以及學(xué)校、醫(yī)院、辦公樓的衛(wèi)生間仍在使用老式的水沖式溝槽便池，這種公廁沖洗技術(shù)起源于上世紀(jì)，技術(shù)以及裝置結(jié)構(gòu)過于老化。經(jīng)多地實地考察加上日常學(xué)校通勤中的體驗，不難看出這種老式的水沖式溝槽便池仍采用“定時排水，水滿則溢”的原理。老式的水沖式溝槽便池利用杠桿加浮漂的原理，在公廁老式水箱內(nèi)取一個支點，一端是連接的浮漂，當(dāng)水位上升，此浮漂會緩慢上??；另一個是連接的水箱下方的堵頭（作用即堵住水，不讓水自行下流）。當(dāng)水位上升，浮漂自然上浮，當(dāng)?shù)竭_一定位置，也就是事先設(shè)定的滿足沖水的條件時，杠桿原理出現(xiàn)，堵頭會被拉起，水自然下落沖水，當(dāng)水緩緩流下，浮漂下落，需要再蓄水滿足下一次沖水條件。這種老式的沖水裝置結(jié)構(gòu)原理較為簡單，可以做到簡易的定時排水。但其缺點也較為明顯，在水資源較為匱乏且提倡節(jié)約用水的年代，老舊的沖水水箱定時排水，使得公廁沒人的時候甚至夜晚公廁毫無人流量的時候水箱都會自動排水，所設(shè)置的程序使得過多時間下沖水動作變成了多余，水資源浪費也較多，為此國內(nèi)沖廁裝置也急需推行一種新型智能的節(jié)水沖廁裝置，來運用于溝槽式的公共廁所。3.1新型公廁節(jié)水裝置的猜想通過對比國內(nèi)外公廁沖刷方式的不同，并總結(jié)了國內(nèi)較為廣泛使用的水沖式溝槽便池的水資源使用情況，得到了國內(nèi)公廁沖刷方式較為落后，老舊的浮漂式?jīng)_刷水箱缺點較多，水資源較為浪費的問題，使得我引發(fā)了對新型公廁節(jié)水裝置設(shè)計的猜想。新型公廁節(jié)水裝置應(yīng)解決現(xiàn)有的“定時排水，水滿則溢”的老舊排水思路，新型公廁節(jié)水裝置下的公廁應(yīng)具備以下特點：無人時不沖水，有人時才沖水。對出入公廁人數(shù)進行計數(shù)，當(dāng)計數(shù)器達到設(shè)定數(shù)值時節(jié)水裝置進行排水沖廁，當(dāng)沖廁后計數(shù)器計數(shù)清零重新計數(shù)。計數(shù)器所設(shè)定的設(shè)定值隨時可調(diào)，保證日常維護公廁人員通過日常公廁運行情況適宜的進行調(diào)節(jié)設(shè)定值和沖廁次數(shù)。節(jié)水裝置應(yīng)安全可靠，穩(wěn)定高效的運行，廁所清洗的質(zhì)量應(yīng)保持在合格的衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)。通過該節(jié)水裝置應(yīng)做到比老舊的浮漂沖水水箱節(jié)水能力更高，且有效沖刷次數(shù)更多。4.1新型公廁節(jié)水裝置總體設(shè)計方案新型公廁節(jié)水裝置將包含五大部分，由紅外感應(yīng)裝置、計數(shù)器調(diào)節(jié)裝置、延時電路裝置、水箱沖水裝置、電源電路五大部分組成。當(dāng)進出公廁的人數(shù)被紅外感應(yīng)裝置感應(yīng)到后通過計數(shù)器調(diào)節(jié)裝置進行記錄，達到計數(shù)器所設(shè)定的額定值時，信號經(jīng)過延時電路輸出的脈沖通過繼電器傳送到水箱沖水裝置開始沖水，計數(shù)器重新清零開始計數(shù)。節(jié)水裝置分布圖如圖所示：4.1.1紅外感應(yīng)裝置紅外感應(yīng)裝置使用專用的傳感器檢測人體或物體的移動狀態(tài)，探測其體內(nèi)紅外光譜的實時變化，由于高效便捷的自動化控制優(yōu)勢，使得紅外感應(yīng)技術(shù)運用于軍事或國民生活中的很多方面，既省時省力又高效便捷。