智能立便器的制造方法

智能立便器的制造方法
【专利摘要】本发明涉及智能立便器，可有效解决立便器浪费水、不卫生、耗费人工清洁，使用麻烦的问题，技术方案是，壳体的上部分别装有显示器、超声波测距仪和红外检测仪，壳体的内腔被隔置成上部的第一腔室和下部的第二腔室，第二腔室的下部有进风内口，第二腔室的上部有出风内口，出风通道上装有气泵，构成壳体的通风结构，第一腔室内分别装有主控计算机、消毒液供给箱、震动传感机械锁和球形智能喷头，消毒液供给箱的出液口与球形智能喷头的进口相连，球形智能喷头的出水口与第二腔室相连通，第二腔室处，在壳体的正面经驱动电机装有翻转的导尿托，本发明节水、卫生，无需人工清洁，具有导尿、通风、消毒和多媒体交互4大功能，使用方便，效果好。
【专利说明】智能立便器

【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种集导尿、通风、消毒和多媒体功能于一体的智能立便器。

【背景技术】
[0002] 人每天都离不开吃喝拉撒，撒是一项必不可少的生理需求。对于男卫生间来说，立 式小便器是必不可少的器具。虽然目前已有的立式小便器基本能够满足需求，但是存在着 不少问题，如（1)浪费水：目前大多数立便器采用红外控制智能冲水或手动按压延时阀门 进行便后冲水，虽然比不间断用水冲洗省了不少水，但是耗水量还是很大；（2)不卫生：由 于害怕尿溅到衣服上或其他原因，使用者经常会浙尿在池外。目前的立式小便器基本上都 是敞开的，由于空气流通不畅或太阳暴晒往往存在难闻的异味；（3)不智能：为了让大家离 得更近一点，往往采用标语提示或者在墙上张贴小故事提示或吸引男士尽量靠近，但缺乏 吸引力，效果不明显；（4)耗费人工清洁 ：目前的立便器的冲水设施不能全面均匀强力冲刷 立便器的内壁，使用时间稍长，若人工清洁更不上，就会造成尿渍残留和难闻的气味。针对 以上问题，研究和设计一种智能立式小便器是非常急迫和有市场需求的。针对男士立便器， 目前已有的技术主要集中在冲水控制和站立位置引导方面。如： 王留锁申请的专利技术"红外线自动控制的男用小便器"，申请号：200720194140. 2,授 权公布号：CN 201206275 Y，公开的红外线自动控制的男用小便器主要包括红外检测器、提 示扬声器和盒活动便池等，主要原理为采用红外检测人靠近的距离，用扬声器提示使用者 靠近，当使用者到达一定的距离之内才打开托盘式活动便池，完毕后活动便池复位，随后淋 水冲洗。存在问题在于：位置确定不准确、冲水方式比较浪费水，扬声器提醒让人难堪。
[0003] 张强申请的专利技术"一种喷雾型节水小便器"，申请号：201210436577. 8,授权公 告号：CN 102926451 A，公开的小便器主要包括红外检测、喷雾冲洗装置和挡水盖等，外观 体征为上端密封，下端开放的装置。基本原理是用红外控制喷雾冲洗装置，用挡水盖挡住喷 雾回溅。存在问题：由于害怕溅水的习惯，不能让使用者靠的足够近，不能解决浙尿的问题； 喷雾是采用喷头阵列实现，虽然节省了水，但是冲洗力度不够；由于是半封闭，还是会有异 味飘出。
[0004] 除此上述技术之外，还有一些智能化系统只是在局部解决了一些问题，设计陈旧， 跟不上现代化生活的需求。
[0005] 结合上述问题，如果能够在保证基本功能的前提下，利用自动化控制、智能检测技 术和网络多媒体技术实现立便池的智能化，和谐的融入我们的生活，将有很好的应用前景。
[0006]


【发明内容】

[0007] 针对上述情况，为克服现有技术之缺陷，本发明之目的就是提供一种智能立便器， 可有效解决立便器浪费水、不卫生、耗费人工清洁，使用麻烦的问题。
[0008] 本发明解决的技术方案是，包括壳体、显示器、超声波测距仪和红外检测仪，壳体 的上部分别装有显示器、超声波测距仪和红外检测仪，壳体的内腔被隔置成上部的第一腔 室和下部的第二腔室，第二腔室的下部有进风内口，进风内口经进风通道与壳体上的进风 口相连通，第二腔室的上部有出风内口，出风内口经出风通道与壳体上的出风口相连通，出 风通道上装有气泵，构成壳体的通风结构，第一腔室内分别装有主控计算机、消毒液供给 箱、震动传感机械锁和球形智能喷头，消毒液供给箱的出液口与球形智能喷头的进口相连， 球形智能喷头上装有伸出壳体的进水管，球形智能喷头的出水口与第二腔室相连通，第二 腔室处，在壳体的正面经驱动电机装有翻转的导尿托，导尿托上装有导尿托机械锁，主控计 算机分别与超声波测距仪、红外检测仪、显示器以及装在壳体内的第一控制器、第二控制 器、时钟控制器、震动传感机械锁相连，第一控制器与驱动电机相连，第二控制器分别与球 形智能喷头、气泵和装在消毒液供给箱内的消毒液液面传感器相连，构成自动导尿、通风和 消毒的一体结构。
