智能立便器的制造方法
【專利摘要】本發明涉及智能立便器，可有效解決立便器浪費水、不衛生、耗費人工清潔，使用麻煩的問題，技術方案是，殼體的上部分別裝有顯示器、超聲波測距儀和紅外檢測儀，殼體的內腔被隔置成上部的第一腔室和下部的第二腔室，第二腔室的下部有進風內口，第二腔室的上部有出風內口，出風通道上裝有氣泵，構成殼體的通風結構，第一腔室內分別裝有主控計算機、消毒液供給箱、震動傳感機械鎖和球形智能噴頭，消毒液供給箱的出液口與球形智能噴頭的進口相連，球形智能噴頭的出水口與第二腔室相連通，第二腔室處，在殼體的正面經驅動電機裝有翻轉的導尿托，本發明節水、衛生，無需人工清潔，具有導尿、通風、消毒和多媒體交互4大功能，使用方便，效果好。
【專利說明】智能立便器

【技術領域】
[0001] 本發明涉及一種集導尿、通風、消毒和多媒體功能于一體的智能立便器。

【背景技術】
[0002] 人每天都離不開吃喝拉撒，撒是一項必不可少的生理需求。對于男衛生間來說，立 式小便器是必不可少的器具。雖然目前已有的立式小便器基本能夠滿足需求，但是存在著 不少問題，如（1)浪費水：目前大多數立便器采用紅外控制智能沖水或手動按壓延時閥門 進行便后沖水，雖然比不間斷用水沖洗省了不少水，但是耗水量還是很大；（2)不衛生：由 于害怕尿濺到衣服上或其他原因，使用者經常會浙尿在池外。目前的立式小便器基本上都 是敞開的，由于空氣流通不暢或太陽暴曬往往存在難聞的異味；（3)不智能：為了讓大家離 得更近一點，往往采用標語提示或者在墻上張貼小故事提示或吸引男士盡量靠近，但缺乏 吸引力，效果不明顯；（4)耗費人工清潔 ：目前的立便器的沖水設施不能全面均勻強力沖刷 立便器的內壁，使用時間稍長，若人工清潔更不上，就會造成尿漬殘留和難聞的氣味。針對 以上問題，研究和設計一種智能立式小便器是非常急迫和有市場需求的。針對男士立便器， 目前已有的技術主要集中在沖水控制和站立位置引導方面。如： 王留鎖申請的專利技術"紅外線自動控制的男用小便器"，申請號：200720194140. 2,授 權公布號：CN 201206275 Y，公開的紅外線自動控制的男用小便器主要包括紅外檢測器、提 示揚聲器和盒活動便池等，主要原理為采用紅外檢測人靠近的距離，用揚聲器提示使用者 靠近，當使用者到達一定的距離之內才打開托盤式活動便池，完畢后活動便池復位，隨后淋 水沖洗。存在問題在于：位置確定不準確、沖水方式比較浪費水，揚聲器提醒讓人難堪。
[0003] 張強申請的專利技術"一種噴霧型節水小便器"，申請號：201210436577. 8,授權公 告號：CN 102926451 A，公開的小便器主要包括紅外檢測、噴霧沖洗裝置和擋水蓋等，外觀 體征為上端密封，下端開放的裝置?；驹硎怯眉t外控制噴霧沖洗裝置，用擋水蓋擋住噴 霧回濺。存在問題：由于害怕濺水的習慣，不能讓使用者靠的足夠近，不能解決浙尿的問題； 噴霧是采用噴頭陣列實現，雖然節省了水，但是沖洗力度不夠；由于是半封閉，還是會有異 味飄出。
[0004] 除此上述技術之外，還有一些智能化系統只是在局部解決了一些問題，設計陳舊， 跟不上現代化生活的需求。
[0005] 結合上述問題，如果能夠在保證基本功能的前提下，利用自動化控制、智能檢測技 術和網絡多媒體技術實現立便池的智能化，和諧的融入我們的生活，將有很好的應用前景。
[0006]


【發明內容】

[0007] 針對上述情況，為克服現有技術之缺陷，本發明之目的就是提供一種智能立便器， 可有效解決立便器浪費水、不衛生、耗費人工清潔，使用麻煩的問題。
[0008] 本發明解決的技術方案是，包括殼體、顯示器、超聲波測距儀和紅外檢測儀，殼體 的上部分別裝有顯示器、超聲波測距儀和紅外檢測儀，殼體的內腔被隔置成上部的第一腔 室和下部的第二腔室，第二腔室的下部有進風內口，進風內口經進風通道與殼體上的進風 口相連通，第二腔室的上部有出風內口，出風內口經出風通道與殼體上的出風口相連通，出 風通道上裝有氣泵，構成殼體的通風結構，第一腔室內分別裝有主控計算機、消毒液供給 箱、震動傳感機械鎖和球形智能噴頭，消毒液供給箱的出液口與球形智能噴頭的進口相連， 球形智能噴頭上裝有伸出殼體的進水管，球形智能噴頭的出水口與第二腔室相連通，第二 腔室處，在殼體的正面經驅動電機裝有翻轉的導尿托，導尿托上裝有導尿托機械鎖，主控計 算機分別與超聲波測距儀、紅外檢測儀、顯示器以及裝在殼體內的第一控制器、第二控制 器、時鐘控制器、震動傳感機械鎖相連，第一控制器與驅動電機相連，第二控制器分別與球 形智能噴頭、氣泵和裝在消毒液供給箱內的消毒液液面傳感器相連，構成自動導尿、通風和 消毒的一體結構。
