智能坐便器淺析

林少群 汪劉一 房銘鋒 黃恒斌 麥啟慶 阮樹(shù)和

（華南農(nóng)業(yè)大學(xué)工程學(xué)院，廣東 廣州 510000）

智能坐便器的出現(xiàn)，是衛(wèi)生陶瓷領(lǐng)域的一個(gè)重大突破和變革機(jī)遇。目前，智能坐便器在美、歐、日韓等地普及度極高，而在我國(guó)的普及度極低。由于現(xiàn)階段國(guó)內(nèi)的智能坐便器標(biāo)準(zhǔn)化程度不夠、國(guó)內(nèi)制造企業(yè)的技術(shù)不夠成熟，導(dǎo)致部分產(chǎn)品質(zhì)量不過(guò)關(guān)，使得國(guó)人對(duì)智能坐便器產(chǎn)生誤解和排斥的情緒，影響了智能坐便器的普及。本綜述引用2008～2014年的文獻(xiàn)，對(duì)智能坐便器進(jìn)行分析，藉此讓讀者進(jìn)一步認(rèn)識(shí)智能坐便器，使人們了解、信任并使用它，推動(dòng)智能坐便器在我國(guó)的發(fā)展和普及。

1 智能坐便器概述

1.1 基本概念

智能坐便器的學(xué)名為電子坐便器，俗稱(chēng)智能馬桶也稱(chēng)電子馬桶。在2008年發(fā)布的國(guó)標(biāo)GB/T23131-2008 中，智能坐便器是指安裝在陶瓷或者塑料等坐便基座上的由電子電路控制的器具。該器具具有用于清洗人體臀部和女性下體的功能，同時(shí)具有臀部干燥、坐圈加溫以及環(huán)境除臭等輔助功能。

1.2 智能坐便器的興起以及國(guó)內(nèi)外使用狀況

由于醫(yī)療的需要以及老年產(chǎn)業(yè)的興起，美國(guó)制造出具有溫水洗凈功能的坐便器，這便是智能坐便器的雛形。20世紀(jì)60年代末，日本企業(yè)TOTO 和INAX 制造出了具備“溫水洗凈”、“暖風(fēng)烘干”、“坐圈加溫”等功能的智能坐便器，并擁有了相關(guān)專(zhuān)利。自此智能坐便器開(kāi)始被人接受，而普及狀況因地區(qū)而不同。時(shí)至今日，智能坐便器在韓國(guó)和日本的普及率為70%～80%，而在中國(guó)的普及率不及1%，在廣東省內(nèi)更低。

在中國(guó)市場(chǎng)上智能坐便器品牌繁多。據(jù)國(guó)內(nèi)網(wǎng)站中國(guó)品牌網(wǎng)的不完全統(tǒng)計(jì)，智能坐便器的熱銷(xiāo)品牌有：日本TOTO、中國(guó)箭牌、美國(guó)Kohler、中國(guó)維衛(wèi)、中國(guó)惠達(dá)、中國(guó)恒潔、中國(guó)法恩莎、中國(guó)東鵬潔具等。

1.3 現(xiàn)階段智能坐便器具備的功能

1）溫水洗凈功能。噴出適當(dāng)溫度和力度的水流洗凈臀部。

2）暖風(fēng)烘干功能。噴出適當(dāng)溫度和強(qiáng)度的風(fēng)吹干臀部。

3）坐圈加溫保溫功能。將坐圈加溫至舒適的溫度并保持溫度。

4）沖廁排污功能。沖洗坐便器將污穢之物清理。

5）夜間照明。坐便器內(nèi)壁發(fā)出柔弱的光，方便使用者夜間使用的同時(shí)不影響其他人。

6）人體感應(yīng)/遙控開(kāi)閉便蓋。通過(guò)感應(yīng)人體或者由使用者遙控控制，來(lái)開(kāi)啟或者關(guān)閉便蓋，方便又衛(wèi)生。

