一種家用智能保安開關(guān)的設(shè)計(jì)

賀振波

國網(wǎng)湖南省電力公司郴州市北湖區(qū)供電分公司

一種家用智能保安開關(guān)的設(shè)計(jì)

賀振波

國網(wǎng)湖南省電力公司郴州市北湖區(qū)供電分公司

賀振波（1973-）男，大專。主要研究方向：供用電技術(shù)。

隨著人們生活水平的提高，一方面家用電器不斷增加，另一方面交通及信息發(fā)達(dá)，生活節(jié)奏加快，外出活動(dòng)更加頻繁，而遺忘又是不可避免的，這就導(dǎo)致了人在外出時(shí)忘記關(guān)電源也不可避免。由于電本身看不見、摸不著，它具有潛在的危險(xiǎn)性。據(jù)消防部門統(tǒng)計(jì)每年因人有事外出忘記關(guān)電源而造成的人身和火災(zāi)事故有大幅度上升的趨勢(shì)，這給人民的生命和財(cái)產(chǎn)帶來了不應(yīng)有的損失。所以家庭不需用電時(shí)忘記關(guān)電源而引發(fā)的安全隱患應(yīng)該引起高度重視。針對(duì)此情況，本文對(duì)家庭不需用電時(shí)忘記關(guān)電源的安全隱患進(jìn)行了分析，提出了一種新的解決方案。

家庭不需用電時(shí)忘記關(guān)電源的安全隱患分析

家庭不需用電時(shí)是指雖然每個(gè)家庭都有用電的需求，但每個(gè)家庭不是時(shí)時(shí)都需要用電。人總會(huì)因?yàn)橐恍┦虑槎獬?。例如外出上班、買菜、購物、旅游、走親訪友等等，這時(shí)除電冰箱外其它電器基本上都不需用電，有的長時(shí)外出甚至連電冰箱都不需用電；還有因?yàn)槊總€(gè)人都有睡覺的生理需求，除較冷較熱的天氣或其它特殊情況外，晚上睡覺時(shí)人基本上也不需用電。

家庭不需用電時(shí)分人外出時(shí)不需用電和人睡覺時(shí)不需用電兩種類型。其中人外出時(shí)不需用電包括三種情況：一種是短時(shí)外出。如上班、買菜、逛街以及各種戶外活動(dòng)等等；二種是較短時(shí)外出。如出差、旅游、探親訪友等等；三種是長時(shí)間外出。如打工、做生意、求學(xué)等等。

家庭不需用電時(shí)忘記關(guān)電源有兩種現(xiàn)象：一種是人外出沒有人在家里而忘記關(guān)電源；二種是有人在家里，但人在睡覺而沒有關(guān)電源。這兩種現(xiàn)象，使得家里的線路及電器情況沒有在自己的視聽范圍而監(jiān)管不到。例如電氣火災(zāi)前，都有一種前兆，就是電線、電器線圈、電路板因過熱首先會(huì)燒焦絕緣外皮，并散發(fā)出一種燒焦的難聞氣味。有人在家又沒睡覺情況下，人聞到此氣味時(shí)，可能想到是電器或線路方面原因引起的，立即拉閘停電，直到查明原因，妥善處理后，才合閘送電，從而杜絕了安全事故的發(fā)生。反之有可能產(chǎn)生電氣火災(zāi)等安全事故，嚴(yán)重威脅著人民的生命和財(cái)產(chǎn)安全。

第一種現(xiàn)象即人外出沒人在家里而未關(guān)電源又包括以下三種情況。

1.正在使用的電器，由于人有事外出，匆忙中忘記關(guān)掉電源或者關(guān)錯(cuò)了電源，導(dǎo)致人外出后的一段時(shí)間該電器還繼續(xù)在用電，這樣的話，即白白浪費(fèi)了電能，又存在嚴(yán)重的安全隱患，如損壞電器，嚴(yán)重的還會(huì)引發(fā)火災(zāi)等等。

2.正在使用的電器，由于突然停電，人有事外出匆忙中以為關(guān)掉了電源，殊不知恢復(fù)供電后，導(dǎo)致人外出后的一段時(shí)間該電器還繼續(xù)在用電，這樣的話，即白白浪費(fèi)了電能，又存在嚴(yán)重的安全隱患，同樣會(huì)損壞電器、嚴(yán)重的還會(huì)引發(fā)火災(zāi)等等。

3.由于天氣溫度適宜，除電冰箱外，基本上不需要用電，外出就自然沒有想到要去關(guān)掉這些電源，殊不知家里的所有插座和線路仍然帶電。仍然存在安全隱患，如漏電，線路老化引發(fā)火災(zāi)等等?？傊鲜鋈N情況未關(guān)電源都存在安全隱患。