[0009] 本发明新颖独特，简单合理，节水、卫生，无需人工清洁，具有导尿、通风、消毒和多 媒体交互4大功能，使用方便，效果好，有良好的社会和经济效益。

【专利附图】

【附图说明】
[0010] 图1为本发明的智能立便器主视图。
[0011] 图2为本发明的智能立便器的侧视表面图。
[0012] 图3为本发明的智能立便器的侧视剖面图。
[0013] 图4为本发明的智能立便器的冲水示意图。
[0014] 图5为本发明的智能立便器的的剖面俯视图。
[0015] 图6为本发明的智能立便器的消毒液供给箱剖面图； 其中，a为壳体剖视图；b为第一阀栅的结构图；c为第二阀栅的结构图。
[0016] 图7为本发明的智能立便器的球形智能喷头结构示意图。
[0017] 图8为本发明的智能立便器的镂空防溅垫示意图； 其中a为主视图，b为侧视图。
[0018] 图9为本发明的智能立便器的气泵安装结构示意图。
[0019] 图10为本发明的智能立便器的系统控制框式图。
[0020] 图11为本发明的智能立便器的测距原理图。

【具体实施方式】
[0021] 以下结合附图对本发明的【具体实施方式】作进一步详细说明。
[0022] 由图1-11给出，本发明包括壳体、显示器、超声波测距仪和红外检测仪，壳体的上 部分别装有显示器1、超声波测距仪2和红外检测仪3,壳体的内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的下部有进风内口 11，进风内口 11经进风通道10 与壳体上的进风口 6相连通，第二腔室5a的上部有出风内口 12,出风内口 12经出风通道 8与壳体上的出风口 4相连通，出风通道8上装有气泵13,构成壳体的通风结构，第一腔室 16内分别装有主控计算机15、消毒液供给箱18、震动传感机械锁7和球形智能喷头17,消 毒液供给箱18的出液口 1808与球形智能喷头17的进口相连，球形智能喷头17上装有伸 出壳体的进水管22,球形智能喷头17的出水口与第二腔室5a相连通，第二腔室5a处，在壳 体的正面经驱动电机21装有翻转的导尿托5,导尿托5上装有导尿托机械锁9,主控计算机 15分别与超声波测距仪2、红外检测仪3、显示器1以及装在壳体内的第一控制器24、第二 控制器25、时钟控制器26、震动传感机械锁7相连，第一控制器24与驱动电机21相连，第 二控制器25分别与球形智能喷头17、气泵13和装在消毒液供给箱18内的消毒液液面传感 器1810相连，构成自动导尿、通风和消毒的一体结构。
[0023] 为保证使用效果，所述的超声波测距仪2呈向下倾斜布置，其发射接收线路AB与 坚直面的夹角小于或等于30°，红外检测仪3负责检测是否有人靠近，超声波测距仪2负责 监测障器距离，在本发明中，由于红外检测方向性不好，超声波测距测量程最小为30CM，达 不到本应用的要求，激光测距能够满足需求，但是激光光线容易对人眼造成伤害。所以采用 的是红外检测和超声波定位相结合的方式进行监测和精确测量工作，其原理如图11所示， A代表超声波发射接收点，B、C为在同一水平面上的点，在实际中代表经过A的垂线同地面 的交点和A点发出的超声波同地面的交点，C'为回波点，角BAC固定，小于或等于30度； 当人到达a位时，超声波测出AC长度，当人继续向前到b位时，超声波测出AC'的长度。在 应用当中，AB、角BAC已知，根据直角三角形特性，C' B等于AC'同角AC' B正弦值的乘积， 由此求出DB的长度，也就是人到立便器的距离。