感应水龙头的原理

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【关键字】开题报告

感应式水龙头开题报告,

篇一：水龙头开题报告

开题报告

多功能水龙头设计

一、选题的背景、意义

水资源是根底自然资源，同时也是战略性经济资源，是综合国力的有机组成部分，水资

源正日益影响全球的环境与发展。推行节约用水政策，加强水资源的管理和合理利用，是缓

解水资源危机、减轻环境污染、促进经济和社会持续发展的重要措施，也是现阶段全球共同

关注和各国政府的重点议题之一。[1]水资源极度紧缺和严重浪费现象并存是我国现阶段存

在的主要问题。

专家指出，造成这种状况有以下几种主要原因：

一是人们对节水的重要性、紧迫性和长期性缺乏足够的认识。长期以来人们把谁看作取

之不尽、用之不竭的可再生资源，水成为最廉价的资源。由于人们缺乏科学、正确的节水观

念，没有把节水放在突出位置，浪费水、污染水环境的现象严重。

二是重复利用率低。全国工业用水重复利用率不到55℅，而发达国家则为75℅-85℅；

农业灌溉用水利用率只有40℅左右，远低于发达国家70℅-80℅的水平。

三是节水产品使用量少，用水效率普遍较低。例如6升坐便器长期得不到有效推广应用，

而12升坐便器却成为家庭主流，宝贵的水资源被毫无必要地白白浪费掉。有人士提出：如

果人类不从现在节约水资源，保护人类，人类看到的最后一滴水将是自己的眼泪。而节约水

资源的重要途径就是水龙头，节水水龙头应运而生。水龙头是截止或调节（通过管子的）水

流量的开关；“节水水龙头”是通过使用起泡器等装置减缓水流的速度或改变开关方式，以达

到节水的目的。

经过多年发展，水龙头的设计，不单单关注在外形设计，而转变到更加专业的领域，种

类变得更多样化，设计也变得更人性化，消费者也由以往单纯地关注价格开始注重环保健康、

设计角度、品牌意识。同时水龙头的设计越来越受到社会的重视，水龙头的专业分支化也越

来越明显。

二、相关研究的最新成果及动态

（一）水龙头的市场分析

1．水龙头的市场现状

应当看到，虽然目前我国节水型水龙头的种类较以前相比有了较大的改观，生产厂家也

较多，但大多数处于简单模仿国外产品的低水平重复开发阶段，若要真正使节水工作落到实

处．还要在以下几个方面进行改进[2]：

（1）节水高效化

节水性能是水龙头最主要的性能之一，今后的发展要着眼于以下两点：一、继续提高以

减少无效水损失量为特点的水龙头的实际节水效果。如自动水龙头通过自动启闭可避免常流

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水现象，但如果同时附设手动关闭装置，则可以使某些用不了所给水量