[0009] 本發明新穎獨特，簡單合理，節水、衛生，無需人工清潔，具有導尿、通風、消毒和多 媒體交互4大功能，使用方便，效果好，有良好的社會和經濟效益。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0010] 圖1為本發明的智能立便器主視圖。
[0011] 圖2為本發明的智能立便器的側視表面圖。
[0012] 圖3為本發明的智能立便器的側視剖面圖。
[0013] 圖4為本發明的智能立便器的沖水示意圖。
[0014] 圖5為本發明的智能立便器的的剖面俯視圖。
[0015] 圖6為本發明的智能立便器的消毒液供給箱剖面圖； 其中，a為殼體剖視圖；b為第一閥柵的結構圖；c為第二閥柵的結構圖。
[0016] 圖7為本發明的智能立便器的球形智能噴頭結構示意圖。
[0017] 圖8為本發明的智能立便器的鏤空防濺墊示意圖； 其中a為主視圖，b為側視圖。
[0018] 圖9為本發明的智能立便器的氣泵安裝結構示意圖。
[0019] 圖10為本發明的智能立便器的系統控制框式圖。
[0020] 圖11為本發明的智能立便器的測距原理圖。

【具體實施方式】
[0021] 以下結合附圖對本發明的【具體實施方式】作進一步詳細說明。
[0022] 由圖1-11給出，本發明包括殼體、顯示器、超聲波測距儀和紅外檢測儀，殼體的上 部分別裝有顯示器1、超聲波測距儀2和紅外檢測儀3,殼體的內腔被隔置成上部的第一腔 室16和下部的第二腔室5a，第二腔室5a的下部有進風內口 11，進風內口 11經進風通道10 與殼體上的進風口 6相連通，第二腔室5a的上部有出風內口 12,出風內口 12經出風通道 8與殼體上的出風口 4相連通，出風通道8上裝有氣泵13,構成殼體的通風結構，第一腔室 16內分別裝有主控計算機15、消毒液供給箱18、震動傳感機械鎖7和球形智能噴頭17,消 毒液供給箱18的出液口 1808與球形智能噴頭17的進口相連，球形智能噴頭17上裝有伸 出殼體的進水管22,球形智能噴頭17的出水口與第二腔室5a相連通，第二腔室5a處，在殼 體的正面經驅動電機21裝有翻轉的導尿托5,導尿托5上裝有導尿托機械鎖9,主控計算機 15分別與超聲波測距儀2、紅外檢測儀3、顯示器1以及裝在殼體內的第一控制器24、第二 控制器25、時鐘控制器26、震動傳感機械鎖7相連，第一控制器24與驅動電機21相連，第 二控制器25分別與球形智能噴頭17、氣泵13和裝在消毒液供給箱18內的消毒液液面傳感 器1810相連，構成自動導尿、通風和消毒的一體結構。
[0023] 為保證使用效果，所述的超聲波測距儀2呈向下傾斜布置，其發射接收線路AB與 堅直面的夾角小于或等于30°，紅外檢測儀3負責檢測是否有人靠近，超聲波測距儀2負責 監測障器距離，在本發明中，由于紅外檢測方向性不好，超聲波測距測量程最小為30CM，達 不到本應用的要求，激光測距能夠滿足需求，但是激光光線容易對人眼造成傷害。所以采用 的是紅外檢測和超聲波定位相結合的方式進行監測和精確測量工作，其原理如圖11所示， A代表超聲波發射接收點，B、C為在同一水平面上的點，在實際中代表經過A的垂線同地面 的交點和A點發出的超聲波同地面的交點，C'為回波點，角BAC固定，小于或等于30度； 當人到達a位時，超聲波測出AC長度，當人繼續向前到b位時，超聲波測出AC'的長度。在 應用當中，AB、角BAC已知，根據直角三角形特性，C' B等于AC'同角AC' B正弦值的乘積， 由此求出DB的長度，也就是人到立便器的距離。創新點在于使用映射原理實現精確測量； 所述的導尿托5呈倒"V"型結構，下端通過轉軸同殼體相連，通過步進電機驅動； 所述的顯示器1通過面板活動軸14裝在殼體上，方便打開第一腔室； 所述的球形智能噴頭17包括電磁閥170、消毒液入口 171、球狀噴頭螺紋接口 172、噴頭 外層173、支撐架174、導流球175、進水口 176,電磁閥170經球狀噴頭螺紋接口 172與導流 球175相連，電磁閥170控制消毒液或水進入導流球175外圍，導流球175為中空密閉球， 通過支撐架174同噴頭外層173相連，導流球175與噴頭外層173中間的空間形成導流腔， 噴頭外層173上均勻分布出水孔，導流球175可以瞬間讓水均勻的從噴頭外層173的出水 孔中同時噴出，球形智能噴頭17呈球形，可以讓水同時向各個方向噴射，如圖4中水流噴射 線23所示，球狀噴頭螺紋接口 172可以實現快速更換噴頭，電磁閥170上分別裝有消毒液 入口 171和進水口 176 ; 所述的第二腔室5a內裝有鏤空防濺墊19,鏤空防濺墊19經卡扣190、191固定在第二 腔室5a內壁上，鏤空防堵塞20固定在第二腔室5a下部的出水口上，鏤空減少了尿液和水 直接撞擊的接觸面，增加了下水速度；使用時，只有當人離立便器15CM以下時導尿托5才向 外呈45度角張開，這樣可以防止浙尿情況出現。