创新点在于使用映射原理实现精确测量； 所述的导尿托5呈倒"V"型结构，下端通过转轴同壳体相连，通过步进电机驱动； 所述的显示器1通过面板活动轴14装在壳体上，方便打开第一腔室； 所述的球形智能喷头17包括电磁阀170、消毒液入口 171、球状喷头螺纹接口 172、喷头 外层173、支撑架174、导流球175、进水口 176,电磁阀170经球状喷头螺纹接口 172与导流 球175相连，电磁阀170控制消毒液或水进入导流球175外围，导流球175为中空密闭球， 通过支撑架174同喷头外层173相连，导流球175与喷头外层173中间的空间形成导流腔， 喷头外层173上均匀分布出水孔，导流球175可以瞬间让水均匀的从喷头外层173的出水 孔中同时喷出，球形智能喷头17呈球形，可以让水同时向各个方向喷射，如图4中水流喷射 线23所示，球状喷头螺纹接口 172可以实现快速更换喷头，电磁阀170上分别装有消毒液 入口 171和进水口 176 ; 所述的第二腔室5a内装有镂空防溅垫19,镂空防溅垫19经卡扣190、191固定在第二 腔室5a内壁上，镂空防堵塞20固定在第二腔室5a下部的出水口上，镂空减少了尿液和水 直接撞击的接触面，增加了下水速度；使用时，只有当人离立便器15CM以下时导尿托5才向 外呈45度角张开，这样可以防止浙尿情况出现。在导尿托5完全合拢后才会进行冲水或消 毒工作，在没人靠近导尿托5也处于合拢状态，这样可以防止异味飘散；如果立便器的球形 智能喷头17出现故障，或者是要更换镂空防溅垫19或镂空防堵塞20,可以直接钥匙打开导 尿托机械锁9,手动开启导尿托5进行修理或更换。
[0024] 所述的通风结构有左右对称的2组，均由出风口 4、进风口 6、出风通道8、进风通道 10、进风内口 11、出风内口 12和气泵13构成，出风口 4在上，进风口 6在下，进风内口 11的 开口于第二腔室后壁内侧，口部水平下45度设置，既满足了进气需求，又可以防止水进入 进风通道10 ;进风内口 11在立便器上方可避免气泵13把水吸入泵内，气泵13通过丝扣式 的气泵转接口 131同出风通道8相连，方便更换。
[0025] 所述的消毒液供给箱18包括消毒液注入口 1800、进气孔1801、软导管过滤口 1802、软导管1803、进液单向阀1804、活塞腔1805、活塞1806、出液单向阀1807、出液口 1808、电磁推杆1809和消毒液液面传感器1810 ;消毒液供给箱18的壳体上有消毒液注入 口 1800,消毒液注入口 1800上装有盖体，盖体中心有进气孔1801，消毒液供给箱18的腔体 内有坚直设置的活塞腔1805,软导管1803装有软导管过滤口 1802的一端伸入消毒液供给 箱18的腔体内下部，另一端与经管道与相连活塞腔1805的进口相连，活塞腔1805的出口 经管道与壳体上的出液口 1808相连，软导管1803与活塞腔1805之间的管道上装有第一单 向阀，活塞腔1805与出液口 1808之间的管道上装有第二单向阀，活塞腔1805的下部装有 电磁推杆1809,电磁推杆1809与第二控制25相连，电磁推杆1809的活塞杆上装有沿活塞 腔上下滑动的活塞1806,消毒液供给箱18壳体下部内装有与第二控制器25相连的消毒液 液面传感器1810,同时，由于镂空防溅垫19和镂空防堵塞20的存在，消毒液会在它们上面 有些残留，喷射消毒结束后还会继续阻止细菌和异味产生。
[0026] 所述的第一单向阀包括第一阀栅1811、第二阀栅1812和第一实心球体1804,第 一阀栅1811、第二阀栅1812固定在软导管1803与活塞腔1805之间的管道上，第一实心球 体1804置于两阀栅之间，上端为第二阀栅1812,下端为第一阀栅1811，所述的第二单向阀 包括第一阀栅1811、第二阀栅1812和第二实心球体1807,第一阀栅1811、第二阀栅1812 固定在活塞腔1805与出液口 1808之间的管道上，第二实心球体1807置于两阀栅之间，上 端是第一阀栅1811，下端是第二阀栅1812,所述的第一阀栅1811为圆盘状，四周和中心为 实，中间镂空，所述的第二阀栅1812为中空外实的圆盘状，二者外侧同管道内壁紧密固定， 电磁推杆1809同活塞1806通过丝扣相连，活塞1806同活塞腔1805紧密光滑接触，并可以 在电磁推杆1809推动下上下移动，当活塞1806快速向下移动时，进液单向阀和出液单向阀 内的实心球体在重力作用下下降，打开进液单向阀的第二阀栅1812，关闭出液单向阀的第 一阀栅1811，消毒液进入活塞腔1805 ;当活塞1806快速向上移动时，活塞腔1805内压力突 然增加，在消毒液的压力传递作用下，两实心圆球均向上运动，关闭了进液单向阀的第二阀 栅1812,打开了出液单向阀的第一阀栅1811，消毒液通过出液口 1808流出，进入消毒液入 口 171，随后活塞1806向下运动复位，活塞腔1805内又充满消毒液。消毒液进入消毒液入 口 171，从而进入了球形智能喷头17,主控计算机会通过第二控制器开启球形智能喷头，让 水跟消毒液进行混合后进行喷射消毒。