的使用者提前关闭龙头，节水效果更佳。二、充分研究各种用承器具的用水特点，加大

具有节水内涵的水龙头的研制力度。目前这种水龙头的开发研制还非常有限，亟待加强。

（2）结构简单化

水龙头(尤其用于公共场所时)简单耐用才具有持续的生命力。因此，一方面必须提高节

水效率，另一方面又不得不面对市场对结构简单、经久耐用水龙头的迫切需求，对业内人士

而言，这是一项极具挑战性的工作。目前我国工艺技术相对落后，与世界先进水平相比，

这方面差距还很大。

（3）品种多样化

目前监管部门虽然只推荐使用陶瓷阀芯水龙头．但并不意味着排斥其他类型水龙头的存

在。以螺旋升降式水龙头为例，如果有效克服了“跑、冒、漏”现象，耐用性能也能赶超其他

类型的水龙头，那么经过评审，就可以重新进入市场参与竞争，某些发达国家的螺旋升降式

水龙头就未被淘汰。因此，倡导百花齐放、百家争鸣，鼓励科技创新，才能发展民族工业，

尽快缩小与世界先进水平的差距。

（4）设计人性化

现代都市人的需求是全方位、多元化的，尤其强调细节与品质。水龙头的设计必须体现

这一主题，如和谐的色彩搭配；丰富的造型设计；适当的出流高度；令人倍感舒适的出流角

度等等。

（5）经济合理化

节水型水龙头的普及，质优价廉是可靠保障。企业应不断改革工艺、加强管理以降低成

本。另外，政府的扶持、引导和鼓励，也有利于水龙头产业的经济不断趋于合理化。

2．现有的水龙头

目前，市场上的水龙头款式多样，花样繁多，主要有：

（1）按材料来分，可分为SUS304不锈钢、铸铁、全塑、全铜、合金材料[3]水龙头，

高分子复合材料水龙头等类别。（如图1-1到图1-5）

图1-1SUS304不锈钢水龙头图1-2铸铁水龙头

图1-3全塑水龙头图1-4全铜水龙头

图1-5合金材料水龙头

（2）按功能来分，可分为面盆、浴缸、淋浴、厨房水槽水龙头。（如图2-1到图2-4）

图2-1面盆水龙头图2-2浴缸水龙头

图2-3淋浴水龙头图2-4厨房水槽水龙头

（3）按结构来分，又可分为单联式、双联式和三联式等几种水龙头。另外，还有单手

柄和双手柄之分。单联式可接冷水管或热水管；双联式可同时接冷热两根管道，多用于浴室

面盆以及有热水供应的厨房洗菜盆的水龙头；三联式除接冷热水两根管道外，还可以接淋浴

喷头，主要用于浴缸的水龙头。单手柄水龙头通过一个手柄即可调节冷热水的温度，双手柄

则需分别调节冷水管和热水管来调节水温。（如图3-1到图3-5）

图3-1单联式水龙头图3-2双联式水龙头

图3-3三联式水龙头

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图3-4单手柄水龙头图3-5双手柄水龙头

（4）按开启方式来分，可分为螺旋式[4]、扳手式、抬启式[4]和感应式[5]等。螺旋式

手柄打开时，要旋转很多圈；扳手式手柄一般只需旋转90度；抬启式手柄只需往上一抬即

可出水；感应式水龙头只要把手伸到水龙头下，便会自动出水。另外，还有一种延时关闭的

水龙头，关上开关后，水还会再流几秒钟才停，这样关水龙头时手上沾上的脏东西还可以再

冲干净。（如图4-1到图4-4）

图4-1旋转式开关图4-2扳手式开关

图4-3抬启式开关图4-4感应式开关

（5）按阀芯来分，可分为橡胶芯、陶瓷阀芯和不锈钢阀芯等几种。影响水龙头质量最

篇二：感应式水龙头的设计

诚信声明

本人声明：

本人所提交的毕业设计（论文）《感应式水龙头的设计》的所有材料是本人在指导教师