在導尿托5完全合攏后才會進行沖水或消 毒工作，在沒人靠近導尿托5也處于合攏狀態，這樣可以防止異味飄散；如果立便器的球形 智能噴頭17出現故障，或者是要更換鏤空防濺墊19或鏤空防堵塞20,可以直接鑰匙打開導 尿托機械鎖9,手動開啟導尿托5進行修理或更換。
[0024] 所述的通風結構有左右對稱的2組，均由出風口 4、進風口 6、出風通道8、進風通道 10、進風內口 11、出風內口 12和氣泵13構成，出風口 4在上，進風口 6在下，進風內口 11的 開口于第二腔室后壁內側，口部水平下45度設置，既滿足了進氣需求，又可以防止水進入 進風通道10 ;進風內口 11在立便器上方可避免氣泵13把水吸入泵內，氣泵13通過絲扣式 的氣泵轉接口 131同出風通道8相連，方便更換。
[0025] 所述的消毒液供給箱18包括消毒液注入口 1800、進氣孔1801、軟導管過濾口 1802、軟導管1803、進液單向閥1804、活塞腔1805、活塞1806、出液單向閥1807、出液口 1808、電磁推桿1809和消毒液液面傳感器1810 ;消毒液供給箱18的殼體上有消毒液注入 口 1800,消毒液注入口 1800上裝有蓋體，蓋體中心有進氣孔1801，消毒液供給箱18的腔體 內有堅直設置的活塞腔1805,軟導管1803裝有軟導管過濾口 1802的一端伸入消毒液供給 箱18的腔體內下部，另一端與經管道與相連活塞腔1805的進口相連，活塞腔1805的出口 經管道與殼體上的出液口 1808相連，軟導管1803與活塞腔1805之間的管道上裝有第一單 向閥，活塞腔1805與出液口 1808之間的管道上裝有第二單向閥，活塞腔1805的下部裝有 電磁推桿1809,電磁推桿1809與第二控制25相連，電磁推桿1809的活塞桿上裝有沿活塞 腔上下滑動的活塞1806,消毒液供給箱18殼體下部內裝有與第二控制器25相連的消毒液 液面傳感器1810,同時，由于鏤空防濺墊19和鏤空防堵塞20的存在，消毒液會在它們上面 有些殘留，噴射消毒結束后還會繼續阻止細菌和異味產生。
[0026] 所述的第一單向閥包括第一閥柵1811、第二閥柵1812和第一實心球體1804,第 一閥柵1811、第二閥柵1812固定在軟導管1803與活塞腔1805之間的管道上，第一實心球 體1804置于兩閥柵之間，上端為第二閥柵1812,下端為第一閥柵1811，所述的第二單向閥 包括第一閥柵1811、第二閥柵1812和第二實心球體1807,第一閥柵1811、第二閥柵1812 固定在活塞腔1805與出液口 1808之間的管道上，第二實心球體1807置于兩閥柵之間，上 端是第一閥柵1811，下端是第二閥柵1812,所述的第一閥柵1811為圓盤狀，四周和中心為 實，中間鏤空，所述的第二閥柵1812為中空外實的圓盤狀，二者外側同管道內壁緊密固定， 電磁推桿1809同活塞1806通過絲扣相連，活塞1806同活塞腔1805緊密光滑接觸，并可以 在電磁推桿1809推動下上下移動，當活塞1806快速向下移動時，進液單向閥和出液單向閥 內的實心球體在重力作用下下降，打開進液單向閥的第二閥柵1812，關閉出液單向閥的第 一閥柵1811，消毒液進入活塞腔1805 ;當活塞1806快速向上移動時，活塞腔1805內壓力突 然增加，在消毒液的壓力傳遞作用下，兩實心圓球均向上運動，關閉了進液單向閥的第二閥 柵1812,打開了出液單向閥的第一閥柵1811，消毒液通過出液口 1808流出，進入消毒液入 口 171，隨后活塞1806向下運動復位，活塞腔1805內又充滿消毒液。消毒液進入消毒液入 口 171，從而進入了球形智能噴頭17,主控計算機會通過第二控制器開啟球形智能噴頭，讓 水跟消毒液進行混合后進行噴射消毒。
[0027] 所述的顯示器上裝有與主控計算機15相連的隱蔽攝像頭la。
