智能化技术在卫浴产品中的应用及发展-以淋浴房为例

智能化是指物品在现代先进技术的推动下，所具有的能动地满足人类各种需求的属性。对于卫浴产品市场来说，复合型功能的应用与智能概念的设计已成为产品发展的主要方向。随着智能化技术的迭代升级，应用于卫浴产品上的智能化技术也逐渐层次化，可分为基本智能化技术和扩展智能化技术。基本智能功能，如恒温控制、预热功能、触控感应等；扩展智能功能则可参照人脑机理的运作模式处理问题、吸取思维，并做出分析反应，如记忆功能、人脸识别、App互联、安全报警功能等。1卫浴行业中的智能化技术1.1基本智能化技术（1）感应技术。感应技术指产品通过红外线、电容、微波等媒介感应用户指令，并通过电磁阀等控制元件完成产品的基本功能，如启闭等。红外感应技术由于拥有更好的性能和灵敏度，其应用较为广泛。设备上的红外线探测器探测到人体所发射出的微米波长，从而进行下一步动作。如非接触式水嘴，手未接触产品就可自动出水，离开后几秒自动关闭；智能马桶盖在人走近时自动开启，人离开后冲洗杀菌。感应技术在大型商场、高铁站的水嘴、蹲便器产品中已较为普及，在后疫情时代值得继续推广。（2）智能除菌技术。除菌技术主要应用于便器和柜体产品。通过与感应技术的结合，在除菌设备上配置如ALD系列的无线智能控制器和带有边缘计算能力的无线智能网关，在用户使用后可自动杀菌。（3）触控技术。触控技术从单点触控发展到多点触控，在技术升级方面利用光学和材料学技术，构建了多点化触控平台，实现了单个用户或多个用户的手势交互。在产品表面接收信号后，平台进行采集、识别与分析，将手势或触点译为具体指令发送给控制元件。目前主要应用于水嘴，人可通过身体各部位触摸产品规定区域内任意表面来控制水流开关及大小，相比传统开关，实现对水温与流量的高阶控制。家庭等非公共场景下用户更倾向选择触控类水嘴。（4）恒温技术。恒温是目前淋浴器中普及率较高的基础智能化技术。基础恒温技术的原理是靠感温元件的独有特性达到恒温效果。在淋浴出水口设有感温元件，当水温变化时，感温元件通过膨胀或收缩控制冷热水进水比例，保持恒温且对水压变化有缓冲能力，提高了淋浴安全性。后续技术升级中，部分恒温淋浴器还增加了记忆功能，可以针对每个用户的特点进行记忆储备，同时将室内的温湿度及洁净度控制在一定范围内，可实现更高级别的人机交互性，向着扩展智能化技术发展。1.2扩展智能化技术（1）物联网。随着5G的发展，我国将进入“万物互联”时代。国际中信联合会（ITU）对物联网的定义是，通过二维码识读设备，射频识别装置（RFID）、红外感应器、全球定位系统和激光扫描器等信息传感设备，按约定协议，将任何物品与互联网相连接，进行信息交换和通信，以实现智能化识别，定位，跟踪，监控和管理的一种网络。淋浴系统中物联网技术可用来实现在整体卫浴间中各个设备的互联，用户可通过手机实现智能化控制，对卫浴间照明系统、通风控制、淋浴温度、房间温湿度等进行远程调节，并可实时防盗报警、监测以及可编程定时控制等。（2）记忆与人脸识别。人脸识别技术是现代化催生出的快捷服务技术，通过互联网来实现人脸和传感器间的连接，在智能手机和门锁方面应用广泛，是智能属性较高的技术，通常与记忆功能联动使用。记忆功能是交互性较高的智能技术，可将用户的习惯和喜好保存为个人大数据，再配合人脸识别技术，将人脸与用户习惯对应置入到数据库，根据不同用户的需求提供个性化卫浴服务。（3）自动控制技术。自动控制技术即产品通过感应或学习，对周围环境变化进行判断，从而对某卫浴产品发送一系列人工智能化命令，实现产品的功能转换。自动控制技术可根据用户语音指令调控淋浴房的整体运行方式，包括淋浴的出水模式、水温调节、出风排风、升温降温、光照调节、影音播放等。选择全自动感应模式后，红外传感器反馈体温数据，STM32处理器分析得出适宜的沐浴水温，5s后即可达到设定值，控制电磁阀出水，也可做到人走水断；通过DS18B20水温传感器和PID算法控制舵机转角达到精准控温，显示屏上实时显示水温，可实现快速调温和恒温效果。