7）遙控/自動(dòng)沖廁。通過(guò)感應(yīng)人體或者由使用者遙控控制，來(lái)使用沖廁功能。

8）紫外線(xiàn)殺菌。當(dāng)坐便器被使用之后，蓋子蓋上，開(kāi)啟紫外線(xiàn)殺菌消毒。

9）智能除臭。采用活性炭除臭模式，每次使用后系統(tǒng)自動(dòng)執(zhí)行除臭程序，消除異味。

10）播放音樂(lè)/收音機(jī)。播放使用者喜歡的音樂(lè)，或者收聽(tīng)使用者喜歡的電臺(tái)，使得如廁過(guò)程更加愜意。

前四項(xiàng)為基本功能，其他項(xiàng)為附加功能。

1.4 目前智能坐便器存在的問(wèn)題和解決方案

1）存在的問(wèn)題——人在使用坐便器的時(shí)候，位置不確定，導(dǎo)致噴水位置不準(zhǔn)確。

2）解決方案一：利用人體的重量和壓力傳感器增設(shè)著坐開(kāi)關(guān)（如圖1 所示）

在坐便器的主體與坐圈之間安置一個(gè)開(kāi)關(guān)，只有使用者整個(gè)臀部坐在坐圈上的時(shí)候（如圖1 左），足夠的壓力才能使得開(kāi)關(guān)接通，進(jìn)而使用坐便器的溫水洗凈功能；假如使用者坐得太淺（如圖1 右），無(wú)法提供足夠大的壓力去接通開(kāi)關(guān)，那么坐便器會(huì)發(fā)出提醒信號(hào)（燈光、聲響等），同時(shí)不能進(jìn)行溫水洗凈功能。

圖1 靠后坐在便座上（左）與靠前坐在便座上（右）

3）解決方案二：坐圈表面增設(shè)凹槽

本項(xiàng)目組采用的解決方案：在智能坐便器的坐圈上表面設(shè)置凹槽，凹槽輪廓是根據(jù)人機(jī)工程學(xué)設(shè)計(jì)，保證了使用者坐在正確的位置上才是最舒適的，否則會(huì)感到別扭。于是在這種“強(qiáng)迫”性設(shè)計(jì)的作用下，很大程度上的保證了噴水洗凈的作用位置能夠準(zhǔn)確。

2 智能坐便器的主要功能

2.1 洗凈功能

1）確定清洗位置

溫水洗凈功能的主要目的是清洗人體的肛門(mén)和清洗女性的陰部。

人在坐著的時(shí)候，雙腳著地、大腿保持水平、上身接近直立，此時(shí)人體臀部與座位平面有兩個(gè)主要著力點(diǎn)，肛門(mén)位置基本位于這兩個(gè)著力點(diǎn)連線(xiàn)的中點(diǎn)。女性陰部位置大致位于肝門(mén)位置往人體正面方向移動(dòng)50～90mm。

在上述位置的基礎(chǔ)上，為了更大程度滿(mǎn)足使用者的需求，智能坐便器的噴頭位置是可調(diào)的，并且提供了至少5個(gè)檔位予以選擇。

2）多種清洗方案

（1）固定位置清洗。

噴出平穩(wěn)水流作用在固定位置。

（2）脈動(dòng)清洗。

忽大忽小的水流作用在清洗位置上，大小變化的力度使得使用者在清洗過(guò)程感到舒適，清洗效果更加潔。

（3）移動(dòng)清洗。

水流作用位置反復(fù)進(jìn)行前后移動(dòng)或者左右移動(dòng)，增大清洗面積。

（4）波動(dòng)清洗。

水流作用位置移動(dòng)形成波形的清洗路徑，使得清洗面積比移動(dòng)清洗更大。

此外，部分產(chǎn)品會(huì)在水流上下功夫。例如噴出帶氣泡水流，節(jié)水的同時(shí)給使用者舒適的感受；噴出旋轉(zhuǎn)水流，潔凈效果更好、感覺(jué)更舒適；噴出渦流旋轉(zhuǎn)氣泡式水流，結(jié)合前面兩者的優(yōu)點(diǎn)。

3）噴頭傾斜角度的影響

（1）噴頭與水平面夾角越大，可清洗范圍越大

圖2 0°/30°/60°傾斜的噴頭與相應(yīng)噴水范圍示意圖

如圖2 所示，粗實(shí)線(xiàn)與細(xì)實(shí)線(xiàn)分別表示噴頭伸縮運(yùn)動(dòng)兩個(gè)極限狀態(tài)，虛線(xiàn)表示噴水軌跡，a、b、c 是噴水范圍。圖中的傾斜角分別為0°、30°、60°。

可以看出：c＞b＞a。即在0°到90°范圍內(nèi)，噴頭傾斜角度越大，可清洗范圍越大。

（2）噴頭傾斜角度越大，控制難度越大

噴頭傾斜角度增大時(shí)，水流噴出速度也需要相應(yīng)增大；當(dāng)噴頭前后移動(dòng)進(jìn)行洗凈工作時(shí)，噴頭只需移動(dòng)少許距離便可以使得水流作用點(diǎn)移動(dòng)較長(zhǎng)距離，為了使得水流作用點(diǎn)移動(dòng)距離剛好在清洗范圍內(nèi)，這就要求噴頭移動(dòng)精度高，于是加大了控制的難度。