[0028] 下面結合附圖和本發明的優選實施例進行詳細闡述，以使本發明的優點和特征能 更易于被本領域技術人員理解，從而對本發明的保護范圍做出更為清楚明確的界定。
[0029] 如圖1-11所示，基于智能檢測、自動化控制、網絡技術和多媒體技術的智能立便 器基本功能可以分為導尿功能、通風功能、消毒功能和多媒體交互功能，以上所述的具體實 施步驟如下： 所述的主控計算機采用Raspberry Pi (樹莓派）B版作為硬件系統，Linux操作系統 作為系統軟件。系統硬件提供有GPIO 0-GPI0 7共8路輸入/輸出引腳、1個串口通信接 口、1個IIC通信接口、1個HDMI高清視頻接口、1個Video RCA接口、1個RJ45網絡接口、2 個USB接口和一個microUSB供電插口等。
[0030] 紅外檢測儀為深圳市翰群科技有限公司生產的RE200B雙元熱釋電紅外傳感器， 采用三根線，正電源線1根、接地線1根和信號線一根，信號線通過GPI0 0引腳同主控計算 機相連。
[0031] 超聲波測距儀的型號為HC-SR04,除電源2根，需要2個GPI0引腳，本例用到GPIO 1-GPI0 2引腳同主控計算機相連。
[0032] 導尿托驅動電機采用5線4相28BYJ-48-12V減速步進電機，它同步進電機 ULN2003單片機相連。步進電機ULN2003單片機除了電源需要4個GPI0端，本例使用GPI0 3-GPI0 6引腳同主控計算機相連。
[0033] 時鐘控制器26為DS3231時鐘，作為外部時鐘，該時鐘通過IIC接口同主控計算機 相連，給系統提供精確時間。
[0034] 所述的第一控制器24為為ULN2003單片機，第二控制器25為8051單片機，所述 的時鐘控制器26為DS3231時鐘； 為了提高工作效率，結合系統硬件GPI0引腳過少的特點，本例采用8051單片機來擴 展外部控制接口。主要用到該單片機的P〇. 1-P0. 7共7個10 口，以及P3的部分多功能口。 具體連接如下：該單片機控制器通過P3. 0和P3. 1引腳同主控計算機的串口相連，然后通過 P〇. 1 (輸出口）連接球形智能噴頭的繼電器開關驅動引腳，P0. 2 (輸入口）連接繼電器工作 狀態引腳；P0. 3 (輸出口）連接氣泵繼電器開關驅動引腳、P0. 4(輸入口）連接繼電器工作 狀態引腳；P0. 5 (輸入口）連接消毒液液面傳感器、P0. 6 (輸出口）連接電磁推桿繼電器開 關驅動引腳，P0. 7(輸入口）連接繼電器工作狀態引腳。8051單片機所控制的器件需要的 12V、5V和3. 3V電源由單獨的電源接口提供。
[0035] 震動傳感機械鎖為廣東市東哥電子科技有限公司生產的SW-18010P常開型震動 傳感器，傳感器輸出引腳同主控計算機的GPI0 7引腳相連。
[0036] 顯示器顯示部分通過HDMI高清視頻接口同主控計算機相連。顯示器上裝有隱蔽 攝像頭la,隱蔽攝像頭通過Video RCA接口同主控計算機相連。
[0037] 除此之外，主控計算機采用mi croUSB供電插口供電（5V/1 A)，RJ45網絡接口可以 提供連接互聯網的能力USB接口可以擴展為WIFI接口。
[0038] 上述所提硬件除了確定型號和參數的，其它都為通用器件。
[0039] 使用時： 1、導尿功能：該功能涉及到的部件為超聲波測距儀2,紅外檢測儀3、導尿托5、導尿托 機械鎖9、球形智能噴頭17、鏤空防濺墊19,鏤空防堵塞20,驅動電機21和進水管22。
[0040] 如圖1智能立便器主視圖和圖10控制系統框式圖，系統主控計算機控制控制紅外 檢測儀3負責探測是否有人靠近或經過，如果紅外檢測儀3檢測到有人靠近或經過，主控計 算機就啟動超聲波測距儀2測量障礙物距立便器距離(在此應用實例中，障礙物只能是立 便器前方的墻及其他固定的物體或是活動的人，在此簡稱障器距離)。
[0041] 當障器距離小于15CM，系統定時器通過IIC接口獲取精確時間開始計時，如果持 續時間大于2秒，據此可以確定有人需要使用立便器。主控計算機啟動工作模式查詢功能， 判斷此時立便器是否正處于空閑模式，如果立便器正處在通風模式或消毒模式，就進入等 待狀態，同時監測障器距離。