指导下独立研究、写作、完成的成果，设计（论文）中所引用他人的无论以何种方式发布的

文字、研究成果，均在设计（论文）中加以说明；有关教师、同学和其他人员对我的设计（论

文）的写作、修订提出过并为我在设计（论文）中加以采纳的意见、建议，均已在我的致谢

辞中加以说明并深致谢意。

本设计（论文）和资料若有不实之处，本人承担一切相关责任。特此申明。

本人签名：年月日

I

毕业设计（论文）任务书

1．设计（论文）的主要任务及目标

感应式水龙头的设计可给人们带来许多生活中的便利，它无需接触水龙头任何部位，出

水与关水由感应器自己完成可有效避免交叉感染和各种不便，同时在感应范围内自动出水，

用完自动关水也起到了节约用水，防止浪费的作用。是现时代人们普遍欢迎的设计。

全自动感应水龙头安装方便、灵敏度高、抗干扰能力强，使用寿命长，发出光均匀稳定。

发出的二极管光为不可见光，当发出光被某一信号调制后，只有专门的解调电路才能收到。

它可在强光下工作，给人们的生活带来了极大的方便，已成为人们日常生活中必不可少的必

需品，而且大大地扩展了原先水龙头的功能。因此，研究红外线控制自动水龙头及其应用，

有着非常重要的意义。

本毕业设计自动感应水龙头基于红外线反射原理，由红外发射电路、红外接收放大电路、

控制电路、电磁阀、电源等组成。当人或事物靠近时，自动产生控制信号，继电器动作，使

电磁阀得电吸合从而自动打开水源；反之则自动关闭水源。与传统供水设施相比，能够提高

水资源的使用效率。使用方便，且由于不需要用手接触水龙头，避免了病菌的传播。系统电

路设计简单实用，可以广泛用于商场、学校、办公大楼等人员密集场所。

本次设计红外线自动控制水龙头整个控制过程分为5个模块，系统由多谢振荡器调幅红

外、红外接收、电压放大、音频译码、电磁阀动作等模块组成。2．设计（论文）的基本要

求和内容

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水龙头采用了反射式红外传感器。红外线的发射和接收一般使用红外发光二极管和红外

接收管来完成。当有物体靠近时，一部份红外光被发射到接收管。反射式红外传感器。红外

线水龙头控制电路包括发射电路和接收译码控制电路。其中发射电路由多谐振荡器和红外发

射二极管；接收电路包括红外接收管D1和D2、运算放大器LM741）、音频译码器（LM567）、

继电器K、电源电路等组成。

发射电路中，多谐振荡器由IC（555）和R0.R1和C7等组成。其振荡频率为f=1.44/（R0+2R1）

C7，振荡输出信号驱动TLN104型的LED1~LED3工作，从而产生红外脉冲调制波。接收电路

中红外接受头D1.D2与发射中的发射管相匹配，采用TLN104型。

设计（论文）题目：感应式水龙头的设计

红外脉冲调制经D1.D2接收管转换成电信号，经C1藕合至LM741，再经C2输入到LM567

的第3管脚，经识别译码，使得中心频率f=1/1.1R6C3与红外调制频率40KHZ一致，使第8

管脚输出为低电平，又经反相后，驱动VT2导通，继电器因控制有信号触发而有交流输出。

当有人洗手将红外光束遮挡时，相应的D1.D2因接收到光信号而进行光电转换，从而使

LM567因有信号输入而在第8脚输出为低点平，经反相VT2导通，继电器吸合，交流电压

被接通，从而使水龙头的电池阀动作，水源打开。3．主要参考文献

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制作》[M].中国电力出版社,XX.

