一种家用智能保安开关的设计

2016-10-11贺振波

中国科技信息 2016年17期

关键词：声控接触器保安

贺振波

国网湖南省电力公司郴州市北湖区供电分公司

一种家用智能保安开关的设计

贺振波

国网湖南省电力公司郴州市北湖区供电分公司

贺振波（1973-）男，大专。主要研究方向：供用电技术。

随着人们生活水平的提高，一方面家用电器不断增加，另一方面交通及信息发达，生活节奏加快，外出活动更加频繁，而遗忘又是不可避免的，这就导致了人在外出时忘记关电源也不可避免。由于电本身看不见、摸不着，它具有潜在的危险性。据消防部门统计每年因人有事外出忘记关电源而造成的人身和火灾事故有大幅度上升的趋势，这给人民的生命和财产带来了不应有的损失。所以家庭不需用电时忘记关电源而引发的安全隐患应该引起高度重视。针对此情况，本文对家庭不需用电时忘记关电源的安全隐患进行了分析，提出了一种新的解决方案。

家庭不需用电时忘记关电源的安全隐患分析

家庭不需用电时是指虽然每个家庭都有用电的需求，但每个家庭不是时时都需要用电。人总会因为一些事情而外出。例如外出上班、买菜、购物、旅游、走亲访友等等，这时除电冰箱外其它电器基本上都不需用电，有的长时外出甚至连电冰箱都不需用电；还有因为每个人都有睡觉的生理需求，除较冷较热的天气或其它特殊情况外，晚上睡觉时人基本上也不需用电。

家庭不需用电时分人外出时不需用电和人睡觉时不需用电两种类型。其中人外出时不需用电包括三种情况：一种是短时外出。如上班、买菜、逛街以及各种户外活动等等；二种是较短时外出。如出差、旅游、探亲访友等等；三种是长时间外出。如打工、做生意、求学等等。

家庭不需用电时忘记关电源有两种现象：一种是人外出没有人在家里而忘记关电源；二种是有人在家里，但人在睡觉而没有关电源。这两种现象，使得家里的线路及电器情况没有在自己的视听范围而监管不到。例如电气火灾前，都有一种前兆，就是电线、电器线圈、电路板因过热首先会烧焦绝缘外皮，并散发出一种烧焦的难闻气味。有人在家又没睡觉情况下，人闻到此气味时，可能想到是电器或线路方面原因引起的，立即拉闸停电，直到查明原因，妥善处理后，才合闸送电，从而杜绝了安全事故的发生。反之有可能产生电气火灾等安全事故，严重威胁着人民的生命和财产安全。

第一种现象即人外出没人在家里而未关电源又包括以下三种情况。

1.正在使用的电器，由于人有事外出，匆忙中忘记关掉电源或者关错了电源，导致人外出后的一段时间该电器还继续在用电，这样的话，即白白浪费了电能，又存在严重的安全隐患，如损坏电器，严重的还会引发火灾等等。

2.正在使用的电器，由于突然停电，人有事外出匆忙中以为关掉了电源，殊不知恢复供电后，导致人外出后的一段时间该电器还继续在用电，这样的话，即白白浪费了电能，又存在严重的安全隐患，同样会损坏电器、严重的还会引发火灾等等。

3.由于天气温度适宜，除电冰箱外，基本上不需要用电，外出就自然没有想到要去关掉这些电源，殊不知家里的所有插座和线路仍然带电。仍然存在安全隐患，如漏电，线路老化引发火灾等等。总之上述三种情况未关电源都存在安全隐患。

家庭不需用电时忘记关电源安全隐患案例

案例一：人离开后却忘了断电热毯电源引发火灾

2004年12月30日下午，长沙市荷花池巷129号某餐馆的2楼突然起火，所幸发现及时，火被迅速扑灭。经查，该餐馆中午来了客人，便将电热毯给插上电源，人离开后却忘了断电源，结果引发了火灾。（三湘都市报）