[0042] 一旦立便器處于空閑或由通風模式或消毒模式轉入空閑模式，主控計算機立即把 立便器狀態改為導尿模式，然后根據障器距離確定是否開啟導尿托5,如果需要開啟，就操 作ULN2003單片機控制驅動電機21打開導尿托5,當導尿托張開后，人就可以尿尿了。在此 期間，超聲波測距儀2時刻測量障器距離，主控計算機根據距離不同采取以下操作 ： a.使用狀態：如果障器距離持續在30CM以下，就一直要求步進電機ULN2003單片機保 持導尿托5張開（導尿托5張開門限是15CM以下，到30CM這個門限還有15CM的浮動區間 依舊保持導尿托5張開，目的是防止有人尿尿時還在前后晃動，如站立不穩、醉酒等等)。
[0043] b.中間狀態：如果障器距離大于30CM。系統定時器通過IIC接口獲取精確時間開 始計時，當持續時間大于5秒，可以確定當前人已經尿完尿并離開立便器，則通知步進電機 ULN2003單片機收起導尿托5 ; c.中間狀態：如果障器距離大于30CM持續時間小于等于5秒，且障器距離出現變小情 況，表明又有人靠近立便器或是尿尿人尿尿姿勢異常，則通知步進電機ULN2003單片機延 遲關閉導尿托5,同時定時器重新計時。
[0044] d.結束狀態：導尿托5關閉后，定時器歸零重新計時，如果2秒內無人靠近，主控 計算機通過8051單片機控制球形智能噴頭17內的繼電器開啟噴頭噴水3秒進行沖洗，沖 水時立便器狀態如圖4所示。沖水過程中時刻監測P0. 2 (輸入口）電壓變化，若3秒內電 壓為一直為0V，說明繼電器出現故障，球形智能噴頭17沒有進行噴水，8051單片機會等候 5秒后重試，如果3次操作失敗，說明系統出現故障，就發送錯誤提示信息給主控計算機。
[0045] 如果2秒內有人靠近，就需要延遲沖水操作，并且根據距離變化決定是否要求步 進電機ULN2003單片機立即重新驅動導尿托驅動電機21去開啟導尿托5。
[0046] 當8051單片機監測到P0. 2 (輸入口）輸入電壓由3V降為0V，說明沖水結束，8051 單片機會把操作狀態返回給主控計算機，主控計算機根據返回信息立即進行立便器狀態調 整操作，如果收到的是成功信息且沒有其他等待(通風或消毒）請求就把立便器狀態設置為 空閑模式，如果有就進入相應的模式，進行相應的操作；如果收到的是失敗信息，除了要更 改模式外，主控計算機會根據系統設定在隱蔽攝像顯示屏1上顯示系統故障信息，還會根 據系統設置的聯系方式通知管理人員前來處理。（錯誤處理具有通用性，以下各功能中主 控計算機處理錯誤方式同此） 如果立便器的球形智能噴頭17出現故障，或者是要更換鏤空防濺墊19或鏤空防堵塞 20,可以直接鑰匙打開導尿托機械鎖9,手動開啟導尿托5進行修理或更換。
[0047] 2、通風功能：該功能涉及到的部件為：出風通道8,進風通道10,進風內口 11，出風 內口 12,氣泵13。如圖2和圖10所示，系統主控計算機通過DS3231時鐘獲取時間同設定 時間對比，當到達通風換氣時間，主控計算機啟動工作模式查詢功能，判斷此時立便器是否 正處于空閑模式，如果立便器正處于導尿模式或消毒模式，就進入通風等待狀態。
[0048] 如果立便器處于空閑模式或從導尿模式或消毒模式進入空閑模式，主控計算機就 立即把立便器狀態改為通風模式，然后控制8051單片機開啟氣泵13的繼電器開關開始換 氣10秒，并等候8051單片機回復工作狀態信息。在8051單片機啟動繼電器后就一直監測 P0. 4 (輸入口）電壓變化，如果氣泵13啟動成功，在1秒內必定監測到P0. 4 (輸入口）電壓 應為3V，如果失敗電壓應一直為0V。當操作失敗的時候，8051單片機會等候5秒后重試，如 果3次操作失敗，說明系統出現故障，就發送錯誤提示信息給主控計算機，如果成功就發送 成功提示信息給主控計算機。
[0049] 當8051單片機監測到P0. 4 (輸入口）電壓由3V降為0V，說明通風結束，8051單 片機發送通風成功信息給主控計算機。主控計算機收到信息后，如果收到的是成功信息， 且沒有其他等待（導尿或消毒）請求就把立便器狀態設置為空閑模式，如果收到的是失敗信 息，除了更改立便器狀態為空閑模式外，還要對錯誤信息進行處理。
[0050] 為保證通風換氣效果，進風口 6、進風通道10、進風內口 11、出風內口 12、氣泵13、 出風通道8和出風口 4各有兩個，形成左右對稱的通風通道。
[0051] 具體流程為：氣體從進風口 6進入，經進風通道10和進風內口 11進入立便器內 部，然后經出風內口 12、氣泵13和出風通道8到達出風口 4,達到立便器內外空氣流通，防 止異味出現。