2智能化技术在淋浴房中的应用2.1基本智能功能淋浴房QB/T2584–2007《淋浴房》将淋浴房分为蒸汽淋浴房、整体淋浴房、淋浴屏３种。一般整体淋浴房智能化水平比较高，是由沐浴产品、墙体材料、顶板、防水盘组成的一体化卫浴产品（表1）。表1基本智能功能淋浴房部分产品通过表1的产品功能可以看出，基本智能功能淋浴房应用的智能化技术主要是恒温技术和材料升级方面，人机交互性不高，也是目前市场上大部分所谓“智能”产品的现状。以上产品所使用的恒温技术有水电联动控制、机械开关阀、热敏元件等，实现恒温或恒压功能。不论是通过AT89C51单片机，抑或模糊算法PID等，只能优化实现对单一产品内部的温度控制。这类产品若想升级，可在此基础上增加记忆功能，当用户第一次使用完毕后，下一次自动记忆上一次的设定值，不需要重复设定，增加与用户的交互性。材料升级则更为基础，如断电雾化、使用抗菌防水材料等，以上产品的音乐播放功能也仅是在淋浴房中设置了防水点位，便于用户放置手机等设备播放音乐，而并非淋浴房自带功能。这类产品升级，可考虑将智能音箱进行防水处理嵌入花洒或墙板中，通过蓝牙跟手机或者其他智能设备连接使用。智能化不应该仅停留在升级材料上，更应该关注与用户的交互，与万物的互联，形成整体的智能生态。2.2扩展智能功能淋浴房部分企业因布局智能卫浴市场较早，其智能化水平已可实现产品间的互联及与用户的互动（表2）。表2扩展智能功能淋浴房部分产品通过表2的产品功能可以看出，扩展智能功能淋浴房应用的智能化技术主要是自动控制技术，又可细分为进阶的温控技术和感知技术。进阶的温控技术，与恒温不同，且相比传统的温控技术仅作用于单一产品，更注重与淋浴房其他模块的互联，并根据传感器部件反馈的数据进行自我判断和记忆。如麦斯迪克淋浴房设在顶板的温度传感器可感知季节温度，根据记忆功能自动设定该季节下最适合用户的淋浴温度，同时控制器将信号传输到空调模块，空调模块启动调节淋浴空间温度，不仅是水温，还可以给用户提供适宜的室温和湿度，打造一体化的智能生态。感知技术在感应功能的基础上增加了“知道”这一人脑属性，感应功能只能控制产品的基础功能如启闭，而感知技术则可通过一次感应，调动板块间的互联，为用户展示所需要的信息。如赛恩微智能淋浴房，用户在触摸它的拉手时，即可实时显示时间、室内温湿度、水温等信息，并自动播放用户喜爱的声光影，不触摸则进入省电模式且玻璃呈现透明状，使用者进入淋浴空间后无需触摸花洒就自动抬起来，5 s后达到预设温度出水。考虑到淋浴房在公共场所也具有较大的市场潜力，山东前田热能技术股份有限公司提供了一种可自助智能消费的淋浴房——智能移动淋浴舱，这是一种集成了空气源热泵、贮热水箱、循环水泵、多功能配电柜及标准卫浴间等为一体的可移动式淋浴房。配有二维码自助智能消费系统，用户在舱外扫描二维码，舱门开启，进入淋浴间后自动上锁，同时淋浴间电磁阀开启，屏幕显示计费。洗浴完毕，用户在内部打开门，电磁阀关闭，计时结束，过一段时间淋浴间门关闭消毒，整个过程全自动控制，完成了无人值守自动支付功能。该智能移动淋浴舱可应用于高速服务区、海滨浴场、交通枢纽等多种场所。2.3智能化卫浴产品的发展前景工业制造从蒸汽化、电气化、自动化/信息化，发展到2013年德国提出的智能化。国内很多卫浴企业所推出的“智能化产品”还停留在2.0的电气化阶段，一些龙头企业如福瑞因布局智能市场较早，已处于3.0自动化/信息化阶段。然而通病是对智能化的设计开发还仅是智能单品或功能的堆砌，而缺少系统化的智能生态构建，人机互动、互联网、物联网等智能高技术还鲜少出现在产品设计上。从市场反馈上来看，产品需求限制着企业的技术投入与升级。思考用户端的购买痛点，思考智能化产品的用户学习成本，如何找到更加合适的市场发展方向，提高普及率，也是智能化研究中不可缺少的一环。随着装配式卫浴的渗透率不断提升，智能卫浴配套率也在逐渐提升。住建部等相关部门在积极推进装配式建筑及其附属产业的发展，物联网时代的智能卫浴在装配式概念的东风下有巨大的市场潜力。未来卫浴行业的智能化技