2.2 暖風(fēng)烘干功能

出風(fēng)口位置與結(jié)構(gòu)：

設(shè)計(jì)合適的出風(fēng)口能使暖風(fēng)很好地作用在臀部上，烘干過(guò)程迅速、讓人感覺(jué)舒適。

目前出風(fēng)口的設(shè)計(jì)主要是以下兩種。

1）與清洗噴頭并列的溫風(fēng)噴頭

圖3 智能坐便器上的溫風(fēng)噴頭

不工作時(shí)噴頭收縮收藏在坐便器主體內(nèi)；工作時(shí)噴頭伸出，噴出溫暖氣流，通過(guò)噴頭的運(yùn)動(dòng)將溫暖的氣流均勻作用在臀部上。

近年來(lái)，學(xué)術(shù)界關(guān)于土地規(guī)模經(jīng)營(yíng)的研究主要集中在土地規(guī)模經(jīng)營(yíng)的必要性及其影響因素等方面[1-3]，且主要針對(duì)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)方面的土地適度經(jīng)營(yíng)規(guī)模。土地適度經(jīng)營(yíng)規(guī)模是一個(gè)相對(duì)的、動(dòng)態(tài)的范疇，其規(guī)模大小受到若干可變因素的影響[4]。對(duì)林業(yè)而言，特別是雷竹林規(guī)模經(jīng)營(yíng)的必要性及影響因素尚缺乏相關(guān)研究。為此，2017年在臨安區(qū)雷竹分布的重點(diǎn)鄉(xiāng)鎮(zhèn)，對(duì)85個(gè)農(nóng)戶(hù)的雷竹林經(jīng)營(yíng)現(xiàn)狀進(jìn)行全面調(diào)查，以期準(zhǔn)確、客觀(guān)地預(yù)測(cè)雷竹林的適度經(jīng)營(yíng)規(guī)模，從而為政府制定竹林流轉(zhuǎn)、農(nóng)村剩余勞動(dòng)力轉(zhuǎn)移等相關(guān)政策提供依據(jù)。

2）嵌在智能坐便器內(nèi)壁表面上的出風(fēng)口

圖4 智能坐便器上的出風(fēng)口

在清洗噴頭與坐便器蓋之間的合適位置設(shè)計(jì)一個(gè)或者多個(gè)出風(fēng)口。不工作時(shí)有活動(dòng)擋板掩蓋出風(fēng)口，保證衛(wèi)生；工作時(shí)擋板打開(kāi)，溫暖氣流通過(guò)出風(fēng)口，噴射在臀部上，在柔和的暖風(fēng)的作用下，臀部能夠在短時(shí)間內(nèi)烘干且使用者會(huì)感到舒適。

2.3 座圈智能增溫和保溫功能

1）安全的加熱系統(tǒng)

加熱系統(tǒng)一般采用“智能合金串聯(lián)布線(xiàn)伴熱技術(shù)”。

在坐圈之中夾有智能合金線(xiàn)。智能合金線(xiàn)是由30～90 股優(yōu)質(zhì)絕緣合金絲制作而成，絕緣性能好，能防多種液體腐蝕、防漏電、防氧化，且耐折性強(qiáng)。即使在惡劣的環(huán)境下使用也不會(huì)輕易短路、斷路和老化。

智能合金材料非常穩(wěn)定，熱量散發(fā)均勻，而且抗拉伸能力極強(qiáng)。在90°耐折實(shí)驗(yàn)中，其彎折次數(shù)可達(dá)30 萬(wàn)次以上。此外，該材料雙面覆蓋阻燃耐高溫?zé)o紡布，阻燃效果好。

2）可按需要調(diào)節(jié)溫度

原理為：控制電流大小變化，進(jìn)一步調(diào)節(jié)智能金屬線(xiàn)散發(fā)的溫度，然后使得坐圈得到相近的溫度。

3）持續(xù)通電可以保持坐圈溫度

3 智能坐便器在國(guó)內(nèi)的標(biāo)準(zhǔn)化現(xiàn)狀

據(jù)筆者了解，截止至2014年10月，國(guó)內(nèi)智能坐便器的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)只有2008年制定的GB/T 23131-2008，對(duì)智能坐便器的基本術(shù)語(yǔ)、定義產(chǎn)品分類(lèi)、技術(shù)要求、檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)、貯存以及運(yùn)輸經(jīng)行了統(tǒng)一和標(biāo)準(zhǔn)化規(guī)定。

