在高层或功能复杂的建筑中, 受建筑功能布局限制, 建筑物的厕所、盥洗室、浴室等有水房间需要布置在餐厅、厨房、变配电室、发电机房、电梯机房、水池、游泳池等有严格卫生要求或防潮要求用房的直接上层, 为了满足规范要求, 建筑专业经常会在这些位置设置“硬吊顶”的双层板结构。

　　 在“硬吊顶”内要采取排水设施以防止管道损坏形成的积水, 这些位置一般较为重要, 位置隐蔽, 操作空间狭小, 如能及早发现管道损坏漏水可以及早采取措施, 有效减少二次灾害的发生。传感器型地漏的应用将有助于及早发现问题, 实现对控制对象的有效监控。

　　 传感器型地漏既是地漏, 能够满足正常的排水功能, 又是传感器, 可以将有水需要排出的信息自动传出, 向控制中心报警有泄漏, 需要尽快人工干预, 是机电合一的产品。图1和图2分别为典型的翻斗型传感器元件和磁性防干涸翻斗式传感器型地漏。

　　 无水流入时翻斗处水平状态, 干簧管因距离磁铁较远而断开、电路呈0。液体进入翻斗, 即使是流量很小, 也会积攒在翻斗内, 达到一定量时翻斗翻转, 干簧管因磁铁靠近而接通, 电路呈1。倒水后翻斗恢复平衡状态, 干簧管再次断开, 电路呈0。翻斗随水的流入而不断摆动, 干簧管随之接通和断开, 呈0和1交替电路。翻斗的摆动频率, 即电路0和1交替频率和通过地漏的水流量呈正比, 这样就成为翻斗式流量计型传感器。如果落入的水量过大, 翻斗就回不到平衡状态, 而发生小幅度的摆动或处在倾斜状态, 此时干簧管的电路处于常接通状态, 保持为1。翻斗型传感器是在监控对象——“水”的重力作用下工作的传感器, 第一能监控无压液体的空间状态, 是否有无压液体流入翻斗;第二能监控无压液体流入翻斗的起始时间和延续时间, 由控制器从空间维度和时间维度来判断正常与否, 进而达到完善给排水智能化的目的。

　　 以翻斗式传感器为核心部件, 加上地漏本体结构, 即可组成磁性防干涸翻斗式传感器型地漏 (见图2, 下称传感器型地漏) 。传感器型地漏有DN50、DN75、DN100和DN150多种规格, 如果需要对控制对象进行有效监控, 只需要将其干簧管的导线连接到无线模块, 把将含有该传感器型地漏编号以及该传感器型地漏在排水过程中发出0和1的数据信息转化为无线电信号传递给监控中心。即使在普通应用场所, 不需要设置干簧管, 该地漏仍然有许多特点可以广泛使用。

　　 (1) 配置磁性防干涸机构, 对保证翻斗回到水平状态和构成有效的机械防干涸, 是十分必要的。这是因为水斗内的水必须达到这样的水量, 所形成的力矩大于配重和磁铁的吸引力所形成的力矩, 才能够使磁铁分离, 而磁铁间的吸引力随距离增加迅速下降, 和胡克定律相反。因此翻斗向下翻侧的幅度就大很多, 而后向上摆动的角度也大, 最后磁铁间的吸引力因距离变小而加大, 而能吸引在一起, 回到水平状态, 也强化了机械防干涸, 避免了翻斗在排水后张开不能封闭漏斗排水口的现象。因为平时地漏的翻斗处于水平状态, 封闭管道, 可以有效减少地漏配置的存水弯中水封的蒸发损失, 防止水封干涸兼有防溢作用。

　　 (2) 按《建筑给水排水设计规范》 (GB 50015—2003, 2009年版, 以下简称“建水规”) 要求“必须在排水口以下设存水弯”^[1], 如图3所示。由于翻斗和漏斗之间的缝隙很小, 储存在存水弯管内的水很难从流入端和地漏这一端蒸发, 而流出端管道内湿度比较高, 也不容易蒸发;如果流出端出现负压, 抽吸存水弯管内的水, 造成流入端水面下降, 该地漏的机械防干涸阻止空气进入, 这样在流入端就出现负压, 可减少流入端水面下降的幅度。正如“建水规”提出“应优先采用具有防涸功能的地漏, 目前研发的防涸地漏中, 以磁性防干涸较为新颖实用, 地面有积水时能利用水的重力打开排水, 排完积水后能利用永磁铁磁性自动恢复防干涸, 且防涸性能好, 故予以推荐”^[1]。