公廁節(jié)水裝置運用了紅外線對人體反射的原理,通過當(dāng)入廁人員進入公共廁所時身體某個部位越入了被紅外線感應(yīng)的地方或區(qū)域內(nèi)時,紅外線傳感器發(fā)射的紅外線因被人體遮擋從而將光譜反射到了紅外線傳感器的接收器上,裝置將輸出脈沖信號給計數(shù)器調(diào)節(jié)裝置進行計數(shù),并輸送信號通過控制電路所預(yù)先設(shè)定的程序傳給沖水水箱的控水電磁閥進行預(yù)先儲水,當(dāng)計數(shù)人數(shù)達到額定的沖水人數(shù)時,將按照程序開始沖水,從而做到"有人則沖,無人則不沖,無人時沖水系統(tǒng)則暫停運行提高續(xù)航"的設(shè)計原則。4.1.2紅外對射傳感器工作原理利用紅外線對射傳感器的紅外線對射感應(yīng)原理來感知進入廁所的人員數(shù)量情況。紅外線對射傳感器由紅外線脈沖發(fā)射器、接受端和解碼器三部分組成,并將信號的發(fā)射端與接受終端通過相同的金屬基座進行固定。下面對一個用于紅外線發(fā)射電路的信號進行了解析,該電路采用了cd4011,cd4011內(nèi)含4個獨立的2進制與非門,當(dāng)其中一個輸入端為0,輸出則為1;當(dāng)所有的輸入值為1,輸出值則為0;當(dāng)兩個輸入端都設(shè)定為0時,其輸出值均為1其工作溫度范圍在：CD4011BM-55℃+125℃CD4011BC-40℃+85℃其邏輯表達式為：當(dāng)入人員進入公共廁所時身體某一部位越進入被紅外線感應(yīng)區(qū)域內(nèi)時,紅外線發(fā)射管所產(chǎn)生的光被身體某一部位所產(chǎn)生的光被遮蔽從而向反射至紅外線傳感器上,所以紅外接收器收到因遮擋而反射回來的紅外脈沖信號后將經(jīng)放大器的信號放大作用通過集成電路裝置的譯碼器翻譯為輸出信號傳送給計數(shù)器調(diào)節(jié)裝置，計數(shù)器裝置通過指令進行計數(shù)。該紅外感應(yīng)式接收調(diào)制模塊所需采用的器件是lm567的一種國際通用的帶鎖相環(huán)調(diào)制電路的紅外聲音模擬調(diào)頻信號譯碼器,lm567的這種內(nèi)部結(jié)構(gòu)且其主要工作功能原理和主要功能較為復(fù)雜,其主要工作功能原理是因為當(dāng)lm567的3腳發(fā)入輸出音頻幅值大于≥25mv、頻率在其指定帶寬內(nèi)的音頻信號時,8腳將從一個高電平輸出轉(zhuǎn)化后成為一個新的低電平,2腳輸出經(jīng)電路頻率/帶寬電壓變化改變后轉(zhuǎn)換的信號;如果在該調(diào)制器件2腳輸入一個被進行調(diào)制的模擬音頻編碼信號,則在5腳發(fā)入輸出一個被進行調(diào)制的方波信號。使用外部接口控制元件即可來獨立地進行設(shè)置每個中心信號頻率的輸出帶寬及設(shè)置輸出頻率延時。引腳為集成電路中由內(nèi)部其他電路引入而產(chǎn)生的輸出和外部其他電路上的連通接線，即該集成電路對外的接口。其引腳圖如下所示：4.1.3紅外檢測電路工作原理紅外線對射管將輸入的電流通過發(fā)射器轉(zhuǎn)化為光信號發(fā)出，紅外線接受管通過接受光信號的強弱和有無的實時性變化來感應(yīng)公廁有無進出人數(shù)，當(dāng)有人進入公廁時，紅外對射管發(fā)出的紅外光線將被遮擋，此時紅外光接收器所接受的光信號變?nèi)?，其輸出的信號將會改變，輸出的電壓也隨之變化，紅外接收器的輸出電壓每變化一次將會被記錄一次并產(chǎn)生相應(yīng)的脈沖信號。紅外檢測電路的原理圖如圖所示：4.2.1計數(shù)器調(diào)節(jié)裝置計數(shù)器調(diào)節(jié)裝置作為公廁節(jié)水裝置中的重要一環(huán)，作用就是公廁的日常清潔通勤人員可以根據(jù)實際的公廁使用情況人為的設(shè)定公廁節(jié)水裝置的沖廁頻率，通過更改計數(shù)器調(diào)節(jié)裝置中的額定計數(shù)人數(shù)，當(dāng)紅外感應(yīng)裝置檢測人數(shù)達到額定數(shù)值時將進行自動沖廁。