家庭不需用電時(shí)忘記關(guān)電源安全隱患案例

案例一：人離開后卻忘了斷電熱毯電源引發(fā)火災(zāi)

2004年12月30日下午，長沙市荷花池巷129號(hào)某餐館的2樓突然起火，所幸發(fā)現(xiàn)及時(shí)，火被迅速撲滅。經(jīng)查，該餐館中午來了客人，便將電熱毯給插上電源，人離開后卻忘了斷電源，結(jié)果引發(fā)了火災(zāi)。（三湘都市報(bào)）

案例二：出門忘關(guān)電源烤箱引發(fā)火災(zāi)

2010年1月5日22時(shí)28分，新干縣城善美路一民房發(fā)生火災(zāi)，經(jīng)過消防官兵20多分鐘的奮力撲救，才徹底撲滅，并搶救出價(jià)值達(dá)5萬余元的藥品。事后據(jù)房主稱，火災(zāi)是由于自己在家烤火離開后，出門忘記關(guān)閉烤箱電源，致使烤箱上的小被褥起火而引發(fā)的。（上饒晚報(bào)）

案例三：出門忘了關(guān)電源新房損失數(shù)萬元

2010年1月9日下午，一場(chǎng)大火將原本裝飾一新的房子完全變了模樣。桂東縣城關(guān)鎮(zhèn)東華社區(qū)的方先生家里上萬元的電視機(jī)在墻壁上縮成一團(tuán)，高檔沙發(fā)靠在墻邊已經(jīng)面目全非。據(jù)房主方某介紹，當(dāng)天下午全家人在外吃飯，其妻下午5時(shí)許離家時(shí)忘了關(guān)閉取暖器的電源，而該取暖器溫控開關(guān)壞了以后是直接電源線的，因此高溫引燃覆蓋在上面的小棉絮繼而引燃沙發(fā)釀成火災(zāi)的。（郴州日?qǐng)?bào)）

案例四：忘關(guān)電源 烤火爐引發(fā)大火燒光新房

2011年01月25日上午11時(shí)24分，渝北區(qū)新牌坊勁力五星城一民房突發(fā)大火，一名14歲男孩獨(dú)自在家烤火時(shí)，因出門參加補(bǔ)習(xí)班忘關(guān)烤火爐電源引發(fā)大火，大火將新家燒得精光。（重慶晚報(bào)）

案例五：工人忘關(guān)電源電線老化引火災(zāi)

2011年5月17日零時(shí)10分許，山西太原市長風(fēng)街龍堡村口附近的一處工地，由于工作人員一時(shí)疏忽，離開時(shí)忘記關(guān)掉電源，結(jié)果電線老化起火，4間活動(dòng)板房被燒。（山西晚報(bào)）

解決家庭不需用電時(shí)忘記關(guān)電源的對(duì)策

（1）正確面對(duì)外出忘記關(guān)電源的現(xiàn)實(shí)。從上面的這些案例來看，都是因?yàn)楫?dāng)事人外出有事或者睡覺時(shí)，本來不需用電而忘記關(guān)掉電源才引發(fā)火災(zāi)的，事后當(dāng)事人都后悔不已。其實(shí)大家都知道人離開時(shí)要及時(shí)關(guān)掉電源，如果不及時(shí)關(guān)掉電源，除了白白浪費(fèi)電能外，輕則損壞正在使用的電器，重則引發(fā)火災(zāi)?！凹彝ゲ恍栌秒姇r(shí)忘記關(guān)電源”這不是人的主觀意愿，往往都是一種無意識(shí)的行為，遺忘是人們生活中不可避免的事情。從辯證的觀點(diǎn)來看，記憶和遺忘是即對(duì)立又統(tǒng)一的，誰都不能保證自己不會(huì)遺忘任何事情，采取的對(duì)策是我們只有尋找有效途徑去解決這一問題，而不是一味的自責(zé)自己的記憶不好。也有另外一種情況：有時(shí)人外出有事，到達(dá)目的地后自己才突然想起忘記關(guān)掉電源（其實(shí)有時(shí)自己已經(jīng)關(guān)掉了電源，還以為沒關(guān)），生怕出什么事，而使自己惶惶不可終日，這樣就會(huì)心掛兩頭，影響辦事效率和身心健康。人都有過遺忘的經(jīng)歷，人隨時(shí)有忘記關(guān)掉電源的可能，這無可非議，面對(duì)就是。采取可靠的對(duì)策使人從害怕外出忘記關(guān)掉電源而忐忑不安中解脫出來就是。