　　 (3) 自清能力强。如果地面积水量大, 翻斗就呈倾斜状态, 形成流畅的排水通道而不是存水弯, 并且得到冲洗;当水量不大时, 即使是涓涓细流, 它就会以摆动的方式排水, 相当于簸箕在不停地摆动过程中得到自来水的冲洗, 因此它的自清能力可达100%。

　　 (4) 防返溢。下水道一旦发生返溢, 排水从漏斗下部顶压翻斗, 翻斗与地漏内侧面形成密封, 阻止管道的水向上返流, 排水只能下, 不能上。

　　 (5) 提高环境卫生和减少微生物及昆虫的侵扰。下水道的臭气很难通过翻斗和漏斗很小的间隙逸出, 携带细菌病毒的液滴更难通过, 可避免类似香港淘大花园SARS传播事件的发生。该地漏可以防止蚊子和蛾蚋等飞翔能力不强, 常常趴在瓷砖和镜子上的小飞虫进入下水道孳生, 并能阻挡下水道大量繁殖的蟑螂进入。

　　 目前我国智能化建筑将逐渐成为市场的主流, 给排水行业技术和智能控制技术结合是健全建筑给排水智能化的关键。按照《智能建筑设计标准》 (GB/T 50314—2000) 的规定, 建筑设备监控系统中关于给排水系统的设计要素规定为“对给排水系统的给水设备、饮水设备及污水处理设备等运行工况的监视、控制、测量、记录。”甲级设计标准规定, 给水系统——水泵运行状态显示、水流状态显示、水泵启停控制、水泵过载报警、水箱高底 (抵) 水位显示及报警;排水及污水处理系统——水泵运行状态显示、水泵启停控制、污水处理池高低液位显示及报警、水泵过载报警、污水处理系统留有通信接口等。

　　 上述规定的设计要素是必要的, 但是有专家指出:“主要强调了对设备本体的监控, 而对监控对象的有效控制没有提出实际的要求。实际中水池的溢流、建筑污水排放不出等都是经常出现并难于处理的问题。因此及早发现问题, 有效对控制对象进行监控应该是智能系统的重要内容之一”^[2]。

　　 传感器型地漏及其技术的应用, 将有助于扩展地漏的应用领域, 实现地漏排水的智能化监控。

　　 在楼宇“硬吊顶”的双层板结构内、地面、房顶以及雨篷的排水口设置传感器型地漏, 以无线的方式将传感器型地漏的编号和排水的状况送到控制器。

　　 不管是“硬吊顶”内的排水管, 还是楼宇、小区物业管理的输水管以及阀门都难免有泄漏、甚至爆裂, 自来水就会源源不断流出在地面形成积水, 积水会流入传感器型地漏, 无线模块能把该传感器型地漏编号以及地漏排的数据信息的无线电信号传递到控制器。控制器可以根据设定好的编号很容易找到排水管泄漏或者爆管 (阀) 位置;还可以根据0和1的数据交替频率, 或者持续的1的数据来判断爆管的严重程度。

　　 设置在房顶以及雨篷的排水口的传感器型地漏可以判断雨水口是否堵塞, 以避免房顶和雨棚长期积水、锈蚀钢筋所导致的类似深圳所发生的雨篷坍塌砸死人的恶性事故, 也延长了建筑物的寿命, 减少蚊子的孳生。如果排水口没有堵塞, 在下雨时会以无线方式将其编号和排水信息传递给控制器;如果有排水口整个下雨过程均不发出信息, 控制器就可以根据空间维度来判断该排水口已完全堵塞;如果雨停后较长时间, 某些位置还在发出比较低的0和1交替的排水信息, 可以判断该排水口部分堵塞。这样就可以有的放矢安排工人清除堵塞的排水口。

　　 “在测量异常、特别是在检测泄漏时, 最关心的是有无泄漏, 在管理上, 几乎不要求泄漏绝对值的精度”^[3], 设置智能化感应式地漏的位置一般不应排水, 当有泄漏时, 液体进入翻斗, 即使是流量很小, 也会积攒在翻斗内, 达到一定量时翻斗翻转, 干簧管因磁铁靠近而接通, 电路呈1, 即可发出报警信号。

　　 传感器型地漏的应用, 能够从监控对象入手来完善建筑给排水和其他一些流体的智能化, 扩展了地漏的应用领域。本文只是抛砖引玉, 相信随着相关技术的成熟和普及, 它将能够在节水、节能, 减少污水总量, 防灾安全领域发挥作用, 很可能是对建筑给排水行业的一种提升, 也有助于实现“互联网+给排水”“互联网+流体”新业态。