如經(jīng)調(diào)查發(fā)現(xiàn)，我所在小區(qū)位于市較繁華的地帶，人流量較多，小區(qū)人口基數(shù)較大，所以在公廁較少的時候單一公廁的使用量較大；同時入廁人數(shù)經(jīng)常達到10人左右，如設(shè)定額定值為5人時水資源浪費較多，所以公廁維護人員盡可能把額定數(shù)值調(diào)高，使得沖廁時水能物盡其用，同樣的水可以沖廁更多人數(shù)的糞便。而當(dāng)公廁使用較少時，當(dāng)出入公廁數(shù)量達到額定值所需時間較長時，長期不沖廁公廁的異味聚集，同樣也會不符合公廁清潔的標(biāo)準(zhǔn)，所以應(yīng)適量的調(diào)節(jié)沖廁的人數(shù)標(biāo)準(zhǔn)。該節(jié)水裝置采用了74LS11的三輸入與門，其邏輯功能為“有0得0，全1得1”，當(dāng)三個輸入端中只要有一個為0時，輸出則為0；當(dāng)三個輸入端都為1時輸出才為1。通過利用74LS11的三輸入特點為接下來74LS160的計數(shù)器調(diào)節(jié)進制。以下為74Ls11的引腳圖和真值表：74ls160為一個十進制的計數(shù)器,該計數(shù)器其中包含四個新的d型觸發(fā)器和若干個門電路,其主要功能有同步置數(shù)和異步清零和保持功能。該計數(shù)器特點為輸出是可預(yù)置到任何電平。當(dāng)預(yù)置是同步時，在置數(shù)輸入上將建立一低電平，同時將禁止繼續(xù)計數(shù)，并在下一個時鐘之后不管使能輸入是何電平，輸出都與建立數(shù)據(jù)保持統(tǒng)一。清除是異步的，不管輸入為何電平，清除輸入端的低電平把所有四個觸發(fā)器的輸出直接置為低電平即輸出端為0000直接置零。其引腳圖以及真值表如圖所示：對上述兩個時序邏輯電路分析，通過對其進行置位的方法，進行公廁人數(shù)的計數(shù)。如以七進制為例，當(dāng)計數(shù)器計數(shù)狀態(tài)為為0101時，置位效果為=1010時，置入進位端產(chǎn)生脈沖信號計數(shù)器清零。通過調(diào)節(jié)計數(shù)器的進制數(shù)從而調(diào)節(jié)計數(shù)器的模值即額定的計數(shù)器沖廁人數(shù)。4.3.1延時電路裝置在自動控制系統(tǒng)中，為了使被控的對象在某一時間內(nèi)工作或者把操作指令在某一時間內(nèi)傳送出去，常使用延時電路。通過延時電路我們可以將計數(shù)器達到額定值時所發(fā)出的信號在規(guī)定的時間內(nèi)傳送出去使得水箱能在規(guī)定時間內(nèi)進行公廁沖水，保證系統(tǒng)的正常運行。節(jié)水沖廁裝置采用了555定時器，該定時器采用了集成的電路芯片，用來作為公廁節(jié)水裝置的延時電路元件。555定時器可在三種工作環(huán)境下工作：單穩(wěn)態(tài)、雙穩(wěn)態(tài)、無穩(wěn)態(tài)。公廁節(jié)水裝置在設(shè)備的工作環(huán)境下我們主要采用了單穩(wěn)態(tài)的工作控制模式。當(dāng)一個觸發(fā)器的輸入電壓=vcc的1/3時:就會產(chǎn)生一個輸出脈沖,其中輸出的脈寬是由一個定時電阻和一個電容所構(gòu)成的rc網(wǎng)絡(luò)的時間常數(shù)來決定。當(dāng)輸入電容輸出電壓=vcc的2/3時:則輸出的脈沖暫時自動停止。根據(jù)調(diào)整rc的頻率改變時間常數(shù)從而可以得到一個相應(yīng)的脈寬。而一個電容器的電壓值從上升至達到了vcc的2/3所用到的時間為此時t=rc(ln3)≈1.1Rc

其原理圖如圖所示：555定時器當(dāng)在電路中不工作的時候耗電量約為10ma。工作電壓4V~18V。其優(yōu)點是工作狀態(tài)穩(wěn)定可靠，成本較低，相比于其他定時器成本低于一半以上，從而降低了節(jié)水裝置的成本。4.4.1水箱沖水裝置老式的水沖式溝槽便池利用杠桿加浮漂的原理，在公廁老式水箱