（2）解決家庭不需用電時(shí)忘記關(guān)電源的對(duì)策。那么如何使人從害怕外出忘記關(guān)掉電源而忐忑不安中解脫出來呢？研制保安智能開關(guān)，讓它象漏電開關(guān)一樣普及，該開關(guān)能做到人外出有事家庭不需用電時(shí)能立即自動(dòng)關(guān)掉電源（當(dāng)然象電冰箱等需長時(shí)間用電的電器需另走專線，另外用一個(gè)開關(guān)控制該專線，此開關(guān)從家里總開關(guān)上端接線，本人家里就是這樣安裝的），人們自己即使忘記關(guān)掉電源，還有保安智能開關(guān)來把關(guān)，這樣就會(huì)從根本上減少安全事故的發(fā)生，即安全又節(jié)約用電。

（3）保安智能開關(guān)設(shè)計(jì)思路。所謂保安智能開關(guān)這里是用改裝后的交流接觸器作主要元件，控制線路部分另加語音智能遙控開關(guān)和人體感應(yīng)開關(guān)組成。將保安智能開關(guān)裝在室內(nèi)總大門靠門一側(cè)墻上，當(dāng)人要外出而接近保安智能開關(guān)時(shí)，該開關(guān)自帶的人體感應(yīng)開關(guān)將感應(yīng)到人體釋放的紅外線轉(zhuǎn)換成微弱的電信號(hào)并經(jīng)放大送至該開關(guān)里面的語音智能遙控開關(guān)，使語音智能遙控開關(guān)電子線路工作電源接通并延時(shí)，該開關(guān)里面的語音智能遙控開關(guān)通過關(guān)門聲和定門聲辨別人們外出后，用辨別出的聲音信息轉(zhuǎn)換成電信號(hào)來控制交流接觸器電壓線圈的電壓，從而控制開關(guān)主觸頭的開斷。交流接觸器電壓線圈線路中裝有壓敏電阻和保險(xiǎn)作防雷和過電壓保護(hù)（如斷總零線造成電壓升高），即保護(hù)了交流接觸器電壓線圈，又由于電壓線圈失壓使交流接觸器動(dòng)作而斷電，從而達(dá)到防雷和過電壓保護(hù)的目的。同時(shí)人們外出時(shí)該開關(guān)還發(fā)出“請(qǐng)關(guān)好門”的語言提示，也能起到一定的防盜作用。

圖1　保安智能開關(guān)原理

智能保安開關(guān)設(shè)計(jì)

（1）智能保安開關(guān)的設(shè)計(jì)要求

首先，保安智能開關(guān)要能夠快速辨別人們是否真正外出；其次，一旦人們外出，保安智能開關(guān)應(yīng)能立即自動(dòng)關(guān)掉電源；再者，動(dòng)作準(zhǔn)確可靠，抗干擾能力強(qiáng)。

保安智能開關(guān)辨別人們外出的標(biāo)準(zhǔn)，人們外出的三個(gè)必要步驟：一是走到門前，近距離接近門，特征是人的身體可以釋放紅外線；二是關(guān)門，特征是產(chǎn)生關(guān)門聲；三是定門，特征是產(chǎn)生定門聲。這人們外出的三個(gè)必要步驟也就是保安智能開關(guān)辨別人們外出的標(biāo)準(zhǔn)。

（2）智能保安開關(guān)設(shè)計(jì)理念和自動(dòng)控制步驟

智能保安開關(guān)采用光控和聲控相結(jié)合的方法。首先將智能保安開關(guān)裝在室內(nèi)總大門靠門鎖一側(cè)墻上，當(dāng)人們外出進(jìn)行第一個(gè)步驟時(shí)，走到門前，人體感應(yīng)開關(guān)將感應(yīng)到人體釋放的紅外線轉(zhuǎn)換成微弱的電信號(hào)并經(jīng)放大，人體感應(yīng)開關(guān)動(dòng)作，使語音智能遙控開關(guān)的第一級(jí)聲控電路延時(shí)接通。沒有接下來的步驟時(shí)，到此為止，智能保安開關(guān)主觸頭并未斷開（防止人們有時(shí)并不外出，而是走到門旁換鞋、搞衛(wèi)生等其它情況誤動(dòng)作而斷電）。進(jìn)行第二個(gè)步驟時(shí)，隨手關(guān)門，產(chǎn)生關(guān)門聲，這時(shí)保安智能開關(guān)主觸頭也并未斷開（因?yàn)槿嗽诩谊P(guān)門也是普遍現(xiàn)象），由于該開關(guān)里面的語音智能遙控開關(guān)第一級(jí)聲控電路中的錄音電路事先對(duì)關(guān)門聲進(jìn)行過錄制，此關(guān)門聲使語音智能遙控開關(guān)第二級(jí)聲控電路延時(shí)接通，只有進(jìn)行第三個(gè)步驟時(shí)，即人們使用防盜雙保險(xiǎn)定門，產(chǎn)生定門聲，該定門聲使語音提示電路接通，語音提示電路發(fā)出“請(qǐng)您關(guān)好門”的語音提示，又由于語音智能遙控開關(guān)的第二級(jí)