[0027] 所述的显示器上装有与主控计算机15相连的隐蔽摄像头la。
[0028] 下面结合附图和本发明的优选实施例进行详细阐述，以使本发明的优点和特征能 更易于被本领域技术人员理解，从而对本发明的保护范围做出更为清楚明确的界定。
[0029] 如图1-11所示，基于智能检测、自动化控制、网络技术和多媒体技术的智能立便 器基本功能可以分为导尿功能、通风功能、消毒功能和多媒体交互功能，以上所述的具体实 施步骤如下： 所述的主控计算机采用Raspberry Pi (树莓派）B版作为硬件系统，Linux操作系统 作为系统软件。系统硬件提供有GPIO 0-GPI0 7共8路输入/输出引脚、1个串口通信接 口、1个IIC通信接口、1个HDMI高清视频接口、1个Video RCA接口、1个RJ45网络接口、2 个USB接口和一个microUSB供电插口等。
[0030] 红外检测仪为深圳市翰群科技有限公司生产的RE200B双元热释电红外传感器， 采用三根线，正电源线1根、接地线1根和信号线一根，信号线通过GPI0 0引脚同主控计算 机相连。
[0031] 超声波测距仪的型号为HC-SR04,除电源2根，需要2个GPI0引脚，本例用到GPIO 1-GPI0 2引脚同主控计算机相连。
[0032] 导尿托驱动电机采用5线4相28BYJ-48-12V减速步进电机，它同步进电机 ULN2003单片机相连。步进电机ULN2003单片机除了电源需要4个GPI0端，本例使用GPI0 3-GPI0 6引脚同主控计算机相连。
[0033] 时钟控制器26为DS3231时钟，作为外部时钟，该时钟通过IIC接口同主控计算机 相连，给系统提供精确时间。
[0034] 所述的第一控制器24为为ULN2003单片机，第二控制器25为8051单片机，所述 的时钟控制器26为DS3231时钟； 为了提高工作效率，结合系统硬件GPI0引脚过少的特点，本例采用8051单片机来扩 展外部控制接口。主要用到该单片机的P〇. 1-P0. 7共7个10 口，以及P3的部分多功能口。 具体连接如下：该单片机控制器通过P3. 0和P3. 1引脚同主控计算机的串口相连，然后通过 P〇. 1 (输出口）连接球形智能喷头的继电器开关驱动引脚，P0. 2 (输入口）连接继电器工作 状态引脚；P0. 3 (输出口）连接气泵继电器开关驱动引脚、P0. 4(输入口）连接继电器工作 状态引脚；P0. 5 (输入口）连接消毒液液面传感器、P0. 6 (输出口）连接电磁推杆继电器开 关驱动引脚，P0. 7(输入口）连接继电器工作状态引脚。8051单片机所控制的器件需要的 12V、5V和3. 3V电源由单独的电源接口提供。
[0035] 震动传感机械锁为广东市东哥电子科技有限公司生产的SW-18010P常开型震动 传感器，传感器输出引脚同主控计算机的GPI0 7引脚相连。
[0036] 显示器显示部分通过HDMI高清视频接口同主控计算机相连。显示器上装有隐蔽 摄像头la,隐蔽摄像头通过Video RCA接口同主控计算机相连。
[0037] 除此之外，主控计算机采用mi croUSB供电插口供电（5V/1 A)，RJ45网络接口可以 提供连接互联网的能力USB接口可以扩展为WIFI接口。
[0038] 上述所提硬件除了确定型号和参数的，其它都为通用器件。
[0039] 使用时： 1、导尿功能：该功能涉及到的部件为超声波测距仪2,红外检测仪3、导尿托5、导尿托 机械锁9、球形智能喷头17、镂空防溅垫19,镂空防堵塞20,驱动电机21和进水管22。
[0040] 如图1智能立便器主视图和图10控制系统框式图，系统主控计算机控制控制红外 检测仪3负责探测是否有人靠近或经过，如果红外检测仪3检测到有人靠近或经过，主控计 算机就启动超声波测距仪2测量障碍物距立便器距离(在此应用实例中，障碍物只能是立 便器前方的墙及其他固定的物体或是活动的人，在此简称障器距离)。
[0041] 当障器距离小于15CM，系统定时器通过IIC接口获取精确时间开始计时，如果持 续时间大于2秒，据此可以确定有人需要使用立便器。主控计算机启动工作模式查询功能， 判断此时立便器是否正处于空闲模式，如果立便器正处在通风模式或消毒模式，就进入等 待状态，同时监测障器距离。