案例二：出门忘关电源烤箱引发火灾

2010年1月5日22时28分，新干县城善美路一民房发生火灾，经过消防官兵20多分钟的奋力扑救，才彻底扑灭，并抢救出价值达5万余元的药品。事后据房主称，火灾是由于自己在家烤火离开后，出门忘记关闭烤箱电源，致使烤箱上的小被褥起火而引发的。（上饶晚报）

案例三：出门忘了关电源新房损失数万元

2010年1月9日下午，一场大火将原本装饰一新的房子完全变了模样。桂东县城关镇东华社区的方先生家里上万元的电视机在墙壁上缩成一团，高档沙发靠在墙边已经面目全非。据房主方某介绍，当天下午全家人在外吃饭，其妻下午5时许离家时忘了关闭取暖器的电源，而该取暖器温控开关坏了以后是直接电源线的，因此高温引燃覆盖在上面的小棉絮继而引燃沙发酿成火灾的。（郴州日报）

案例四：忘关电源烤火炉引发大火烧光新房

2011年01月25日上午11时24分，渝北区新牌坊劲力五星城一民房突发大火，一名14岁男孩独自在家烤火时，因出门参加补习班忘关烤火炉电源引发大火，大火将新家烧得精光。（重庆晚报）

案例五：工人忘关电源电线老化引火灾

2011年5月17日零时10分许，山西太原市长风街龙堡村口附近的一处工地，由于工作人员一时疏忽，离开时忘记关掉电源，结果电线老化起火，4间活动板房被烧。（山西晚报）

解决家庭不需用电时忘记关电源的对策

（1）正确面对外出忘记关电源的现实。从上面的这些案例来看，都是因为当事人外出有事或者睡觉时，本来不需用电而忘记关掉电源才引发火灾的，事后当事人都后悔不已。其实大家都知道人离开时要及时关掉电源，如果不及时关掉电源，除了白白浪费电能外，轻则损坏正在使用的电器，重则引发火灾。“家庭不需用电时忘记关电源”这不是人的主观意愿，往往都是一种无意识的行为，遗忘是人们生活中不可避免的事情。从辩证的观点来看，记忆和遗忘是即对立又统一的，谁都不能保证自己不会遗忘任何事情，采取的对策是我们只有寻找有效途径去解决这一问题，而不是一味的自责自己的记忆不好。也有另外一种情况：有时人外出有事，到达目的地后自己才突然想起忘记关掉电源（其实有时自己已经关掉了电源，还以为没关），生怕出什么事，而使自己惶惶不可终日，这样就会心挂两头，影响办事效率和身心健康。人都有过遗忘的经历，人随时有忘记关掉电源的可能，这无可非议，面对就是。采取可靠的对策使人从害怕外出忘记关掉电源而忐忑不安中解脱出来就是。

（2）解决家庭不需用电时忘记关电源的对策。那么如何使人从害怕外出忘记关掉电源而忐忑不安中解脱出来呢？研制保安智能开关，让它象漏电开关一样普及，该开关能做到人外出有事家庭不需用电时能立即自动关掉电源（当然象电冰箱等需长时间用电的电器需另走专线，另外用一个开关控制该专线，此开关从家里总开关上端接线，本人家里就是这样安装的），人们自己即使忘记关掉电源，还有保安智能开关来把关，这样就会从根本上减少安全事故的发生，即安全又节约用电。

（3）保安智能开关设计思路。所谓保安智能开关这里是用改装后的交流接触器作主要元件，控制线路部分另加语音智能遥控开关和人体感应开关组成。将保安智能开关装在室内总大门靠门一侧墙上，当人要外出而接近保安智能开关时，该开关自带的人体感应开关将感应到人体释放的红外线转换成微弱的电信号并经放大送至该开关里面的语音智能遥控开关，使语音智能遥控开关电子线路工作电源接通并延时，该开关里面的语音智能遥控开关通过关门声和定门声辨别人们外出后，用辨别出的声音信息转换成电信号来控制交流接触器电压线圈的电压，从而控制开关主触头的开断。交流接触器电压线圈线路中装有压敏电阻和保险作防雷和过电压保护（如断总零线造成电压升高），即保护了交流接触器电压线圈，又由于电压线圈失压使交流接触器动作而断电，从而达到防雷和过电压保护的目的。同时人们外出时该开关还发出“请关好门”的语言提示，也能起到一定的防盗作用。