聲控電路中的錄音電路事先對(duì)定門聲進(jìn)行過錄制，此定門聲使第二級(jí)聲控電路接通，斷開交流接觸器電壓線圈線路，交流接觸器主觸頭才斷開而停電。

（3）智能保安開關(guān)工作原理及實(shí)現(xiàn)

保安智能開關(guān)工作原理：如圖1所示保安智能開關(guān)電路。

1）防雷、過電壓保護(hù)及控制電路部分。當(dāng)外部電壓過高時(shí)，電路會(huì)產(chǎn)生觸發(fā)電流，電流觸發(fā)雙向晶閘管VS導(dǎo)通，使保險(xiǎn)絲FU熔斷起到保護(hù)作用，壓敏電阻器MY在此電路中的主要作用是當(dāng)輸入電壓升高時(shí)進(jìn)行短路保護(hù)，保護(hù)交流接觸器電壓線圈KM的同時(shí)，交流接觸器主觸頭KM斷開電器產(chǎn)品的主電路從而起保護(hù)作用。

2）變壓器和開關(guān)電源直流電路起將220V交流電轉(zhuǎn)換為電子電路直流工作電源作用。

3）人體感應(yīng)開關(guān)電路。人體感應(yīng)開關(guān)將感應(yīng)到人體釋放的紅外線轉(zhuǎn)換成微弱的電信號(hào)，微弱的電信號(hào)使人體感應(yīng)開關(guān)接通并延時(shí)才斷開（時(shí)間繼電器延時(shí)應(yīng)設(shè)稍微長些，視實(shí)際情況而定），人在開關(guān)閉合，人走開關(guān)延時(shí)斷開，語音智能遙控開關(guān)的第一級(jí)聲控電路相應(yīng)接通并延時(shí)才斷開，使后續(xù)電路得以繼續(xù)工作。

4）語音智能遙控開關(guān)。該開關(guān)里第一級(jí)和二級(jí)聲控電路里分別有語音錄制電路和聲音識(shí)別電路。使用前該開關(guān)里第一級(jí)聲控電路的錄制電路對(duì)大門的關(guān)門聲進(jìn)行錄制并保存，該開關(guān)里第二級(jí)聲控電路的錄制電路對(duì)大門的定門聲進(jìn)行錄制并保存。產(chǎn)生關(guān)聲時(shí)，聲音識(shí)別電路識(shí)別出關(guān)門聲，關(guān)門聲使智能遙控開關(guān)的第一級(jí)聲控電路接通。產(chǎn)生定門聲時(shí)，聲音識(shí)別電路識(shí)別出定門聲，定門聲使智能遙控開關(guān)的第二級(jí)聲控電路接通。第一級(jí)聲控電路接通后，第二級(jí)聲控電路及語音提示電路分別得電工作。語音提示電路提示“請(qǐng)關(guān)好門”。第二級(jí)聲控電路常閉開關(guān)K2（又叫復(fù)位開關(guān)）斷開。交流接觸器電壓線圈斷電，交流接觸器主觸頭斷開，因此當(dāng)人外出時(shí)保安智能開關(guān)能立即自動(dòng)關(guān)掉電源，并有“請(qǐng)關(guān)好門”的語言提示。

5）手動(dòng)開關(guān)K1。該開關(guān)合上后，保安智能開關(guān)自動(dòng)功能將不起作用。

6）復(fù)位開關(guān)K2。該開關(guān)自動(dòng)斷開后，需復(fù)位，下次保安智能開關(guān)自動(dòng)斷開功能才起作用。復(fù)位開關(guān)K2也可手動(dòng)斷開，手動(dòng)開關(guān)K1及復(fù)位開關(guān)K2都在斷開位置，交流接觸器電壓線圈無電壓，交流接觸器主觸頭釋放而斷開。

結(jié)束語

保安智能開關(guān)的設(shè)計(jì)需要考慮的因素很多，文章介紹的保安智能開關(guān)的設(shè)計(jì)思路能較好地滿足家庭不需用電時(shí)立即關(guān)掉電源的需要。實(shí)際產(chǎn)品會(huì)有不同的設(shè)計(jì)方法和思路，并且在實(shí)現(xiàn)上也有著難易之分，具體采用那種設(shè)計(jì)方法和思路需根據(jù)實(shí)際要求和性價(jià)比來選擇。