III

4．进度安排

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感应式水龙头的设计

摘要

本文所介绍的全自动感应式水龙头的设计基于红外线反射原理，由红外发射电路、红外

接收放大电路、控制电路、电磁阀、电源等组成。当人或事物靠近时，自动产生控制信号，

继电器动作，使电磁阀得电吸合从而自动打开水源；反之则自动关闭水源。与传统供水设施

相比，能够提高水资源的使用效率。使用方便，且由于不需要用手接触水龙头，避免了病菌

的传播。系统电路设计简单实用，可以广泛用于商场、学校、办公大楼等人员密集场所。

关键词:传感器，红外线，自动控制，信号

V

篇三：毕设给水开题报告

附件B：

毕业设计（论文）开题报告

1、课题的目的及意义（含国内外的研究现状分析或设计方案比较、选型分析等）

1.1课题目的

随着给水事业的飞速发展，给水厂及配套管网设计工作的重要性日渐凸显，设计步骤的

规范化建设和设计方法的创新性研究势在必行。近年来，许多研究人员对给水工程的设计方

法及技巧进行了多方面的研究探索，摸索出一些新的设计方法、开发出许多计算软件，取得

了一定的进展。因此本次毕业设计旨在通过独立完成给水工程的设计计算及图纸绘制等工作

达到以下目的：

（1）掌握城镇给水处理厂及给水管网设计基本步骤，复习消化所学课程内容；

（2）掌握给水处理厂各处理构筑物形式的选择方法与工艺设计计算方法，给水处理厂

平面布置与高程设计的原则和方法，具备足够的独立设计能力；

（3）掌握专业软件及手绘设计与制图的基本技能；

（4）提高综合运用所学理论知识、独立分析和解决实际工程问题的能力。

1.2课题意义

给水工程是为满足城乡居民及工业生产等用水需要的各项构筑物和输配水管网组成的

系统，包括取水构筑物、水处理构筑物、泵站、输配水管渠及管网及调节构筑物五部分。其

任务是自选定的水源取水，按照用户对水质的需求对原水进行处理，将处理达标后的水量提

升到要求的高度和供水压力，最终将清水输送至各用水点，以满足国民经济及社会发展的需

要，部分多余的水量进入调节构筑物，以达到贮水和调节水量的目的。

净水厂是给水工程的核心部分，是控制、净化水质的关键部位。其设计内容包括处理工

艺流程选择、构筑物选型、运行参数选用、操作管理、监控水平确定及水厂总体布置等方面。

通常情况下，给水管网在给水工程建设中所占投资较大，约占总投资的60%～80%，通过系

统的合理设计及运行管理，可以有效节约工程投资，提高企业经济效益和现代化科学技术水

平。但值得一提的是，给水管网设计中涉及到的影响因素较多，如何最优地确定设计参数，

使系统在满足用户要求的前提下，达到投资及运行费用最省是给水管网设计及管理人员所面

临的实际问题。

本选题系重庆市某县城供水工程设计，工程内容充实全面，难度适中，专业覆盖面广。

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通过本选题毕业设计，可进一步掌握给水系统方案选择、流程组合，给水工程全面系统的设

计方法、表达方式等内容，对专业课程进行系统的实践训练。为将来从事本专业的工程设计、

科研及运行管理等工作奠定坚实的根底。[1]