[0052] 3、消毒功能：該功能涉及到的部件為：消毒液供給箱18、球形智能噴頭17、鏤空防 濺墊19和鏤空防堵塞20。如圖3、圖6、圖7和圖10所示，系統主控計算機通過8051單片 機控制球形智能噴頭17、消毒液供給箱18內的電磁推桿1809和消毒液液面傳感器1810工 作。
[0053] 系統主控計算機通過DS3231時鐘獲取時間同設定時間對比，當到達消毒時間，主 控計算機啟動工作模式查詢功能，判斷此時立便器是否正處于空閑模式，如果立便器正處 于導尿模式或通風模式，就進入消毒等待狀態。
[0054] 如果立便器處于空閑模式或是由導尿模式或通風模式轉入空閑模式，立即把立便 器狀態改為消毒模式，然后控制8051單片機操作消毒液供給箱18內的電磁推桿1809和球 形智能噴頭17進行消毒操作，并等候8051單片機狀態回復。在8051單片機啟動電磁推桿 1809繼電器后就一直監測P0. 7 (輸入口）電壓變化，如果注入消毒液成功成功，P0. 7 (輸入 口）電壓應從0V變成3V，很快又變成0V，如果失敗電壓應一直為0V。
[0055] 在8051單片機啟動球形智能噴頭17繼電器后，就一直監測P0. 2 (輸入口）電壓 變化。如果監測到P0. 2 (輸入口）電壓一直為0V，說明啟動球形智能噴頭17失敗，如果監 測到P0. 2 (輸入口）電壓由3V降為0V，說明啟動球形智能噴頭17完成了噴水工作。
[0056] 8051單片機收到主控計算機發送消毒命令后，開啟電磁推桿的繼電器，電磁推桿 1809推動活塞1806快速向上運動，在活塞腔1805內的消毒液收到擠壓就會進入進液單 向閥1804和出液單向閥1807,單向閥內的圓球就會向上擠壓閥柵，由于閥柵1811和閥柵 1812的不同，進液單向閥1804內的圓球堵死了進液口，出液單向閥1807的出口恰好打開， 消毒液就通過注入球形智能噴頭17。在此期間P0. 7 (輸入口）電壓應從0V變成3V。
[0057] 隨后電磁推桿1809內的復位彈簧帶動活塞1806向下運動，塞腔1805內的壓強減 小，出液單向閥1807內的圓球下墜，恰好堵住出液單向閥1807的出口，防止注入球形智能 噴頭17內的消毒液倒流。
[0058] 進液單向閥1804內的圓球下墜，打開了進液口，由于消毒液供給箱18存在進氣孔 1801，根據氣壓平衡原理，消毒液供給箱18內的消毒液通過進液單向閥1804內的流進了活 塞腔1805,為下一次注入消毒液做好準備。在此期間P0. 7 (輸入口）電壓應從3V變成0V。
[0059] 當8051單片機監測到P0. 7 (輸入口）電壓應從3V變成0V時，立即控制球形智能 噴頭17內的繼電器工作3秒進行噴水沖洗。在此期間如果監測到P0.2(輸入口）電壓由 3V降為0V，說明噴水工作正常結束。
[0060] 8051單片機根據監測到到電壓確定發送給主控計算機的回復信息是失敗還是成 功。如果主控計算機收到的是成功信息，且沒有其他等待（導尿或通風）請求就把立便器狀 態設置為空閑模式。如果是失敗，就根據設定進行相應的報錯處理。
[0061] 由于鏤空防濺墊19和鏤空防堵塞20的存在，消毒液會在上面有些殘留，消毒結束 后還會繼續殺毒。如果消毒結束30分鐘內沒有人使用立便器且系統沒有進行換氣，不管到 沒到系統設定通風時間，主控計算機就立即驅動8051單片機開啟通風操作；如果在此期間 有人使用過立便器或系統已進行過換氣，就不進行單獨的通風操作。如果消毒液的液面比 消毒液液面傳感器1810的位置低，說明消毒液太少，8051單片機會通過傳感器感知這一狀 況，并發送消毒液過少信息給主控計算機，主控計算機將進行報警處理。
[0062] 為了保證消毒效果，消毒時間建議設置在中午12:30和晚上0:30。
[0063] 4、多媒體交互功能：該功能涉及到的部件有隱蔽攝像顯示屏1，超聲波測距儀2， 紅外檢測儀3。如圖1和圖10所示，該功能包括正常信息顯示、系統故障提醒、系統自我保 護和多媒體交互4個部分。
[0064] 正常信息顯示：系統主控計算機控制紅外檢測儀3負責探測是有人靠近或經過， 如果有人靠近或經過，就啟動超聲波測距儀2測量立便器距前方障礙物距離。
[0065] 當障器距離小于50CM，就喚醒顯示屏。當距離小于20CM時，顯示便民信息諸如天 氣預報，空氣指數、趣味小故事、實用小知識，以及廣告推廣等等。在此期間，一直進行障器 距離檢測，如果判斷人已離開，顯示屏延遲5秒進入休眠。