[0042] 一旦立便器处于空闲或由通风模式或消毒模式转入空闲模式，主控计算机立即把 立便器状态改为导尿模式，然后根据障器距离确定是否开启导尿托5,如果需要开启，就操 作ULN2003单片机控制驱动电机21打开导尿托5,当导尿托张开后，人就可以尿尿了。在此 期间，超声波测距仪2时刻测量障器距离，主控计算机根据距离不同采取以下操作 ： a.使用状态：如果障器距离持续在30CM以下，就一直要求步进电机ULN2003单片机保 持导尿托5张开（导尿托5张开门限是15CM以下，到30CM这个门限还有15CM的浮动区间 依旧保持导尿托5张开，目的是防止有人尿尿时还在前后晃动，如站立不稳、醉酒等等)。
[0043] b.中间状态：如果障器距离大于30CM。系统定时器通过IIC接口获取精确时间开 始计时，当持续时间大于5秒，可以确定当前人已经尿完尿并离开立便器，则通知步进电机 ULN2003单片机收起导尿托5 ; c.中间状态：如果障器距离大于30CM持续时间小于等于5秒，且障器距离出现变小情 况，表明又有人靠近立便器或是尿尿人尿尿姿势异常，则通知步进电机ULN2003单片机延 迟关闭导尿托5,同时定时器重新计时。
[0044] d.结束状态：导尿托5关闭后，定时器归零重新计时，如果2秒内无人靠近，主控 计算机通过8051单片机控制球形智能喷头17内的继电器开启喷头喷水3秒进行冲洗，冲 水时立便器状态如图4所示。冲水过程中时刻监测P0. 2 (输入口）电压变化，若3秒内电 压为一直为0V，说明继电器出现故障，球形智能喷头17没有进行喷水，8051单片机会等候 5秒后重试，如果3次操作失败，说明系统出现故障，就发送错误提示信息给主控计算机。
[0045] 如果2秒内有人靠近，就需要延迟冲水操作，并且根据距离变化决定是否要求步 进电机ULN2003单片机立即重新驱动导尿托驱动电机21去开启导尿托5。
[0046] 当8051单片机监测到P0. 2 (输入口）输入电压由3V降为0V，说明冲水结束，8051 单片机会把操作状态返回给主控计算机，主控计算机根据返回信息立即进行立便器状态调 整操作，如果收到的是成功信息且没有其他等待(通风或消毒）请求就把立便器状态设置为 空闲模式，如果有就进入相应的模式，进行相应的操作；如果收到的是失败信息，除了要更 改模式外，主控计算机会根据系统设定在隐蔽摄像显示屏1上显示系统故障信息，还会根 据系统设置的联系方式通知管理人员前来处理。（错误处理具有通用性，以下各功能中主 控计算机处理错误方式同此） 如果立便器的球形智能喷头17出现故障，或者是要更换镂空防溅垫19或镂空防堵塞 20,可以直接钥匙打开导尿托机械锁9,手动开启导尿托5进行修理或更换。
[0047] 2、通风功能：该功能涉及到的部件为：出风通道8,进风通道10,进风内口 11，出风 内口 12,气泵13。如图2和图10所示，系统主控计算机通过DS3231时钟获取时间同设定 时间对比，当到达通风换气时间，主控计算机启动工作模式查询功能，判断此时立便器是否 正处于空闲模式，如果立便器正处于导尿模式或消毒模式，就进入通风等待状态。
[0048] 如果立便器处于空闲模式或从导尿模式或消毒模式进入空闲模式，主控计算机就 立即把立便器状态改为通风模式，然后控制8051单片机开启气泵13的继电器开关开始换 气10秒，并等候8051单片机回复工作状态信息。在8051单片机启动继电器后就一直监测 P0. 4 (输入口）电压变化，如果气泵13启动成功，在1秒内必定监测到P0. 4 (输入口）电压 应为3V，如果失败电压应一直为0V。当操作失败的时候，8051单片机会等候5秒后重试，如 果3次操作失败，说明系统出现故障，就发送错误提示信息给主控计算机，如果成功就发送 成功提示信息给主控计算机。
[0049] 当8051单片机监测到P0. 4 (输入口）电压由3V降为0V，说明通风结束，8051单 片机发送通风成功信息给主控计算机。主控计算机收到信息后，如果收到的是成功信息， 且没有其他等待（导尿或消毒）请求就把立便器状态设置为空闲模式，如果收到的是失败信 息，除了更改立便器状态为空闲模式外，还要对错误信息进行处理。
[0050] 为保证通风换气效果，进风口 6、进风通道10、进风内口 11、出风内口 12、气泵13、 出风通道8和出风口 4各有两个，形成左右对称的通风通道。
[0051] 具体流程为：气体从进风口 6进入，经进风通道10和进风内口 11进入立便器内 部，然后经出风内口 12、气泵13和出风通道8到达出风口 4,达到立便器内外空气流通，防 止异味出现。