1.3国内外研究现状分析

随着社会的经济技术的快速发展，我们国家的给水事业也有一定的发展，但是，多年来，

我们只重视水厂建设和提高供水普及率，忽视了给水管网的科学管理、合理布局，使得

管网处于无序发展状态，导致管网缺口大、投资少、欠帐多，进而使我国城市管网压力不平

衡、事故发生率高、漏失严重、电耗多、“二次污染”严重以及产销差异大。即是一下三点。

对于现行的给水管网提出了新的挑战，用户对供水安全性的要求提高，供水效益亟待提高，

管网运行要求管网布局合理。对于目前的给水管网的问题，有两种方式解决。城市管网的建

模和进行分区都是目前有

效的方式。

第一种，城市管网的建模，有一下几点理由：①给水管网建模的可行，随着遥测远传

设备价格的下降，SCADA系统和优化调度系统和GPS、GIS、MIS及OA等系统走向成熟，大

型系统的控制和管理水平也有所提高；优化技术、模拟技术与计算机技术的发展，为模拟大

型的动态变化的给水管网系统提供了条件.②国家政策支持，我国政府十分重视城市根底设

施建设。“十二五“期间对水务的总投资将超过l9000亿元。③可以有效的建立给水管网的星

系系统，如电子地图维护管理、管网根底资料维护管理、管网的查询、统计、计算和分析、

优化调度、管网的规划设计、管网故障分析与处理、历史资料管理、系统维护管理、办公自

动化管理。④可以分析给水管网的供水、流向和爆管和关阀等情况，还可以进行动态调度

的模拟。

与此同时对于管网模型的建立还存在一些挑战：①模型的动态模拟缺乏长效性：由于

我国城市发展迅速．给水管网不断扩展．用水量布局不断变化，管网的拓扑结构、节点流量

不断更新。而目前所建的模型还不能适应主要参数不断变化的状态．模型的动态模拟缺乏长

效性．对其推广应用造成一定影响．②模型指导城市供求区块化亟待研究：随着城市的扩

张，供水范围增加，必然要实行区块化供水，实行区块化供水是降低电耗、降低漏耗、提高

供水效益的重要途径，这已被国内外少数城市的实践所验证。对于如何使用给水管网模型指

导城市供水区块化的问题．还需进行深入研究。③管网水质分析的复杂性：我围建设部对

36个重点城市的调查发现。从管网到水龙头的水质合格率降低了10％。目前对管网水质的

分析及事故追踪还未得到很好的解决．管网水力水质模型是水力模型的延伸。这是一个非常

复杂的课题．也未得到较好的解决。利用GIS技术对城市给排水管网进行管理，在国内正处

于起步及开始快速发展阶段，北京、广州、深圳、中山、清远、福州等城市已使用该类信息

系统进行管理。

第二种，对管网进行分区。要保证对于山地城市的管网的合理建造和安全运行，都是很

大的挑战，山地城市依山而建，山地城市因山地地貌特征，用地紧张，人口密度较高，气候

水文条件特殊等原因。山地城市给水管网与平原城市有较大的区别，首先是高差大，管网整

体耗能，低区管道压力大，易爆管，其次管网延伸很长，可靠性低，相对于平原城市，基建

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投资大。为了更合理的布置山地城市，很多学者也对城市管网的布置发表了自己的看法，有

的学者根据自己的经验，谈到，山地城市有适宜重力流输水的条件，充分利用水高位差，选

择最短的路线，若重力输水管线地形高差较大时，应在适当位置跌水井或减压阀；如需要

[7][6][3][2][4][3][2][1]

