智能坐便器浅析

林少群 汪刘一 房铭锋 黄恒斌 麦启庆 阮树和

（华南农业大学工程学院，广东 广州 510000）

智能坐便器的出现，是卫生陶瓷领域的一个重大突破和变革机遇。目前，智能坐便器在美、欧、日韩等地普及度极高，而在我国的普及度极低。由于现阶段国内的智能坐便器标准化程度不够、国内制造企业的技术不够成熟，导致部分产品质量不过关，使得国人对智能坐便器产生误解和排斥的情绪，影响了智能坐便器的普及。本综述引用2008～2014年的文献，对智能坐便器进行分析，藉此让读者进一步认识智能坐便器，使人们了解、信任并使用它，推动智能坐便器在我国的发展和普及。

1 智能坐便器概述

1.1 基本概念

智能坐便器的学名为电子坐便器，俗称智能马桶也称电子马桶。在2008年发布的国标GB/T23131-2008 中，智能坐便器是指安装在陶瓷或者塑料等坐便基座上的由电子电路控制的器具。该器具具有用于清洗人体臀部和女性下体的功能，同时具有臀部干燥、坐圈加温以及环境除臭等辅助功能。

1.2 智能坐便器的兴起以及国内外使用状况

由于医疗的需要以及老年产业的兴起，美国制造出具有温水洗净功能的坐便器，这便是智能坐便器的雏形。20世纪60年代末，日本企业TOTO 和INAX 制造出了具备“温水洗净”、“暖风烘干”、“坐圈加温”等功能的智能坐便器，并拥有了相关专利。自此智能坐便器开始被人接受，而普及状况因地区而不同。时至今日，智能坐便器在韩国和日本的普及率为70%～80%，而在中国的普及率不及1%，在广东省内更低。

在中国市场上智能坐便器品牌繁多。据国内网站中国品牌网的不完全统计，智能坐便器的热销品牌有：日本TOTO、中国箭牌、美国Kohler、中国维卫、中国惠达、中国恒洁、中国法恩莎、中国东鹏洁具等。

1.3 现阶段智能坐便器具备的功能

1）温水洗净功能。喷出适当温度和力度的水流洗净臀部。

2）暖风烘干功能。喷出适当温度和强度的风吹干臀部。

3）坐圈加温保温功能。将坐圈加温至舒适的温度并保持温度。

4）冲厕排污功能。冲洗坐便器将污秽之物清理。

5）夜间照明。坐便器内壁发出柔弱的光，方便使用者夜间使用的同时不影响其他人。

6）人体感应/遥控开闭便盖。通过感应人体或者由使用者遥控控制，来开启或者关闭便盖，方便又卫生。

7）遥控/自动冲厕。通过感应人体或者由使用者遥控控制，来使用冲厕功能。

8）紫外线杀菌。当坐便器被使用之后，盖子盖上，开启紫外线杀菌消毒。

9）智能除臭。采用活性炭除臭模式，每次使用后系统自动执行除臭程序，消除异味。

10）播放音乐/收音机。播放使用者喜欢的音乐，或者收听使用者喜欢的电台，使得如厕过程更加惬意。

前四项为基本功能，其他项为附加功能。

1.4 目前智能坐便器存在的问题和解决方案

1）存在的问题——人在使用坐便器的时候，位置不确定，导致喷水位置不准确。

2）解决方案一：利用人体的重量和压力传感器增设着坐开关（如图1 所示）

在坐便器的主体与坐圈之间安置一个开关，只有使用者整个臀部坐在坐圈上的时候（如图1 左），足够的压力才能使得开关接通，进而使用坐便器的温水洗净功能；假如使用者坐得太浅（如图1 右），无法提供足够大的压力去接通开关，那么坐便器会发出提醒信号（灯光、声响等），同时不能进行温水洗净功能。

图1 靠后坐在便座上（左）与靠前坐在便座上（右）

3）解决方案二：坐圈表面增设凹槽

本项目组采用的解决方案：在智能坐便器的坐圈上表面设置凹槽，凹槽轮廓是根据人机工程学设计，保证了使用者坐在正确的位置上才是最舒适的，否则会感到别扭。于是在这种“强迫”性设计的作用下，很大程度上的保证了喷水洗净的作用位置能够准确。