[0052] 3、消毒功能：该功能涉及到的部件为：消毒液供给箱18、球形智能喷头17、镂空防 溅垫19和镂空防堵塞20。如图3、图6、图7和图10所示，系统主控计算机通过8051单片 机控制球形智能喷头17、消毒液供给箱18内的电磁推杆1809和消毒液液面传感器1810工 作。
[0053] 系统主控计算机通过DS3231时钟获取时间同设定时间对比，当到达消毒时间，主 控计算机启动工作模式查询功能，判断此时立便器是否正处于空闲模式，如果立便器正处 于导尿模式或通风模式，就进入消毒等待状态。
[0054] 如果立便器处于空闲模式或是由导尿模式或通风模式转入空闲模式，立即把立便 器状态改为消毒模式，然后控制8051单片机操作消毒液供给箱18内的电磁推杆1809和球 形智能喷头17进行消毒操作，并等候8051单片机状态回复。在8051单片机启动电磁推杆 1809继电器后就一直监测P0. 7 (输入口）电压变化，如果注入消毒液成功成功，P0. 7 (输入 口）电压应从0V变成3V，很快又变成0V，如果失败电压应一直为0V。
[0055] 在8051单片机启动球形智能喷头17继电器后，就一直监测P0. 2 (输入口）电压 变化。如果监测到P0. 2 (输入口）电压一直为0V，说明启动球形智能喷头17失败，如果监 测到P0. 2 (输入口）电压由3V降为0V，说明启动球形智能喷头17完成了喷水工作。
[0056] 8051单片机收到主控计算机发送消毒命令后，开启电磁推杆的继电器，电磁推杆 1809推动活塞1806快速向上运动，在活塞腔1805内的消毒液收到挤压就会进入进液单 向阀1804和出液单向阀1807,单向阀内的圆球就会向上挤压阀栅，由于阀栅1811和阀栅 1812的不同，进液单向阀1804内的圆球堵死了进液口，出液单向阀1807的出口恰好打开， 消毒液就通过注入球形智能喷头17。在此期间P0. 7 (输入口）电压应从0V变成3V。
[0057] 随后电磁推杆1809内的复位弹簧带动活塞1806向下运动，塞腔1805内的压强减 小，出液单向阀1807内的圆球下坠，恰好堵住出液单向阀1807的出口，防止注入球形智能 喷头17内的消毒液倒流。
[0058] 进液单向阀1804内的圆球下坠，打开了进液口，由于消毒液供给箱18存在进气孔 1801，根据气压平衡原理，消毒液供给箱18内的消毒液通过进液单向阀1804内的流进了活 塞腔1805,为下一次注入消毒液做好准备。在此期间P0. 7 (输入口）电压应从3V变成0V。
[0059] 当8051单片机监测到P0. 7 (输入口）电压应从3V变成0V时，立即控制球形智能 喷头17内的继电器工作3秒进行喷水冲洗。在此期间如果监测到P0.2(输入口）电压由 3V降为0V，说明喷水工作正常结束。
[0060] 8051单片机根据监测到到电压确定发送给主控计算机的回复信息是失败还是成 功。如果主控计算机收到的是成功信息，且没有其他等待（导尿或通风）请求就把立便器状 态设置为空闲模式。如果是失败，就根据设定进行相应的报错处理。
[0061] 由于镂空防溅垫19和镂空防堵塞20的存在，消毒液会在上面有些残留，消毒结束 后还会继续杀毒。如果消毒结束30分钟内没有人使用立便器且系统没有进行换气，不管到 没到系统设定通风时间，主控计算机就立即驱动8051单片机开启通风操作；如果在此期间 有人使用过立便器或系统已进行过换气，就不进行单独的通风操作。如果消毒液的液面比 消毒液液面传感器1810的位置低，说明消毒液太少，8051单片机会通过传感器感知这一状 况，并发送消毒液过少信息给主控计算机，主控计算机将进行报警处理。
[0062] 为了保证消毒效果，消毒时间建议设置在中午12:30和晚上0:30。
[0063] 4、多媒体交互功能：该功能涉及到的部件有隐蔽摄像显示屏1，超声波测距仪2， 红外检测仪3。如图1和图10所示，该功能包括正常信息显示、系统故障提醒、系统自我保 护和多媒体交互4个部分。
[0064] 正常信息显示：系统主控计算机控制红外检测仪3负责探测是有人靠近或经过， 如果有人靠近或经过，就启动超声波测距仪2测量立便器距前方障碍物距离。
[0065] 当障器距离小于50CM，就唤醒显示屏。当距离小于20CM时，显示便民信息诸如天 气预报，空气指数、趣味小故事、实用小知识，以及广告推广等等。在此期间，一直进行障器 距离检测，如果判断人已离开，显示屏延迟5秒进入休眠。