加压输水时，当水源和给水区高差很大时，可将压力输水管分成几级，每级有单独的泵

站，组成多级输水系统，至于加压泵站的位置、增压方式和增压级数，应通过技术经济比较

确定。对于山地城市的管网分区的经济比选，王圃，杨其文等建立了分区优化的模型，分区

供水优化模型的目标式是管网造价年折算值、二泵站年平均动力费用、中途加压泵站年动力

费用、中途加压泵站的设备投资费用和土建投资费用之和的最小值，模型的约束条件是水力

约束条件，水源力量约束，节点的压力约束、中途加压泵站扬程非负约束和管径规格要求约

束。学者对模型进行分析，发现需要解决的两个问题是管网参数（Dij，Hi）优化问题和泵站

扬程（Z,H)优化问题，计算方法采用分层协调求解算法。

对于分区，除了一般概念的管网并联和串联分区之外，还有一种新概念的分区，是将现

有的管网系统改造成若干区域，实现分区供水，实施区域管理，就好像是一个专业的学生分

为几个班来管理一样，这种分区为了保证供水的安全性，各个区域都有应急管道连接。分区

使得管网的供水管和配水管都功能明确，各区域进水点少。[10][7][8]分区的好处是①给水

管网系统发展规划。可掌握各个区域的水量，易计算分配水量、布置管道、计算管径等；明

确各管路的功能及重要性，便于提出旧管道的改建方案。②控制水压。根据安装在区域边

界和区域末梢的仪表数据，调整进水管线上的控制阀，可方便准确地控制压力，均衡管网水

压，实现管网低压供水，从而减少漏失量并节省能耗。③控制水质。余氯是管网水质的主

要控制指标，通过余氯监测仪可了解区域内余氯含量，通过区域内加氯可均衡管网余氯含量；

当管道清洗后恢复使用时可能会导致浊度增加，分区可将其控制在某一区域；当管网受“二

次污染”时，易于追查水质变化的原因，减小影响范围。④减小供水产销差。区域计量是管

网分区的主要目的，可有效减小供水产销差，提高经济效益。

对于水安全，国外的学者[10-12]是这么认为的，水安全是在可接受程度下水的质与量，

能满足健康、生命、生产以及生态需要，并确保人类和生态系统的健康；并可承受其对人类

生命健康、自然生态环境以及社会经济造成的危害和风险。水安全要素主要为：(1)水资源

安全；(2)生态健康；(3)人类健康；(4)水根底设施安全；(5)水治理。在关注水资源安全、生

态健康、人类健康和水治理的时候的同时还应该关注着水根底的安全。其中一方面就是给水

管网的供水安全性，国外的的技术比中国快了很多。

GIS是计算机科学同地学相结合的一个产物，是一种基于地图的管理信息系统。GIS技

术主要包括数据库管理系统(DRMs)和算机辅助设计(CAD)2个软件技术，并附加对空间数据

进行管理和分析的专用函数。DBMs和CAD软件的功能主要表现在能够采用数字化的形式，

采集和管理地理要素及其属性数据，并通过建立拓扑关系去明确定义它们之间的空间联系。

它所拥有的图形用户界面(GUI)，允许用户在可视化的地图上显示和操作数据。其信息处理

的方式主要图形方式，它直观醒目，地理要素的分布及彼此之间的拓扑关系一目了然。GIS

提供的专用函数可用来进行测量、坐标变换、图像生成、属性修改、新对象创建、曲线平滑

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处理、

统计分析、拓扑叠加、地形表面操作、网络分析等。另外许多GIS产品还提供了强大的

宏语

[13]。针对给水管网的管理和运行调度，在国外特别是美国已普遍使用利用GIS技术来

获取和管理给水管网的空间信息和属性信息，并通过地理建模来实现多种高级空间分析和提

供决策支持。

对于城市的分区，高差大，则有我们通常说的分区，分区确实对于给水管网的节能维护

和运行有很多好处，国外也通常采用，对于经济比选时建立的模型，其中一个子问题，管径

优化设计的问题，这个问题式是一个非线性混合整数规划问题[14]，其解法有神经网络法、

模拟退火算法、遗传算法等。对于新概念的“分区”国外起步于20世纪80年代，也有很多大

城市采用此种分区，英国伦敦的给水管网被改造为16个区域，日本东京的管网由50多个

区域组成，大阪的管网有18个区域[15]。对于国外普遍应用这种分区主要原因还是地形，

中国的大部分是山地，而美国多是平原，平原的管网高差不是很大，困难之处在于供水范围

较大，所以此种分区正好使用，应用也比较广。在于对于这种分区不止用于新的城市建设中，

还可以用于已建的管网改造。在城市扩张的过程中，供水管网的压力不断增大，如果采用统

一的供水管网，供水可靠性提高，但是，这种管网必然会有高压段，高压段既耗能又伤害管

材，还增加了爆管的可能性。所以在我国的平原城市，当供水范围大时，可以采用这种方式。

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2、课题任务、重点研究内容、实现途径

2.1课题任务：

任务1：完成西南某山地城镇供水工程设计（条件一）

某县城位于西南山地丘陵地区，乌江左岸。近年来城市建设快速发展，人口急剧增长，

XX年县城常驻人口8.0万人，XX年规划人口10万，2020年规划人口13万。水量快速增长

导致供需矛盾日益突出。水源有距离城区10km的泉水(Ⅰ类水体)和乌江（Ⅰ类水体）县城现

有水厂及管网建于1970年代初，设施陈旧，制水水质差，管网老化，漏损率高，无法满足

水量及水质要求

根据上级有关部门批准的设计任务书，在某城市进行供水工程建设。要求完成该供水工

程设计。即取水工程、城区输配水管网工程、净水厂工程。设计应符合国家现行规范的规定。

2.2重点研究内容：

在毕业设计过程中，应根据条件完成供水工程设计，绘制图纸不少于6张（以A1计），

其中手绘图不得少于2张，其它可采用计算机CAD绘制，达到施工图深度的图纸不少于2

张。编制说明书、计算书1份（3～3.5万字）。并完成专业相关的文献综述及译文。

2.3实现途径：

本课题为工程实践结合科研，课题根底资料齐全，内容详实。学校统一安排相关的配套

经费、教室、文献资料等，学院配备一定数量的个人电脑及指导老师，可满足学生完成毕业

设计要求。

通过教师指导学生独立完成的方式实现本毕业设计。毕业设计为专业知识的综合训练，

牵涉到专业知识、建筑制图及计算机操作等多方面能力。学生已充分熟悉并掌握相关专业课

程基本知识，具备手工、计算机制图及文本编辑的基本能力，可独立完成图纸绘制及文本制

作。

3、进度计划

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