[0066] 系統故障提醒：主控計算機會定時巡檢設備，看設備是否正常。如果在巡檢中發現 設備出現故障或是系統在進行導尿、通風、消毒操作時監測到操作失敗信息，主控計算機會 根據系統設定在隱蔽攝像顯示屏1上顯示系統故障信息，還會根據系統設置的聯系方式通 知管理人員前來處理。
[0067] 系統自我保護：如果智能立便器受的猛烈的撞擊、敲擊或控制箱震動傳感機械鎖 7有物體插入（包括鑰匙）就會觸動機械鎖內的震動傳感器，一旦主控計算機通過振動傳感 器監測到立便器受的振動，它就會啟動隱蔽攝像頭進行拍照或錄像，記錄下立便器前方的 發生的一切，防止惡意破壞。
[0068] 多媒體交互：在主控計算機的控制下，可以通過有線、藍牙或WiFi同互聯網聯系 或移動設備進行交互。
[〇〇69] 與現有技術相比，本發明智能立便器具有導尿、通風、消毒和多媒體交互4大功 能。在這四大功能中，導尿屬于核心功能，主要完成判斷是否有人需要使用立便器和是否 人已經尿完尿遠離立便器，從而決定是否開啟導尿功能來滿足人的需求和是否開啟沖水閥 進行沖洗；通風功能和消毒功能主要解決由于立便器本身密封的特性所造成的通風不暢問 題，可以根據設定時間完成立便器內部空腔同外界通風或對其消毒，消除異味避免滋生細 菌；媒體交互功能主要用于顯示相應的提示信息，諸如如何使用、提示靠近和便民信息播報 等等，還可以用于廣告推廣?？梢酝ㄟ^有線、藍牙或WiFi同互聯網聯系或移動設備進行交 互。另外，由于該立便器智能性高，所以造價較高，為了避免惡意破壞，增加了惡意破壞記錄 追蹤功能，同時節水、衛生，無需人工清潔，使用方便，效果好，有良好的社會和經濟效益。
【權利要求】
1. 一種智能立便器，包括殼體、顯示器、超聲波測距儀和紅外檢測儀，其特征在于，殼體 的上部分別裝有顯示器（1)、超聲波測距儀（2)和紅外檢測儀（3)，殼體的內腔被隔置成上 部的第一腔室（16)和下部的第二腔室（5a)，第二腔室（5a)的下部有進風內口（ 11 )，進風內 口（11)經進風通道（10)與殼體上的進風口（6)相連通，第二腔室（5a)的上部有出風內口 (12)，出風內口（12)經出風通道（8)與殼體上的出風口（4)相連通，出風通道（8)上裝有氣 泵（13)，構成殼體的通風結構，第一腔室（16)內分別裝有主控計算機（15)、消毒液供給箱 (18 )、震動傳感機械鎖（7 )和球形智能噴頭（17 )，消毒液供給箱（18 )的出液口（ 1808 )與球 形智能噴頭（17)的進口相連，球形智能噴頭（17)上裝有伸出殼體的進水管（22)，球形智能 噴頭（17)的出水口與第二腔室（5a)相連通，第二腔室（5a)處，在殼體的正面經驅動電機 (21)裝有翻轉的導尿托（5)，導尿托（5)上裝有導尿托機械鎖（9)，主控計算機（15)分別與 超聲波測距儀（2)、紅外檢測儀（3)、顯示器（1)以及裝在殼體內的第一控制器（24)、第二控 制器（25)、時鐘控制器（26)、震動傳感機械鎖（7)相連，第一控制器（24)與驅動電機（21)相 連，第二控制器（25)分別與球形智能噴頭（17)、氣泵（13)和裝在消毒液供給箱（18)內的消 毒液液面傳感器（1810)相連，構成自動導尿、通風和消毒的一體結構。
2. 根據權利要求1所述的智能立便器，其特征在于，所述的超聲波測距儀（2)呈向下傾 斜布置，其發射接收線路AB與堅直面的夾角小于或等于30°。
3. 根據權利要求1所述的智能立便器，其特征在于，所述的球形智能噴頭（17)包括電 磁閥（170)、消毒液入口（ 171 )、球狀噴頭螺紋接口（ 172)、噴頭外層（173)、支撐架（174)、導 流球（175 )、進水口（ 176 )，電磁閥（170 )經球狀噴頭螺紋接口（ 172 )與導流球（175 )相連，電 磁閥（170)控制消毒液或水進入導流球（175)外圍，導流球（175)為中空密閉球，通過支撐 架（174)同噴頭外層（173)相連，導流球（175)與噴頭外層（173)中間的空間形成導流腔， 噴頭外層（173)上均勻分布出水孔，導流球（175)可以瞬間讓水均勻的從噴頭外層（173)的 出水孔中同時噴出，球形智能噴頭（17)呈球形，可以讓水同時向各個方向噴射，球狀噴頭螺 紋接口（ 172)可以實現快速更換噴頭，電磁閥（170)上分別裝有消毒液入口（ 171)和進水口 (176)。
4. 根據權利要求1所述的智能立便器，其特征在于，所述的第二腔室（5a)內裝有鏤空 防濺墊（19)，鏤空防濺墊（19)經卡扣（190U91)固定在第二腔室（5a)內壁上，鏤空防堵塞 (20)固定在第二腔室（5a)下部的出水口上，鏤空減少了尿液和水直接撞擊的接觸面，增加 了下水速度。