2 智能坐便器的主要功能

2.1 洗净功能

1）确定清洗位置

温水洗净功能的主要目的是清洗人体的肛门和清洗女性的阴部。

人在坐着的时候，双脚着地、大腿保持水平、上身接近直立，此时人体臀部与座位平面有两个主要着力点，肛门位置基本位于这两个着力点连线的中点。女性阴部位置大致位于肝门位置往人体正面方向移动50～90mm。

在上述位置的基础上，为了更大程度满足使用者的需求，智能坐便器的喷头位置是可调的，并且提供了至少5个档位予以选择。

2）多种清洗方案

（1）固定位置清洗。

喷出平稳水流作用在固定位置。

（2）脉动清洗。

忽大忽小的水流作用在清洗位置上，大小变化的力度使得使用者在清洗过程感到舒适，清洗效果更加洁。

（3）移动清洗。

水流作用位置反复进行前后移动或者左右移动，增大清洗面积。

（4）波动清洗。

水流作用位置移动形成波形的清洗路径，使得清洗面积比移动清洗更大。

此外，部分产品会在水流上下功夫。例如喷出带气泡水流，节水的同时给使用者舒适的感受；喷出旋转水流，洁净效果更好、感觉更舒适；喷出涡流旋转气泡式水流，结合前面两者的优点。

3）喷头倾斜角度的影响

（1）喷头与水平面夹角越大，可清洗范围越大

图2 0°/30°/60°倾斜的喷头与相应喷水范围示意图

如图2 所示，粗实线与细实线分别表示喷头伸缩运动两个极限状态，虚线表示喷水轨迹，a、b、c 是喷水范围。图中的倾斜角分别为0°、30°、60°。

可以看出：c＞b＞a。即在0°到90°范围内，喷头倾斜角度越大，可清洗范围越大。

（2）喷头倾斜角度越大，控制难度越大

喷头倾斜角度增大时，水流喷出速度也需要相应增大；当喷头前后移动进行洗净工作时，喷头只需移动少许距离便可以使得水流作用点移动较长距离，为了使得水流作用点移动距离刚好在清洗范围内，这就要求喷头移动精度高，于是加大了控制的难度。

2.2 暖风烘干功能

出风口位置与结构：

设计合适的出风口能使暖风很好地作用在臀部上，烘干过程迅速、让人感觉舒适。

目前出风口的设计主要是以下两种。

1）与清洗喷头并列的温风喷头

图3 智能坐便器上的温风喷头

不工作时喷头收缩收藏在坐便器主体内；工作时喷头伸出，喷出温暖气流，通过喷头的运动将温暖的气流均匀作用在臀部上。

近年来，学术界关于土地规模经营的研究主要集中在土地规模经营的必要性及其影响因素等方面[1-3]，且主要针对农业生产经营方面的土地适度经营规模。土地适度经营规模是一个相对的、动态的范畴，其规模大小受到若干可变因素的影响[4]。对林业而言，特别是雷竹林规模经营的必要性及影响因素尚缺乏相关研究。为此，2017年在临安区雷竹分布的重点乡镇，对85个农户的雷竹林经营现状进行全面调查，以期准确、客观地预测雷竹林的适度经营规模，从而为政府制定竹林流转、农村剩余劳动力转移等相关政策提供依据。

2）嵌在智能坐便器内壁表面上的出风口

图4 智能坐便器上的出风口

在清洗喷头与坐便器盖之间的合适位置设计一个或者多个出风口。不工作时有活动挡板掩盖出风口，保证卫生；工作时挡板打开，温暖气流通过出风口，喷射在臀部上，在柔和的暖风的作用下，臀部能够在短时间内烘干且使用者会感到舒适。

2.3 座圈智能增温和保温功能

1）安全的加热系统

加热系统一般采用“智能合金串联布线伴热技术”。

在坐圈之中夹有智能合金线。智能合金线是由30～90 股优质绝缘合金丝制作而成，绝缘性能好，能防多种液体腐蚀、防漏电、防氧化，且耐折性强。即使在恶劣的环境下使用也不会轻易短路、断路和老化。

