智能坐便器淺析

林少群 汪劉一 房銘鋒 黃恒斌 麥啟慶 阮樹和

（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)域的一個重大突破和變革機遇。目前，智能坐便器在美、歐、日韓等地普及度極高，而在我國的普及度極低。由于現(xiàn)階段國內(nèi)的智能坐便器標(biāo)準(zhǔn)化程度不夠、國內(nèi)制造企業(yè)的技術(shù)不夠成熟，導(dǎo)致部分產(chǎn)品質(zhì)量不過關(guān)，使得國人對智能坐便器產(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，對智能坐便器進行分析，藉此讓讀者進一步認(rèn)識智能坐便器，使人們了解、信任并使用它，推動智能坐便器在我國的發(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，俗稱智能馬桶也稱電子馬桶。在2008年發(fā)布的國標(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)專利。自此智能坐便器開始被人接受，而普及狀況因地區(qū)而不同。時至今日，智能坐便器在韓國和日本的普及率為70%～80%，而在中國的普及率不及1%，在廣東省內(nèi)更低。

在中國市場上智能坐便器品牌繁多。據(jù)國內(nèi)網(wǎng)站中國品牌網(wǎng)的不完全統(tǒng)計，智能坐便器的熱銷品牌有：日本TOTO、中國箭牌、美國Kohler、中國維衛(wèi)、中國惠達、中國恒潔、中國法恩莎、中國東鵬潔具等。

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不影響其他人。

6）人體感應(yīng)/遙控開閉便蓋。通過感應(yīng)人體或者由使用者遙控控制，來開啟或者關(guān)閉便蓋，方便又衛(wèi)生。

7）遙控/自動沖廁。通過感應(yīng)人體或者由使用者遙控控制，來使用沖廁功能。

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

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

10）播放音樂/收音機。播放使用者喜歡的音樂，或者收聽使用者喜歡的電臺，使得如廁過程更加愜意。

前四項為基本功能，其他項為附加功能。

1.4 目前智能坐便器存在的問題和解決方案

1）存在的問題——人在使用坐便器的時候，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)著坐開關(guān)（如圖1 所示）

在坐便器的主體與坐圈之間安置一個開關(guān)，只有使用者整個臀部坐在坐圈上的時候（如圖1 左），足夠的壓力才能使得開關(guān)接通，進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），無法提供足夠大的壓力去接通開關(guān)，那么坐便器會發(fā)出提醒信號（燈光、聲響等），同時不能進行溫水洗凈功能。

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)人機工程學(xué)設(shè)計，保證了使用者坐在正確的位置上才是最舒適的，否則會感到別扭。于是在這種“強迫”性設(shè)計的作用下，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和清洗女性的陰部。

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

在上述位置的基礎(chǔ)上，為了更大程度滿足使用者的需求，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程感到舒適，清洗效果更加潔。

（3）移動清洗。

水流作用位置反復(fù)進行前后移動或者左右移動，增大清洗面積。

（4）波動清洗。

水流作用位置移動形成波形的清洗路徑，使得清洗面積比移動清洗更大。

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

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，粗實線與細(xì)實線分別表示噴頭伸縮運動兩個極限狀態(tài)，虛線表示噴水軌跡，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，水流噴出速度也需要相應(yīng)增大；當(dāng)噴頭前后移動進行洗凈工作時，噴頭只需移動少許距離便可以使得水流作用點移動較長距離，為了使得水流作用點移動距離剛好在清洗范圍內(nèi)，這就要求噴頭移動精度高，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)計合適的出風(fēng)口能使暖風(fēng)很好地作用在臀部上，烘干過程迅速、讓人感覺舒適。

目前出風(fēng)口的設(shè)計主要是以下兩種。

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

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

近年來，學(xué)術(shù)界關(guān)于土地規(guī)模經(jīng)營的研究主要集中在土地規(guī)模經(jīng)營的必要性及其影響因素等方面[1-3]，且主要針對農(nóng)業(yè)生產(chǎn)經(jīng)營方面的土地適度經(jīng)營規(guī)模。土地適度經(jīng)營規(guī)模是一個相對的、動態(tài)的范疇，其規(guī)模大小受到若干可變因素的影響[4]。對林業(yè)而言，特別是雷竹林規(guī)模經(jīng)營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)雷竹分布的重點鄉(xiāng)鎮(zhèn)，對85個農(nóng)戶的雷竹林經(jīng)營現(xiàn)狀進行全面調(diào)查，以期準(zhǔn)確、客觀地預(yù)測雷竹林的適度經(jīng)營規(guī)模，從而為政府制定竹林流轉(zhuǎn)、農(nóng)村剩余勞動力轉(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)計一個或者多個出風(fēng)口。不工作時有活動擋板掩蓋出風(fēng)口，保證衛(wèi)生；工作時擋板打開，溫暖氣流通過出風(fēng)口，噴射在臀部上，在柔和的暖風(fēng)的作用下，臀部能夠在短時間內(nèi)烘干且使用者會感到舒適。

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)布線伴熱技術(shù)”。

在坐圈之中夾有智能合金線。智能合金線是由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。即使在惡劣的環(huán)境下使用也不會輕易短路、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。在90°耐折實驗中，其彎折次數(shù)可達30 萬次以上。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，進一步調(diào)節(jié)智能金屬線散發(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，國內(nèi)智能坐便器的國家標(biāo)準(zhǔn)只有2008年制定的GB/T 23131-2008，對智能坐便器的基本術(shù)語、定義產(chǎn)品分類、技術(shù)要求、檢驗標(biāo)準(zhǔn)、貯存以及運輸經(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，國家標(biāo)準(zhǔn)委下達了《衛(wèi)生潔具 智能坐便器》國家標(biāo)準(zhǔn)制定計劃。計劃于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褶皺里的細(xì)菌和便的。使用溫水清洗能刺激周圍的毛細(xì)血管，促進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，進而減少樹木的砍伐，為保護樹木、保護環(huán)境做出貢獻。

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，長期使用的家庭更是少之又少。

6 智能坐便器在國內(nèi)的發(fā)展趨勢

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的一系列功能。

而中國人有的習(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)合起來的產(chǎn)品已經(jīng)在中國市場上出現(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，既解決了人們的習(xí)慣問題，又擁有溫水洗凈帶來的衛(wèi)生、環(huán)保，相信選用的人數(shù)會大大增加。

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

老年人身體機能下降，行動不便，智能坐便器無疑是很好的選擇。中國即將迎來老齡化社會，這將是一個推廣普及智能坐便器的契機，以此為過渡，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].中國消費者報（生活·家居），2014.05，C02，1-2.

［3］王衛(wèi)紅.基于AVR 智能坐便器控制系統(tǒng)設(shè)計與實現(xiàn)[J].計算機測量與控制，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].國家科技成果.

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

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