5. 根據權利要求1所述的智能立便器，其特征在于，所述的通風結構有左右對稱的 2組，均由出風口（4)、進風口（6)、出風通道（8)、進風通道（10)、進風內口（11)、出風內口 (12)和換氣泵（13)構成，出風口（4)在上，進風口（6)在下，進風內口（11)的開口于第二腔 室后壁內側，口部水平下45度設置，既滿足了進氣需求，又可以防止水進入進風通道（10); 進風內口（ 11)在立便器上方可避免換氣泵（13)把水吸入泵內，換氣泵（13)通過絲扣式的 換氣泵轉接口（131)同出風通道（8)相連，方便更換。
6. 根據權利要求1所述的智能立便器，其特征在于，所述的消毒液供給箱（18)包括 消毒液注入口（1800)、進氣孔（1801)、軟導管過濾口（1802)、軟導管（1803)、進液單向閥 (1804)、活塞腔（1805)、活塞（1806)、出液單向閥（1807)、出液口（1808)、電磁推桿（1809) 和消毒液液面傳感器（1810);消毒液供給箱（18)的殼體上有消毒液注入口（ 1800)，消毒液 注入口（1800)上裝有蓋體，蓋體中心有進氣孔（1801)，消毒液供給箱（18)的腔體內有堅 直設置的活塞腔（1805)，軟導管（1803)裝有軟導管過濾口（ 1802)的一端伸入消毒液供給 箱（18)的腔體內下部，另一端與經管道與相連活塞腔（1805)的進口相連，活塞腔（1805) 的出口經管道與殼體上的出液口（1808)相連，軟導管（1803)與活塞腔（1805)之間的管道 上裝有第一單向閥，活塞腔（1805)與出液口（1808)之間的管道上裝有第二單向閥，活塞 腔（1805)的下部裝有電磁推桿（1809)，電磁推桿（1809)與第二控制（25)相連，電磁推桿 (1809)的活塞桿上裝有沿活塞腔上下滑動的活塞（1806)，消毒液供給箱（18)殼體下部內 裝有與第二控制器（25)相連的消毒液液面傳感器（1810)。
7. 根據權利要求6所述的智能立便器，其特征在于，所述的第一單向閥包括第一閥柵 (1811)、第二閥柵（1812)和第一實心球體（1804)，第一閥柵（1811)、第二閥柵（1812)固定 在軟導管（1803)與活塞腔（1805)之間的管道上，第一實心球體（1804)置于兩閥柵之間，上 端為第二閥柵（1812)，下端為第一閥柵（1811)，所述的第二單向閥包括第一閥柵（1811)、 第二閥柵（1812)和第二實心球體（1807)，第一閥柵（1811)、第二閥柵（1812)固定在活塞腔 (1805與出液口（1808)之間的管道上，第二實心球體（1807)置于兩閥柵之間，上端是第一 閥柵（1811)，下端是第二閥柵（1812)，所述的第一閥柵（1811)為圓盤狀，四周和中心為實， 中間鏤空，所述的第二閥柵（1812)為中空外實的圓盤狀，二者外側同管道內壁緊密固定，電 磁推桿（1809)同活塞（1806通過絲扣相連，活塞（1806)同活塞腔（1805)緊密光滑接觸，并 可以在電磁推桿（1809)推動下上下移動，當活塞（1806)快速向下移動時，進液單向閥和出 液單向閥內的實心球體在重力作用下下降，打開進液單向閥的第二閥柵（1812 )，關閉出液 單向閥的第一閥柵（1811)，消毒液進入活塞腔（1805);當活塞（1806)快速向上移動時，活 塞腔（1805)內壓力突然增加，在消毒液的壓力傳遞作用下，兩實心圓球均向上運動，關閉了 進液單向閥的第二閥柵（1812)，打開了出液單向閥的第一閥柵（1811)，消毒液通過出液口 (1808)流出，進入消毒液入口（ 171 )，隨后活塞（1806)向下運動復位，活塞腔（1805)內又充 滿消毒液，消毒液進入消毒液入口（ 171 )，從而進入了球形智能噴頭（17)，主控計算機會通 過第二控制器開啟球形智能噴頭，讓水跟消毒液進行混合后進行噴射消毒。
8. 根據權利要求6所述的智能立便器，其特征在于，所述的顯示器上裝有與主控計算 機（15)相連的隱蔽攝像頭（la)。
【文檔編號】E03D13/00GK104088351SQ201410357964
【公開日】2014年10月8日 申請日期:2014年7月25日 優先權日:2014年7月25日
【發明者】李瑞昌, 唐國良, 梁惠楓, 廖璠, 王林景 申請人:河南中醫學院