此外，與智能坐便器相關(guān)性較高的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)JG/T 285-2010《坐便潔身器》于2010年發(fā)布，并于2011年1月1日起實(shí)施。該標(biāo)準(zhǔn)引用了建材行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)JC/T 764-2008《坐便器坐圈和蓋》的部分內(nèi)容，規(guī)定了潔身器的主要性能，電性能、材料性能。

直至2013年，國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)委下達(dá)了《衛(wèi)生潔具 智能坐便器》國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)制定計(jì)劃。計(jì)劃于2014年完成。新制定的標(biāo)準(zhǔn)將智能坐便器視為終端產(chǎn)品，不僅僅關(guān)注智能蓋板的電氣功能和陶瓷部件的性能，同時(shí)更加關(guān)注產(chǎn)品的配套性、沖洗效果和綠色環(huán)保性能[1]。

4 智能坐便器的應(yīng)用價(jià)值

4.1 健康、衛(wèi)生、舒適

使用智能馬桶，能有效預(yù)防各種細(xì)菌感染。一般用衛(wèi)生紙是擦不干凈肛門(mén)褶皺里的細(xì)菌和便的。使用溫水清洗能刺激周?chē)拿?xì)血管，促進(jìn)肌肉弛緩和血液循環(huán)，從而預(yù)防痔瘡、便秘。智能馬桶不僅有洗凈功能，還有調(diào)節(jié)便座溫度的功能，不論環(huán)境溫度多低，都能使坐圈維持一定的溫度，能使排便過(guò)程更加舒適。

4.2 環(huán)保

使用智能馬桶能夠減少衛(wèi)生紙的使用，進(jìn)而減少樹(shù)木的砍伐，為保護(hù)樹(shù)木、保護(hù)環(huán)境做出貢獻(xiàn)。

5 便器的使用情況

據(jù)調(diào)查，約有88%的家庭在使用蹲便器，他們使用蹲便器的理由有三：一是習(xí)慣使用蹲便器；二是蹲便器容易清洗；三是價(jià)格較低。另外有10%左右的家庭在使用普通坐便器，他們認(rèn)為使用坐便器很舒適。而絕大部分家庭不知道智能坐便器，長(zhǎng)期使用的家庭更是少之又少。

6 智能坐便器在國(guó)內(nèi)的發(fā)展趨勢(shì)

6.1 功能與形式上：向智能化蹲坐兩用式排便器發(fā)展，作為過(guò)渡期產(chǎn)品或者最終產(chǎn)品

智能坐便器的核心在于其洗凈功能及其衍生出來(lái)的一系列功能。

而中國(guó)人有的習(xí)慣使用蹲便器，有的習(xí)慣使用坐便器。將蹲便器與坐便器結(jié)合起來(lái)的產(chǎn)品已經(jīng)在中國(guó)市場(chǎng)上出現(xiàn)。若再加上溫水洗凈等功能，成為智能便器，蹲著用或者坐著用皆可。這樣一來(lái)，既解決了人們的習(xí)慣問(wèn)題，又擁有溫水洗凈帶來(lái)的衛(wèi)生、環(huán)保，相信選用的人數(shù)會(huì)大大增加。

6.2 推廣與使用上：以老年產(chǎn)業(yè)為切入點(diǎn)，推廣智能坐便器

老年人身體機(jī)能下降，行動(dòng)不便，智能坐便器無(wú)疑是很好的選擇。中國(guó)即將迎來(lái)老齡化社會(huì)，這將是一個(gè)推廣普及智能坐便器的契機(jī)，以此為過(guò)渡，將可以讓更多的人了解和使用智能坐便器。

［1］李新伍.智能坐便器產(chǎn)品與標(biāo)準(zhǔn)化現(xiàn)狀[J].科技篇(衛(wèi)生陶瓷)，2014，02:33-35.

［2］岳綱舉.智能馬桶叫好不叫座[J].中國(guó)消費(fèi)者報(bào)（生活·家居），2014.05，C02，1-2.

［3］王衛(wèi)紅.基于A(yíng)VR 智能坐便器控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[J].計(jì)算機(jī)測(cè)量與控制，2009，17(7):1301-1304.

［4］GB/T23131-2008 電子坐便器[S].

［5］JG/T 285-2010 坐便潔身器[S].

［6］JC/T 764-2008 坐便器坐圈和蓋[S].

［7］一體式智能坐便器[Z].國(guó)家科技成果.

［8］馬桶“升級(jí)”變智能[EB/OL].http://weibo.com/juyezazhi.

［9］坐馬桶也講最佳姿勢(shì)[EB/OL].http://health.people.com.cn/n/2014/0616/c14739-25152127.html.