图1　保安智能开关原理

智能保安开关设计

（1）智能保安开关的设计要求

首先，保安智能开关要能够快速辨别人们是否真正外出；其次，一旦人们外出，保安智能开关应能立即自动关掉电源；再者，动作准确可靠，抗干扰能力强。

保安智能开关辨别人们外出的标准，人们外出的三个必要步骤：一是走到门前，近距离接近门，特征是人的身体可以释放红外线；二是关门，特征是产生关门声；三是定门，特征是产生定门声。这人们外出的三个必要步骤也就是保安智能开关辨别人们外出的标准。

（2）智能保安开关设计理念和自动控制步骤

智能保安开关采用光控和声控相结合的方法。首先将智能保安开关装在室内总大门靠门锁一侧墙上，当人们外出进行第一个步骤时，走到门前，人体感应开关将感应到人体释放的红外线转换成微弱的电信号并经放大，人体感应开关动作，使语音智能遥控开关的第一级声控电路延时接通。没有接下来的步骤时，到此为止，智能保安开关主触头并未断开（防止人们有时并不外出，而是走到门旁换鞋、搞卫生等其它情况误动作而断电）。进行第二个步骤时，随手关门，产生关门声，这时保安智能开关主触头也并未断开（因为人在家关门也是普遍现象），由于该开关里面的语音智能遥控开关第一级声控电路中的录音电路事先对关门声进行过录制，此关门声使语音智能遥控开关第二级声控电路延时接通，只有进行第三个步骤时，即人们使用防盗双保险定门，产生定门声，该定门声使语音提示电路接通，语音提示电路发出“请您关好门”的语音提示，又由于语音智能遥控开关的第二级

声控电路中的录音电路事先对定门声进行过录制，此定门声使第二级声控电路接通，断开交流接触器电压线圈线路，交流接触器主触头才断开而停电。

（3）智能保安开关工作原理及实现

保安智能开关工作原理：如图1所示保安智能开关电路。

1）防雷、过电压保护及控制电路部分。当外部电压过高时，电路会产生触发电流，电流触发双向晶闸管VS导通，使保险丝FU熔断起到保护作用，压敏电阻器MY在此电路中的主要作用是当输入电压升高时进行短路保护，保护交流接触器电压线圈KM的同时，交流接触器主触头KM断开电器产品的主电路从而起保护作用。

2）变压器和开关电源直流电路起将220V交流电转换为电子电路直流工作电源作用。

3）人体感应开关电路。人体感应开关将感应到人体释放的红外线转换成微弱的电信号，微弱的电信号使人体感应开关接通并延时才断开（时间继电器延时应设稍微长些，视实际情况而定），人在开关闭合，人走开关延时断开，语音智能遥控开关的第一级声控电路相应接通并延时才断开，使后续电路得以继续工作。

4）语音智能遥控开关。该开关里第一级和二级声控电路里分别有语音录制电路和声音识别电路。使用前该开关里第一级声控电路的录制电路对大门的关门声进行录制并保存，该开关里第二级声控电路的录制电路对大门的定门声进行录制并保存。产生关声时，声音识别电路识别出关门声，关门声使智能遥控开关的第一级声控电路接通。产生定门声时，声音识别电路识别出定门声，定门声使智能遥控开关的第二级声控电路接通。第一级声控电路接通后，第二级声控电路及语音提示电路分别得电工作。语音提示电路提示“请关好门”。第二级声控电路常闭开关K2（又叫复位开关）断开。交流接触器电压线圈断电，交流接触器主触头断开，因此当人外出时保安智能开关能立即自动关掉电源，并有“请关好门”的语言提示。

5）手动开关K1。该开关合上后，保安智能开关自动功能将不起作用。

6）复位开关K2。该开关自动断开后，需复位，下次保安智能开关自动断开功能才起作用。复位开关K2也可手动断开，手动开关K1及复位开关K2都在断开位置，交流接触器电压线圈无电压，交流接触器主触头释放而断开。