智能合金材料非常稳定，热量散发均匀，而且抗拉伸能力极强。在90°耐折实验中，其弯折次数可达30 万次以上。此外，该材料双面覆盖阻燃耐高温无纺布，阻燃效果好。

2）可按需要调节温度

原理为：控制电流大小变化，进一步调节智能金属线散发的温度，然后使得坐圈得到相近的温度。

3）持续通电可以保持坐圈温度

3 智能坐便器在国内的标准化现状

据笔者了解，截止至2014年10月，国内智能坐便器的国家标准只有2008年制定的GB/T 23131-2008，对智能坐便器的基本术语、定义产品分类、技术要求、检验标准、贮存以及运输经行了统一和标准化规定。

此外，与智能坐便器相关性较高的行业标准JG/T 285-2010《坐便洁身器》于2010年发布，并于2011年1月1日起实施。该标准引用了建材行业标准JC/T 764-2008《坐便器坐圈和盖》的部分内容，规定了洁身器的主要性能，电性能、材料性能。

直至2013年，国家标准委下达了《卫生洁具 智能坐便器》国家标准制定计划。计划于2014年完成。新制定的标准将智能坐便器视为终端产品，不仅仅关注智能盖板的电气功能和陶瓷部件的性能，同时更加关注产品的配套性、冲洗效果和绿色环保性能[1]。

4 智能坐便器的应用价值

4.1 健康、卫生、舒适

使用智能马桶，能有效预防各种细菌感染。一般用卫生纸是擦不干净肛门褶皱里的细菌和便的。使用温水清洗能刺激周围的毛细血管，促进肌肉弛缓和血液循环，从而预防痔疮、便秘。智能马桶不仅有洗净功能，还有调节便座温度的功能，不论环境温度多低，都能使坐圈维持一定的温度，能使排便过程更加舒适。

4.2 环保

使用智能马桶能够减少卫生纸的使用，进而减少树木的砍伐，为保护树木、保护环境做出贡献。

5 便器的使用情况

据调查，约有88%的家庭在使用蹲便器，他们使用蹲便器的理由有三：一是习惯使用蹲便器；二是蹲便器容易清洗；三是价格较低。另外有10%左右的家庭在使用普通坐便器，他们认为使用坐便器很舒适。而绝大部分家庭不知道智能坐便器，长期使用的家庭更是少之又少。

6 智能坐便器在国内的发展趋势

6.1 功能与形式上：向智能化蹲坐两用式排便器发展，作为过渡期产品或者最终产品

智能坐便器的核心在于其洗净功能及其衍生出来的一系列功能。

而中国人有的习惯使用蹲便器，有的习惯使用坐便器。将蹲便器与坐便器结合起来的产品已经在中国市场上出现。若再加上温水洗净等功能，成为智能便器，蹲着用或者坐着用皆可。这样一来，既解决了人们的习惯问题，又拥有温水洗净带来的卫生、环保，相信选用的人数会大大增加。

6.2 推广与使用上：以老年产业为切入点，推广智能坐便器

老年人身体机能下降，行动不便，智能坐便器无疑是很好的选择。中国即将迎来老龄化社会，这将是一个推广普及智能坐便器的契机，以此为过渡，将可以让更多的人了解和使用智能坐便器。

［1］李新伍.智能坐便器产品与标准化现状[J].科技篇(卫生陶瓷)，2014，02:33-35.

［2］岳纲举.智能马桶叫好不叫座[J].中国消费者报（生活·家居），2014.05，C02，1-2.

［3］王卫红.基于AVR 智能坐便器控制系统设计与实现[J].计算机测量与控制，2009，17(7):1301-1304.

［4］GB/T23131-2008 电子坐便器[S].

［5］JG/T 285-2010 坐便洁身器[S].

［6］JC/T 764-2008 坐便器坐圈和盖[S].

［7］一体式智能坐便器[Z].国家科技成果.

［8］马桶“升级”变智能[EB/OL].http://weibo.com/juyezazhi.

［9］坐马桶也讲最佳姿势[EB/OL].http://health.people.com.cn/n/2014/0616/c14739-25152127.html.