[0066] 系统故障提醒：主控计算机会定时巡检设备，看设备是否正常。如果在巡检中发现 设备出现故障或是系统在进行导尿、通风、消毒操作时监测到操作失败信息，主控计算机会 根据系统设定在隐蔽摄像显示屏1上显示系统故障信息，还会根据系统设置的联系方式通 知管理人员前来处理。
[0067] 系统自我保护：如果智能立便器受的猛烈的撞击、敲击或控制箱震动传感机械锁 7有物体插入（包括钥匙）就会触动机械锁内的震动传感器，一旦主控计算机通过振动传感 器监测到立便器受的振动，它就会启动隐蔽摄像头进行拍照或录像，记录下立便器前方的 发生的一切，防止恶意破坏。
[0068] 多媒体交互：在主控计算机的控制下，可以通过有线、蓝牙或WiFi同互联网联系 或移动设备进行交互。
[〇〇69] 与现有技术相比，本发明智能立便器具有导尿、通风、消毒和多媒体交互4大功 能。在这四大功能中，导尿属于核心功能，主要完成判断是否有人需要使用立便器和是否 人已经尿完尿远离立便器，从而决定是否开启导尿功能来满足人的需求和是否开启冲水阀 进行冲洗；通风功能和消毒功能主要解决由于立便器本身密封的特性所造成的通风不畅问 题，可以根据设定时间完成立便器内部空腔同外界通风或对其消毒，消除异味避免滋生细 菌；媒体交互功能主要用于显示相应的提示信息，诸如如何使用、提示靠近和便民信息播报 等等，还可以用于广告推广。可以通过有线、蓝牙或WiFi同互联网联系或移动设备进行交 互。另外，由于该立便器智能性高，所以造价较高，为了避免恶意破坏，增加了恶意破坏记录 追踪功能，同时节水、卫生，无需人工清洁，使用方便，效果好，有良好的社会和经济效益。
【权利要求】
1. 一种智能立便器，包括壳体、显示器、超声波测距仪和红外检测仪，其特征在于，壳体 的上部分别装有显示器（1)、超声波测距仪（2)和红外检测仪（3)，壳体的内腔被隔置成上 部的第一腔室（16)和下部的第二腔室（5a)，第二腔室（5a)的下部有进风内口（ 11 )，进风内 口（11)经进风通道（10)与壳体上的进风口（6)相连通，第二腔室（5a)的上部有出风内口 (12)，出风内口（12)经出风通道（8)与壳体上的出风口（4)相连通，出风通道（8)上装有气 泵（13)，构成壳体的通风结构，第一腔室（16)内分别装有主控计算机（15)、消毒液供给箱 (18 )、震动传感机械锁（7 )和球形智能喷头（17 )，消毒液供给箱（18 )的出液口（ 1808 )与球 形智能喷头（17)的进口相连，球形智能喷头（17)上装有伸出壳体的进水管（22)，球形智能 喷头（17)的出水口与第二腔室（5a)相连通，第二腔室（5a)处，在壳体的正面经驱动电机 (21)装有翻转的导尿托（5)，导尿托（5)上装有导尿托机械锁（9)，主控计算机（15)分别与 超声波测距仪（2)、红外检测仪（3)、显示器（1)以及装在壳体内的第一控制器（24)、第二控 制器（25)、时钟控制器（26)、震动传感机械锁（7)相连，第一控制器（24)与驱动电机（21)相 连，第二控制器（25)分别与球形智能喷头（17)、气泵（13)和装在消毒液供给箱（18)内的消 毒液液面传感器（1810)相连，构成自动导尿、通风和消毒的一体结构。
2. 根据权利要求1所述的智能立便器，其特征在于，所述的超声波测距仪（2)呈向下倾 斜布置，其发射接收线路AB与坚直面的夹角小于或等于30°。
3. 根据权利要求1所述的智能立便器，其特征在于，所述的球形智能喷头（17)包括电 磁阀（170)、消毒液入口（ 171 )、球状喷头螺纹接口（ 172)、喷头外层（173)、支撑架（174)、导 流球（175 )、进水口（ 176 )，电磁阀（170 )经球状喷头螺纹接口（ 172 )与导流球（175 )相连，电 磁阀（170)控制消毒液或水进入导流球（175)外围，导流球（175)为中空密闭球，通过支撑 架（174)同喷头外层（173)相连，导流球（175)与喷头外层（173)中间的空间形成导流腔， 喷头外层（173)上均匀分布出水孔，导流球（175)可以瞬间让水均匀的从喷头外层（173)的 出水孔中同时喷出，球形智能喷头（17)呈球形，可以让水同时向各个方向喷射，球状喷头螺 纹接口（ 172)可以实现快速更换喷头，电磁阀（170)上分别装有消毒液入口（ 171)和进水口 (176)。
4. 根据权利要求1所述的智能立便器，其特征在于，所述的第二腔室（5a)内装有镂空 防溅垫（19)，镂空防溅垫（19)经卡扣（190U91)固定在第二腔室（5a)内壁上，镂空防堵塞 (20)固定在第二腔室（5a)下部的出水口上，镂空减少了尿液和水直接撞击的接触面，增加 了下水速度。
5. 根据权利要求1所述的智能立便器，其特征在于，所述的通风结构有左右对称的 2组，均由出风口（4)、进风口（6)、出风通道（8)、进风通道（10)、进风内口（11)、出风内口 (12)和换气泵（13)构成，出风口（4)在上，进风口（6)在下，进风内口（11)的开口于第二腔 室后壁内侧，口部水平下45度设置，既满足了进气需求，又可以防止水进入进风通道（10); 进风内口（ 11)在立便器上方可避免换气泵（13)把水吸入泵内，换气泵（13)通过丝扣式的 换气泵转接口（131)同出风通道（8)相连，方便更换。
6. 根据权利要求1所述的智能立便器，其特征在于，所述的消毒液供给箱（18)包括 消毒液注入口（1800)、进气孔（1801)、软导管过滤口（1802)、软导管（1803)、进液单向阀 (1804)、活塞腔（1805)、活塞（1806)、出液单向阀（1807)、出液口（1808)、电磁推杆（1809) 和消毒液液面传感器（1810);消毒液供给箱（18)的壳体上有消毒液注入口（ 1800)，消毒液 注入口（1800)上装有盖体，盖体中心有进气孔（1801)，消毒液供给箱（18)的腔体内有坚 直设置的活塞腔（1805)，软导管（1803)装有软导管过滤口（ 1802)的一端伸入消毒液供给 箱（18)的腔体内下部，另一端与经管道与相连活塞腔（1805)的进口相连，活塞腔（1805) 的出口经管道与壳体上的出液口（1808)相连，软导管（1803)与活塞腔（1805)之间的管道 上装有第一单向阀，活塞腔（1805)与出液口（1808)之间的管道上装有第二单向阀，活塞 腔（1805)的下部装有电磁推杆（1809)，电磁推杆（1809)与第二控制（25)相连，电磁推杆 (1809)的活塞杆上装有沿活塞腔上下滑动的活塞（1806)，消毒液供给箱（18)壳体下部内 装有与第二控制器（25)相连的消毒液液面传感器（1810)。
7. 根据权利要求6所述的智能立便器，其特征在于，所述的第一单向阀包括第一阀栅 (1811)、第二阀栅（1812)和第一实心球体（1804)，第一阀栅（1811)、第二阀栅（1812)固定 在软导管（1803)与活塞腔（1805)之间的管道上，第一实心球体（1804)置于两阀栅之间，上 端为第二阀栅（1812)，下端为第一阀栅（1811)，所述的第二单向阀包括第一阀栅（1811)、 第二阀栅（1812)和第二实心球体（1807)，第一阀栅（1811)、第二阀栅（1812)固定在活塞腔 (1805与出液口（1808)之间的管道上，第二实心球体（1807)置于两阀栅之间，上端是第一 阀栅（1811)，下端是第二阀栅（1812)，所述的第一阀栅（1811)为圆盘状，四周和中心为实， 中间镂空，所述的第二阀栅（1812)为中空外实的圆盘状，二者外侧同管道内壁紧密固定，电 磁推杆（1809)同活塞（1806通过丝扣相连，活塞（1806)同活塞腔（1805)紧密光滑接触，并 可以在电磁推杆（1809)推动下上下移动，当活塞（1806)快速向下移动时，进液单向阀和出 液单向阀内的实心球体在重力作用下下降，打开进液单向阀的第二阀栅（1812 )，关闭出液 单向阀的第一阀栅（1811)，消毒液进入活塞腔（1805);当活塞（1806)快速向上移动时，活 塞腔（1805)内压力突然增加，在消毒液的压力传递作用下，两实心圆球均向上运动，关闭了 进液单向阀的第二阀栅（1812)，打开了出液单向阀的第一阀栅（1811)，消毒液通过出液口 (1808)流出，进入消毒液入口（ 171 )，随后活塞（1806)向下运动复位，活塞腔（1805)内又充 满消毒液，消毒液进入消毒液入口（ 171 )，从而进入了球形智能喷头（17)，主控计算机会通 过第二控制器开启球形智能喷头，让水跟消毒液进行混合后进行喷射消毒。
8. 根据权利要求6所述的智能立便器，其特征在于，所述的显示器上装有与主控计算 机（15)相连的隐蔽摄像头（la)。
【文档编号】E03D13/00GK104088351SQ201410357964
【公开日】2014年10月8日 申请日期:2014年7月25日 优先权日:2014年7月25日
【发明者】李瑞昌, 唐国良, 梁惠枫, 廖璠, 王林景 申请人:河南中医学院